[发明专利]液冷板式结晶器

说明书

本发明涉及用于连铸金属且尤其是钢材的液冷板式结晶器，它包括导热性能优良的由铜或铜合金制的结晶器板，所述结晶器板借助固定螺栓分别与一个水箱或一块支承板相连。

在厚度相同的结晶器板中，用焊接螺栓实现的结晶器板固定是众所周知的。由于结晶器板在铸造工作中升温而热膨胀，所以尤其是在短螺栓的情况下出现了附加的拉弯应力，这个附加的拉弯应力可能导致脱焊。

文献DE19716450A1描述了一种用于连铸薄板坯的液冷式结晶器，它具有两个相互对置的且分别由一块铜板和一块支承钢板组成的宽侧壁。限定出型腔的铜板借助由铜镍铁合金制成的金属螺栓被可拆卸地固定在支承板上。金属螺栓被焊接到铜板上。在这种情况下，还作为焊接添加料地使用了镍圈。在铜板中设置了冷却剂流道，并且在螺栓的横截面平面内设置了冷却孔。上述结晶器的核心构想就是采用了铜镍铁合金制的金属螺栓。由于采用了这样的且尤其是强烈拉制而成的金属螺栓，在与铜板的焊接连接中获得了显著的强度增大同时强度波动很微小。为了把金属螺栓固定在铜板上，适当地采用了本身已知的螺栓焊接方法。

文献WO95/21036描述了一种具有支承板的钢材连铸用结晶器组件。一块由铜或铜合金制成的导热性能良好的板被拧紧在支承板上，一个较薄的铜制或铜合金制覆饰层被钎焊在该板上。或者，可以不要导热性能良好的板，而直接把覆饰层钎焊到支承板上。覆饰层在铸坯经过结晶器时接触并冷却穿行的铸坯。在覆饰层开裂或磨损时，钎焊部位熔化而脱焊，新的一层要被钎焊到导热板或支承板上。

文献DE19801728C1公开了一种最好是用于铸造钢坯的连铸结晶器，它由彼此相连的结晶器板和水箱构成，在水箱和结晶器板之间，借助供水流道产生了水冷作用。供水流道设置在面对结晶器板的水箱侧上，而不是设置在结晶器板中。如此改进这种结构类型的连铸结晶器，即结晶器宽侧壁借助拉紧螺栓与其部件即铜板和/或带供水流道的水箱或一个没有供水流道但有带供水流道的连接板的水箱固定在一起。所述螺栓具有基本上成锥形的且被保持在铜板的锥形空槽内的拉紧螺栓头。

在这种结构中，拉紧螺栓的螺栓头可以形成特殊锥形或者成薄板锥形，并且其有利地是由与连铸结晶器的铜板相同的材料制成的。为了使拉紧螺栓/拉紧螺栓头与铜板之间的导热性能最佳化，铜板与拉紧螺栓/拉紧螺栓头之间的表面设有导热性能良好的金属层且最好是银层。当拉紧螺栓在铜板冷侧上配有一个防止水通过所述表面流向热侧的密封结构时，铜板与拉紧螺栓的连接得到进一步改善。

尚未公开的专利申请P19835119.9涉及用于铸造金属坯的且尤其是钢坯的连铸机的结晶器壁，它具有一个水箱和一个通过螺栓与水箱相连的结晶器内板。螺栓分别具有一个穿过水箱的并含有一栓颈横截面的栓颈和一个保持在结晶器内板中的并含有一栓头横截面的栓头。为了简化螺栓在结晶器内板中的固定而规定了，至少其中一个螺栓的栓头横截面大于该螺栓的栓颈横截面，结晶器板具有一个向着水箱缩小的且用于容放螺栓栓头的槽。

最后，DE1508902公开了一种用于连铸高温熔融金属坯且尤其是钢坯的液冷板式结晶器，其中结晶器壁通过固定螺栓与一个支架相连。还设置了圆棒，它们沿浇注方向的横向被装在结晶器壁的孔中并且配设有用于容放固定螺栓的螺纹孔。对于这个实施例来说，加工成本是相当高的。

基于上述现有技术，本发明的任务是，在如权利要求1前序所述类型的液冷板式结晶器中，在温度于浇注工作中产生的交变情况下，抑制或尽可能减少在铜或铜合金结晶器内板与承栽的、支撑的或成型的铜制或钢制支承板或水箱板之连接区域内的问题和麻烦，并且提出一种可靠地把承受拉应力及热负荷的固定件固定在铜结晶器内板上的固定方案，这种固定方案可以在工作成本和投资成本经济合理的条件下实施并且适用于无故障的长期服务。

为了完成上述任务，本发明在上述类型的液冷板式连铸结晶器中规定了，在每个结晶器板的流水侧设置了制有螺纹的成型部件并且通过钎焊连接或焊接连接使所述成型部件而作为固定件地与结晶器板刚性连接。

一方面，这样的钎焊连接和/或焊接连接容易形成并且获得了如180牛顿/平方毫米的交变疲劳强度。

在这样的连接结构中，成型部件或固定件最好由良导体材料如CuAg、CuCrZr、CuNiBe或CuNiFe制成，这是有利的。

此外，固定件通过一个剪切强度高的软钎焊层与结晶器板相连。

但是也可以采用这样的措施，即固定件通过一个硬钎焊层与结晶器板相连，并且作为钎焊金属地最好采用含银或铜的硬钎焊剂。