连铸结晶器 本发明涉及一种用于浇注薄扁坯的连铸结晶器，它有长形的内横截面。有冷却式的结晶器壁和通过至少一个插入熔体的浸入式注口的熔体输入装置。
已知，在具有长形横截面的铸坯的连续铸造时连铸结晶器的内部横截面设计为，使得通过连铸结晶器生产一种接近最终尺寸的成型铸坯。在这种情况下尤其在具有H形截面的异形梁以及在具有其截面端部增厚的横截面(“犬骨(dog bone)”形横截面)的异形梁中往产生这样的问题，即，与腹板宽度相比异型梁增大和／或增厚的端部在接近最终尺寸的浇注时经常有裂纹和应力和／或不希望的晶体结构。在非接近最终尺寸浇注的异形梁中则不同，在铸造后在技术上需要复杂和昂贵的轧制过程，以达到所期望的最终尺寸。
由DE 2034762A1已知一种制造薄带的方法和设备，其中，带有沿其纵向延伸的增厚，在增厚部分仍有液态芯子。然后此增厚在结晶器下方通过压辊压回。
US-PS 5082746公开了特殊尺寸的异形梁，其中，不允许超过预定的横截面参数以及它们有预先规定的均匀的晶体结构，以便紧接着用最少的轧制工作量获得所期望的横截面形状。此类异形梁按经验可用一个或多个用于输送熔体的浸入式注口浇注。在这种情况下业已证明，仅仅限制横截面参数和规定所要求的晶体结构，尚不足以生产出没有裂纹和沿其整个横截面有均匀晶体结构的接近最终尺寸的异形梁。在具有成形在端部的侧壁的铸坯剖面的情况下，即使如在US-PS 5082746中明确建议的那样将腹板宽度选择为与侧壁宽度相等也还是不够的，也就是说按照这些特殊规定生产出的异形梁往往有裂纹以及尤其在侧壁区有比腹板更为不利的晶体结构，这些情况表明，在用浸入式注口浇注时，在横截面任何区域内均匀的铸造条件并不是简单地通过遵守上述横截面参数的极限值便可以达到的。
本发明的目的是提供一种连铸结晶器，它有用于浇注具有长形内横截面铸坯的冷却式结晶器壁，例如浇注具有H形横截面和预定腹板宽度的成形铸坯，以及有一个通过至少一个插入熔体内的浸入式注口的熔体输送装置，在这种连铸结晶器中，在铸造过程中应力明显减小，其结果是铸坯外壳内出现的裂纹减少。此外，铸成的铸坯沿整个横截面应有均匀的晶体结构。
按本发明为达到此目的通过在专利权利要求1中特征部分所阐明的特征。通过从属权利要求2至8特征部分所述的特征可按有利的方式进一步设计此连铸结晶器。
本发明规定，至少在形成模内金属液面的高度上和至少沿浸入式注口部分插入深度，在直接围绕浸入式注口的区域内的间隙宽度S
T1与在结晶器壁内表面互相直接相邻彼此对置的区域内的间隙宽度S
l1／2之比以及结晶器壁相应区域的冷却功率L
T1和L
l1之比适用于下式：
〔S
T1／(S
l1／2)〕／〔L
T1／L
l1〕＞1。
其中S
T1是由相关的浸入式注口外表面和直接相邻彼此对置的结晶器壁的内表面构成的间隙的间隙宽度。S
l1／2是由内表面构成的间隙的二分之一间隙宽度，而且是在这样一些区域内，即在这些区域内结晶器壁的内表面互相直接相邻彼此对置，也就是说是在那些内表面之间没有装浸入式注口的区域内。L
T1和L
