專利名稱：用于鑄造薄板塊的鑄造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半連續(xù)直接冷鑄(Direct Chill, DC)鑄造不同尺寸的薄板塊 (sheet ingot)或者厚平板(slab)、尤其是用于軋制薄片的板塊或者厚平板的設(shè)備，該設(shè)備包括具有一對相面對的側(cè)壁和一對相面對的端壁的模具框架，所述各壁限定了具有用于供應(yīng)金屬的向上打開的入口和在可移動支承件上設(shè)有起動器塊(starter block)的面向下的出口的模具，起動器塊在每次鑄造之前關(guān)閉面向下的開口，并且其中至少一個側(cè)壁和/或一個端壁能夠被移位以能夠鑄造具有不同尺寸的板塊，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于冷卻金屬的
直ο
背景技術(shù)：
當(dāng)鑄造用于生產(chǎn)軋制產(chǎn)品的大型矩形剖面板塊時，習(xí)慣上對模具的長側(cè)壁給予小量的凸?fàn)顝澢韵廨^大的金屬收縮(向里收)的作用，與板塊的窄端面附近的位置相比， 凝固期間金屬收縮發(fā)生在板塊的寬側(cè)面的中部附近。在鑄造條件穩(wěn)定之后，金屬的收縮 (向里收)與板塊中未凝固金屬的膨脹成正比。在大型板塊鑄造期間，根據(jù)板塊的尺寸的不同，沿著板塊的縱向(蓄貯槽深度)熔融金屬的膨脹可以高達(dá)0.8米或者更大。影響濕軟部(marsh)的膨脹的主要是鑄造速度，因為是材料的熱傳導(dǎo)性限制了板塊中部內(nèi)的冷卻速度。噴射到模具下側(cè)上的板塊表面上的水量代表一種超出通過熱傳導(dǎo)傳遞到該表面的熱量的冷卻能力。關(guān)于冶金術(shù)和生產(chǎn)率兩者，期望應(yīng)用盡可能最高的鑄造速度。當(dāng)鑄造速度太高時， 鑄造速度通常受制于在被鑄造板塊中形成熱裂縫的趨勢。在鑄造操作的初始階段中，冷卻將是慢的，并且將存在由于在熔融金屬與凝固金屬之間的比重之差、以及熱膨脹系數(shù)引起的被鑄造板塊中的緊縮。最初已經(jīng)凝固的金屬將是與鑄造模具的幾何形狀相關(guān)的略微縮小的形狀。因為鑄造模具的最寬面的上述曲率的緣故，在鑄造操作的初始階段中被鑄造板塊將呈現(xiàn)為一種凸形狀。凸度將逐漸減小直至與被鑄造板塊中的蓄貯槽深度相關(guān)的穩(wěn)定條件得到穩(wěn)定。軋鋼廠的操作指南規(guī)定軋制表面應(yīng)該是直的(在軋制表面中沒有任何凹度和凸度)。為了滿足這個要求，鑄造模具必須設(shè)計有與被鑄造板塊的估計的收縮/緊縮相應(yīng)的側(cè)壁的曲率(彎曲)。申請人:擁有的EP O 796 683 Bl涉及一種用于鑄造上述類型的薄板塊的設(shè)備，其中側(cè)壁適于彎曲并且在其中部區(qū)域進(jìn)一步設(shè)有加強部件(stiffening part)以針對鑄造速度而言獲得受控的硬度并因而獲得模具壁的最優(yōu)撓曲(optimal flexure)。然而，該已知的解決方案并非設(shè)計用于鑄造具有不同尺寸(大小)的板塊。當(dāng)為了軋制目的連續(xù)鑄造具有矩形橫截面的大金屬塊形狀的板塊或者厚平板時， 通常為每個板塊寬度和厚度采用專用模具。主要因為要求的精密(close)尺寸容差的緣故，生產(chǎn)連續(xù)鑄造模具是復(fù)雜和昂貴的。由于要求許多不同的板塊形式，因此有必要保持存儲相應(yīng)的大量模具，但這是不經(jīng)濟的。除此之外，用具有不同尺寸的另一個模具替換一種尺寸的一個模塊是費事而又耗時的。US專利No. 5，931，216涉及用于連續(xù)制造不同尺寸的鑄造板塊的可調(diào)節(jié)連續(xù)鑄造模具，其目的是提供一種可調(diào)節(jié)模具，該模具基于同一個模具對所需的板塊橫截面提供快速改變。該解決方案存在的一個重要缺點在于模具的形狀沒有辦法補償鑄造速度或者模具尺寸的改變，該改變轉(zhuǎn)而對于板塊幾何形狀具有壞影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種模具，其中避免了上述已知解決方案存在的缺點，S卩，其中該模具的壁能夠容易地從一種尺寸調(diào)節(jié)到另一種尺寸以便鑄造具有不同尺寸的薄板塊，并且同時壁能夠彎曲以補償不同的速度以及尺寸和合金成分。本發(fā)明的特征在于如所附獨立權(quán)利要求1中限定的特征。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在所附從屬權(quán)利要求2-7中被進(jìn)一步限定。


