專利名稱：鋼坯的連鑄法和用于該方法的鑄模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于具有較小的菱形變形的正方形鋼坯或具有較小的側(cè)面邊緣變形的圓形鋼坯的一種連鑄法，以及用于此法的一種鑄模。
為了連續(xù)鑄造鋼坯，把鋼水51倒入一種鑄模50中，該模具有一個(gè)基本上正方形的內(nèi)截面，并相對于在該鑄模上方的一個(gè)中間包作上下振動(dòng)，如

圖18所示，在鑄模的內(nèi)表面上形成一層凝固的殼52，而熱量被用水冷卻的鑄模50的側(cè)面表面吸收。隨后把凝固的殼52逐漸拉出，在中間部分的鋼水51也逐漸凝固，從而形成一塊鋼坯。
為了在鑄模的內(nèi)表面與凝固的殼52之間實(shí)現(xiàn)潤滑，把菜子油(潤滑劑的一個(gè)例子)由鑄模50的上方一點(diǎn)一點(diǎn)地倒入，這些菜子油隨后被碳化得到一種潤滑劑。
然而，當(dāng)以高速(例如3米/分鐘)鑄造鋼坯時(shí)，由于在繞著鋼坯的四個(gè)外邊緣表面的凝固的殼52與鑄模50之間的間隙不均勻，使得出現(xiàn)了凝固收縮的不同，產(chǎn)品的截面變成菱形的。在圓形的鋼坯中，發(fā)生產(chǎn)品的側(cè)面邊緣的變形(比如橢圓形的截面)或出現(xiàn)凹進(jìn)部分。由于這一原因，按照先有技術(shù)的連鑄法只能在這種菱形變形不出現(xiàn)所容許的速度范圍內(nèi)進(jìn)行，相對來說低的鑄造速度和生產(chǎn)率低的問題仍留待解決。
另一方面，在連續(xù)鑄造長方形截面的板坯的情況下，經(jīng)審查的日本專利公開(Kokoku)No.57-11735提出了用于連鑄的一種鑄模，它是針對防止板坯的縱向裂紋和如咬住熔渣這樣的損壞，這是靠在鑄模的一部分內(nèi)表面或整個(gè)內(nèi)表面上均勻地設(shè)置大量寬度或直徑不大于2.5毫米的凹進(jìn)部分實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)把這一技術(shù)用于鋼坯的連續(xù)鑄造時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于凹進(jìn)部分的直徑不大于2.5毫米，這些凹進(jìn)部分逐漸被用做潤滑劑的碳粉填滿，無法進(jìn)行穩(wěn)定的連續(xù)鑄造。
鑒于上述的技術(shù)背景，本發(fā)明的目的是提供一種鋼坯的連鑄方法，它能實(shí)現(xiàn)高速下的穩(wěn)定鑄造，而在連鑄所生產(chǎn)的鋼坯中不會(huì)出現(xiàn)菱形變形，以及用于這一方法的一種鑄模。本發(fā)明的要點(diǎn)如下。
(1)一種鋼坯的連鑄方法，它靠由上部把鋼水倒入在豎直方向上作振動(dòng)的一個(gè)鑄模中實(shí)現(xiàn)鑄造，其特征在于在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的四個(gè)內(nèi)邊緣表面上形成凹進(jìn)部分，每個(gè)凹進(jìn)部分包括一個(gè)或多個(gè)橫向凹槽或大量凹坑，從而使得鑄模的每個(gè)內(nèi)表面的冷卻能力基本上均勻。
(2)一種鋼坯的連鑄方法，它靠由上部把鋼水倒入在豎直方向上作振動(dòng)的一個(gè)鑄模中并加少量潤滑劑而實(shí)現(xiàn)鑄造，其特征在于在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置20)0毫米的距離以內(nèi)的四個(gè)內(nèi)邊緣表面上形成凹進(jìn)部分，每個(gè)凹進(jìn)部分包括一個(gè)或多個(gè)橫向凹槽或大量凹坑，從而使得鑄模的每個(gè)內(nèi)表面的冷卻能力基本上均勻。
(3)一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上設(shè)置橫向凹槽，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其寬度(W)滿足下述公式(1)。
3毫米≤W≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(1)(4)一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上有間隙地設(shè)置大量凹坑，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其直徑(D)滿足下述公式(2)。
