[发明专利]用于连铸矩形或正方形截面金属坯的锭模

说明书

本发明涉及一种用于熔融金属的连铸、尤其用于形成矩形或正方形截面的金属坯的锭模。

金属坯或者金属锭可通过在一管形模具(锭模)中连铸熔融金属、接着立即进行轧制(被称为“铸造及直接轧制”技术)由熔融金属、尤其是钢制成。虽然该技术能实现相当高的产出速度以及质量较佳的产品，但该技术目前仍存在若干缺陷-这主要由于熔融金属在模具中冷却并固化的过程-它限制了可获得的最大产出速度以及可用同一模具进行制造的产品的范围。

即，已知在有熔融材料通过其冷却并开始固化的连续锭模中过快地进行铸造会在成品中形成瑕疵。具体地说，只有在材料与诸壁持续接触的情况下，由熔融材料向模具壁输出热量所发生的冷却才充分有效，以便形成固化金属的表面层(被称为“表皮”)，并当材料穿过模具时逐步增加该表面层。然而，当材料固化时，该材料接触模具壁、尤其是模具内棱边，并同该壁、尤其是内棱边分离，从而在金属表皮与模具壁之间形成气囊，由此减少所释放的热量，并减慢固化过程。因此，除了在热量减少不足的拐角处，金属表皮(固化层)继续生成，从而引起熔融金属的仅仅局部固化，并在成品上形成瑕疵。

由于当将金属从模具壁取出时，在金属表皮上存在着不想要的应力，因此这还增加了在棱边处形成裂纹的可能性。    

简而言之，所形成的金属坯的抗扭强度较差，这极有可能沿着棱边形成纵向裂纹；该所形成的金属坯具有极不均匀的表皮温度，所有的这一切在其后的轧制阶段中会产生众多问题，并势必降低成品质量。

为了克服这些缺陷，保持相对较低的铸造速度以尽可能均匀地冷却材料。另外，减小模具内部拐角的曲率半径已知可减少气囊生成，同样，提供的铸造速度不太高。

当仅仅铸造一种类型的材料时，通过改善模具的几何形状、例如使用近似锥形的模具可减少金属表皮同模具壁的分离。然而，该解决方案不能应用于制造不同特性的材料的模具中(例如，不同类型的钢)。

最后，某些已知的模具具有一种特殊的、例如凹形壁的截面用于熔融金属的通行。然而，虽然减小了分离问题，但此类模具还是无法增加铸造速度并超越某些限制。

本发明的一个目的在于提供一种用于金属材料的连铸、用以克服与已知模具典型相关的上述缺陷的锭模。具体地说，本发明的目的在于提供一种能沿着模具的整个长度、在所有的点上有效冷却熔融金属以防止金属同模具壁、甚至同棱边分离，并对能立即轧制的高质量产品进行高速铸造。

根据本发明，它提供了一种用于熔融金属的连铸、尤其用于形成矩形或正方形截面的金属坯的锭模，该锭模包括一纵向延伸的铸管，该熔融金属通过该铸管流动并冷却；该铸管具有大致为矩形的横截面，并由大致平行且并排设置的第一对壁和第二对壁所限定；该第一对壁和第二对壁大致相互垂直，并限定四条内棱边；其中，该铸管包括具有圆形内棱边和自相应的第一纵向端向与第一纵向端相对的相应的第二纵向端逐步变化的内部截面的至少一第一部分，该熔融金属在该第一纵向端处送入；该至少第一部分的截面变化是由圆形内棱边的曲率半径中相应的连续且逐步的变化所确定的；该曲率半径自第一端处的最大值递减至第二端处的最小值。

更准确地说，该铸管的至少第一部分的截面变化为再现当熔融金属穿过该至少第一部分时该熔融金属的热收缩。

本发明锭模的特殊设计用于在所有表面点、甚至在内棱边处，并沿着模具的整个长度有效冷却熔融金属。事实上，由于截面变化部分的特殊内部截面，因此使材料在所有时间内保持与模具壁、甚至与棱边接触，实际上再现了当材料冷却并固化时该材料的冷却模式。

于是，防止金属同模具壁、甚至同棱边分离，而不必保持过低的铸造速度。由于材料具有所需特性(具体地说，在棱边处没有内应力，以及均匀的表皮温度)，因此，可在本发明模具的内部进行有效冷却，以便能立即轧制从铸管所获得的产品，而不需要任何中间处理工序。此外，对于不同材料、例如用于生产不同类型的钢可使用同一模具，同时还能确保高质量的产品并保持高的产出速度。

现参照附图以举例的方式描述本发明的一非限制性实施例，其中：

图1示出了本发明的一种用于熔融金属的连铸的锭模的立体图；

图2示出了图1所示模具的熔融金属入口截面的俯视示意图。

在图1和图2中，详细示出的诸部分是大大超出比例的，这是为了突出本发明的主要特征，标号1表示整个的用于以矩形截面的金属坯形式进行熔融金属、例如钢的连铸的锭模。

模具1包括有熔融金属流过其中的一纵向延伸的铸管2；该管2具有大致为矩形的横截面，并由大致平行且并排设置的具有预定尺寸的第一对壁3和第二对壁4所限定；诸对壁3和4相互垂直并限定四条棱边5。