钢带的半连续铸造制造技术

本发明专利技术涉及用于在连铸机中半连续铸造钢制铸坯（1）的方法以及该连铸机本身。本发明专利技术的目标是设计用于半连续铸造钢制铸坯（1）的方法，该铸坯具有少的中心偏析及孔隙率，又能被快速铸造。为了这个目的，使用下列方法步骤：‑连铸机的铸造开始，钢液被倾倒至由冷铸坯（6）封闭的开放式模具（2）中，并且钢液与冷铸坯一起形成完全凝固的铸坯始端（1a）并且随后半凝固铸坯（1b）；‑ 从开放式模具（2）提取半凝固铸坯（1b）；‑ 在铸坯导架（3）中支撑并引导半凝固铸坯（1b），该半凝固铸坯（1b）通过二次冷却（4）冷却；‑连铸机的铸造结束，结束钢液至开放式模具（2）中的倾倒并且形成铸坯末端（1c）；‑ 从开放式模具（2）提取铸坯末端（1c）；‑ 结束提取使得铸坯末端（1c）位于开放式模具（2）外侧；‑ 结束二次冷却（4）；‑ 受控或可调地冷却半凝固铸坯（1b）直到在连铸机的三次冷却区（5）中获得完全凝固的铸坯（1），该冷却效果在铸坯始端（1a）处更强并且朝向铸坯末端（1c）渐减；以及 ‑从连铸机卸下铸坯（1）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在连铸机中半连续铸造由钢制成的铸坯，优选地锭块，的方法，并且涉及适用于该方法的连铸机。
技术介绍
现今所生产的钢总量的大部分在具有高生产量的连续操作的连铸机中被铸造成铸坯。仅钢总量的大约5%被铸造成锭块。锭块铸造例如在ASM手册中被描述（第15卷：铸造，“钢锭铸造”章节，第911-917页，DOI：10.1361/asmhba0005295）。尽管使用所谓的锭块方法被铸造成锭块的钢液的比例较小，但考虑到其对于特殊钢种和规格的适用性，锭块方法是非常有利润的。锭块铸造的优点是：-产品尺寸的高度灵活性，有利于小批量大小，独特的大规格；-适用于特殊钢种（例如，适用于冷镦质量（CHQ）钢；HSLA钢；具有大约5%合金含量（诸如，Cr、Ni、Mo）的高合金钢；链钢；具有高含量的S、Pb、Bi的易切削钢；具有大约1%C、1.2%Cr、0.25%Ni、0.25%Mo等的轴承钢）；以及-就避免中心偏析和孔隙，尤其是在铸坯的中心的线孔隙（Fadenporosität）来讲，更好的质量。锭块铸造的缺点是：-在锭块模制中缓慢却仅非充分地可控的冷却速率；-通过切断锭块的头部和脚部导致更高的产量损失；-更高的操作成本；以及-降低的显微组织对称性和纯度。
技术实现思路
由申请人进行的实验已经表明的是，关于中心偏析和孔隙，锭块铸造的更高质量主要由缓慢的凝固速率以及在锭块的中心区域中从铸坯始端朝向铸坯末端定向的凝固引起。在中心的凝固以球状的方式进行，或者利用轴向定向的凝固前沿进行，使得避免任何枝晶，其可以出现，在中心的形成桥并且阻碍熔体的供给。在中心中的线孔隙因此很大程度上被阻止。与其相反，在连续铸造期间，这些性质刚好相反。在锭块铸造中的极低冷却速率在连续操作的连铸机中不能实现，因为机器长度受到经济原因的限制。与凝固（在连续铸造中该凝固趋于从外侧向内径向地定向）相关联的更高的冷却速率引起枝晶凝固并且因此引起中心偏析和孔隙。因此，根据现有技术，意在基本上没有中心偏析和孔隙（尤其是线孔隙）的大规格经由锭块方法生产。在此，更高的操作成本、更低的产量和在锭块的显微组织对称性和纯度方面的缺点被接受。本专利技术的目标是克服现有技术的缺点，并且提供用于半连续铸造由钢制成的铸坯，优选地锭块，的方法，其中，该铸坯：-具有低的中心偏析和孔隙率，以及-然而能够被快速地铸造，即，具有高的生产量。因此，半连续铸造的铸坯一方面预期具有与通过传统锭块方法生产的锭块相比相似或甚至更好的冶金性质；然而，另一方面，该铸坯预期能够在连续操作的连铸机中以相似的高生产量生产。最后，适用于该方法的连铸机将被详述。这个目标由如在权利要求1中所述的方法实现；有利实施例是从属权利要求的主题。