3毫米≤D≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(2)(5)一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的內(nèi)表面的距離在向下的方向上逐漸減小，并且在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上設(shè)置橫向凹槽，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其寬度(W)滿足下述公式(1)。
3毫米≤W≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(1)(6)一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的內(nèi)表面的距離在向下的方向上逐漸減小，并且在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上在它們之間有間隙地設(shè)置大量凹坑，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其直徑(D)滿足下述公式(2)。
3毫米≤D≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(2)(7)按照權(quán)利要求1或2的一種圓形鋼坯的連鑄方法，其特征在于鑄模的內(nèi)截面是圓形的，并且鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的直徑在向下的方向上逐漸減小。
(8)按照權(quán)利要求3或4的一種圓形鋼坯的鑄模，其特征在于鑄模的內(nèi)截面是圓形的，并且鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的直徑在向下的方向上逐漸減小。
圖1(a)示出了鋼坯的表面之間的熱流量的差與菱形變形之間的關(guān)系，圖1(b)示出了鋼坯的菱形變形。
圖2示出了平均空氣間隙的深度與熱流量之間的關(guān)系。
圖3示出了橫向凹槽，凹坑的深度與熱流量之間的關(guān)系。
圖4(a)示出了離開彎液面的距離與熱流量之間的關(guān)系，圖4(b)和圖4(c)分別示出了在先有技術(shù)中和在本發(fā)明中凝固收縮的形狀。
圖5示出了凹槽或凹坑開始形成的位置與鋼坯表面缺陷出現(xiàn)的比率之間的關(guān)系。
圖6為一個(gè)示意圖，示出了在模具表面上形成凹進(jìn)部分的部分。
圖7示出了平均空氣間隙的深度與菱形變形的角度之間的關(guān)系。
圖8示出了凹槽或凹坑的直徑與菱形變形的角度之間的關(guān)系。
圖9(a)為模具振動(dòng)的示意圖，圖9(b)示出了該振動(dòng)。
圖10為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于連鑄鋼坯的一種鑄模的剖面圖。
圖11為圖10的部分透視圖。
圖12為圖10的部分細(xì)節(jié)圖。
圖13為圖10的部分放大圖。
圖14示出了按照本發(fā)明的和按照先有技術(shù)的鑄模的表面溫度差。
圖15示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的和按照先有技術(shù)的鑄模的角部溫度差。
圖16(a)為圓形凹坑的圖，圖16(b)為有棱角形凹坑的圖，圖16(c)為六角形凹坑的圖。
圖17為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的和按照先有技術(shù)的鑄模的可用范圍的一個(gè)解釋性的圖。
圖18為按照先有技術(shù)的鑄模的一個(gè)示意圖。
圖19(a)為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圓形鑄模的透視圖，圖19(b)為在該鑄模上的凹進(jìn)部分的分解了的示意圖。
圖20示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的和按照先有技術(shù)的鑄模的表面溫度差。
圖21為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的和按照先有技術(shù)的鑄模的可用范圍的一個(gè)示意圖。
