用于制造具有較大橫截面的較長鑄錠的方法和設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造鑄錠的方法和設(shè)備，所述鑄錠具有具備不同橫截面形狀的較大的橫截面和超過5m的長度，通過在較短的、水冷卻的金屬模(4)中進(jìn)行澆注并且脫出凝固的錠(6)，直至達(dá)到所希望的錠長度，并且接下來通過電渣方法借助自消耗的電極(18)對金屬澆注池進(jìn)行加熱，或者對加熱的中間罐(3)或可加熱的頂蓋(22)進(jìn)行后續(xù)加熱，并且在澆注時以及在澆注結(jié)束后直至凝固結(jié)束，通過使用電磁的攪拌器(10、11、13)影響硬化結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
用于制造具有較大橫截面的較長鑄錠的方法和設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)[0001]本發(fā)明涉及一種制造鑄錠的方法，該鑄錠具有較大的橫截面積和長度，其常常明 顯超出傳統(tǒng)的在金屬模中的鑄件，所述方法部分采用了已知的技術(shù)并且有利地利用其特 征。此外，本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的設(shè)備。目的是例如制造圓形或者 多邊形、方形或矩形形狀的錠，其在圓形錠中具有的直徑大于300mm的范圍或者等同于其它 截面形狀的橫截面積，并且長度超過5m。[0002]雖然通過在金屬模中澆注來制造較大的很大程度上為柱形的、具有600mm或更大 截面積且錠長度最大至5m或更長的圓形錠是已知的，但其中根本性的技術(shù)問題在于，在鑄 錠脫模時鑄錠掛在金屬模中，以及在核心處不足夠的凝固結(jié)構(gòu)所造成的熔析、錯誤和縮孔 等問題。[0003]這種較長的、很大程度為柱形的錠優(yōu)選應(yīng)用在環(huán)圈乳機(jī)中，在此錠被切割成較短 的錠餅并且在應(yīng)用于環(huán)圈乳機(jī)之前被打孔，從而去除質(zhì)量不佳的核心區(qū)域。這種錠對于其 它產(chǎn)品的應(yīng)用則由于錠核心的不佳的質(zhì)量而受限。[0004]灰口鑄鐵金屬模的使用壽命也是受限的并且由此具有不可忽略的成本因素。[0005]用于600mm至800mm直徑的較大橫截面積的連續(xù)鑄造的設(shè)備也是已知的。困難在 于，這種設(shè)備必須被設(shè)計為地板設(shè)備，從而避免極高的構(gòu)造高度，以便在通常的〇.15m/min 至0.30m/min的饒注速度下可以盡可能地控制所出現(xiàn)的25m至30m范圍內(nèi)的饒注帶長度。在 通常的最長90分鐘的饒注時長下，由此例如可以在饒注尺寸為600mm的圓或50t的情況下， 在每次連續(xù)鑄造時生產(chǎn)最大22m的長度，其中在連續(xù)澆注結(jié)束時在凝固時間大約為115分鐘 的情況下，還沒有凝固到澆注帶起始端。澆注帶則必須進(jìn)行局部凝固。[0006]在澆注彎曲處和部分水平位置中的凝固過程會出現(xiàn)偏心的剩余凝固，其具有附著 的熔析，并且導(dǎo)致這種澆注產(chǎn)品同樣不適用于高價值的產(chǎn)品。[0007]當(dāng)中間罐具有足夠的容積并且可以更換鑄桶或者借助電極或等離子燃燒器加熱 鑄桶時，則可以通過相應(yīng)更長的澆注時間產(chǎn)生更長的澆注帶(Strang)。[0008]如上所述的較大的澆注帶長度決定了最大至18m的澆注半徑范圍，為了確保在驅(qū) 動定向工作段結(jié)束之后到切割工作段開始之前完全凝固較大的橫截面。[0009]在彎曲設(shè)備中的較大橫截面的連續(xù)澆注至少由于較高的澆注帶重量決定了設(shè)備 的支撐力緊固機(jī)構(gòu)的耗費(fèi)的結(jié)構(gòu)以及同樣耗費(fèi)的驅(qū)動定向裝置的應(yīng)用，從而以精確的受控 的速度脫出澆注帶并且保持較大的橫截面積。