[发明专利]连续铸造金属连铸坯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，用来在连铸设备中连续铸造金属连铸坯。

具体说来，本发明涉及一种方法，用来在连铸设备中连续铸造金属连铸坯(尤其是钢连铸坯)，其中具有被连铸坯外壳包围的流态芯部的连铸坯从冷却的直通式结晶器中拉出，并支撑在连接于直通式结晶器后面的连铸坯支撑装置上，并借助冷却剂进行冷却，必要时还进行冶金上的减薄，其中在包括导热方程的数学模拟模型中共同计算整个连铸坯的热力学的状态变化。

背景技术

从DE 4417808 A1中已知一种连续铸造金属连铸坯的方法，在此方法中具有被连铸坯外壳包围的流态芯部的连铸坯从冷却的结晶器中拉出，紧接着支撑在连铸坯支撑装置上，并借助冷却剂进行冷却。在连续铸造工艺的过程中发生的状态变化借助包括导热方程的数学模拟模型为整个连铸坯实时地进行共同计算，并依照计算出来的热力学的状态变化来调整连铸坯的冷却。

从DE 10122118 A1中已知一种连续铸造的方法，在此方法中金属连铸坯从结晶器中拉出，并支撑在连铸坯支撑装置上，并借助冷却剂进行冷却，并通过至少一对连铸坯导引滚子进行冶金上的减薄，具体说来是以液芯减缩为形式的厚度减薄。

专业人员还已知，金属连铸坯在连续铸造时在凝固过程中会经历收缩，即连铸坯的尺寸会发生变化。出现的连铸坯收缩的程度与连铸设备的运行参数有关，例如待浇铸的金属的物理参数、浇铸温度、浇铸速度、连铸坯厚度或连铸坯冷却。

在连续铸造工艺中出现的连铸设备的运行参数变化(例如浇铸速度或连铸坯冷却的变化)相对连铸坯支撑装置的连铸坯导引滚子的间距仍然被忽略，导致降低金属连铸坯的质量。

发明内容

本发明的目的是，创造一种前述类型的方法，借助此方法例如通过减少多孔性和/或偏析，并通过改善表面质量和/或形状保持性，可进一步改进金属连铸坯的产品质量。

此目的通过前述类型的方法得以实现，其中在考虑金属的物理参数、金属在浇铸分配器中的温度、连续测量的拉出速度、连铸坯冷却和连铸坯厚度的情况下，在数学模拟模型中实时地共同计算连铸坯的自然收缩，并在考虑金属连铸坯的自然收缩的情况下，调整连铸坯支撑装置的可靠合到连铸坯上的连铸坯导引滚子。

在计算连铸坯的自然收缩时，在考虑金属的物理参数、金属在浇铸分配器中的温度、连续测量的拉出速度、连铸坯冷却和连铸坯厚度的情况下，在数学模拟模型中实时地数值求解导热方程。为此，将连铸坯离散，例如拆分成许多体积元素，并在考虑起始条件和边界条件的情况下借助处理计算机为许多离散的元素周期性地求解导热方程，因此整个连铸坯产生了随时间变化的温度区。连铸坯的与温度变化有关的热膨胀性称为自然收缩。在从导热方程的求解中已知每个离散元素的热力学的状态变化之后，每个元素的自然收缩例如可从体积膨胀或收缩计算出来。如果金属连铸坯不应该进一步进行冶金上的减薄，则可靠合在连铸坯上的连铸坯导引滚子的间距在连铸坯厚度方向上这样调节，即这个间距遵循金属连铸坯在连铸坯拉出方向上的自然收缩。

按本发明的方法的另外两个有利的实施例是，在考虑金属连铸坯的自然收缩的情况下，金属连铸坯在连铸坯支撑装置中进行进一步的冶金上的减薄，例如液芯减缩、轻减缩(尤其是动态轻减缩)或表面处理。液芯减缩和轻减缩对专业人员来说是已知的，因此不再阐述这种冶金上的减薄。同样从EP 1289691 B1中得出，在连铸坯支撑装置中对金属连铸坯进行冶金上的表面处理。通过考虑金属连铸坯的自然收缩可确保，可在连续铸造工艺的所有运行点上(而不是像现有技术那样只在一个运行点上)以有利的方式进行进一步的冶金上的减薄。

如果在考虑到金属连铸坯的与温度有关的密度变化，在数学模拟模型中数值求解导热方程，则能以尤其精确并因此有利的方式和方法来实施按本发明的方法。专业人员已知，金属的密度变化在很大程度上与温度有关。因此例如在连续铸造工艺中，在1550℃时(钢水在浇铸分配器中的温度)约7000kg/m³钢密度上升到在300℃时(凝固的连铸坯)约7800kg/m³。

按本发明的方法的另一有利的实施例是，在考虑金属连铸坯的与温度有关的密度变化时，在数值求解导热方程时使用热函的近似方程，此方程对于整个连铸坯具有精确的质量和精确的热函。借助此实施例可确保，能正确地既关于质量又关于热函计算出金属连铸坯的自然收缩，因此可确保求解具有尤其高的准确性，即热力学的状态变化和自然收缩。