在按照本發(fā)明的用于連續(xù)鑄造鋼坯的鑄模中，在鑄模的內(nèi)表面上基本上均勻地設(shè)置了包括至少一個(gè)凹槽或大量凹坑的凹進(jìn)部分。因此，在鋼坯與鑄模之間強(qiáng)迫性地形成了間隙。因?yàn)殍T模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜方式為它的內(nèi)表面的距離在向下的方向上逐漸減小，所以可以防止鋼坯在鑄模中的偏心。并且，由于基本上均勻地減小熱流量，所以只有凝固的殼的特定的表面不與鑄模緊密地接觸，并從而被冷卻。結(jié)果，凝固的殼基本上均勻地收縮，即使當(dāng)以高速進(jìn)行鑄造時(shí)也可以生產(chǎn)出有較小菱形變形的鋼坯。下面，將詳細(xì)地解釋本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。
由鋼水帶到鑄模的熱流量在彎液面的最下面位置以下離開彎液面的量下面位置200毫米的距離范圍內(nèi)的位置最大。這一熱流量的大小主要由凝固殼與鑄模之間的間隙決定，其關(guān)系示于圖2中。
按照傳統(tǒng)的鑄造鋼坯的方法，由于鋼坯與鑄模的內(nèi)表面之間的間隙在鋼坯中出現(xiàn)偏心，從而鑄模與鋼坯表面之間的空氣間隙變得在鋼坯表面之間不均勻，并且出現(xiàn)在鋼坯表面之間熱流量的差別ΔQ1。結(jié)果，在鋼坯的側(cè)面表面上出現(xiàn)凝固收縮的不均勻，在產(chǎn)品中出現(xiàn)菱形變形。圖1(a)示出了鋼坯的表面之間的熱流量的差與菱形變形之間的關(guān)系，圖1(b)示出了鋼坯的菱形變形。圖1(a)示出了由實(shí)驗(yàn)確定的鋼坯的表面之間熱流量的差與菱形變形之間的關(guān)系的結(jié)果，為了把菱形變形保持在3度的范圍以內(nèi)，該圖示出必須滿足ΔQ≤1,000,000千卡/平方米小時(shí)。此外，在圓形鋼坯的情況下，這相應(yīng)于側(cè)面邊緣變形在3％的范圍以內(nèi)。
因此，采用下面的措施作為降低熱流量差ΔQ的措施。
①首先，在彎液面的下面均勻地設(shè)置有預(yù)先確定的深度的空氣間隙部分(凹進(jìn)部分)，從而把熱流量例如由4,000,000千卡/平方米小時(shí)降到3,000,000千卡/平方米小時(shí)。
②把模具的傾斜設(shè)定成有一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?，從而減小鋼坯與鑄模之間的間隙(例如，把平均空氣間隙Δd1由20微米降到10微米)。
當(dāng)結(jié)合起來使用這些措施①和②時(shí)，可以使鋼坯的表面之間的熱流量差減小。因此，鋼坯被鑄模均勻地冷卻。結(jié)果，即使在高的鑄造速度(例如3.4米/分鐘)下仍可以生產(chǎn)出有較少缺陷的鋼坯。
還有，在本發(fā)明人的研究中發(fā)現(xiàn)，由人為的空氣間隙部分(凹進(jìn)部分)所造成的逐漸冷卻效應(yīng)足以使熱流量的差別減小，然而，當(dāng)鑄件(鋼坯)的偏心大時(shí)不能減小熱流量的差。因此，在本發(fā)明中最好使模具的傾斜達(dá)到最佳。
另外，凹槽部分的空氣間隙部分所造成的逐漸冷卻效應(yīng)按照凹進(jìn)部分的面積比和凹槽的深度改變，如3中所示。大約2％到大約84％的凹進(jìn)部分的面積比對于防止菱形變形是有效的。當(dāng)這一凹進(jìn)部分的面積比小于2％時(shí)，熱流量變得如此之大，以至鑄模的內(nèi)表面的溫度差以與先有技術(shù)相同的方式變大。當(dāng)這一面積比超過84％時(shí)，凝固殼與鑄模接觸的部分減小，結(jié)果是鑄模的內(nèi)表面的磨損增加，使用壽命較短。
在凹槽深度方面，對于百分之幾十的凹進(jìn)部分的面積比，在至少0.1到0.2毫米的深度下逐漸冷卻的程度基本上不變。因此，即使把凹槽的深度增加到超過此值，也基本上得不到效果。下面將解釋按照本發(fā)明的和按照先有技術(shù)的鑄模的熱流量。