[〇〇1〇]這種設(shè)備因此決定了較高的投資成本，其首選不能或幾乎無法分期償還，如果其 較高的產(chǎn)能無法被充分利用。[〇〇11 ] 用于600mm圓形橫截面的連續(xù)饒注設(shè)備具有大約550kg/min或33t/h的饒注效率， 也就是說可以在1.5小時內(nèi)澆注50t熔液。算上準(zhǔn)備時間2.5小時，這種設(shè)備可以在6000小時 的運(yùn)行時間內(nèi)每年大約生產(chǎn)75000噸。在更換鑄桶和相應(yīng)更長的澆注時間的情況下會生產(chǎn) 更多。通常只只有20000噸至25000噸這種產(chǎn)品是被需要的。由此，這種數(shù)量無法實(shí)現(xiàn)這種設(shè) 備的分期償還。[0012]如果例如需要800mm或1000mm直徑的更大的橫截面積，則生產(chǎn)行為是更為不利的。[0013]較大橫截面積的連續(xù)澆注的其它缺點(diǎn)是，在澆注結(jié)束后形成足夠深的首次縮孔， 由此產(chǎn)生不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，避免上述的缺點(diǎn)并且也可以經(jīng)濟(jì)性地制造較少數(shù)量的錠，這種錠具有300mm的直徑或更大的直徑并且大于5m的長度，并且同時與上述已知的方法相比改進(jìn)質(zhì)量水平。
[0015]所述技術(shù)問題按照本發(fā)明通過一種按照權(quán)利要求1的特征部分的方法解決，澆注過程以與澆注橫截面相應(yīng)的固定的澆注速率持續(xù)進(jìn)行，直至達(dá)到所希望的錠長度或者由脫出支柱的升降高度所確定的最大錠長度，并且在結(jié)束通常的澆注過程之后繼續(xù)輸入一定量的液體金屬，從而至少補(bǔ)償金屬熔液或鋼熔液在凝固時所出現(xiàn)的收縮。
[0016]按照本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中獲得。在本發(fā)明的框架下可對權(quán)利要求、說明書和/或附圖中公開的技術(shù)特征中的至少兩個進(jìn)行組合。
[0017]在澆注過程中從金屬模中脫出的澆注帶在次級冷卻區(qū)域中通過噴水、噴霧或壓力空氣在錠脫出時和錠脫出結(jié)束之后被冷卻。在澆注過程和錠脫出結(jié)束之后，次級冷卻可以繼續(xù)進(jìn)行最多直至減少的圓周的完全凝固，其中，或者通過與澆注過程相比明顯減低的澆注速度或者通過自消耗的電極的熔化進(jìn)一步輸入液態(tài)鋼，使得至少補(bǔ)償在凝固時出現(xiàn)的收縮。
[0018]在澆注過程結(jié)束之后例如可以如此進(jìn)行熔化材料的后續(xù)供應(yīng)，S卩移除澆注桶和同樣使用的中間罐之后，在金屬模中的澆注液面被在冶金學(xué)上起作用的液態(tài)的電渣層覆蓋， 并且通過可消耗的電極的熔化根據(jù)電渣重熔方法如此長時間地加熱，直至整個澆注橫截面凝固。在此重要的是，緊接著在澆注結(jié)束之后，以kg/h為單位的熔化速率是以_為單位的錠直徑的0.5至2.5倍。替代錠直徑使用正方錠的側(cè)向長度或矩形形狀的窄側(cè)和長側(cè)之和的一半來確定熔化速率。
[0019]在此，所使用的熔化電極在其化學(xué)成分方面基本上相同于鑄錠的化學(xué)成分。
[0020]在整個凝固過程中，加熱優(yōu)選保持為，直至凝固結(jié)束、熔化速率持續(xù)地或者逐級地下降到初始值的5 %至10 %
[0021]在此，熔化的金屬量應(yīng)該等于所述錠的總質(zhì)量的最小2%至最大10%。
