[发明专利]加热金属熔池的方法和设备

说明书

本发明涉及一种加热经浸入式水口导入连续铸锭装置结晶器中的金属熔池、尤其是用浇注粉剂覆盖的钢水熔池的方法，以及一种实施此方法的设备。

在连续铸钢时，铸坯与结晶器之间产生附着力，它会在铸坯外壳中造成高的拉应力，并因而在铸坯表面产生裂纹，甚至导致铸坯断开。因此在连续浇注钢时，采取措施在结晶器与铸坯之间造成振动。在立式的连续铸锭时，通常通过结晶器的正结形上、下运动来产生这种振动。这种结晶器的运动妨碍新形成的铸坯外壳粘附在结晶器壁上。在结晶器与铸坯外壳之间产生取决于振动速度和浇注速度的摩擦力。此外，这种摩擦力还与结晶器宽度、结晶器长度、结晶器锥度以及润滑有关。在这方面业已证明，与结晶器尺寸无关地，一个升降台系统在某个平均浇注速度下引起的摩擦力，比较高或较低浇注速度时的要低。由此可以导出，结晶器升程和铸坯的润滑可按最佳的浇注条调整。

在熔池上面的浇注粉剂影响经结晶器散热的热流。由于浇注助剂在热流中的影响不一样，在模内金属液面区最大，朝结晶器出口方向降低。由此可以得出结论，浇注助剂对铸坯外壳厚度的影响主要只在模内金属液面区内。

业已证明，在结晶器中的热流密度随着浇注速度增加。在模内金属液面中的散热最多。也就是说，钢水在这里与结晶器壁紧密接触，并有最高的温度。由于大量散热使铸坯外壳冷却，因此铸坯外壳收缩并从结晶器壁上脱模。

在这种情况下，浇注粉剂的种类和特性影响结晶器的散热。在这方面已经证实，从结晶器中的钢水散热，在易熔的浇注粉剂的情况下比难熔的浇注粉剂情况下大。在采用菜子油作为结晶器的润滑剂时，可以肯定散热量增加得还要多。

连续浇注时散热不够是断裂的原因之一。在结晶器中铸坯外壳的削弱往往是断裂的先兆，也就是说在铸坯外壳中产生裂纹，或熔渣阻止通过铸坯外壳散热。在铸坯外壳中产生裂纹的原因，例如由于在结晶器溢流时或溢流后，或在浸入式水口与铸坯外壳之间形成桥时的悬挂。

因此，本发明的目的是提出一种方法和设计出一种相应的设备，通过它的保证经由结晶器均匀地散热，以及保证在铸坯外壳与结晶器之间有不变的摩擦力。

本发明通过方法权利要求1和设备权利要求4特征部分所述之特征来达到此目的。

按本发明建议，热能呈点状加入熔池表面，并在这种情况下在表面按一条可预先规定的路线移动热能点。为此采用激光束，其中，定向的光束的能量用来加热。激光束与普通光线的区别在于其纯单色、高度相干性、高平行度以及高的能量密度。

通过使用激光束可以在狭窄的有限范围内加热或熔化材料，包括金属。取决于调整、直径、功率稳定性、聚焦等的射线质量，影响具体的工作参数。改变上述值可以调整其强度。通过设在连续铸锭结晶器外部的激光能源，可以在连续浇注钢材时，直接影响关键部位，亦即模内金属液面。

按本发明呈点状地引入的热能，不仅调整其热能的大小，而且调整预先规定的使用时间。在这里，点状这一概念不应理解为数学上的，热能点具有在使用激光时通常有限的扩散。因此建议，使热能点在浸入式水口与结晶器边缘相关的纵侧之间的范围内移动。在这种情况下可自由选择起点、终点以及在这两个端点之间的路线和速度。

产生激光束的仪器可以装在结晶器和浸入式水口之外的安全地点，此时，激光束可通过反射镜送到熔池表面所要求的地方。

附图中说明了本发明的举例。其中：

图1概略表示激光束设备；

图2热能点的位置。

在图1上部表示了连续铸锭装置10的一个剖面，以及在下部表示了它的俯视图。在结晶器11中有熔池S，熔池上漂浮着浇注粉剂。浸入式水口12浸入熔池S中。

激光能源21装在连续铸锭装置10的外部，激光束从激光能源21通过激光镜片27，经由一个可运动的中央反射镜22或可运动的外射镜23，送到熔池S的表面。激光能源21可装在连续铸锭装置外部的任意地点，在这种情况下，激光束可通过固定反射镜24导引。

反射镜22或23可绕轴26摆动。轴26与控制器32连接，控制器32与计算电路31连接。此计算电咱31在测量技术方面与温度传感器33连接，在控制技术方面与激光能源21连接。

在图1的下部在右侧表示，通过使用两个固定反射镜24，它们可在前面转移激光束的方向，使来自激光能源21的激光束可从浸入式水口12的两侧扫射熔池表面。

图2表示能量点的位置随时间的变化。图的左上侧表示在结晶器11和浸入式水口12之间区域内的位置L。

在上部曲线图中热能点在熔池的一侧，结晶器与浸入式水口之间均匀地来回移动。