在傳統(tǒng)的連鑄方法中，在彎液面以下的熱流量在彎液面以下的位置迅速下降，而在按照本發(fā)明的連鑄方法中，例如如圖3中所示，由于50％的凹進(jìn)部分的面積比和深度為0.2毫米的橫向凹槽，熱流量由4,000,000降到3,000,000千卡/平方米小時(shí)，并達(dá)到一個(gè)基本上不變的數(shù)值，如在圖4(a)的左側(cè)的虛線a所示。結(jié)果，由于按照先有技術(shù)的熱流量的迅速變化，凝固殼的收縮形狀呈現(xiàn)復(fù)雜的曲線形狀，如圖4(b)所示，而按照本發(fā)明，收縮形狀可以接近簡單的直線，如圖4(c)所示。在本發(fā)明中，由于凹槽部分的空氣間隙變小，結(jié)果，在凝固殼與鑄模之間的間隙(空氣間隙)變小，所以凝固收縮也與熱流量的下降一起下降。因此，可以容易地減小鋼坯與鑄模之間的間隙，并靠把鑄模的內(nèi)表面的形狀變成有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕嵌鹊?例如0.3到1.2％/米)傾斜的直線，可以使鑄件(鋼坯)的偏心減到最小。
在離開穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下作上下運(yùn)動(dòng)的彎液面的最低位置200毫米的距離以內(nèi)形成由至少一個(gè)凹槽或大量凹坑構(gòu)成的上述的凹進(jìn)部分。在這一部分形成凝固殼，并且鋼水與凹進(jìn)部分通過凝固殼相互接觸。結(jié)果，不會(huì)出現(xiàn)鋼水的穿透，并且可以形成比先有技術(shù)中的凹進(jìn)部分明顯寬的凹槽或直徑明顯大的凹坑。結(jié)果，也可以消除由于采用碳粉作為潤滑劑所造成的堵塞。圖5示出了實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)。最好在大約15毫米(更可取的是離開彎液面大約20毫米)以下又不超過200毫米的位置形成上述空氣間隙部分。這樣，可以消除表面缺陷(比如雙層表皮和熔渣穿出)，并可以進(jìn)一步提高鑄造速度。順便說一下，當(dāng)凹進(jìn)部分離開彎液面超過200毫米時(shí)，由于凝固殼的厚度太大，防止菱形變形的效果很難出現(xiàn)。另外，在圓形的鑄模中，防止側(cè)面邊緣變形的效果也幾乎被消除。這當(dāng)然是本發(fā)明可以被用于采用一種粉末做為潤滑劑的粉末鑄造的情況。
具體地在用于按照本發(fā)明的鋼坯的連續(xù)鑄造的鑄模的情況下，在鑄模的內(nèi)表面上形成平均空氣間隙(凹進(jìn)部分)的深度至少為20微米的橫向凹槽(狹縫)。這是由于當(dāng)平均空氣間隙(凹進(jìn)部分)的深度小于20微米時(shí)，菱形變形的角度變得較大，如由圖7中所示的數(shù)據(jù)明顯看到的那樣。順便說一下，當(dāng)橫向凹槽的深度至少為0.1毫米時(shí)，熱流量變得穩(wěn)定，菱形變形變得小于1度，運(yùn)行最好在這樣的條件下進(jìn)行。
橫向凹槽的寬度(W)由上述的公式(1)限定。如果該寬度比3毫米小，如已經(jīng)描述的那樣，在穩(wěn)定運(yùn)行的過程中用作潤滑劑的碳粉把橫向凹槽填滿，從而使得橫向凹槽不再存在，菱形變形的角度變得比3度大，如圖8所示，產(chǎn)品變成有缺陷的產(chǎn)品。另外，圖9(a)為模具振動(dòng)的解釋性的圖，圖9(b)示出了該振動(dòng)。在這些圖中，由于鑄模10在豎直方向上振動(dòng)，如圖10所示，橫向凹槽11的部分上下運(yùn)動(dòng)，橫向凹槽被形成時(shí)的寬度(x)變成(W－2a)。如果在鑄模10的內(nèi)表面上形成的橫向凹槽11寬，被倒入到凝固殼13中的鋼水12把凝固殼13推到凹槽中，在產(chǎn)品中出現(xiàn)缺陷。由圖8也明顯地看出，當(dāng)減去振動(dòng)行程(a)的兩倍以后所得的差超過10毫米時(shí)，菱形變形的角度變得比3度大。因此，當(dāng)按照公式(1)確定寬度時(shí)，可以連續(xù)鑄造出菱形變形的角度不大于3度的鋼坯。另外，在圓形鑄模的情況下，這相應(yīng)于圓形理想度不超過3％。
在用于按照本發(fā)明連續(xù)鑄造鋼坯的鑄模中，在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下彎液面的最下面位置以下的位置并在200毫米以內(nèi)也可以形成大量平均凹進(jìn)深度至少為20微米并且其直徑(D)滿足上述公式(2)的凹坑。由于與在上述情況中相同的理由，這個(gè)數(shù)值被限定。
下面，將考察凹進(jìn)部分由一個(gè)縱向凹槽構(gòu)成的情況。因?yàn)樵阼T模的內(nèi)表面上在凝固殼的前進(jìn)方向上連續(xù)地形成該縱向凹槽，所以被鋼水推凝固殼連續(xù)地進(jìn)入該凹槽，結(jié)果，該縱向凹槽被傳遞到鋼坯的表面。結(jié)果，表面性質(zhì)被大大變壞，可能會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷(比如鋼坯的表面裂紋或在軋制過程中的裂紋)。另外，由于對應(yīng)于縱向凹槽的凝固延遲部分在高速鑄造的過程中在橫具的下面，所以出現(xiàn)熔渣穿出的問題。
