CN102149491A - 通过动态冠面控制进行金属带材铸造的方法 - Google Patents

Abstract

一种连续铸造薄带的方法，能够动态地控制铸辊表面的构造，方式是通过控制流经相对旋转的铸辊的厚度不大于80毫米的圆筒形管体中的纵向水流流道的水的温度、以及响应于铸造作业期间从传感器接收到的电信号通过铸辊驱动系统来改变具有铸辊端部衰减的铸辊的速度。

Description

通过动态冠面控制进行金属带材铸造的方法

技术领域

本发明涉及在双辊铸机中通过连铸铸造金属带材。

背景技术

在双辊铸机中，向一对受到冷却的相对旋转的水平铸辊之间引入熔融金属，以在移动的辊面上形成金属凝壳，并在铸辊之间的辊隙处汇集金属凝壳，以生成从铸辊之间的辊隙向下供给的凝固的带材产品。本文使用的术语“辊隙”是指铸辊彼此最靠近的全体区域。熔融金属可从浇包浇注到一个较小的容器或一系列较小的容器中，并从容器通过位于辊隙上方的金属供给嘴流出，以形成被支持于辊的位于辊隙紧上方的铸造表面上并沿辊隙长度延伸的熔融金属铸池。该铸池通常被限制在与辊的端面保持滑动接合的侧板或侧坝之间，以防止铸池的两个端部发生泄流。

此外，双辊铸机能够通过一系列浇包由熔融钢连续生成铸带。在流经金属供给嘴前从浇包向较小容器中浇注熔融金属，能实现在不中断铸带生产的情况下，交换空浇包与满浇包。

在通过双辊铸机进行薄带铸造时，一个困难是铸造作业中铸辊的铸造表面的冠面(crown)的不可预测性。铸辊的铸造表面的冠面确定双辊铸机生成的薄铸带的厚度轮廓，即截面形状。具有凸状(即正冠面)铸造表面的铸辊生成具有负(下陷的)截面形状，而具有凹状(即负冠面)铸造表面的铸辊生成具有正(即鼓起的)截面形状。铸辊一般由铜或铜合金形成，内部具有用于冷却水循环的通路，通常涂覆有铬或镍以形成铸造表面，其随着暴露于熔融金属而经受可观的热变形。

薄带铸造期间，在典型铸造条件下存在用于生成期望带材截面轮廓的期望辊冠。通常在铸辊处于冷态时对铸辊加工出一个初始冠面，该初始冠面是基于典型铸造条件下铸辊的铸造表面中的预估冠面。然而，冷态与铸造状态之间的铸造表面的冠面形状之间的差异是难以预测的。此外，铸造作业期间铸造表面的实际冠面可能与典型条件下的预估冠面显著不同，因为铸辊的铸造表面的冠面即使在典型铸造期间也可能因以下变化而发生变化：供给至铸机的铸池的熔融金属的温度的变化；铸造速度和其它铸造条件的变化；和铸造期间发生的熔融金属的成分的微小变化。

发明内容

因此，需求一种可靠而且有效的方法来直接并且密切地控制铸造期间铸辊的铸造表面中的冠面的形状，进而控制双辊铸机生成的薄铸带的截面轮廓。以前提出的用于铸辊冠面控制的提案是基于机械装置来使铸辊物理地变形，例如通过移动铸辊内的变形活塞或其它元件、或者通过向铸辊的支持轴施加弯曲力。然而，迄今为止，还没有提出有效的方法来动态控制辊冠以生成铸带的期望轮廓。

我们确定可以通过提供构造成能够通过改变铸造参数来对铸造表面中的冠面进行控制的铸辊，来实现可靠而且有效地控制铸辊冠面，进而控制带材截面轮廓。

公开了一种通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，包括以下步骤：

a.组装具有一对相对旋转的铸辊的铸机，铸辊之间具有辊隙，能够从辊隙向下输送铸带，其中每个铸辊具有由圆筒形管体形成的铸造表面，圆筒形管体由从包括铜和铜合金的组中选出的材料形成，其上可选地具有涂层，并且具有延伸穿过厚度不大于80毫米的管体的多个纵向水流流道，圆筒形管体能够随铸造期间流经流道的水的温度的变化或者铸造速度的变化而改变铸造表面的冠面；

