[发明专利]用于冶金产品的热顶连续铸造的多角铸模

说明书

本发明涉及如大方坯、钢坯段或板坯的冶金产品的热顶连续铸造的铸模的头部。

在冶金产品连续铸造的情形下，熔融金属浇入处于直立放置的铸模的头部或上部，从该铸模的底部抽出一个周边凝固的产品。

这一方法称为“热顶连续铸造”，事实上构成一般的连续铸造方法的改进，该方法如此使用，即弯月面(铸造金属的自由表面)转到在铸模头部内金属的凝固开始高度的上游。为了实施热顶连续铸造方法，通常的由内循环的冷却水冷却的铸模的铜管形元件被绝热耐火材料制的非冷却的冒口很好地邻接地盖着，冒口作为被放在其上方不远处的浇包的浇注流供入的熔融金属的容器。借助这种新颖的铸模头部的结构，在浇注周期中，液态金属弯月面建立在该处在耐火冒口里面，而金属的凝固开始在与冷却金属管元件齐平的位置，如在普通连续铸造中那样，该冷却的金属管元件校准铸造产品的形状及尺寸。因此，在冒口内浇注流对液态金属的搅拌受限制。在设在下面的铜管元件限定的凝固空间中，浇注流被保持在比较平静的液体动力学状态下，因此可以特别地平整与绕着铸模内周边的冷却铜壁接触的钢的凝固形状。但是，为了成功地使用这种方法，必须避免铸造金属在冒口中过早地凝固，以便确定在更下面位置，精确地说在与冷却铜壁接触处开始凝固。

为此，已有建议在耐火冒口和铜管元件之间留出很小宽度(小于1mm和一般约0．2mm)的间隙，和通过该缝隙喷出流体，一般是氩气等惰性气体，绕着铸模内周边喷入铸模中。为了保证缝隙中任意点的气流，通过一包着缝隙的分配室对缝隙供以加压的气体。

喷出气体的效果是对着耐火冒口的内壁剪切可形成在上方的不均匀的附加的凝固薄膜，使刚位于其下方的冷却的铜元件中的凝固有陡的和均衡的开始。

在非圆形铸模的条件下，或者说在设有四边形冷却管元件(用于浇注例如方形横截面的扁坯、大方坯或钢坯段)或更一般的为多角形的冷却管元件(用于浇注有要求的最终产品的形状的铸坯)的情形下，已经观察到，在完全凝固后浇注产品上，沿着边缘有凝固缺陷，如纵向裂纹、分层等缺陷，其来源于在凝固壳形成时，在铸模上这些点缺乏凝固金属。

本发明的目的是提供一个方案可减少或完全消除在得到的铸造产品中的凝固缺陷。

为了这一目的，本发明提供了一种热顶连续铸造熔融金属的铸模，包括具有限定铸造产品的形状及尺寸的多角形的冷却的金属管形元件，在其中与冷却的内金属壁接触时熔融金属凝固，所述的冷却的管形元件被一个非冷却的冒口覆盖着，该冒口由绝热耐火材料制成限定要凝固的熔融金属的容器，用于绕铸模的内周边喷出剪切流体的缝设在所述的冷却的金属管形元件和所述的冒口之间，其特征在于在角部设有减少剪切流体流的装置。

优选地，这些装置包括阻挡喷射缝中气体流的元件，所述的元件设在缝的角部。

本发明是出于下面的考虑。为了使冒口底部喷出的气体流有满意的剪切作用，沿着缝必须维持气流速率使得没有死区，在死区会有不希望的凝固碎片。但是，即使从周边的压力气体歧管对缝供以气体，确保压头损失相等，因此在缝的整个长度上有稳定的流率的线性出射流，但是也不能使铸造产品周边各点的喷入气流速率相等。因为在铸模的角部有较大的气体流速，因为缝具有与铸模同样的矩形，在铸模角部区从两方向供入气体。在角部的大的气体流速导致在缝的区域，特别是其下面冷却的铜元件的上部，会有过压，该过压会在铸造产品的边缘把凝固壳局部从冷却的铜壁上分离下来。由于在角部对产品冷却的效果破坏，该分离导致“缺少凝固金属”的凝固分布现象，该现象在得到的铸造产品上放大为沿边缘在角部处的凝固缺陷。

为了更清楚地理解本发明，下面参照附图及非限制性实例详细说明按照本发明的热顶连续铸造方形钢坯段的铸模，附图中：

图1是沿图3中1-1线剖切的铸模的上部一半的示意的轴向剖面图；

图2是沿图3中2-2线剖切的铸模的上部一半的示意的轴向剖面图；

图3是沿图1、2中3-3线剖切的铸模的下部的顶视图。

图1及图2示出热顶连续铸造的铸模的上部1，其包括一个冷却的铜管元件6，向上延伸和完全邻接着一个非冷却的耐火材料制的冒口5，以便防止熔融金属的渗透。

冷却金属元件6和耐火冒口5的内部限定一个内浇注空间3，熔融金属4(如钢)浇入其中并在其中凝固。如图3可见，内浇注空间3的截面形状为带有圆角的正方形，圆角的半径扩大地放大了以便更清楚地示出制成本发明的特征元件(下面要说明)。