另一方面，由于凹進(jìn)部分包括如上所述的橫向凹槽或凹坑，它們的形狀不會(huì)被傳遞到鋼坯的表面上，上述的缺陷不出現(xiàn)。
示例示例1下面將參考附圖詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖10為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于連續(xù)鑄造鋼坯的一種鑄模的剖面圖，圖11為圖10的部分透視圖，圖12為圖10的部分細(xì)節(jié)圖，圖13為圖10的部分分解了的示意圖。圖14示出了按照本發(fā)明的和按照先有技術(shù)的鑄模的表面溫度差，圖15示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的和按照先有技術(shù)的鑄模的角部溫度差，圖16(a)為圓形凹坑的圖，圖16(b)為有棱角的凹坑的圖，圖16(c)為六角形凹坑的圖。圖17為示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鑄模和按照先有技術(shù)的鑄模的可用范圍的一個(gè)解釋性的圖。
如圖10到12所示，為了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行鋼坯的連續(xù)鑄造，使鑄模15的模具傾斜為0.6％/米，并且其上部的內(nèi)邊緣的形狀為側(cè)邊為133毫米的一個(gè)正方形。由鑄模15的上端到在穩(wěn)定狀態(tài)下形成的彎液面(下面僅把它稱之為“彎液面”)的最下位置M的距離h大約為100毫米。
設(shè)置四個(gè)同樣布置的橫向凹槽16形成凹進(jìn)部分17，每個(gè)凹槽的寬度δ為12毫米，長度K為70毫米，深度d為1毫米，間隙p為25毫米，位置為離開彎液面M的距離g為20毫米(見圖13)。采用這種鑄模15，連續(xù)鑄造鋼水的組分和性能如表1所列，生產(chǎn)出了側(cè)邊長度為130毫米的正方形鋼坯。
表1
圖14和15示出了在離開鑄模15的上端大約150毫米的位置的模具銅片的中心部分和角部的溫度差(最大溫度-最小溫度)的測量結(jié)果，與按照先有技術(shù)的鑄模(即，沒有凹進(jìn)部分的鑄模)的值比較。可以理解到，本發(fā)明的實(shí)施例的溫度差比按照先有技術(shù)的鑄模小。因此，減小了在鑄模15與凝固殼18之間的間隙的差別，如圖14和15所示，可以減小對凝固殼18的邊緣表面的不均勻冷卻，鋼坯菱形變形變小(不大于1度)。
因?yàn)樵诎歼M(jìn)部分17處充分地形成了凝固殼18，即使當(dāng)凝固殼被鋼水19推時(shí)和即使鑄模15已被使用了長時(shí)間，凝固殼18也不會(huì)進(jìn)入橫向凹槽16，不會(huì)出現(xiàn)被菜子油(由鑄模15的上方注入的潤滑劑的一個(gè)例子)的碳化物堵塞。
表2示出了在各種改變了的凹槽深度(d)，凹進(jìn)面積比，凹槽寬度(δ)，帶寬(A)和凹槽間距(p)條件下所生產(chǎn)的鋼坯的菱形變形的程序，在所有這些情況下，菱形變形的程序是令人滿意的。
表2
圖16(a)-16(c)示出了按照本發(fā)明的另一實(shí)施例在鑄模中形成凹進(jìn)部分的方式。圖16(a)示出了大量圖形凹坑21，圖16(b)示出了大量正方形的凹坑22，圖16(c)示出了大量六角形凹坑23。在所有這些情況下，平均凹進(jìn)深度(帶部和凹槽，或凹坑的深度的平均值)為大約0.1毫米到大約0.5毫米，凹槽寬度或凹坑直徑為至少3毫米且不大于(振動(dòng)幅度)×2＋10毫米，凹槽或凹坑的平均面積比為15％到80％。當(dāng)滿足這一范圍時(shí)，即使在約3米/分鐘的鑄造速度下，所生產(chǎn)的鋼坯的菱形變形也不大于1度。
圖17示出了采用上述實(shí)施例的鑄模所生產(chǎn)的鋼坯與采用按照先有技術(shù)的鑄模所生產(chǎn)的鋼坯的比較。如陰影線所示的那樣，可以理解到，即使在高速鑄造范圍內(nèi)，當(dāng)采用按照本發(fā)明的實(shí)施例的鑄模時(shí)，菱形變形也不大于1度。