根据本专利技术，在用于在连铸机中半连续铸造由钢制成的铸坯（优选地锭块）的方法中，其中，连铸机具有冷却的开放式模具，用于铸坯的初次冷却；接着是铸坯导架，用于支撑并引导所述铸坯，其具有二次冷却（通常包括多个冷却喷嘴），用于冷却所述铸坯；接着继而是三次冷却，用于进一步冷却所述铸坯；下列方法步骤被执行：-开始在连铸机中的铸造，其中，钢液被倾倒至开放式模具中，该模具通过引锭杆封闭，并且钢液与引锭杆形成完全凝固的铸坯始端，以及然后部分凝固的铸坯；-从开放式模具提取部分凝固的铸坯；-在铸坯导架中支撑并引导该部分凝固的铸坯，其中，该部分凝固的铸坯通过二次冷却被冷却；-结束在连铸机中的铸造，其中，终止将钢液倾倒至开放式模具中，并且铸坯末端形成；-从开放式模具提取铸坯末端；-结束提取，使得铸坯末端定位在开放式模具外侧（即，在连铸机的二次冷却区或三次冷却区的区域中）；-结束二次冷却；-在连铸机的三次冷却区中受控或可调地冷却该部分凝固的铸坯直至铸坯完全凝固，其中，冷却在铸坯始端处更强烈且以朝向铸坯末端渐减的方式进行；-从连铸机卸下铸坯。在该过程中使用的连铸机被构造为三个部分。用于初次冷却铸坯的冷却的开放式模具（通常由铜或铜合金组成）之后是用于支撑和引导铸坯的铸坯导架，其具有二次冷却，通常包括多个单物质喷嘴（通常被称为仅水喷嘴）和/或多物质喷嘴（通常被称为气雾喷嘴），用于冷却部分凝固的坯壳；以及用于进一步冷却铸坯的三次冷却区。为了避免铸坯的弯曲或者反向弯曲，有利的是连铸机被构造为立式连铸机，其具有立式模具、立式铸坯导架和立式三次冷却区。根据本专利技术的方法如下述进行：在连铸机中开始模制时，将钢液倾倒（通常从诸如浇包或中间包的冶金容器）至由引锭杆封闭的开放式模具中，其中，钢液与引锭杆形成完全凝固的铸坯始端以及接着铸坯始端的部分凝固的铸坯（即，凝固的坯壳和液芯）。从冶金容器到开放式模具中的通流能够例如经由滑阀闭合件或止动器驱动器设定。随后，从开放式模具中提取部分凝固的铸坯，其中，在模具中的弯液面（该弯液面由钢液到模具中的流入量以及通过从动铸坯导架滚子对部分凝固的铸坯的提取被设定）保持大体上恒定。在开放式模具之后，部分凝固的铸坯被支撑在铸坯导架中，被引导并通过二次冷却进一步冷却。特别地，在相对高的铸造速率下，对于二次冷却有利的是具有多个冷却喷嘴；然而，在慢的铸造速率下，通过辐射的冷却可能已经足以形成可行的坯壳。依据提取速率来设定在初次冷却和二次冷却中的冷却强度，使得部分凝固的铸坯的壳禁得起在连铸机中出现的最大钢液静压力。当铸坯已经达到期望长度或期望重量时，结束铸造操作，例如通过关闭冶金容器。因此，铸坯的典型地没有完全凝固的铸坯末端形成。现在从开放式模具中提取铸坯末端至少至这样的程度：该铸坯末端开始安置在连铸机的二次冷却或三次冷却的区域中。最后，当铸坯末端已经穿过二次冷却区时，二次冷却结束。现在（与连续铸造相对）部分凝固的铸坯在连铸机的三次冷却区中以受控或可调的方式缓慢地冷却，直至完全凝固。在该过程中，冷却以受控的方式进行-在足部区域中（即，在铸坯始端的区域中）更强烈，并且以朝向铸坯头部（即，在铸坯末端的区域中）渐减的方式。因此，在中心区域中引起从底部向上定向的凝固前沿。在部分凝固的铸坯的中心中，建立仅具有极小偏析和孔隙率的球状或枝晶显微组织。在枝晶凝固的情况中，枝晶不能在铸坯中心结合，结果避免了在铸坯中心的线孔隙。最终，从连铸机卸下完全凝固的铸坯。部分凝固的铸坯在三次冷却区中的冷却以受控或可调的方式进行。在铸坯的中心中实时计算（在2维或3维模型中，该模型包括用于铸坯的热等式，并且可选地考虑在显微组织转变期间的过程）的铸坯的表面温度或优选地显微组织组成能够用作冷却的设定点数值。因此，冷却和铸坯中的显微组织形成能够被非常准确地设定。在三次冷却中，铸坯主要通过热辐射冷却，并且可选地通过对流冷却；通常不需要喷雾冷却。由于铸坯的缓慢冷却，为了应力消除及进一步的结构改进的目的，铸坯的任何必要的退火处理能够已经在连铸机的三次冷却区中实现。有利地，铸坯的缓慢、可调的或受控的冷却受到下述措施中的至少一个的影响：a）铸坯的热绝缘的影响；b）铸坯的加热；c）铸坯的表面冷却。由于热绝缘的针对性影响，所以在没有额外能量的情况下，冷却能够被设定成在铸坯始端处比在铸坯末端处更强烈。由于对铸坯进行针对性加热，所以这能够利用额外能量来确保。最终，铸坯的过慢冷却（可选地仅局部存在）能够通过铸坯的表面冷却来弥补。