l1是在这些相应区域内的结晶器壁的冷却功率。具有尺寸如此设计的内部横截面的连铸结晶器，即使在高的浇注速度时也能使放在模内金属液面上的铸造粉均匀熔化并与熔渣一起均匀排出，从而沿整个内横截面形成一个高度相同的熔化地熔渣-铸造粉的层。一个高度相同的熔渣-铸造粉的层有利地促使在连续铸造过程中在结晶器壁与铸坯表面之间形成一个均匀的熔渣-铸造粉的层。由此可使铸坯外壳在整个结晶器壁上有非常良好的滑动，以及在铸造过程中熔体或铸坯的热量可以非常均匀地通过结晶器壁排出，从而形成具有非常均匀的晶体结构和没有应力和裂纹的铸坯外壳。
有利的是沿浸入式注口的整个插入深度使〔S
T1／(S
l1／2)〕／〔L
T1／L
l1〕在1．05和1．30之间，因此尤其是考虑了在铸造期间浸入式注口壁对结晶器内热量状况的影响。
在结晶器壁均匀冷却的情况下，连铸结晶器所要求的内部横截面的尺寸设计可作如下简化，即，〔S
T1／(S
l1／2)〕／＞1，最好〔S
T1／(S
l1／2)〕在1．05和1．30之间，由此仍尤其是考虑了在铸造期间浸入式注口壁对结晶器内热量状况的影响。当浸入口注口尤其布置在腹板区内时，按本发明建议，此浸入式注口有长形的横截面，因此宽侧的与浸入式注口相对的区域向外只须有比较小的变形。
此外，尤其是为了生产具有增厚端部的横截面(犬骨)，按本发明建议在窄侧所在区内总是布置两个浸入式注口。在这种情况下当浸入式注口例如具有大体上三角形横截面时对于获得接近最终尺寸的产品方面是有利的。
冷却元件例如冷却管用于冷却结晶器壁，它们沿着每单位面积的结晶器壁按这样的方式分布地设置，即，使结晶器壁在相应的区域获得规定的冷却功率。
附图表示了本发明的实施例并在下面详细说明。其中：
图1借助一个中央浸入式注口工作时连铸结晶器的横截面；以及
图2借助两个设置在窄侧各具有三角形截面的浸入式注口工作时连铸结晶器的横截面。
图1表示为了铸造连铸铸坯在工作时形成的模内金属液面的高度处通过具有长形内横截面的连铸结晶器的一个横截面。宽侧结晶器壁1、1和窄侧结晶器壁2、2分别互相对置(1-1；2-2)地排列以构成铸造腔，它们最好用铜制并设有用于散热的冷却管3。冷却管3保证沿结晶器壁1、2均匀散热，这是通过在结晶器壁1、2内每单位面积设置相应数量的冷却管3达到的。在图1所示的结晶器工作时，为了输入熔体，在中心设有一个最好具有长形横截面的插入熔体内的浸入式注口4。
由图1可见，宽侧结晶器壁1、1在直接围绕浸入式注口4的区域内分别向外弯曲，确切地说，由宽侧结晶器壁1、1和浸入式注口4构成的间隙7，沿整个插入深度有基本上不变的间隙宽度S
T1。在图1中所表示的实施例是这样来达到上述要求的，即，浸入式注口4的外表面6有一个与结晶器宽侧壁1互相直接相对的内表面5类似的轮廓形状。采用浸入式注口4的这种长的形状，宽侧1与浸入式注口4相对的区域只须向外有比较小的变形。
在浸入式注口4左和右的其余区域内，宽侧结晶器壁1直接相对的内表面8(亦即在它们之间没有设置浸入式注口)构成间隙9，它的二分之一间隙宽度S
l1／2最多等于S
T1，换句话说，直接对置的内表面8的间隙宽度最多为间隙7的间隙宽度S
T1的两倍那么大。
图2表示了具有按本发明设计尺寸的内横截面的连铸结晶器另一种方案。在图2中所示的连铸结晶器在结晶器窄侧壁2区域内具有结晶器内腔的增大，其中各设有一个浸入式注口4(具有增厚端部的横截面，也称为犬骨横截面)。浸入式注口4的外部截面可以是几乎任意形状；在按图2的实施例中浸入式注口4有基本上三角形的外部截面。在这种情况下，在浸入式注口4区域内，由浸入式注口4外表面6与结晶器壁直接对置的内表面5构成的间隙7，沿整个插入深度的尺寸仍设计为使间隙宽度S