順便說一下，在上述實(shí)施例中的直線傾斜只是一階段傾斜，而本發(fā)明也可以用到兩階段傾斜，多階段傾斜，或拋物線形傾斜。
示例2此示例為本發(fā)明對于圓形鋼坯的連續(xù)鑄造的應(yīng)用。圖19為在鑄模的里面形成的凹進(jìn)部分的分解了的示意圖。
如圖19所示，為了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行圓形鋼坯的連續(xù)鑄造，使鑄模15的橫具傾斜為0.6％/米，并且其上部的內(nèi)邊緣的形狀為直徑為133毫米的一個(gè)圓形。由鑄模15的上端到在穩(wěn)定狀態(tài)下形成的彎液面(下面僅把它稱之為“彎液面”)的最下位置M的距離h大約為100毫米。
設(shè)置三排基本上之字形的橫向凹槽16形成凹進(jìn)部分17，每個(gè)凹槽的寬度δ為12毫米，長度L為100毫米，深度d為1毫米，間距p為25毫米，位置為離開彎液面M的距離g為25毫米(見圖19)。采用這種鑄模15，連續(xù)鑄造鋼水的組分和性能如表3所列，生產(chǎn)出了直徑大約為130毫米的圓形鋼坯。
表3
順便說一下，圓形理想度(％)由下列公式定義，其中圓的最大直徑為Dmax，而圓的最小直徑為Dmin圓形理想度＝200×(Dmax-Dmin)/(Dmax+Dmin)圖20示出了在離開鑄模15的上端大約150毫米的位置的模具銅片的中心部分的表面溫度差(最大溫度-最小溫度)的測量結(jié)果，與按照先有技術(shù)的鑄模(即，沒有凹進(jìn)部分的鑄模)的值比較?？梢岳斫獾剑景l(fā)明的實(shí)施例的表面溫度差比按照先有技術(shù)的鑄模小。因此，減小了在鑄模與凝固殼之間的間隙的差別，如圖20所示，可以減小對凝固殼的邊緣表面的不均勻冷卻，圓形鋼坯的圓形理想度變小(不大于1％)。
因?yàn)樵诎歼M(jìn)部分處充分地形成了凝固殼，即使當(dāng)凝固殼被鋼水推時(shí)和即使鑄模已被使用了長時(shí)間，凝固殼也不會(huì)進(jìn)入橫向凹槽，不會(huì)出現(xiàn)被菜子油(由鑄模15的上方注入的潤滑劑的一個(gè)例子)的碳化物堵塞。
表4示出了在各種改變了的凹槽深度(d)，凹進(jìn)面積比，凹槽寬度(δ)，帶寬(A)和凹槽間距(p)的條件下所生產(chǎn)的圓形鋼坯的圓形理想度，在所有這些情況下，圓形理想度是令人滿意的。
表4
圖21示出了采用上述實(shí)施例的鑄模所生產(chǎn)的圓形鋼坯與采用按照先有技術(shù)的鑄模所生產(chǎn)的圓形鋼坯的比較。如陰影線所表示的那樣，可以理解到，即使在高速鑄造范圍內(nèi)，當(dāng)采用按照本發(fā)明的實(shí)施例的鑄模時(shí)，圓形理想度也不大于1％。
示例3此示例為本發(fā)明對于有兩階段直線傾斜的鑄模的應(yīng)用。為了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行鋼坯的連續(xù)鑄造，使鑄模的模具傾斜為第一階段為1.5％/米，第二階段為0.6％/米。在此示例中其它鑄造條件與示例1相同，在此示例中，連續(xù)鑄造鋼水的組分和性能如表5所列，生產(chǎn)出了側(cè)邊長度為130毫米的正方形鋼坯。
表5
因?yàn)樵诎歼M(jìn)部分處充分地形成了凝固殼，即使當(dāng)凝固殼被鋼水推時(shí)和即使鑄模已被使用了長時(shí)間，凝固殼也不會(huì)進(jìn)入橫向凹槽，不會(huì)出現(xiàn)被菜子油(由鑄模的上方注入的潤滑劑的一個(gè)例子)的碳化物堵塞。
表6示出了在各種改變了的凹槽深度(d)，凹進(jìn)面積比，凹槽寬度(δ)，帶寬(A)和凹槽間距(p)條件下所生產(chǎn)的鋼坯的菱形變形的程度，在所有這些情況下，菱形變形的程度是令人滿意的。
表6
按照本發(fā)明，用于連續(xù)鑄造鋼坯的鑄模即使以高速進(jìn)行鑄造也可以生產(chǎn)出菱形變形較小的鋼坯(圓形鋼坯中有較小的側(cè)面邊緣變形)，并可以改進(jìn)高質(zhì)量的產(chǎn)品的生產(chǎn)率。
還有，由于形成凹進(jìn)部分所帶來的逐漸冷卻，鑄模的使用壽命可以明顯地延長，并且也可以防止出現(xiàn)凹陷部分(凹進(jìn)變形)。
權(quán)利要求
1.一種鋼坯的連鑄方法，它靠由上部把鋼水倒入在豎直方向上作振動(dòng)的一個(gè)鑄模中實(shí)現(xiàn)鑄造，其特征在于在所述鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的四個(gè)內(nèi)邊緣表面上形成凹進(jìn)部分，每個(gè)凹進(jìn)部分包括一個(gè)或多個(gè)橫向凹槽或大量凹坑，從而使得所述鑄模的每個(gè)內(nèi)表面的冷地能力基本上均勻。