b.组装能够形成铸池的金属供给系统，铸池被支持于辊隙上方铸辊的铸造表面上，并且辊隙的端部邻接有侧坝以限制铸池；

c.设置至少一个传感器，其能够在辊隙下游感知铸带的厚度轮廓，并生成表明铸带的厚度轮廓的电信号；

d.控制流经管体厚度中的纵向水流流道的水的温度；

e.使铸辊相对旋转，并通过铸辊驱动系统改变铸辊的速度；以及

f.通过控制系统响应于从传感器接收到的电信号来控制铸辊驱动以改变铸辊的旋转速度，并改变经由水流流道进行循环的水流的温度，来控制铸造作业期间铸辊的辊冠。

每个铸辊的圆筒形管体具有这样的圆周厚度，使得通过改变铸造速度和控制循环穿过铸辊的水的温度，能够可靠地改变铸辊的铸造表面的冠面，以获得和维持期望的铸带截面轮廓。圆筒形管体的厚度可以为40～80毫米，也可以为60～80毫米。铸辊可在圆筒形管体的内部具有空腔，以限定出圆筒形管体的厚度，并有助于圆筒形管体的挠曲，以实现随铸造速度和循环穿过铸辊的水的温度的改变来控制冠面。水可经由铸辊的水流流道和空腔串联地进行循环。或者，水可先穿过至少一个铸辊的空腔然后再穿过水流流道来进行循环，或者水也可先穿过至少一个铸辊的水流流道然后再穿过空腔来进行循环。

还公开了一种通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其包括：

a.具有一对相对旋转的铸辊的铸机，铸辊之间具有辊隙，能够从辊隙向下输送铸带，其中每个铸辊具有由圆筒形管体形成的铸造表面，圆筒形管体由从铜和铜合金组成的组中选出的材料形成，其上可选地具有涂层，并且具有延伸穿过厚度不大于80毫米的管体的多个纵向水流流道，圆筒形管体能够随铸造期间流经流道的水的温度的变化或者铸造速度的变化而改变铸造表面的冠面；

b.能够形成铸池的金属供给系统，铸池被支持于辊隙上方铸辊的铸造表面上，并且辊隙的端部邻接有侧坝以限制铸池；

c.至少一个传感器，能够在辊隙下游感知铸带的厚度轮廓，并生成表明铸带的厚度轮廓的电信号；

d.水流控制器，能够控制流经管体厚度中的纵向水流流道的水的温度；

e.铸辊驱动系统，能够使铸辊相对旋转，并在铸造期间改变铸辊的速度；和

f.控制系统，响应于从传感器接收到的电信号，能够控制铸辊驱动以改变铸辊的旋转速度，并控制水流控制器以改变经由水流流道循环的水流的温度，来控制铸造作业期间铸辊的辊冠。

再次，圆筒形管体可具有内部空腔，以限定出圆筒形管体，并实现其挠曲，如上所述。管体的厚度可以为40～80毫米，也可以为60～80毫米。

管体厚度中的纵向水流流道可配置成绕圆筒形管体厚度的三道次组合(three pass sets)，以使冷却水在直接或穿过内部空腔离开铸辊前串联地循环穿过该组合的三个流道。或者，管体厚度中的纵向水流流道可配置成绕圆筒形管体厚度的单道次组合(single pass sets)，以使冷却水在直接或穿过内部空腔离开铸辊前循环穿过一个流道。

能够感知铸带的厚度轮廓的至少一个传感器定位成邻近带材在铸造后首先穿过的夹送辊。可横跨带材设置能够感知铸带的厚度轮廓的多个传感器。

从以下详细描述、附图和权利要求中，本发明的各方面对于本领域的技术人员将变得清楚明了。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明，附图中：

