專利名稱：用于連續(xù)鑄造的帶有薄側(cè)壁的下游鑄模部分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一個用于連續(xù)鑄造的帶有薄側(cè)壁的下游鑄模部分。
本發(fā)明中的這種下游鑄模結(jié)構(gòu)適用于薄型及中型的扁坯、方坯及大型鋼坯等具有圓型、方型、多邊形或其他截面形狀制品的連續(xù)鑄造。
下面我們的描述主要就鋼坯來分析，但是如同上文所述，此發(fā)明中的下游鑄模結(jié)構(gòu)可適用于所有連續(xù)鑄造生產(chǎn)的產(chǎn)品。
在連續(xù)鑄造過程中眾所周知的問題就是鑄造鋼坯的冷卻。實際上，這個冷卻過程應(yīng)使鑄造鋼坯盡可能快地固化，同時要避免在成形表皮中產(chǎn)生張力。
這種張力常常會導(dǎo)致在鑄件表皮上形成裂縫或變形，而裂縫和變形會降低制成品的質(zhì)量水平。
現(xiàn)有技術(shù)已提出在決定鑄造鋼坯具體形狀的振蕩式結(jié)晶機(jī)的出口部位及其延長部分上設(shè)置一個下游鑄模結(jié)構(gòu)，這個下游鑄模結(jié)構(gòu)有一個強(qiáng)化冷卻系統(tǒng)。
在這個鑄模結(jié)構(gòu)中，由于高效冷卻裝置的作用，鋼坯中的熱量會很快除去。
在某些情況下，冷卻液體直接與鋼坯的固化表皮接觸，發(fā)揮冷卻作用。
由于在鋼坯中有一個液體芯，這種強(qiáng)化冷卻就會導(dǎo)致雜亂的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而引起許多質(zhì)量問題，如鋼坯的易碎性，內(nèi)部張力形成的裂縫，中心層缺乏連貫性等。
所有這些缺點(diǎn)均不利于鑄品的使用及進(jìn)一步加工。
現(xiàn)有技術(shù)中包括不同類型的下游鑄模結(jié)構(gòu)，用于制造橫截面為正方形、矩形或圓型的鋼坯。
截面為正方形或矩形的鋼坯通常是用四個或更多的構(gòu)件，構(gòu)成正方或矩形的四個邊，但在邊角處則相互分開。
截面為圓形的鋼坯，是用殼形構(gòu)件按圓周排列形成，如EP—A—0268143中所示可以看出。
US—A—2,698,467中闡述了一個在其周緣上有螺旋狀凹槽的下游鑄模結(jié)構(gòu)；但這份文件未告訴我們能如何調(diào)整下游鑄模結(jié)構(gòu)的尺寸，使之與實際經(jīng)過的鋼坯的尺寸相配合，并且也沒能保證對鋼坯產(chǎn)生預(yù)期的壓力。
本申請人的EP—A—0367024號講述了如何提供一種下游鑄模結(jié)構(gòu)，它包括多個獨(dú)立的，可移動的且自成一線的構(gòu)件，每個構(gòu)件的邊與其相鄰構(gòu)件的邊形成了縫隙，它們不與鑄件的軸線和表皮相平行。
該技術(shù)，盡管是令人滿意的，但仍然不能完全解決上述問題，制造、使用、維護(hù)這套裝置比較復(fù)雜，而且也不能保證達(dá)到完全高效的冷卻水平。
CH—B—357,835號專利公開了一種下游鑄模結(jié)構(gòu)，它包括一個冷卻腔，冷卻腔中有循環(huán)的冷卻液體，其側(cè)壁與在冷卻腔內(nèi)伸展的鑄品表皮接觸；這個伸展的表皮會使下游鑄模結(jié)構(gòu)的側(cè)壁本身更堅硬。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本申請人提出了本發(fā)明。
在獨(dú)立權(quán)利要求中本發(fā)明及特點(diǎn)得以闡述，在從屬權(quán)利要求中也描述了主要實施例設(shè)計思想的幾種變通方式。
本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種下游鑄模結(jié)構(gòu)，它應(yīng)用于連續(xù)鑄造中，使實現(xiàn)一種高效快速強(qiáng)化的冷卻成為可能。
根據(jù)本發(fā)明，下游鑄模結(jié)構(gòu)包括若干構(gòu)件，它們的邊相交形成了一個封閉的橫斷面，這個橫斷面與要通過鋼坯橫斷面相近。
每個形成下游鑄模結(jié)構(gòu)的構(gòu)件均有一個盒形結(jié)構(gòu)，它包括一個外側(cè)壁和一個內(nèi)側(cè)壁。
在這些內(nèi)外側(cè)壁之間又形成了第二個有壓力冷卻液循環(huán)的冷卻腔。