为了防止部分凝固的铸坯在三次冷却区中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在连铸机中半连续铸造由钢制成的铸坯（1），优选地锭块，的方法，其中，所述连铸机具有‑ 用于所述铸坯（1）的初次冷却的冷却的开放式模具（2），接着是‑ 用于支撑并引导所述铸坯（1）的铸坯导架（3），所述铸坯导架具有用于冷却所述铸坯（1）的二次冷却（4），接着继而是‑ 用于进一步冷却所述铸坯（1）的三次冷却（5），包括下述方法步骤：‑ 在所述连铸机中的铸造开始，其中，钢液被倾倒至通过引锭杆（6）封闭的所述开放式模具（2）中，并且所述钢液与所述引锭杆形成完全凝固的铸坯始端（1a）并且然后部分凝固的铸坯（1b）；‑ 从所述开放式模具（2）提取所述部分凝固的铸坯（1b）；‑ 在所述铸坯导架（3）中支撑并引导所述部分凝固的铸坯（1b），其中，所述部分凝固的铸坯（1b）通过所述二次冷却（4）冷却；‑ 在所述连铸机中的铸造结束，其中，终止将钢液倾倒至所述开放式模具（2）中，并且铸坯末端（1c）形成；‑ 从所述开放式模具（2）提取所述铸坯末端（1c）；‑ 结束提取，使得所述铸坯末端（1c）位于所述开放式模具（2）外侧；‑ 结束二次冷却（4）；‑ 受控或可调地冷却所述部分凝固的铸坯（1b）直至所述铸坯（1）在所述连铸机的三次冷却区（5）中完全凝固，其中，所述冷却在所述铸坯始端（1a）处更强烈且以朝向所述铸坯末端（1c）渐减的方式进行；‑从所述连铸机卸下所述铸坯（1）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 EP 14162061.71.一种用于在连铸机中半连续铸造由钢制成的铸坯（1），优选地锭块，的方法，其中，所述连铸机具有-用于所述铸坯（1）的初次冷却的冷却的开放式模具（2），接着是-用于支撑并引导所述铸坯（1）的铸坯导架（3），所述铸坯导架具有用于冷却所述铸坯（1）的二次冷却（4），接着继而是-用于进一步冷却所述铸坯（1）的三次冷却（5），包括下述方法步骤：-在所述连铸机中的铸造开始，其中，钢液被倾倒至通过引锭杆（6）封闭的所述开放式模具（2）中，并且所述钢液与所述引锭杆形成完全凝固的铸坯始端（1a）并且然后部分凝固的铸坯（1b）；-从所述开放式模具（2）提取所述部分凝固的铸坯（1b）；-在所述铸坯导架（3）中支撑并引导所述部分凝固的铸坯（1b），其中，所述部分凝固的铸坯（1b）通过所述二次冷却（4）冷却；-在所述连铸机中的铸造结束，其中，终止将钢液倾倒至所述开放式模具（2）中，并且铸坯末端（1c）形成；-从所述开放式模具（2）提取所述铸坯末端（1c）；-结束提取，使得所述铸坯末端（1c）位于所述开放式模具（2）外侧；-结束二次冷却（4）；-受控或可调地冷却所述部分凝固的铸坯（1b）直至所述铸坯（1）在所述连铸机的三次冷却区（5）中完全凝固，其中，所述冷却在所述铸坯始端（1a）处更强烈且以朝向所述铸坯末端（1c）渐减的方式进行；-从所述连铸机卸下所述铸坯（1）。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部分凝固的铸坯（1b）在所述三次冷却区（5）中的冷却通过影响来自下述的组中的至少一个被设定：-所述铸坯（1、1b）的热绝缘；-所述铸坯（1、1b）的加热；-所述铸坯（1、1b）的表面冷却。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述部分凝固的铸坯（1b）在所述三次冷却区（5）中通过加热装置（7）加热。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加热装置（7）能在所述连铸机的所述提取方向（A）上位移。5.如权利要求2至4中的一项所述的方法，其特征在于，所述部分凝固的铸坯（1b）通过热绝缘件（9）被保护免于在所述三次冷却区（5）中冷却得过快。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热绝缘件（9）的绝缘效果被设定。7.如权利要求2至6中的一项所述的方法，其特征在于，所述铸坯末端（1c）通过头部加热（10）加热。8.如权利要求2至7中的一项所述的方法，其特征在于，所述部分凝固的铸坯（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：C布鲁格，S哈恩，J克鲁格，HP科格勒，J波伊普，单国新，S坦泽尔，H托伊内，F维姆梅，
申请(专利权)人：首要金属科技奥地利有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT