[实用新型]用于铸造由金属制成的薄板坯的薄板坯水口及金属铸造设施

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于连续铸造金属或金属合金的薄板坯的浸入式水口，下文称为“薄板坯水口”。具体而言，本实用新型涉及具有特定形状从而允许对进入薄板坯铸模的极高流量的熔融金属实现更好的控制。本实用新型还涉及包括这种薄板坯水口的具有或不具有随后轧制的金属铸造设备。

背景技术

在连续金属成形过程中，金属熔体被从一个冶金容器转移到另一个冶金容器，转移到铸模或工具。例如，如图1所示，钢包11填充有来自熔炉的金属熔体，金属熔体通过钢包长水口111转移到中间包10。然后，可以通过浇注水口将金属熔体从中间包浇铸到铸模以形成板坯、钢坯、梁、薄板坯或钢锭。金属熔体借助于重力驱动通过浇注水口1从中间包流出，流量则由塞棒7来控制。塞棒是可移动地安装在浇注水口入口孔上方并与其同轴地(即竖直地)延伸的棒。塞棒与水口入口孔相邻的一端是塞棒头，并具有与所述入口孔的几何形状匹配的几何形状，从而当二者彼此接触时，水口入口孔被封堵。由中间包流出并进入铸模的熔融金属的流量是由连续地上下移动塞棒从而控制塞棒头和水口孔之间的空间来控制的。

控制通过水口的熔融金属流量Q非常重要，这是因为流量的任何变化都会在形成于模具100中的熔融金属200m的弯月面的液位产生相应的变化。由于如下原因必须获得稳定的弯月面液位。液态润滑保护渣由成型铸坯的弯月面上的特殊粉末熔化而人为产生，并随流体流动而沿铸模壁分布。如果弯月面液位变化过大，则润滑保护渣倾向于聚集在波状弯月面的最凹下部分中，从而使其峰部暴露，导致无润滑保护渣或润滑保护渣分布不良，从而对铸模磨损和因而生产的金属零件表面有害。此外，弯月面液位变化过大还增加了润滑保护渣被捕获在正被铸造的金属零件内的风险，这当然会对产品质量有害。最后，弯月面液位的任何变化都会增加水口耐火外壁的侵蚀速率，因而降低了水口的使用寿命。

冶金技术的一个具体领域是生产金属薄带。传统上，通过冷轧来达到薄带的最终规格，这一工艺非常昂贵，因为从铸机生产的半成品需要冷却、存储，且经常需要运到新的工厂，并再次被加热以热轧成较厚的热轧条带，最终进行冷轧和退火。已经提出了多种方法将连铸机联接至热轧站，以便在从铸造阶段到热轧阶段通过连续或半连续工艺生产规格大约小于1.5mm的薄带，从而将能耗和水耗降低一半以上。例如，在WO92/00815、WO00/50189、WO00/59650、WO2004/026497和WO2006/106376中描述这种工艺。特别地，WO2004/026497公开一种所谓的“无头”工艺(“endless”process)，其中从铸造阶段到轧制阶段金属物质总是没有任何中断地相连，当薄带达到最终厚度且在卷取机前时被切割成特定的长度。在这些生产线中，对于单条铸造生产线，能够达到每年高达400万吨的空前生产率。这些工艺中的连续铸造阶段必须允许生产薄板坯，而无需对从薄板坯铸模出来的板坯进行任何中间处理。薄板坯是宽度显著大于其厚度(其一般为大约30到120mm)的半成品。对于这些应用，除了生产率之外，为了进一步保证随后的轧制操作和温度，必须以高流量(高达5kg/min每毫米宽度)铸造例如薄钢板坯，这意味着例如对于2.1m宽的钢板坯，能够铸造高达每分钟10吨。必须使用非常特殊的水口，这种水口经常被称为这里所称的“薄板坯水口”。如图1和2所示，薄板坯水口1包括沿着纵向轴线X1延伸的管(该管通常为具有圆形截面的筒状，但并非必然如此)的上游部分，该上游部分以公知方式连接至上容器，诸如中间包10。其通常与塞棒组合地使用，以控制通过薄板坯水口的熔融金属200的流量。在与所述上游部分相反的下游部分处，薄板坯水口沿着垂直于纵向轴线X1的第一横向轴线X2变薄，而沿着垂直于纵向X1和第一横向方向X2二者的第二横向方向X3变宽，从而使其能够装配在铸模空腔内，同时与铸模壁保持必要的间隙。该下游部分经常被称为“扩散器”或“出口扩散部分”，并且设置有在吐出孔出口51d开口的两个前吐出孔(或端口)51。该扩散器可以随着板坯的形成而将熔融金属200喂入薄板坯模具100；并在其接触铸模冷壁时开始凝固成坯壳(200s)。