图1是本公开一个实施例但不是唯一实施例的双辊铸机的示意性侧视图；

图2是图1所示双辊铸机的包括有用于测量带材轮廓的带材检查装置的那部分的放大局部截面图；

图2A是图2所示双辊铸机的一部分的示意图；

图3A是图2所示铸辊中一个的一部分的纵截面图；

图3B是图3A所示铸辊的与线A-A结合的剩余部分的纵截面图；

图4是以虚线示出部分内部细节的图3A所示铸辊的从线4-4观察到的端视图；

图5是图3A所示铸辊从线5-5所取的截面图；

图6是图3A所示铸辊从线6-6所取的截面图；

图7是图3A所示铸辊从线7-7所取的截面图；

图8是具有水源系统的图2所示双铸辊的示意图；

图9是水源为一替代构造但并非唯一替代构造的类似于图8的示意图；

图10是对于三个不同流量的最大辊面温度VS进水温度的坐标图；

图11是对于两个不同铸造速度的带冠VS辊面温度的坐标图；

图12是横跨铸辊宽度一部分的辊面温度的坐标图；

图13是对于图12的铸辊的热通量VS边缘距离的坐标图；

图14是对于图12的铸辊的热冠(thermal crown)VS边缘距离的坐标图；

图15是热通量衰减VS铸造速度的坐标图；

图16是入口处水流流量和水温VS时间的坐标图；

图17是对于一个铸辊的带材量值(strip gauge)和辊冠VS边缘距离的坐标图；

图18是对于另一个铸辊的带材量值和辊冠VS边缘距离的坐标图；

图19是与铸造作业有关的包括作业期间的速度调节的参数的一系列坐标图；

图20是示出图19的作业期间的轮廓调节的细节的一系列坐标图；

图21是示出图19的作业期间的铸造冠面和铸造速度的一对坐标图；

图22是示出图15所示速度调节前的带材量值和辊冠以及相关参数的一系列坐标图；

图23是示出图15所示速度调节期间的带材量值和辊冠以及相关参数的一系列坐标图；而

图24是示出图15所示速度调节后的带材量值和辊冠以及相关参数的一系列坐标图。

具体实施方式

现在参考图1、2和2A，双辊铸机的一个实施例图示为包括主机架10，主机架10立设于工厂地面上，并支持一对可相对旋转的铸辊12，这对铸辊12安装于辊箱11中的模块中。铸辊12安装在辊箱11中，以便于如下所述的操作和移动。辊箱11有助于在铸机中作为一个单元将准备好铸造的铸辊12从装配位置快速移动到进行操作的铸造位置，并在要替换铸辊12时从铸造位置简便迅速地移走铸辊12。辊箱11并不存在期望的特定构造，只要它能如本文所述实现促进铸辊12的移动和定位的功能。

用于连续铸造薄钢带的铸造设备包括一对可相对旋转的铸辊12，这对铸辊12具有横向定位以在其间形成辊隙18的铸造表面12A。熔融金属从浇包13经由金属供给系统供给至在辊隙18上方位于铸辊12之间的金属供给嘴17，即芯嘴。如此供给的熔融金属在辊隙18上方形成被支持于铸辊12的铸造表面12A上的熔融金属的铸池19。该铸池19在铸辊12的端部被一对侧封板或侧坝20(图2和2A中虚线所示)限制在铸造区域中。铸池19的上表面(一般称为“弯液面”水平)可上升到供给嘴17下端的上方，使得供给嘴17的下端被浸没在铸池19内。铸造区域包括在铸池19上方添加的保护性气氛，以抑制铸造区域中的熔融金属发生氧化。

浇包13通常为被支持在转塔40上的常规构造。为供给金属，浇包13位于处于铸造位置的可动中间包14的上方，以用熔融金属填充中间包14。可动中间包14可位于中间包车66上，中间包车66能够将中间包14从将中间包加热至接近铸造温度的加热工位(未示出)转移至铸造位置。例如导轨39等中间包引导器位于中间包车66下方，以实现将可动中间包14从加热工位移动至铸造位置。

可动中间包14可安装有滑动门25，滑动门25能够被伺服机构致动，以允许熔融金属从中间包14经由滑动门25流出，然后经由耐火出口护罩15流至处于铸造位置的过渡件或分配器16。熔融金属从分配器16流至在辊隙18上方位于铸辊12之间的供给嘴17。

侧坝20可由耐火材料制成，例如氧化锆石墨(zirconia graphite)、石墨氧化铝(graphite alumina)、氮化硼(boron nitride)、氮化硼氧化锆(boron nitridezirconia)、或其它适当的合成物。侧坝20具有能够与铸辊12和铸池19中的熔融金属物理接触的端面表面(face surface)。侧坝20安装在侧坝保持器(未示出)中，侧坝保持器100能够被例如液压或气动缸、伺服机构、或其它致动器等侧坝致动器(未示出)移动，以使侧坝20与铸辊12的端部接合。此外，侧坝致动器还能在铸造期间定位(positioning)侧坝20。侧坝20在铸造操作期间为铸辊12上的金属熔池形成端部封闭物。

图1示出了生产铸带21的双辊铸机，铸带21经过引导台30到达包括夹送辊31A的夹送辊架31。离开夹送辊架31后，薄铸带21穿过包括一对形成能够热轧从铸辊12传来的铸带21的间隙的工作辊32A和支承辊32B的热轧机32，在这里将铸带21热轧减薄至期望厚度，改善带材表面，并改善带材平整度。工作辊32A横跨工作辊32A具有与期望带材轮廓有关的工作表面。热轧后的铸带21然后传到输出台33上，在这里通过与喷水器90或其它适当的工具供给的例如水等冷却剂接触、以及通过对流和辐射散热，受到冷却。在任意情况下，热轧后的铸带21然后可穿过第二夹送辊架91，以提供带材21的张力，然后送至卷绕机92。铸带21在热轧前厚度可为约0.3～2.0毫米。

