[发明专利]用于铝及铝合金的连铸件的轧锭铸模

说明书

本发明涉及用于铸模，特别是用于竖式连续铸造的铸模的冷却系统，该冷却系统包括至少一个冷却单元(11)，其中铸模具有工作面(10)，该工作面具有内侧面和外侧面，并且工作面的内侧面(10a)在操作中限定连铸件，其中冷却单元(11)被设计成可移动地布置在铸模上，并且冷却单元(11)具有调整元件(13)，其中冷却单元(11)被布置在铸模上，使得在冷却单元(11)与工作面(10)的外侧面之间形成间隙(12)，并且间隙(12)的宽度可以通过调整元件(13)调节。

技术领域

本发明涉及用于铸模(Kokille)的冷却系统。本发明还涉及铸模和用于连续铸造的方法。

背景技术

例如，从WO 2005/092540 A1中已知前述类型的冷却系统。

在竖式连续铸造(Stranggieβen)中，熔融物连续地流经冷却的无底铸模。熔融物在铸模中在边缘区域中开始凝固。形成所谓的连铸坯壳(Strangschale)。在内部，连铸坯(Strang)是液态的。随后，熔融物被连续地向下拉成连铸坯或者通过重力倒出(abgieβen)。

熔融物与冷却的铸模壁的接触使薄壳凝固，该薄壳封闭“贮槽(Sumpf)”并且在铸造台缓慢下降(30mm/min至85mm/min)时且在经由浇铸槽连续地供给铸模腔时防止熔融物与冷却水之间的直接接触。通过冷却水与锭表面之间的直接接触来实现锭的进一步冷却。

在铸模的起始过程期间要考虑关键因素。例如，由于铝的导热性较高，因此在起始过程期间可能会出现永久变形，特别是“对头膨胀(butt swell)”和“对头卷曲(buttcurl)”。

“对头膨胀”是指与连铸坯的其余部分相比连铸坯尾脚增厚。铸模最初从下方被引锭块(Anfahrblock)关闭。引锭块的冷却方式与铸模相同。在起始过程中，熔融物流入到铸模中并且遇到冷却的引锭块。在铸模充满时引锭块才会从铸模移走。由于这个原因，连铸坯的液态芯或贮槽在起始过程期间比在其余连续铸造工艺的过程中小得多。这种状态一方面是由于起始过程期间铸造速度较低，另一方面是由于通过引锭块进行的附加冷却。因此，收缩程度也降低，并且连铸坯具有与铸模的内部尺寸大致相同的周向尺寸。

“对头卷曲”是指在连铸坯尾脚的末端处的变形。在起始过程期间，连铸坯，特别是连铸坯尾脚，通过铸模、引锭块和在铸模出口处喷射到连铸坯上的冷却水来冷却。这导致熔融物冷却。由此产生的应力大于连铸坯的强度，并导致连铸坯尾脚以凸形拱起的形式变形。凸形拱起还会导致连铸坯的外侧面向内弯曲。这种效应使得“对头膨胀”更加明显。在最严重的情况下，温度冲击会导致产生裂纹，液态金属会从裂纹中溢出。

为了减少在连续铸造中形成不希望的变形，使用冷却系统，这些冷却系统能够实现特别是在起始过程期间对连铸坯的有针对性的冷却。

从WO 2005/092540 A1中已知一种具有这种冷却系统的铸模。所描述的铸模用于连续铸造非铁材料，特别是铝和铝合金。通过冷却元件实现冷却，这些冷却元件被构造成喷嘴并且在铸模框架中被布置成分布在周向上。在此，分配给连铸坯的中间区域的喷嘴具有比分配给连铸坯的边缘区域的喷嘴更大的直径。更大的直径减小了体积流量，从而减少了连铸坯的中间区域中的冷却。由此，出现的应力应减小并且变形最小化。

然而，在上面提及的示例中，冷却只能通过冷却剂的体积流量和组成来控制。没有提供控制凝固行为并从而使变形进一步最小化的其他可能性。在连铸坯完全凝固之后必须割下变形。这个过程是耗材、成本高和耗时的。用前述类型的单个铸模来连续铸造不同的铝合金是不可能的，因为喷嘴在铸模框架中的布置适配于相应的待铸造的材料，并且不能改变。

发明内容

因此，本发明基于的任务在于，改进上述类型的冷却系统，使得可以用一个铸模连续铸造不同的材料，其中减少了在连续铸造期间可能出现的变形。此外，本发明还基于以下任务，提出具有这种冷却系统的铸模和利用这种冷却系统连续铸造的方法。