[发明专利]水平连续铸造设备用可调结晶器

说明书

本发明涉及为了连续铸造钢等金属，使所供给的熔融金属(称做金属熔液)冷却、凝固成铸坯的结晶器，尤其是涉及能够均匀冷却铸坯的水平连续铸造设备的可调结晶器。

连续铸造是将贮留在中间罐(盛熔融金属)中的钢等熔融金属供给结晶器，熔融金属在结晶器中被冷却，至少外部形成凝固铸坯，然后用设置在结晶器下流侧的拉引装置将铸坯连续拉出来进行的。在这种连续铸造中使用的铸型(结晶器)，通常将结晶器制成管状，借助冷却(多为水冷)其外壁，使供给结晶器中空部分的熔融金属凝固成铸坯。结晶器按照所希望的铸坯断面形状、尺寸由具有中空部分的导热性良好的材料构成。结晶器外侧装有冷却水套，以构成沿结晶器外壁流通的冷却水。从而，熔融金属的热量被冷却水导走而冷却、凝固成铸坯。象这样进行的连续铸造的铸造方向(结晶器轴(纵向)方向)不局限于垂直方向，有时设置成水平或倾斜方向，结晶器的中空部分断面也有矩形、多角形、圆形等多种。

按照这种结晶器的形态分类，以下分为所述的两种类型。

(a)整体形成管状体的结晶器

为了得到小断面铸坯(钢坯)，以整体的圆管或角管作为铸型，称做所谓管式结晶器。为了得到大断面的矩形铸坯(扁坯和大型钢坯)，将沿铸造方向分割的数个铸型器部件紧密组合成管状体，将这种铸型称做所谓组合式结晶器。但是，这些结晶器都有连续闭合断面的中空部分内壁，中空部分的断面尺寸在铸造中作为不变化的固定铸型使用。在此铸坯凝固，随着冷却而收缩，断面尺寸变小。

在这样整体形成的管状体的结晶器中，为了保持铸型与铸坯接触，铸型内壁形成合适的锥度，使其下流侧成为小尺寸。然而，铸坯的收缩率因铸造金属种类、浇注温度、铸造拉坯速度等多种因素而异。由于这种原因，仅仅在铸型内壁形成锥度，难以保持铸型内壁与铸坯表面均匀接触。

因此，作为消除这个缺点的措施是缩短固定铸型，往往在其下流侧设置下面所说的可调铸型(可调结晶器)。

(b)用相互分离独立的数个铸型部件形成管状体的结晶器

是将相互分离独立的、在铸造断面半径方向可移动的若干个部件配置成管状的结晶器。这称做所谓可调结晶器，其中空部分的断面尺寸在铸造中作为可调铸型使用。这种可调结晶器的各部件在铸造断面圆周方向不紧密地有间隔配置，借助弹簧和液压缸等来压到铸坯表面上。而且，为了能够进行这样的移动，在可调结晶器的各部件间形成间隙。再者，这些部件设置在熔融金属表面形成合适凝固层后的位置，亦即固定铸型的下流侧。

如上所述，铸坯伴随冷却和凝固而收缩。但是，如使用这种可调结晶器，由于各铸型部件压在铸坯表面上，铸型与铸坯表面接触良好，与固定铸型相比，铸坯能够更均匀地冷却。

特公昭61-32104号公报(以下称做“现有技术”)公开了以这些固定铸型与可调铸型作为组合铸型。这种现有技术，如图13和图14所示那样，包括第1铸型部分241(这相当于固定铸型)和在第1铸型部分的下流侧配置的第2铸型部分242和243(这相当于可调铸型)，第2铸型部分有在各自的铸造断面圆周方向4分割的壁部分244(这相当于冷却板)。该壁部分244借助在平行于铸造方向设置的调整装置245(例如由双动式液压缸构成)能够形成沿铸造断面半径方向移动。而且，调整装置245，利用将相对铸造方向平行的调整装置245的运动方向转换成大致相对于铸造方向的直角方向(相当于铸造半径方向)的直角杠杆246连接壁部分244的入口部247和出口部248。

然而，用象这样的现有技术的连续铸造铸型进行连续铸造时有如下缺点。即因铸坯进行偏冷却，容易产生铸坯变形和开裂，直角杠杆机构的动作没有充分可靠性。

1)铸坯的变形和开裂的发生

①根据周密计算和实验，每次铸造金属前，预先规定在固定铸型的中空部分设计的锥度。如果铸造的锥度值大于铸坯的收缩量，就不能平滑地拉出铸坯。相反，如果锥度值小，因铸坯与铸型间形成的间隙妨碍热传递，不能进行铸坯冷却。

可是，实际进行连续铸造时，铸坯按铸型锥度进行收缩是很少见的。总之，因为铸坯的收缩率随铸造速度和熔融金属温度而变化，即使铸造金属种类或者成分相同，收缩率也随铸造过程或者铸造中经过的时间而变化。其结果是，铸坯伴随冷却并凝固的进行很少发生与原来断面相似的收缩，在大多数情况下，铸坯的圆形断面变成椭圆，或者矩形断面变成近似菱形。