在铸造操作开始时，随着铸造条件的稳定，通常会生成一小段不良带材。当建立起连续铸造后，铸辊12略微移开，然后再次合拢，以使铸带21的这种前端脱离，以形成后续铸带21的清洁头端。不良材料落入能够在废料接收器引导器上移动的废料接收器26中。废料接收器26位于铸机下方的废料接收位置，并形成后述密封罩27的一部分。罩27通常被水冷却。这时，通常从枢轴29向下悬挂至罩27中的一侧的水冷挡板28被摇摆就位，以将铸带21的清洁端部引导到引导台30上，而引导台30将铸带21供给至夹送辊架31。然后，挡板28回撤到悬挂位置，以允许铸带21在传送至使其与一系列引导辊发生接合的引导台30前，在罩27中呈环状悬挂在铸辊12下方。

可在可动中间包14下方设置溢流容器38，以接收可能从中间包14溢出的熔融材料。如图1所示，溢流容器38能够在导轨39等引导器上移动，以便能够在可动中间包14下方按需要将溢流容器38安置于铸造位置。此外，还可邻近分配器16为分配器16设置可选的溢流容器(未示出)。

密封罩27由多个独立的壁部形成，这些壁部在各密封连接处组装在一起，以形成允许控制罩27内的气氛的连续罩壁。此外，废料接收器26可以能够与罩27附接，以使罩27能够在处于铸造位置的铸辊12的紧下方维持保护性气氛。罩27在其下部即下罩部44处包括有开口，以提供出口，使废料经过罩27进入处于废料接收位置的废料接收器26中。下罩部44可作为罩27的一部分向下延伸，而开口位于处于废料接收位置的废料接收器26的上方。在本说明书和权利要求书中，对于废料接收器26、罩27及相关特征述及的“密封”可以不是毫无泄露的完全密封，而通常不是完全的密封，以适应于以可容忍的泄露按需要对罩27内的气氛进行控制和支持。

边缘部45可围绕下罩部44的开口，并且能够可移动地定位在废料接收器26的上方，与处于废料接收位置的废料接收器26密封地接合和/或附接。边缘部45能够在边缘部45与废料接收器26接合的密封位置和边缘部45与废料接收器26分离的间隙位置之间移动。或者，铸机或废料接收器26可包括提升机构，以使废料接收器26上升为与罩27的边缘部45形成密封接合，然后下降至间隙位置。密封后，罩27和废料接收器26被填充例如氮气等期望的气体，以减少罩27中的氧气量，为铸带21提供保护性气氛。

罩27可包括在铸造位置的铸辊12的紧下方支持保护性气氛的上套圈部43。当铸辊12处于铸造位置时，将上套圈部43移动至延伸位置，关闭邻近铸辊12的容纳部53(如图2所示)与罩27之间的空间。上套圈部43可设置在罩27内或附近，并邻近铸辊12，并且能够被多个致动器(未示出)移动，例如伺服机构、液压机构、气动机构、旋转致动器等。

铸辊12如下所述在内部受到水冷，使得在铸辊12相对旋转时，随着铸辊12每旋转一圈，在移动至接触并经过铸池19的铸造表面12A上形成凝壳。凝壳在铸辊12之间的辊隙18处被汇集，以生成从辊隙18向下供给的薄铸带产品21。薄铸带产品21在铸辊12之间的辊隙18处由凝壳形成，并向下供给和移动向下游，如上所述。

两个铸辊12中的每一个的构造大致与参考图3A、3B和4-7所描述的相同。每个铸辊12包括由从铜和铜合金组成的组中选出的金属形成的圆筒形管体120，管体120可选地涂覆有例如铬或镍等涂层，以形成铸造表面12A。每个圆筒形管体120可安装在一对短轴组件121和122之间。短轴组件121和122的端部127和128(分别在图4-6示出)紧装配在圆筒形管体120的端部内，以形成铸辊12。因此圆筒形管体120被分别具有法兰部129和130的端部127和128支持，以在其中形成内部空腔163，并将组装好的铸辊支持在短轴组件121和122之间。

每个圆筒形管体120的外侧圆柱面是铸辊的铸造表面12A。圆筒形管体120的圆筒厚度可以不大于80毫米厚，使得能够通过控制铸造速度和如下所述那样经由铸辊循环的冷却水的温度，来控制圆筒形管体120的外表面的冠面。管体120的厚度可以为40～80毫米，也可以为60～80毫米。