[0022]在通常的澆注過程結(jié)束之后并且在錠脫出之后的熔化材料的后續(xù)輸入也能夠以至少減少一個數(shù)量級(減少10倍)的澆注速率進(jìn)行，其中，直至凝固結(jié)束逐級地或持續(xù)地將澆注速率減小到后續(xù)澆注開始時的速率的10%，使得金屬模中的金屬液面僅微小地升高。
[0023]也可以由此供應(yīng)附加的液態(tài)材料，即在通常的澆注過程的錠脫出結(jié)束之后，以最高的通常的澆注速度繼續(xù)進(jìn)行澆注過程，使得金屬模內(nèi)的金屬液面升高直至超出金屬模的上邊緣，到達(dá)套裝在金屬模上的陶瓷的覆有襯壁的隔熱的套筒中，從而實(shí)現(xiàn)通常澆注的錠長度附加地增長最多10%。為了避免液態(tài)金屬在套筒內(nèi)預(yù)先凝固，可以對套筒附加地加熱。 [0〇24] 為了確保較好的凝固結(jié)構(gòu)，在通常饒注過程中，金屬饒注池(Metal 1 sumpf)可以通過安置在金屬模的區(qū)域內(nèi)或者直接安置在金屬模下方的電磁的攪拌器運(yùn)動，其中，在加熱結(jié)束和下沉階段結(jié)束之后也可以繼續(xù)進(jìn)行攪拌過程。
[0025]此外可以規(guī)定，在通常的澆注過程和直接位于底部件上方的下沉平臺的下沉過程時，通過豎向可移動的電磁的攪拌器攪拌金屬澆注池，其中，在下沉過程結(jié)束之后，所述攪拌器還可以結(jié)合不斷的凝固沿豎向向上移動?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]圖1示意性示出在通常的澆注過程中適合于實(shí)施按照本發(fā)明的方法的設(shè)備。在覆有襯壁的澆注桶1內(nèi)所含有的液體金屬2、尤其液態(tài)鋼通過同樣覆有襯壁的中間罐3到達(dá)短小的、水冷卻的、振動的金屬模4中，該金屬模4可以在液態(tài)的金屬澆注池5中設(shè)有金屬模攪拌器10,該金屬澆注池被鑄錠6的凝固形成的鑄坯殼包圍。
[0027]金屬模4內(nèi)的金屬液面通常通過澆注粉末7遮蓋。還可行的是，直接由澆注桶1向金屬模4輸入金屬并且放棄中間罐3。為了防止氧化，液態(tài)金屬2通過所謂的陶瓷的遮蔽管24輸送。
[0028]—直向下倒，在底板8上通過脫出機(jī)構(gòu)9豎立形成的鑄錠6相應(yīng)地降低澆注速度，直至達(dá)到所希望的或者根據(jù)設(shè)備設(shè)計情況的最大可能的鑄錠長度。
[0029]除了選擇性可設(shè)置的電磁的金屬模攪拌器10,也可以在金屬模4的下方在次級冷卻區(qū)域12內(nèi)安置電磁的攪拌器11。
[0030]此外，沿豎向能移動的電磁的攪拌器13在澆注過程中可以與底板8—起向下運(yùn)動， 并且在下降過程結(jié)束后隨著不斷凝固可以沿鑄錠6向上運(yùn)動。
[0031]在圖1中還示出處于等待位置的電渣加熱設(shè)備，其在澆注過程結(jié)束后可以運(yùn)動到熔化位置、澆注位置。該設(shè)備由行走裝置14構(gòu)成，該行走裝置也可以設(shè)計為轉(zhuǎn)動裝置。行走裝置支撐著主桿5,電極托架16沿著主桿可運(yùn)動地安置，電極托架在電極支撐臂17中支承著可消耗的熔化電極18。替代該熔化電極地，也可以使用不可消耗的石墨電極。該設(shè)備通過在圖2中示出的高壓電軌17和柔性的高壓電纜25與交流或直流電源19相連。
[0032]圖2示出按照本發(fā)明的設(shè)備，其中，鑄錠6在結(jié)束通常的澆注過程之后，根據(jù)電渣方法在安置了金屬活性的電渣池20之后通過可消耗的電極18的熔化，一方面被加熱，另一方面向液態(tài)的金屬澆注池5內(nèi)輸入液體材料。
[0033]圖3示出具有中間罐3的按照本發(fā)明的設(shè)備，其例如能夠通過安裝的感應(yīng)線圈21被加熱。