2.一種鋼坯的連鑄方法，它靠由上部把鋼水倒入在豎直方向上作振動(dòng)的一個(gè)鑄模中并加少量潤滑劑倒入模具實(shí)現(xiàn)鑄造，其特征在于在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的四個(gè)內(nèi)邊緣表面上形成凹進(jìn)部分，每個(gè)凹進(jìn)部分包括一個(gè)或多個(gè)橫向凹槽或大量凹坑，從而使得所述鑄模的每個(gè)內(nèi)表面的冷卻能力基本上均勻。
3.一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上設(shè)置橫向凹槽，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其寬度(W)滿足下述公式(1)。3毫米≤W≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(1)
4.一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上有間隙地設(shè)置大量凹坑，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其直徑(D)滿足下述公式(2)。3毫米≤D≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(2)
5.一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的內(nèi)表面的距離在向下的方向上逐漸減小，并且在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上設(shè)置橫向凹槽，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其寬度(W)滿足下述公式(1)。3毫米≤W≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(1)
6.一種在豎直方向上振動(dòng)并有基本上正方形的內(nèi)截面的鑄模，其特征在于所述鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的內(nèi)表面的距離在向下的方向上逐漸減小，并且在鑄模的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在離開該位置200毫米的距離以內(nèi)的內(nèi)表面上在它們之間有間隙地設(shè)置大量凹坑，它們的平均凹進(jìn)深度至少為20微米，其直徑(D)滿足下述公式(2)。3毫米≤D≤(鑄模的振動(dòng)幅度)×2＋10毫米(2)
7.按照權(quán)利要求1或2的一種圓形鋼坯的連鑄方法，其特征在于鑄模的內(nèi)截面是圓形的，并且鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的直徑在向下的方向上逐漸減小。
8.按照權(quán)利要求3或4的一種圓形鋼壞的鑄模，其特征在于鑄模的內(nèi)截面是圓形的，并且鑄模的內(nèi)表面是傾斜的，其傾斜的方式為它的直徑在向下的方向上逐漸減小。
全文摘要
為了提供能夠穩(wěn)定地鑄造鋼坯而在連續(xù)鑄造所生產(chǎn)的鋼坯中不產(chǎn)生菱形變形或側(cè)面邊緣變形的一種連鑄方法，在用于這一方法的鑄模中，在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的彎液面的最低位置以下并在200毫米的距離以內(nèi)，在鑄模的內(nèi)邊緣表面上設(shè)置凹進(jìn)部分，每個(gè)凹進(jìn)部分包括一個(gè)或多個(gè)橫向凹槽或大量凹坑，從而使得凝固殼被逐漸冷卻，并且鑄模的每個(gè)內(nèi)表面的冷卻能力基本上是均勻的。
文檔編號(hào)B22D11/053GK1142207SQ95191832
公開日1997年2月5日 申請日期1995年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
發(fā)明者上原正次, 佐藤壽樹, 藤永輝郎, 中尾一時(shí) 申請人:新日本制鐵株式會(huì)社