每个圆筒形管体120设置有一系列纵向水流流道126，水流流道126可通过从一端向另一端穿过圆筒形管体120的圆周厚度钻设长孔而形成。然后通过端部塞子141封闭各孔的端部，端部塞子141通过紧固件171附接至短轴组件121和122的端部127和128。水流流道126形成为贯穿圆筒形管体120的厚度，并具有端部塞子141。短轴紧固件171和端部塞子141的数量可按照需要选择。端部塞子141可配置成通过下述短轴组件中的水流道提供从辊12的一端向另一端的单道次(pass)冷却、或者提供多道次冷却，其中例如流道126连接起来以使冷却水在直接或经由空腔163返回水源前穿过相邻流道126三个道次。

贯穿圆筒形管体120的厚度的水流流道126可连接至与空腔163串联的水源。水流道126可连接至水源，使得冷却水首先穿过空腔163、然后穿过水供给流道126至返回管路，或者首先穿过水供给流道126、然后穿过空腔163至返回管路。

圆筒形管体120可在端部设置有圆周台阶123，以形成肩部124，使辊12的辊铸造表面12A的工作部分介于其间。肩部124配置成与侧坝20接合，并在铸造操作期间如上所述地限制铸池19。

短轴组件121和122的端部127和128一般分别与圆筒形管体120的端部密封地接合，并具有图4-6所示的径向延伸水流道135和136，以向延伸穿过圆筒形管体120的水流流道126供水。径向流道135和136根据冷却是单道次还是多道次冷却系统，以例如螺纹装配形式连接至至少一部分水流流道126的端部。水流流道126的剩余端部可通过例如螺纹式端部塞子141来封闭，如水冷却是多道次系统处所描述的。

如图7详示的，圆筒形管体120可按照需要在圆筒形管体120的厚度中定位在环形阵列中，既可以是水流流道126的单道次也可以是多道次阵列。水流流道126在铸辊12的一端通过径向端口160连接至环形廊道(gallery)140、进而连接至短轴组件120中的端部127的径向流道135，并且在铸辊12的另一端通过径向端口161连接至环形廊道150、进而连接至短轴组件121的端部128的径向流道136。在辊12的一端供给穿过一个环形廊道140或150的水能够在单道次中平行地流动穿过所有水流流道126至辊12的另一端，并在圆筒形管体120的另一端穿出径向流道135或136和另一环形廊道150或140。通过按照需要对供给和返回管路的适当连接，能够使流动方向反向。替代地或附加地，水流流道126中选出的一部分可视情况相对于径向流道135和136连接或闭塞，以提供多道次配置，例如三道次。

短轴组件122可比短轴组件121长，并且设置有两组水流端口133和134。水流端口133和134能够与旋转水流联结件131和132连接，由此沿轴向穿过短轴组件122向铸辊12供水和从铸辊12排水。操作中，冷却水经由分别延伸穿过短轴组件121和122的端部127和128的径向流道135和136，流进和流出圆筒形管体120中的水流流道126。短轴组件121装配有轴向管体137，以在端部127的径向流道135与铸辊12内的中心空腔之间形成流体连通。短轴组件122装配有轴向空间管体138，以使与中心空腔163流体连通的中心水管道138和与短轴组件122的端部122中的径向流道136流体连通的环形水流管道139分开。中心水管道138和环形水管道139能够使冷却水流入和流出铸辊12。操作中，入进冷却水可穿过供给管路131经由端口133供给至环形管道139，其进而与径向流道136、廊道150和水流流道126流体连通，然后穿过廊道140、径向流道135、轴向管体137、中心空腔163和中心水管道138，经由水流端口134至流出管路132。或者，流至、流出和穿过铸辊12的水流可按照需要反向。如以下将更详细描述的，水流端口133和134可连接至水供给和返回管路，以使水能够按照需要沿任一方向流进和流出铸辊12的圆筒形管体120中的水流流道126。根据流动方向，冷却水在流动穿过水流流道126前或后流动穿过空腔163。

图8示出了冷却水可在闭环系统中供给至铸辊12的一种配置。泵151经由供给管路152将水输送至一个铸辊12的端口133、以及另一个铸辊12的端口134。通过该配置，水被输送至一个铸辊12的一端的径向流道135、以及第二铸辊12的另一端的径向流道136。水分别从另一端口134和133流出，经由排放管路153至热交换器154，然后经由返回管路155回到泵151。两个铸辊12均可从公用供给泵151接收温度基本相同的冷却水，但这并不是必须的。然而，水经由空腔163输送至一个铸辊12的流道126，而从另一铸辊12的流道126经由空腔163排放。通过该配置，因横跨一个铸辊12的温度差异引起的差异膨胀趋于被另一铸辊12的差异膨胀抵消，因为对于两个辊12流动方向相互反向。