[0034]圖4示出具有中間罐3的按照本發(fā)明的設(shè)備，該中間罐3根據(jù)電渣加熱方法在安置了金屬活性的電渣池27之后通過電極28進(jìn)行加熱，該電極28通過電源26供電。
[0035]圖5示出按照本發(fā)明的設(shè)備的金屬模部分，在金屬模上安置有陶瓷的、絕緣的套筒 22,所述套筒在達(dá)到設(shè)定的錠長度并且在結(jié)束通過澆注過程的持續(xù)而實(shí)現(xiàn)的錠排出之后， 被灌以液體的熔化液，其可以通過例如電感的加熱裝置23保持熱量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制造鑄錠的方法，所述鑄錠由金屬、尤其鋼構(gòu)成并且具有至少0.10m2、優(yōu)選圓形但也可方形或矩形形狀的橫截面，或者直接由澆注桶(I)或者通過耐火的覆有襯壁的中間罐(3)將金屬熔液或鋼熔液以已知的方式澆注到短小的、水冷卻的、向下開放的金屬模(4)中，并且從所述金屬模(4)中借助向下運(yùn)動的脫出支柱(8)脫出凝固的鑄錠(6)，其特征在于，澆注過程以與澆注橫截面相應(yīng)的固定的澆注速率持續(xù)進(jìn)行，直至達(dá)到所希望的錠長度或者由脫出支柱(8)的升降高度所確定的最大錠長度，并且在結(jié)束通常的澆注過程之后繼續(xù)輸入一定量的液體金屬，從而至少補(bǔ)償金屬熔液或鋼熔液在凝固時所出現(xiàn)的收縮。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在澆注過程中從所述金屬模(4)中脫出的錠(6)被導(dǎo)引穿過次級冷卻區(qū)域(12)，在所述次級冷卻區(qū)域中所述錠(6)可以通過噴水、噴霧或壓力空氣被冷卻，并且在澆注過程結(jié)束和錠脫出結(jié)束之后的剩余凝固階段中逐級地或持續(xù)地減少這種冷卻。3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在澆注過程結(jié)束之后緊接著移除所述澆注桶(I)和/或分配罐(3)，在所述金屬模(4)中的澆注液面被在冶金學(xué)上起作用的液態(tài)的電渣層(7)覆蓋，并且通過可消耗的電極(18)的熔化根據(jù)電渣方法如此長時間地加熱，直至金屬熔液或鋼熔液的整個澆注橫截面凝固。4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在電渣加熱過程開始時自消耗的電極(18)的以kg/h為單位的熔化速率是以mm為單位的錠直徑的0.5至2.5倍或正方錠的側(cè)向長度或矩形形狀的窄側(cè)和長側(cè)之和的一半的0.5至2.5倍，并且在凝固過程中直至凝固結(jié)束，熔化速率持續(xù)地或者逐級地下降到初始值的10%至15%。5.按照權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所使用的熔化電極(18)在其化學(xué)成分方面相同于鑄錠(6)的化學(xué)成分。6.按照權(quán)利要求3至5之一所述的方法，其特征在于，在凝固過程中所熔化的量等于所述錠(6)的總質(zhì)量的2%至10%。7.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在通常的澆注過程結(jié)束之后并且在錠脫出之后，以至少減少一個數(shù)量級的澆注速率從可加熱的澆注桶(I)或可加熱的中間罐(3)或分配罐(21)中繼續(xù)進(jìn)行澆注過程，并且直至凝固結(jié)束逐級地或持續(xù)地將澆注速率減小到后續(xù)澆注開始時的速率的10%。8.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在通常的澆注過程結(jié)束之后并且在錠脫出之后，以最高的通常的澆注速度繼續(xù)進(jìn)行澆注過程，使得所述金屬模(4)內(nèi)的金屬液面升高直至超出金屬模邊緣，到達(dá)套裝在所述金屬模(4)上的陶瓷的覆有襯壁的隔熱的套筒(22)中，從而實(shí)現(xiàn)錠長度附加地增長最多10%。