根據(jù)發(fā)明，下游鑄模結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁，即面向經(jīng)過的鋼坯的側(cè)壁，它應(yīng)有一個能使其自身富有彈性的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明，其理想厚度應(yīng)在4至10毫米之間，最好是5至6毫米。
根據(jù)本發(fā)明，由于高溫和適宜厚度導(dǎo)致的內(nèi)側(cè)壁向外變形的自然趨勢，與在第二冷卻腔內(nèi)循環(huán)冷卻液的內(nèi)部壓力相抵消。
因此，冷卻液的壓力取決于過熱時內(nèi)側(cè)壁的頂推和向外變形。
冷卻液對內(nèi)側(cè)壁的壓力使其產(chǎn)生了一個彈性的向內(nèi)頂推，抵消了由過熱變形產(chǎn)生的張力，從而使內(nèi)側(cè)壁緊貼鋼坯的固化表皮。
這樣就形成了壓力下的冷卻液和鋼坯之間的更穩(wěn)定、均勻的熱交換。
根據(jù)一種變通形式，構(gòu)成下游鑄模結(jié)構(gòu)的每一構(gòu)件由多個相連的大至垂直的板塊構(gòu)成。
據(jù)進(jìn)一步的變通，鋼坯的角都不由冷卻腔中循環(huán)冷卻液來冷卻，其目的是減小鋼坯表皮在縱向方向上的裂縫。
另一種變通方式中，鋼坯的角可以，例如通過噴水進(jìn)行局部冷卻。
根據(jù)本發(fā)明，與含有壓力循環(huán)冷卻液的第二冷卻腔相對的外側(cè)壁的壁以這樣的方式形成，即它可擾動冷卻液最外層的液體流，從而使冷卻液在運(yùn)動中產(chǎn)生渦流，以促進(jìn)熱量交換。
據(jù)一種變通方式，建議在下游鑄模結(jié)構(gòu)第二冷卻腔中的內(nèi)側(cè)壁的壁上增加大量空穴或其他擾動結(jié)構(gòu)，這有助于擾動最外層液流，從而進(jìn)一步加強(qiáng)熱交換。
另一個變通方式中，在內(nèi)有循環(huán)冷卻液的第二冷卻腔中的下游鑄模結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁壁上形成擴(kuò)大或縮小區(qū)域，從而使冷卻液達(dá)到一種湍流的狀態(tài)。
構(gòu)成下游鑄模結(jié)構(gòu)的構(gòu)件最好與彈性壓力機(jī)構(gòu)相連，以適于維持與經(jīng)過的鋼坯之間的持續(xù)作用。
附圖中所舉的是一個非限制性的例子，表明了本發(fā)明中的幾個優(yōu)選實施例

圖1是帶有本發(fā)明的下游鑄模結(jié)構(gòu)的連續(xù)鑄造鑄模的縱向截面圖；圖2是本發(fā)明的下鑄模結(jié)構(gòu)側(cè)壁部分的放大的縱截面圖；圖3是圖1中沿A—A線的橫截面圖；圖4表示圖3的一種變通方式；圖5表示圖2的一種變通方式；
圖6是本發(fā)明的下游鑄模結(jié)構(gòu)的一個部分的橫截面圖；圖7是圖2中沿B—B線的橫截面圖。
根據(jù)本發(fā)明中的一個向下游鑄模結(jié)構(gòu)10應(yīng)用于一個含有振蕩結(jié)晶機(jī)12的鑄模11，其中有一個澆口13，它的出口通常位于熔融金屬的彎月面之下。
結(jié)晶機(jī)12帶有一閉路循環(huán)的初級冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)含有用來循環(huán)冷卻液的第一冷卻腔23，第一冷卻腔23與面對熔融金屬的結(jié)晶機(jī)側(cè)壁相鄰。
鋼坯22固化表皮的第一層14在結(jié)晶機(jī)12內(nèi)形成，在此處鑄造鋼坯的核心15依然處于液體狀態(tài)。
本發(fā)明的下游鑄模結(jié)構(gòu)10處于結(jié)晶機(jī)12的出口及延長部分上。
圖3和圖4中所示例子中的下游鑄模結(jié)構(gòu)10含有四個組成部分10a，沿鋼坯22的周邊排列，所形成的通道的橫截面尺寸與鋼坯22自身的尺寸大致是匹配的。
特別從形狀看來，圖3例子中鑄造產(chǎn)品的橫截面大至為正方形，圖中例子中鑄造產(chǎn)品的橫截面大至為矩形。
每個組成部分10a含有一個盒形結(jié)構(gòu)，它包括第一外側(cè)壁16和第二內(nèi)側(cè)壁17，在這些側(cè)壁16—17之間，形成了一個或多個第二冷卻腔18，用來循環(huán)加壓冷卻液。