然而，应该理解的是水流模式和方向可按照需要选择。例如，可通过以图9所示配置连接水源，来使两个铸辊12中的水流方向相同。图9所示部件与图8类似。然而，在图9中，水供给管路152连接至两个辊12的端口133，而排放管路153连接至两个辊12的端口134。

图8和9所示系统可被操作以控制铸辊12的铸造表面12A的冠面。操作中，可通过调控流经圆筒形管体120的水流流道126的冷却水的温度、或者控制铸辊端部具有热通量衰减的铸辊12的旋转速度，来控制铸造表面12A的冠面的变形。通过控制铸辊12的铸造表面12A的冠面，进而能够控制铸带21的厚度轮廓。由于在所述实施例中，圆筒形管体120的圆周厚度做成不大于80mm的厚度，所以可根据铸辊端部的热通量发生衰减的状态下铸辊速度的变化或冷却水温度的变化，来使铸造表面12A的冠面发生变形。如前所述，在所述实施例中，圆筒形管体120的厚度可以为40～80毫米，也可以为60～80毫米。

为了控制冷却水温度和铸造速度来获得期望的带材厚度轮廓，可在下游设置带材厚度轮廓传感器71来检测铸带21的厚度轮廓，如图2和2A所示。带材厚度传感器71一般设置在辊隙18与夹送辊31A之间，以实现对铸辊12的直接控制。传感器可以是x射线测量仪或其它能够定期或连续直接测量横跨带材宽度的厚度轮廓的适当装置。或者，在辊台30处横跨铸带21配置多个非接触型的传感器，并通过控制器72来处理从横跨铸带21的多个位置获得的厚度测量结果的组合，来定期或连续地确定带材的厚度轮廓。可按照需要定期或连续地从该数据确定铸带21的厚度轮廓。

图10-18是从类似于图1-9所示的双辊铸机获得的一系列坐标图。在多个试验运行中，铸机以不同设定的铸造速度进行操作，并且对每个铸造速度在铸造运行期间以不同入口温度供给冷却水。在这些运行中所使用的双辊铸机中，铸辊包括由铜合金形成的圆筒形管体，外周直径为489.6mm、长度为1400mm、而圆周厚度为64.5mm。

图10示出了在三个不同水流流量下最大测量辊面温度随入口温度增加而增加的情况。图10示出了在一给定进水温度，最大测量辊面温度随水流流量减小而增加。

图11是在两个铸辊速度下带材厚度轮廓(带冠)对平均测量辊面温度(即横跨辊宽测得的平均辊面温度)的坐标图。图11示出了在辊冠增加时带材厚度轮廓随平均测量辊温增加而降低。因此，能够通过铸辊温度和相关的进水温度改变和控制带材厚度轮廓。图11还示出了在一给定铸辊温度，厚度轮廓(带冠)随铸造速度的减小和铸辊端部的热通量衰减而显著减小，如以下参考图12-14所述的。

图12是从铸辊的一端横跨以毫米计的铸辊宽度的一部分的辊面温度的坐标图，其中铸辊以大致恒定的铸造速度进行操作。该图示出了从铸辊端部到铸辊端部内侧大致150mm的位置铸辊表面温度发生了30℃左右的增加。

图13示出了热通量与距铸辊端部的距离之间的关系。变化热通量曲线是从图12的坐标图中给出的数据的计算而导出的。恒定热通量曲线是热通量随铸造速度的增加在带材端部处所逼近的理论极限。图13中的变化热通量曲线示出了对于实际铸造，热通量在铸辊端部处发生严重衰减。

图14示出了图13所示端部热通量衰减的影响。图14是对于生成图12和13所示数据的辊操作即对于横跨辊宽的变化热通量、和横跨辊宽生成恒定热通量的铸辊操作来说，铸造表面构造(辊冠)随距铸辊端部的距离的变化的坐标图。图14示出了比起恒定热通量在变化热通量下操作的铸辊的中心部分的铸辊冠面之间的差异。我们还发现随着热通量在铸辊端部比距辊端150毫米处低，在铸辊中心处发生对铸辊的整体轴向扩张更大的制约以及更大的径向扩张，即在铸辊中心部分，辊冠更大并且带材的厚度轮廓减小。在其它运行中，对不同铸造速度获得相似结果，结果表明随着铸造速度减小，热通量衰减越大。