9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，陶瓷的覆有襯壁的隔熱的套筒(22)被附加地加熱。10.按照權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在澆注過程中，液態(tài)的金屬澆注池(15)通過安置在金屬模(4)的區(qū)域內(nèi)的電磁的攪拌器(10)運(yùn)動。11.按照權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在澆注過程中，液態(tài)的金屬澆注池(5)通過安置在金屬模(4)下方的電磁的攪拌器(11)運(yùn)動。12.按照權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，通過所述攪拌器(11)作用的攪拌過程即使在澆注結(jié)束后在加熱階段中也持續(xù)地進(jìn)行，直至金屬熔液或鋼熔液完全地凝固。13.按照權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在澆注過程結(jié)束之后在后續(xù)澆注過程或加熱過程時，開始于鑄錠(16)的最下端的位置，金屬澆注池通過電磁的、豎向可移動的攪拌器(13)運(yùn)動，并且所述攪拌器(13)結(jié)合不斷的凝固持續(xù)地向著鑄錠(16)的頂端移動。14.一種用于實(shí)施按照權(quán)利要求1至13所述的方法的設(shè)備，其特征在于，豎向的連續(xù)澆注設(shè)備由水冷卻的、形成澆注橫截面的、尤其由銅制成的金屬模(4)和沿豎向可下降的、具有受限的升降行程的脫出支柱(8)組成，通過所述脫出支柱(8)確定最大可能的錠長度，所述豎向的連續(xù)澆注設(shè)備設(shè)計用于澆注長度受限的較大的圓形、多邊形、方形或矩形橫截面，所述設(shè)備還附加地具有電渣加熱設(shè)備，用于熔化自消耗的電極(18)。15.按照權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述電渣加熱設(shè)備在澆注過程中放置在側(cè)面的停放位置，并且可以運(yùn)動到金屬模(4)上方的處理位置，在所述處理位置中通過沿豎向可運(yùn)動的電極(18)能夠使得位于所述金屬模(4)中的被電渣層(7)遮蓋的熔液被加熱。16.按照權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，其特征在于，澆注桶(I)或分配罐(21)或中間罐(3)能夠被加熱。17.按照權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述中間罐(3)能夠被電感地加熱。18.按照權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述中間罐(3)中的熔液(2)能夠通過浸入電渣池(7)中的、通電的、可消耗或不可消耗的電極(18)被加熱。19.按照權(quán)利要求14至18之一所述的設(shè)備，其特征在于，在所述金屬模(4)上安置有耐火的覆有襯壁的隔熱的套筒(22)，所述套筒(22)適合用于容納液態(tài)金屬(2)。
【文檔編號】B22D7/00GK106029254SQ201480071805
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年12月23日
【發(fā)明人】H.霍爾茲格魯伯, R.加賽米波, H.拉姆普勒, S.米凱利克, R.皮勒
【申請人】英特科特殊熔煉技術(shù)有限責(zé)任公司