下面將借助于示例并參考附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，其中圖1以立體圖形式從上面并沿縱向局部地示出根據(jù)本發(fā)明的鑄造設(shè)備的示意圖，圖2示出圖1中示出設(shè)備的水平視圖，圖3示出圖1和2中示出設(shè)備的水平視圖，所示的設(shè)備包括用于調(diào)節(jié)鑄造設(shè)備的模具的機構(gòu)，但是不包括用于使模具彎曲的機構(gòu)，圖4以放大比例和立體圖形式示出圖3中用A表示的設(shè)備的局部，圖5示出圖1和2中所示設(shè)備的水平視圖，包括用于使模具彎曲的機構(gòu)，但是不包括用于調(diào)節(jié)鑄造設(shè)備的模具的機構(gòu)，圖6以放大比例和立體圖形式示出圖5中用B表示的設(shè)備的局部，圖7a)、7b)、7c)在不同視圖中同樣以立體圖的方式示出根據(jù)本發(fā)明具有加強裝置的長側(cè)壁，圖8示出與圖7中相同的內(nèi)容，但是包括根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)梁。
具體實施例方式在開發(fā)本發(fā)明之前，已經(jīng)同意的是應(yīng)該關(guān)于薄板塊鑄造設(shè)備的設(shè)計和性能限定某些最小要求-新技術(shù)解決方案不應(yīng)增大鑄造車間的爆炸危險或者HES情形的惡化，-鑄造板塊上的最大尺寸偏差在150mm鑄造時應(yīng)當(dāng)在士2mm的范圍內(nèi)，-鑄造速度可以改變而仍然將尺寸偏差保持在上述限制范圍內(nèi)，-與利用傳統(tǒng)設(shè)備使用具有不同尺寸的不同模具來改變尺寸相比，改變板塊的尺寸不應(yīng)該帶來額外的工作量，-模具應(yīng)該具有低至4m3/h/m水量(建議的開始水量)的連續(xù)的水噴射冷卻，-應(yīng)該可以實現(xiàn)不使水泄漏到模具腔中。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和上述要求將發(fā)明人引導(dǎo)到一種用于薄板塊的模具技術(shù)解決方案，該解決方案對于同一模具結(jié)合了彎曲和尺寸調(diào)節(jié)兩者。撓性(flexible)模具原則之所以被發(fā)明是為了獲得對幾何形狀的要求，而可調(diào)節(jié)模具原則之所以同時被選擇是為了減小每個尺寸的鑄造成本。用于軋制的薄板塊的最常見尺寸是基于600mm標(biāo)準(zhǔn)厚度，其寬度從1550到1850mm 以50mm步幅級進(jìn)地變化。還可以使用其它尺寸，例如1950-2200mm并以50mm的步幅級進(jìn)。圖1和2示出如上所述的設(shè)備1，用于半連續(xù)直接冷鑄(DC)鑄造不同尺寸的薄板塊或者厚平板，尤其是用于軋制，該軋制要求具有上述類型的矩形橫截面的大板塊。如圖1 和2所示的設(shè)備包含兩個模具7，這兩個模具在模具框架2內(nèi)平行設(shè)置，每個模具7包括一對相面對的側(cè)壁3和一對相面對的端壁4。所述各壁限定了模具腔5，模具腔5具有用于供應(yīng)金屬的向上打開的入口和設(shè)有起動器塊6的面向下的出口，起動器塊6與可移動支承件 (圖中未示出)相連并且在每個鑄造順序之前關(guān)閉面向下的開口。該設(shè)備進(jìn)一步包括用于冷卻金屬的裝置，該裝置包含供水裝置和沿著模具7的外圍布置在壁3、4的下部中的噴水嘴8(未進(jìn)一步示出)。本發(fā)明的獨特的并且創(chuàng)造性的特征是用于調(diào)節(jié)模具框架的一個或多個短端壁的裝置與提供面向模具腔的長側(cè)壁的彎曲的裝置的結(jié)合，從而能夠鑄造具有不同尺寸的薄板塊。圖3示出圖1和2中所示的設(shè)備的水平視圖(從上面看)，而圖4示出該設(shè)備的局部(在圖3中用A表示)，所示的該局部具有用于調(diào)節(jié)端壁以調(diào)節(jié)模具腔5的大小并因而調(diào)節(jié)鑄造板塊的大小的機構(gòu)(用于彎曲的機構(gòu)從該圖中被排除)。每個長側(cè)壁3在每個端部處經(jīng)由托架9可釋放地固定于框架2，而短端壁4設(shè)置在可移動梁10上，可移動梁10在每個端部處與支架11相連，該支架11沿著框架2上的導(dǎo)軌12可移動地設(shè)置。