[发明专利]用于薄板的连续铸造设备和用其控制液体金属的流的工艺

说明书

本申请是申请日为2011年08月04日，申请号为201180038568.7，发明名称为“用于控制用于薄平板的连续铸造的结晶器中的液体金属流的工艺和设备”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于生产金属体的连续铸造工艺的领域。特别地，本发明涉及用于控制用于连续地铸造薄板的结晶器中的液体金属流的分布的工艺。本发明还涉及用于实施这样的工艺的设备。

背景技术

如已知的，连续铸造技术被广泛地用于具有各种形状和大小的金属体的生产，包括小于150mm厚的薄钢板。参照图1，这些半成品的连续铸造包括使用界定用于液体金属池4的容积的铜结晶器1。这样的容积通常包括具有与液体池相比相对大的截面的用于排放器3的引入的中央盆形部，以最小化引入的钢的速度。

同等地已知的是，在这种类型的铸造中，获得结晶器中的流体的最优的分布是基本的，以便以高速度(例如高于4.5m/min)铸造，并且从而确保高生产速率。正确的流体分布被进一步需要以确保铸件的借助于熔融粉末的正确的润滑以及避免“粘结”的风险，即使在结晶器的内壁上固化的表层22断裂直至液体金属从结晶器的可能的灾难性的泄漏的风险(“跑火”)，这使铸造线停止。如已知的，可能的粘结现象强烈地劣化半成品的品质。

如在美国专利US6464154中描述的，例如，以及在图1中示出的，大多数的用于把液体金属引入结晶器中的排放器被配置为产生被向下导向的液体钢的两个中央射流5、5'以及被朝向池表面7(也被称为弯液面)导向的两个次级再循环6、6'，其被熔融并且保护表面本身不受氧化的各种基于氧化物的铸造粉末的层大体上覆盖。这样的粉末层的液化部分，通过被引入结晶器的铜壁的内表面和表层之间，也促进铸件润滑。

为了获得优良的内部流体动力学，已知对于获得在弯液面7处的平均地低于约0.5m/秒的液体金属的最大速度，以避免铸造粉末在固相或液相中的截留(将导致最终的产品上的缺陷)的需要。然而这些速度应当不低于约0.08m/秒，以避免将不允许粉末熔融从而尤其是在排放器和结晶器壁之间创造可能固化桥接的“冷点”的形成，以及粉末层的不正确的熔融，其导致对于铸件的不足够的润滑。这将明显地决定铸造性的已证实的问题。除了这些与速度有关的限制之外，已知对限制紧邻于弯液面的液体金属的波动性(主要被次级再循环6、6'导致的)的需要。这样的波动性应当优选地具有低于15mm的最大的即时宽度和低于10mm的平均宽度，以避免制成品中的被粉末的结合导致的缺陷以及通过熔融粉末的铸件润滑中的困难。后一情况可能甚至导致跑火现象。这些最优的铸造参数可以通过正常的连续铸造方法和装置被在弯液面表面上观察到。

结晶器中的液体金属流的控制因此是在连续铸造工艺中最重要的。由于这种考虑，所使用的排放器具有对于控制通常在流速的某个范围内的流以及对于预确定的结晶器尺寸的优化的几何构型。在这些条件之外，结晶器不在可能发生的所有的多个铸造条件下都允许正确的流体动力学。例如，在高流速的情况下，向下射流5、5'和向上再循环6、6'可能是过度地高强度的，从而导致弯液面7的高速度和非最优的波动性。相反地，在低流速的情况下，向上再循环6、6'可能是过于弱的，从而决定铸造性问题。

在另外的铸造条件下，如在图1A中图解地示出的，排放器可以被不正确地引入并且因此液体金属的流速是不对称的，或，例如，由于由在排放器的内壁上积聚的氧化物导致的部分不对称的堵塞的存在，流速是不对称的。在这些条件下，被朝向液体池的第一半部导向的流的速度和流速不同于被朝向另一个半部导向的流的速度和流速。这种危险情况可能导致使粉末层在弯液面的正确铸造受到阻碍的驻波的形成，从而导致具有对于铸件品质的有害后果的截留现象，以及甚至由不正确的润滑导致的跑火现象。

各种方法和装置已经被开发以改进液体金属池中的流体动力学分布，这至少部分地解决了与比仅150mm厚的常规板的铸造有关的这种问题。这些方法的第一类型包括，例如，线性电动机的使用，线性电动机的磁场被用于制动和/或加速熔融金属的内流。然而，已经观察到，使用线性电动机不是对于连续地铸造薄板非常有效的，在连续地铸造薄板中通常地界定结晶器的铜板是比常规板厚多于两倍，从而作为抵抗被线性电动机产生的交变磁场的穿透的屏蔽器起作用，从而使它们是对于产生在液体金属池中的制动力相当无效的。