外側(cè)壁16至少同一個導(dǎo)管29相聯(lián)以輸入加壓冷卻液，且至少同一個導(dǎo)管19相聯(lián)以排放加壓冷卻液，導(dǎo)管19—20同機(jī)構(gòu)28相聯(lián)以調(diào)節(jié)和關(guān)閉液體的流動。
內(nèi)側(cè)壁17面向通過的鋼坯22，側(cè)壁17的厚度為4至10毫米，但是以5至6毫米為最佳。
根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)側(cè)壁17的自然趨勢是由于與鋼坯22的大量熱交換而要向外變形，這種趨勢由于內(nèi)側(cè)壁17本身的厚度而愈發(fā)顯著，這種趨勢可由在第二冷卻腔18中循環(huán)的冷卻液的壓力所抵銷。
這種壓力對內(nèi)側(cè)壁17產(chǎn)生作用，并造成向鋼坯22形成一種彈性頂推，從而抵消了由于變形產(chǎn)生的頂推，從而實際上使內(nèi)側(cè)壁17保持在與鋼坯22的固化表皮14相互附著的狀態(tài)。
這同時可以使冷卻液和鋼坯22之間保持穩(wěn)定持續(xù)的熱量交換，在內(nèi)側(cè)壁17達(dá)到最理想厚度時這種熱量交換也達(dá)到很高的水平。
根據(jù)本發(fā)明，第二冷卻腔18中的外側(cè)壁16的壁的形狀和結(jié)構(gòu)應(yīng)利于擾動液體流而產(chǎn)生冷卻液的渦流，以提高冷卻液和下游鑄模結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁17之間熱交換的效率。
在如圖2和圖5所示的結(jié)構(gòu)中表示出可變通的方式，如圖所示的縮小區(qū)域26和擴(kuò)大區(qū)域27，目的在于使循環(huán)液體中形成所期望的渦流。
這些擴(kuò)大的區(qū)域27和縮小的區(qū)域26可表示為多角形(圖5)或V字形(圖2)，以實現(xiàn)液體渦流并加強(qiáng)熱量交換。
根據(jù)一種變通方式，內(nèi)壁17的面對用于循環(huán)冷卻液的第二冷卻腔18的側(cè)面包含有大量攪動結(jié)構(gòu)，在本例中表現(xiàn)為穴洞21，冷卻液流入穴洞則會擾動液體流和最外層液流，導(dǎo)致對熱量交換的進(jìn)一步加強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明，穴洞21可以是水平方向的，近似水平方向的21a或傾斜方向的21b(如圖7)。
下游鑄模結(jié)構(gòu)10的每個組成部分10a包含有彈簧24，它同固定支撐結(jié)構(gòu)25相聯(lián)，適于保持內(nèi)側(cè)壁17和移動的鋼坯22之間的聯(lián)系，從而對鋼坯22產(chǎn)生預(yù)定壓力。
根據(jù)圖4的變通方式，每個組成下游鑄模結(jié)構(gòu)10的部分10a包括有多個豎直相鄰的板塊110，每個板塊110包括自己的內(nèi)側(cè)壁17和外側(cè)壁18及用來循環(huán)冷卻液的第二冷卻腔18。
根據(jù)一種變通方式，這些豎直板塊110能夠獨(dú)立地與調(diào)位彈簧24合作，使它們之間產(chǎn)生獨(dú)立的適應(yīng)性。
權(quán)利要求
1.用于連續(xù)鑄造鋼坯的帶有薄側(cè)壁的下游鑄模結(jié)構(gòu)(10)，它可用于至少包括一個結(jié)晶機(jī)(12)，與一個澆口(13)的鑄模(11)，從澆口(1 3)中放出熔融金屬以便對其鑄錠，結(jié)晶機(jī)(12)與一個含有壓力冷卻液的閉路循環(huán)初級冷卻系統(tǒng)相聯(lián)系，冷卻系統(tǒng)包括有一個第一冷卻腔(23)，冷卻腔中進(jìn)行冷卻液的內(nèi)部循環(huán)，下游鑄模結(jié)構(gòu)包括若干獨(dú)立構(gòu)件(10a)，它們形成一個與經(jīng)過的鋼坯橫截面基本相同的通道，下游鑄模結(jié)構(gòu)的每個構(gòu)件(10a)包括至少一個外側(cè)壁(16)和一個內(nèi)側(cè)壁(17)，它們界定出一個第二冷卻腔以循環(huán)加壓冷卻液，外側(cè)壁(16)與機(jī)構(gòu)(19，20)配合以輸入和排放冷卻液，其特征在于下游鑄模結(jié)構(gòu)的與鋼坯(22)接觸的內(nèi)側(cè)壁(17)的連續(xù)的彈性厚度為4至10毫米，而其中冷卻液的壓力取決于由于過熱造成的內(nèi)側(cè)壁的變形及對內(nèi)側(cè)壁的頂推力。