可以借助于經(jīng)由齒輪四(未進(jìn)一步示出)設(shè)置在模具每側(cè)上的電動馬達(dá)13對具有短端壁4的梁10進(jìn)行調(diào)節(jié)(在如圖中表示為χ的方向上移動)，齒輪四具有蝸桿驅(qū)動裝置14、15。馬達(dá)13優(yōu)選由計算機控制，并因此根據(jù)如上所述以(例如)50mm尺寸步幅級進(jìn)的預(yù)設(shè)尺寸方案對短端壁4進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者將短端壁4自由地操作到所需尺寸。在調(diào)節(jié)到所需尺寸之后，借助于設(shè)置在可移動梁10上的定位裝置16，將各短端壁保持在各長側(cè)壁3之間的位置上。定位裝置 16可以是機械裝置或者活塞/缸體裝置，優(yōu)選為如圖4所示的氣壓千斤頂裝置16，其沿著從如圖所示的箭頭Fy方向從外側(cè)用預(yù)設(shè)力壓住長側(cè)壁3。圖5所示為在圖1和2中示出的設(shè)備的水平視圖，所示的設(shè)備包括用于使模具彎曲的機構(gòu)(裝置)，但是出于清晰性的原因，去掉了如圖3所示的用于調(diào)節(jié)鑄造設(shè)備的模具的大小的機構(gòu)(裝置)。圖6以放大比例和立體圖形式示出圖5中用B表示的設(shè)備的局部。用于每個模具7的每個長側(cè)壁3在如上所述的其各個端部處借助于托架9固定到框架2上，但是在其中部處附連到與所述側(cè)壁3平行布置的調(diào)節(jié)梁17。長側(cè)壁3經(jīng)由可調(diào)節(jié)加強裝置33 (下面進(jìn)一步解釋)附連到梁。調(diào)節(jié)梁17的長度比長側(cè)壁3更長并且每個調(diào)節(jié)梁17都在其各個端部處經(jīng)由摩擦夾緊裝置或類似物20 (未進(jìn)一步示出)形式的連接器與拉桿18/推桿19相連。拉桿/推桿設(shè)置成與短端壁平行、并適于借助于致動機構(gòu)22 通過具有滑動軸承(同樣未示出)的支架21進(jìn)行軸向運動。致動機構(gòu)包括兩個杠桿臂，一個杠桿臂23可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在框架2的左手側(cè)上(如圖所示)，而另一個杠桿臂M可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在框架的右手側(cè)上、并且這兩個杠桿臂通過鏈接臂25相互鏈接，并且與杠桿臂M相連的例如缸體/活塞裝置沈的致動器設(shè)置成經(jīng)由鏈接臂25使杠桿臂M以及杠桿臂23轉(zhuǎn)動。杠桿臂M經(jīng)由鏈接件27與致動器沈直接連接，并且經(jīng)由杠桿臂23J4通過拉桿 /推桿18、19、25的各自的軸向運動、通過借助于致動器從模具7的中心向外移動調(diào)節(jié)梁17 或者朝向模具7的中心向內(nèi)移動調(diào)節(jié)梁17來獲得模具的長側(cè)壁3的彎曲。因而，長側(cè)壁3 的撓性的中部被向內(nèi)或者向外地加以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)所需的薄板塊。致動機構(gòu)的傳動比以及因此側(cè)壁的彎曲度由杠桿23、24的臂長度限定。如上所述，致動器沈可以適當(dāng)?shù)爻尸F(xiàn)為具有內(nèi)部活塞傳感器的液壓活塞/缸體裝置的形式，其中可以在預(yù)定的彎曲圖形的基礎(chǔ)上經(jīng)由伺服閥(或者比例閥)借助于PLC(可編程邏輯控制器)來控制活塞，所述彎曲圖形取決于要被鑄造薄板塊的尺寸、合金成分和鑄造速度。與彎曲的長側(cè)壁3協(xié)同的加強裝置33代表本發(fā)明的一個重要特征并且使得能夠與被鑄造板塊尺寸的大小相關(guān)地調(diào)節(jié)長側(cè)壁中部的硬度。因此，如果板塊的尺寸增大，則需要使長壁中部的硬度的增大在長壁的更大部分上實現(xiàn)。在適當(dāng)算法的基礎(chǔ)上計算硬度，對于算法，本文不作進(jìn)一步解釋。然而，這樣(設(shè)計)的加強裝置33在圖7和8中進(jìn)一步詳細(xì)示出。在此，圖7a)示出具有一體化的加強部件32的彎曲的長側(cè)壁3。加強部件32在長側(cè)壁3的壁外側(cè)(相對于模具腔而言)上的中部的一段長度上延伸，并且從其端部朝向中間呈上升形狀(三角形狀)。如圖7b)所示，加強型中間板觀適于配合加強部件觀并且借助于貫穿螺栓30與長側(cè)壁和加強部件32相連，如圖7c)和圖8進(jìn)一步示出的那樣。除了長側(cè)壁3和加強裝置33之外，圖8還示出調(diào)節(jié)梁17 (上面描述過)，而調(diào)節(jié)梁17借助于連接螺栓31與加強板洲相連。可以借助于螺栓30增大或減小長側(cè)壁中部的硬度。如果使用兩個中間螺栓，則硬度減小。另一方面，如果使用外部螺栓(在每一側(cè)上使用一個外部螺栓)，則在長側(cè)3的中部的更大長度上硬度增大。
