[发明专利]钢水的冷却方法和冷却装置

说明书

本发明涉及一种钢水冷却的方法以及实施这种方法的一种装置，特别适用于带坯连铸，采用这种冷却方法时从冶炼容器的出钢口浇注出的钢水至少有一部分由于和冷却面的接触而凝固。

在连续铸造或钢坯连铸中，钢水注入一个冷却室中，通过和冷却室接触而从外至内地凝固形成一个坯壳的铸锭，已知伴随这个过程还应提供惰性气体以改善金属坯的质量。

在DEOS2163928中所提出的方法是，连铸生产钢坯时，连续将钢水注入冷却室中，从冷却室的顶板，钢水液面的附近上方注入惰性气体。

采用这种冷却方法时建议使用氮气或氩气，这种惰性气体事先通过压缩和降温而被液化，并以液态注入到钢坯的表面上。

从该资料中只了解到，钢水经惰性气体处理，并且将气流布置成使液态坯料绕垂直轴偏转。

从DE3227132A1中可知，从出钢口浇注出的一束金属流束包上一层由氩气或氮气的惰性气体组成的保护层用来隔离金属液体周围的空气。处于压力下的惰性气体也隔离了来自于周围空气中的氧气，因此而避免了赤露的钢水弯液再氧化。对于惰性气体对钢水进一步的影响本技术领域技术人员在这个文件中不能得知。此外，众所周知使用惰性气体来处理冷凝的或加热的金属坯料或线材。在此以资料DE3506597A1中所提及的方法为例，在冷却室的内腔中的线材经一种易还原的气体处理，所使用的气体非定向地注入冷却室的内腔中，它除了冷却外还通常减少形成氧化皮的作用。

从JP-A-61038747中已知了一种连铸方法，其中从出钢口附近起设有多个惰性气体喷嘴，由此来避免产生裂纹和氧化皮，但是这种方法无法控制铸坯的表面形状和质量。

在所引用的连铸方法中，惰性气体不是和金属液面相接触，就是和已凝固的钢坯表面相接触。对于带坯连铸来说，正如从资料DE3810302所述的方法中得知的一样，将钢水注入一个连续冷却传送带上，带坯在传送带上输送期间赤露的表面被冷却，因而在浇注出钢口附近前沿区域赤露的钢坯表面仍然处于液态，然后通过冷却而凝固。

本发明的目的在于提供一种方法和一种相应的装置来影响金属坯料表面，从形状到质量都受到影响。

按本发明的钢水的冷却方法可以使从冶炼容器出钢口浇注出的钢水至少有一部分和冷却面接触而凝固，在此将形成还原气氛的气体，尤其是惰性气体，直接注入到从出钢口浇注出的赤露的液态钢坯表面并直到钢坯芯部完全凝固为止一直经受该气氛作用，惰性气体温度可预先设定，并且气体以0～45度的角度注入到钢坯的表面上，并以一定的排量和速度注入，使钢坯的表面受压，断面缩减。这里除了可以使用贫氧气体如废气之外，还特别可用象氩气或氮气的惰性气体。

由于使用了惰性气体，在钢坯的液态区，凝固区，还有液固过渡区都加强了对钢坯的影响，一方面避免了一切起氧化皮的可能性，除此之外还改善了浇注出钢口附近有目的的散热和钢坯的表面张力。为了达到钢坯或带钢的质量要求，发明者提议，加热惰性气体以防止给定区域内的铸坯表面凝固，或以另外一种实施形式，使惰性气体冷却到以液态注入，在加热和冷却这两个极端范围内，惰性气体的温度可以预先设定，当然也可在室温下使用。

除了温度以及按一定排量和一定速度注入的惰性气体以一种能够影响钢坯形状的方式注入到铸坯的表面上使钢坯表面有目的地受压，例如使整个钢坯外形有一个弯曲之外，也可进行气体控制，使气动力补充地用于减少胀鼓作用，即可以控制气体流沿横向垂直于钢坯运行方向调节速度和压力分布曲线，并且速度和压力分布曲线具有一个弧形。

另外，本发明还涉及一种钢坯连铸装置，带一个具有一个出钢口的冶炼容器，钢水通过它可以流入至少与钢锭，特别是钢带的一个侧面接触的冷却室，还具有一个冷却壳体，在一直到钢坯的芯部完全凝固为止的区域内钢坯都被这个冷却壳体罩住，在冷却壳体中，沿钢坯运行方向平行于冶炼容器的出钢口至少在它的附近布置有和一个供气站连接并与钢坯方向成0到45°的夹角的气嘴，冷却壳体基本上在钢坯出口区域有一个密封装置以将漏气减少到最小极限，并且根据在钢坯上所要求的气体排量和/或气体注入速度来确定沿钢坯运行方向以及沿钢坯宽度方向上的气嘴的数量和布置，另外在供气站和气嘴之间配备一个热交换器，一压缩机连接在供气站上。

本发明的一个实施例在附图中描述。

附图中：

图1：连铸机的纵向剖面示意图

图2：连铸机的横向剖面示意图

图1示出了一个冶炼容器11，从冶炼容器的出钢口12浇注出一束钢水流束M。