2.如權(quán)利要求1所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)側(cè)壁的厚度約為5至6毫米。
3.如權(quán)利要求1或2所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)側(cè)壁(17)的面向用于循環(huán)冷卻液的第二冷卻腔(18)的側(cè)面包括有用于擾動冷卻液水流最外層的結(jié)構(gòu)(21)，從而干擾冷卻液的運(yùn)動，以在其中產(chǎn)生渦流。
4.如權(quán)利要求3所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中用于擾動冷卻液最外層的結(jié)構(gòu)(21)包括有水平穴洞(21a)或傾斜穴洞(21b)，它們位于用于循環(huán)冷卻液的第二冷卻腔(18)中的內(nèi)側(cè)壁的壁面上。
5.如前述權(quán)利要求的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中的外側(cè)壁(16)的面對用于循環(huán)冷卻液的第二冷卻腔(18)的側(cè)面包括有交錯連貫的擴(kuò)大區(qū)域(27)和縮小區(qū)域(26)，用以加劇對冷卻液的擾動。
6.如前述權(quán)利要求的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中連貫的擴(kuò)大區(qū)域(27)和縮小區(qū)域(26)具有多角形狀。
7.如權(quán)利要求5所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中連貫的擴(kuò)大區(qū)域(27)和縮小區(qū)域(26)的形狀適合于對循環(huán)液體產(chǎn)生文杜里效應(yīng)。
8.如前述權(quán)利要求所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)件(10a)的寬度小于鋼坯對應(yīng)邊的寬度。
9.如前述權(quán)利要求所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中，鋼坯(22)的角不被冷卻。
10.如前述權(quán)利要求1至8中任意一項所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中鋼坯(22)的角至少部分用噴水冷卻。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的下游鑄模結(jié)構(gòu)，其中每個組成下游鑄模結(jié)構(gòu)(10)的構(gòu)件(10a)包括有若干個板塊(110)，板塊(110)各自相鄰，且基本平行于鋼坯(22)運(yùn)動的軸線。
12.如前述任一權(quán)利要求所述向下游鑄模結(jié)構(gòu)(10)，其中構(gòu)件(10a)同定位機(jī)構(gòu)相聯(lián)系，以便對鋼坯(22)產(chǎn)生彈性壓力。
全文摘要
用于連鑄鋼坯的帶有薄側(cè)壁的下游鑄模結(jié)構(gòu)，它可用于包括有至少一個結(jié)晶機(jī)與一個澆口的鑄模，結(jié)晶機(jī)與閉路循環(huán)初級冷卻系統(tǒng)相聯(lián)，冷卻系統(tǒng)有第一冷卻腔，其中循環(huán)著冷卻液，下游鑄模結(jié)構(gòu)包括有若干個構(gòu)件，它們界定出一個與經(jīng)過的鋼坯橫截面大致相同的通道，每個構(gòu)件有至少一外側(cè)壁和一內(nèi)側(cè)壁，二者形成第二冷卻腔，內(nèi)側(cè)壁的連續(xù)彈性厚度為4至10毫米，冷卻液的壓力從功能上取決于由于過熱引起的內(nèi)側(cè)壁的變形和對其的頂推力。
文檔編號B22D11/124GK1116140SQ9510658
公開日1996年2月7日 申請日期1995年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月6日
發(fā)明者江彼特羅·本尼迪蒂, 米洛德·帕夫利克威克, 嘉尼·亨西尼, 阿爾弗雷德·波羅尼 申請人:丹尼利機(jī)械廠聯(lián)合股票公司