图15是热通量衰减对铸造速度的坐标图。该图示出了我们的发现，即当铸造以较低铸造速度进行时，在距侧边150毫米的全域内铸辊表面中冠面的温度轮廓发生增加(即使铸辊的平均温度降低)。这具有以下效果：约束铸辊的圆筒形管体，增加铸辊中心部分的直径，从而使铸辊对于给定热通量比铸辊旋转更快时“凸出”或“鼓起”更多。这导致带材截面轮廓因辊冠增大而发生相应减小。

图16示出了在以恒定铸造速度进行的特定铸造运行的过程中冷却水温度从27℃增加至32℃。图16的坐标图还示出了对铸机在进水温度变化前和后所生成的带材的分析。1号带卷是在进水温度变化前在铸造运行中选出时刻的铸带，而2号带卷是在进水温度变化后在铸造运行中选出时刻的铸带。在两种情况下，均分析铸带以确定铸造运行中那点时的厚度轮廓。

图17和18示出了图16中标识为1号带卷和2号带卷的带材的两个测试部分的带材厚度轮廓。图17和18中的坐标图示出了对于较高的冷却水温(2号带卷)，厚度扰动的幅值，例如脊部，低于用于相对较低冷却水温(1号带卷)的。图17和18中的坐标图还示出了在水温增加前铸机生成的带材的带材厚度轮廓存在严重的局部波动，即随水温增加发生显著降低。带材厚度的局部波动从图17和18中的每一个坐标图的横跨带材宽度的一系列脊部(其表示局部厚度波动)是显而易见的。通过改变进水温度来控制铸辊温度示范了对辊冠形状和带材厚度轮廓的控制、以及对带材厚度轮廓中局部波动的范围的控制。在相对较高的冷却水温，铸辊膨胀比在相对较低的冷却水温时的大，因此“鼓起”更大，从而使薄铸带的两个铸造凝壳更靠近在一起，并降低带材厚度轮廓。在该示例中，较高水温时被支撑于铸带中两个凝壳之间的熔融金属比较低水温时的少，在较低水温时两个铸造凝壳分得更开，并具有更大的凸起和不同的脊部幅值。

这些示例示出了控制铸造速度和冷却水温度能够控制铸辊的铸造表面的冠面。

图19中示出了一系列坐标图，示出了与类似于图1-9所示的双辊铸机的单次试验铸造作业有关的参数，该期间进行了速度调节以控制辊冠。

从图19和20可看出，并且最佳如图21所示，作业的初始铸造速度为60～65m/min。然后增加作业的速度，以得到70～75m/min的最终铸造速度。请注意，初始铸造速度主要为62m/min，而最终铸造速度主要为72m/min。

图22-24包括一系列坐标图，示出了带材量值(gauge)和辊冠以及相关参数，包括图15所示速度调节前、期间和后的带材厚度轮廓。

图22-24中的坐标图示出了对于相对较高的铸造速度(图24)，厚度扰动的幅值例如脊部低于用于相对较低冷却水温的(图22)，并且在过渡期间(图23)存在多种厚度扰动的幅值。图22-24中的坐标图还示出了在铸造速度增加前铸机生成的带材的带材厚度轮廓存在严重局部波动。带材厚度的局部波动从图22-24中的每一个坐标图的横跨带材宽度的一系列脊部(其表示局部厚度波动)是显而易见的。控制铸辊的速度示范了对辊冠形状和带材厚度轮廓的控制、以及对带材厚度轮廓中局部波动的范围的控制。在相对较高的铸造速度，铸辊膨胀比在相对较慢的铸造速度时的大，因此“鼓起”更大，从而使薄铸带的两个铸造凝壳更靠近在一起，并降低带材厚度轮廓。在该示例中，较高水温时被支撑于铸带中两个凝壳之间的熔融金属比较低水温时的少，在较低水温时两个铸造凝壳分得更开，并具有更大的凸起和不同的脊部幅值。

在本示例中，能够看出，铸辊速度在铸造作业期间已发生变化，例如增加，达至少5m/min～10m/min或至少5％～10％。

虽然相对于特定实施例描述和图示了原理和操作模式，但是必须理解的是在不背离本发明的精神或范围的情况下，能以其它方式实施本发明。

Claims (33)