權(quán)利要求
1.用于半連續(xù)直接冷鑄(DC)鑄造不同尺寸的薄板塊或者厚平板的設(shè)備，尤其用于軋制目的，所述設(shè)備包括具有一對相面對的長側(cè)壁C3)和一對相面對的短端壁的模具框架O)，所述各壁限定了用于供應(yīng)金屬的向上打開的入口和在可移動支承件上設(shè)有起動器塊(5)的面向下的出口，所述起動器塊在每次鑄造之前關(guān)閉開口，所述設(shè)備還包括用于改變模具尺寸的裝置，其中至少一個端壁能被移位以能夠鑄造具有不同大小的板塊，所述設(shè)備進(jìn)一步包括在鑄造期間用于間接和直接冷卻所述金屬的裝置，其特征在于，除了用于改變所述模具尺寸的所述裝置外，所述設(shè)備還包括用于使所述模具的所述長側(cè)壁C3)彎曲的裝置，從而能夠向內(nèi)或者向外地調(diào)節(jié)所述長側(cè)壁(3)的撓性中部以適應(yīng)所需的薄板塊大小、所需的鑄造速度和/或合金成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備， 其特征在于，每個所述短端壁(4)都可移動地設(shè)置在所述長側(cè)壁C3)之間，所述長側(cè)壁設(shè)置在梁 (10)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的設(shè)備， 其特征在于，每個梁(10)借助于驅(qū)動裝置(13，16)沿著引導(dǎo)件(1 可移動地設(shè)置在所述框架(2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的設(shè)備， 其特征在于，鑄造期間用于每個模具尺寸的所述短端壁(4)借助于定位裝置(16)保持在所述長側(cè)壁C3)之間的位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的設(shè)備， 其特征在于，所述定位裝置(16)是從外側(cè)并朝向所述短端壁(4)的端部壓住所述長側(cè)壁(3)的活塞/缸體裝置，優(yōu)選為氣動裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的設(shè)備， 其特征在于，所述定位裝置(16)設(shè)置在所述梁(10)上并且能夠與所述梁一起移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的設(shè)備， 其特征在于，與彎曲的長側(cè)壁C3)協(xié)同地設(shè)有加強裝置(33)，使得能夠根據(jù)要被鑄造板塊尺寸的大小而調(diào)節(jié)所述長側(cè)壁的中部的硬度。
全文摘要
用于半連續(xù)直接冷鑄DC鑄造不同尺寸的薄板塊或者厚平板的設(shè)備，尤其用于軋制目的，包括具有一對相面對的長側(cè)壁(3)和一對相面對的短端壁(4)的模具框架(2)。模具的壁限定了用于供應(yīng)金屬的向上打開的入口和在可移動支承件上設(shè)有起動器塊(5)的面向下的出口，起動器塊(5)在每次鑄造之前關(guān)閉開口。該設(shè)備包括用于改變模具尺寸的裝置，其中至少一個端壁可以移位以能夠鑄造具有不同大小的板塊，并且該設(shè)備進(jìn)一步包括在鑄造期間用于間接和直接冷卻金屬的裝置。除了用于改變模具尺寸的裝置外，該設(shè)備還包括用于使模具的長側(cè)壁(3)彎曲的裝置，因此能夠向內(nèi)或者向外調(diào)節(jié)所述長側(cè)壁(3)的撓性中部以適應(yīng)所需的薄板塊大小、所需的鑄造速度和/或合金成分。
文檔編號B22D11/05GK102223967SQ200980146215
公開日2011年10月19日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者A·哈康森, T·伊韋蘭, T·斯特蘭海姆, U·貝薩斯, 小H·奈斯 申請人:諾爾斯海德公司