T1基本上不变。
在连续结晶器的中部，其中构成间隙9的结晶器宽侧壁的内表面直接对峙，间隙9的二分之一宽度S
l1／2略小于S
T1；也就是说间隙9本身仍最多为型面端部区内的间隙7宽度S
T1的两倍那么大。
采用基本上常数的间隙宽度在这些实施例中指的是，在较小的区域内，例如在浸入式注口4三角形横截面角处，会出现与所要求的间隙宽度恒定性的偏离；因此在这些区域内间隙宽度的恒定性只是近似满足，但是不应超过两倍的值。同理，侧壁(如图1左半部所示)也可以略向外变形。
显然，当在间隙7的区域内结晶器宽侧壁1相应区域的冷却功率减小或增大时，在这两个实施例中的间隙宽度可以减小或增大。决定性的因素是，在连铸结晶器任何位置间隙宽度(S
T1或S
l1／2)与结晶器壁1相应区域的冷却功率(L
T1或L
l1)之比是常数，并最好在1．05和1．30之间的范围内。在这些实施例中此值为1．05。
在按图1或图2的连铸结晶器工作时，钢水经由一个或多个浸入式注口4连续地注入结晶器，铸成的成型铸坯以恒定的速度排出。在具有恒定排出速度的铸造过程中，连续地刚好输入如在结晶器出口处排出的同样多的钢水，因此在不断更新滞留在此区域内的钢水的情况下形成的模内金属液面的高度不变，这些钢水还促使熔化所供入的并放在模内金属液面上的铸造粉。与此同时，在按图1和图2的实施例中基本上为常数的间隙宽度，保证在连铸结晶器全部横截面区域内有一种均匀的方向向上的热流，其结果是在金属液面区域内均匀地熔化了铸造粉，也就是说，金属液面的每单位表面积和每单位时间连续地熔化相同量的铸造粉。此外，在铸成的成型铸坯排出速度不变时，由于按本发明的内部横截面形状，所以在金属液面区内构成的熔渣-铸造粉的层在内横截面的所有位置形成相同的高度。与之相关地，在结晶器壁1、2与熔体或铸坯外壳之间，在铸坯表面的所有位置，同样自动地形成厚度为常数的熔渣-铸造粉的膜。
由于结晶器的这种特殊的尺寸设计以及由此在铸造期间形成厚度不变的熔渣-铸造粉的膜，所以在结晶器壁的区域内从钢水连续排出与壁的面积成比例的热量，以及钢水被均匀冷却以形成铸坯外壳。熔渣-铸造粉的膜在量方面的影响直接由它的单位热导率和所形成的膜的厚度决定；当温差给定时，在结晶器壁1、2旁恒定的厚度导致在热量从熔体通过结晶器壁1、2排出时有恒定的热阻。总的热阻由各部分热阻的总和得出，在各部分热阻中彼此相继的层(结晶器壁-熔渣／铸造粉-铸坯外壳-熔体-浸入式注口壁)的单位热导率分别用它们的倒数来表示。熔渣-铸造粉膜的单位热导率约为1w／km，并因而如实验研究所证明的那样决定了散热和铸坯的冷却。采用本发明，通过所形成的熔渣-铸造粉的膜有恒定的厚度，使得在结晶器内沿整个结晶器长度水平方向的热传导均匀化。在铸坯外壳／结晶器壁边界区内的温度差因而明显降低，所以在铸成的铸坯的铸坯外壳内只还有很小的应力，其结果是大大减小了产生裂纹的危险。此外，通过由此而获得的极为良好的均匀润滑，连铸结晶器的壁磨损减小，所以附加地还显著延长了其使用寿命。