[发明专利]连续铸造用的活动板后冷却器

说明书

在连续铸造系统中设有的一个连续制造系统中，在铸造前，将一定量的熔融金属或合金，在一个叫做中间包的炉形结构中加热并液化，或在中间包外面加热，然后放入炉形结构中去。在多数系统中，炉腔底部附近有一个排出口，通过一个喉口和一冷却模或铸型连接。铸型形成一个长形铸模通道，适合形成一个长铸件，铸型又构成一个进口和一个出口。此外，设有冷却装置，大致围绕铸模通道，为的是将铸模通道里的熔化金属中的足够大的热量传导，使其中的熔化金属的全部或一部分固化，形成铸件。连续铸造系统可为立式或卧式。

一般用立式铸造系统形成大铸坯和扁锭，其名目由垂直的铸造路线取得。炉和冷却铸模垂直布置，利用重力将熔化金属流入铸模并从中通过。在多数立式铸造系统中，在铸模下有一驱动辊阵列，控制铸件的下行。在许多立式铸造系统中，为了减小铸造系统的总高度，使铸件逐渐弯曲，从垂直路线过渡为水平路线。

在卧式连铸系统中，熔炉称为中间包，冷却模也称铸模，在水平面中一线排列，有驱动装置设在铸模的下游，作用在铸件上，定时从铸模通道中拉出一部分铸件。铸件从冷却模中拉出的速度，根据铸模的冷却能力和铸件的特点选定，以保证拉出的铸件的外表面，有足够程度的固化，因而驱动系统在上面的加力不会造成铸件上的过高的应力而损坏。

在卧式和立式的垂直铸造系统中，构形粗大的铸件被拉伸时，还没有在铸模中完全固化。结果，从冷却模中拉出的铸件的外表固化，有内部熔化。熔化内部为大致的锥形，靠近铸件离开冷却铸模的地方截面最大，而在铸件完全固化处的截面最小。从冷却铸模进口到铸件完全固化处的距离，称为“冶金长度”。由于专业中熟知的理由，铸件的质量由于冶金长度缩短而提高。就是说，假如冶金长度短，加上产生短冶金长度的快速冷却，铸件里的平均晶粒便细小些，这是理想的特性。而且，短冶金长度可减少内空隙的形成，并使铸造系统的辊轧阶段较靠近铸模，从而减小铸造系统的长度。在试图减小冶金长度时，除需要冷却铸件外，另一个问题是因为熔化心中有大热量。铸件离开冷却模后，表面必须冷却，防止铸件内熔化金属的热，将铸件表面熔化。这问题称为“再熔”，可用两个基本冷却系统中的一个或两个防止。首先，用一个有足够容量的长冷却模或铸模，从铸件吸出超过要求形成上述固化表面吸出的热。使用长铸模或冷却模可对铸件附加冷却。但是，在立式和卧式连续铸造过程中，都会因铸件在冷却时收缩而发生一个问题。这种收缩倾向于沿铸件分布，都会随与中间包距离的变化，减小截面积和表面积。总而言之，铸件有“锥形”。在多数铸件上，当铸件“收缩”离开铸模通道的壁时，铸件有足够的锥形，使铸件表面和冷却铸模通道的冷却表面间造成一个空气间隙。一旦通道壁和铸件表面之间的接触断绝，铸件在该区域中的冷却减弱，相应减少总的冷却量，在铸件中造成“热点”。并且，由于铸件中某些部分仍和铸模通道接触，冷却便比不接触的部分快，所造成的不均匀冷却降低铸件质量，常使铸件翘曲。专业人员试图仅在铸模通道结构中，加一个精心设计的锥形，将铸模通道随与进口孔或中间包距离的变化，使铸模通道逐渐变窄，以补偿铸件的收缩。

在铸型结构中使用锥形铸模通道，在冷却模补偿铸件收缩的能力方面，作出了某些改进。但是，因为每一铸件的构形及尺寸，和使用的每一种金属或合金，要求收缩率不同的锥形，在每一次应用中必须将铸型或冷却模的锥形专定规格。这便提高了制造和配备工具的成本，在竞争条件下成为不可行。而且，对于每一种铸件和每一种金属或合金，一种通道锥形要和一种铸造行程、速度及过热配合。因此，对铸造行程和速度必须作无规律的控制。另外，由于锥形的精度要求，锥形铸型或铸模的磨损公差变为很低。

第二种方法是使用一个或多个铸件冷却器，常称辅助喷雾冷却区，设在铸件程的下游部分中，邻近输出冷却模的地方，可进行操纵以进一步吸收铸件中的热。在现有系统的大部分中，这种辅助喷雾冷却器有若干喷水器，将水流或空气和水的气雾向出现的铸件上引导，目的在于在铸件表面上带走热量。