1.一种通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，包括以下步骤：

a.组装具有一对相对旋转的铸辊的铸机，铸辊之间具有辊隙，能够从辊隙向下输送铸带，每个铸辊具有由圆筒形管体形成的铸造表面，圆筒形管体由从包括铜和铜合金的组中选出的材料形成，其上可选地具有涂层，并且具有延伸穿过厚度不大于80毫米的管体的多个纵向水流流道，圆筒形管体能够随铸造期间流经流道的水的温度的变化或者铸造速度的变化而改变铸造表面的冠面；

b.组装能够形成铸池的金属供给系统，铸池被支持于辊隙上方铸辊的铸造表面上，并且辊隙的端部邻接有侧坝以限制铸池；

c.设置至少一个传感器，其能够在辊隙下游感知铸带的厚度轮廓，并生成表明铸带的厚度轮廓的电信号；

d.控制流经管体厚度中的纵向水流流道的水的温度；

e.使铸辊相对旋转，并通过铸辊驱动系统改变铸辊的速度；以及

f.通过控制系统响应于从传感器接收到的电信号来控制铸辊驱动以改变铸辊的旋转速度，并改变经由水流流道进行循环的水流的温度，来控制铸造作业期间铸辊的辊冠。

2.如权利要求1所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，圆筒形管体的厚度为40～80毫米。

3.如权利要求1所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，圆筒形管体的厚度为60～80毫米。

4.如上述权利要求中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，还包括以下步骤：将铸辊组装成具有纵向空腔，并经由铸辊的水流流道和空腔串联地进行水循环。

5.如权利要求1～3中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，使水在穿过至少一个铸辊的空腔前先穿过水流流道来进行循环。

6.如权利要求1～3中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，使水在穿过至少一个铸辊的水流流道前先穿过空腔来进行循环。

7.如权利要求1～3中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，使水先穿过一个铸辊的空腔然后再穿过水流流道来进行循环，并且使水在穿过另一铸辊的水流流道前先穿过空腔来进行循环。

8.如上述权利要求中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，能够感知铸带的厚度轮廓的至少一个传感器定位成邻近带材在铸造后首次穿过的夹送辊。

9.如上述权利要求中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，横跨带材设置能够感知铸带的厚度轮廓的多个传感器。

10.如上述权利要求中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间改变至少5％。

11.如权利要求10所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间改变至少10％。

12.如权利要求1～9中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间增加至少5％。

13.如权利要求12所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间增加至少10％。

14.如权利要求1～9所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间改变至少5m/min。

15.如权利要求14所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间改变至少10m/min。

16.如权利要求1～9中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间增加至少5m/min。

17.如权利要求16所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的方法，其中，铸辊的速度在铸造作业期间增加至少10m/min。

18.一种通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，包括：

a.具有一对相对旋转的铸辊的铸机，铸辊之间具有辊隙，能够从辊隙向下输送铸带，每个铸辊具有由圆筒形管体形成的铸造表面，圆筒形管体由从包括铜和铜合金的组中选出的材料形成，并且具有延伸穿过厚度不大于80毫米的管体的多个纵向水流流道，圆筒形管体能够随铸造期间流经流道的水的温度的变化或者铸造速度的变化而改变铸造表面的冠面；

b.能够形成铸池的金属供给系统，铸池被支持于辊隙上方铸辊的铸造表面上，并且辊隙的端部邻接有侧坝以限制铸池；

c.至少一个传感器，能够在辊隙下游感知铸带的厚度轮廓，并生成表明铸带的厚度轮廓的电信号；

d.水流控制器，能够控制流经管体厚度中的纵向水流流道的水的温度；

e.铸辊驱动系统，能够使铸辊相对旋转，并在铸造期间改变铸辊的速度；和

f.控制系统，响应于从传感器接收到的电信号，能够控制铸辊驱动以改变铸辊的旋转速度，并控制水流控制器以改变经由水流流道循环的水流的温度，来控制铸造作业期间铸辊的辊冠。

19.如权利要求18所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，管体厚度中的纵向水流流道配置成绕圆筒形管体厚度的三道次组合。

20.如权利要求18所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，管体厚度中的纵向水流流道配置成绕圆筒形管体厚度的单道次组合。

21.如权利要求18～20中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，每个铸辊具有纵向空腔，而水流控制器能够经由铸辊的水流流道和空腔串联地进行水循环。

22.如权利要求21所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，水流控制器使水在穿过至少一个铸辊的空腔前先穿过水流流道来进行循环。

23.如权利要求21所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，水流控制器使水在穿过至少一个铸辊的水流流道前先穿过空腔来进行循环。

24.如权利要求18～23中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，能够感知铸带的厚度轮廓的至少一个传感器定位成邻近带材在铸造后首次穿过的夹送辊。

25.如权利要求18～24中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，横跨带材设置能够感知铸带的厚度轮廓的多个传感器。

26.如权利要求18～25中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度改变至少5％。

27.如权利要求26所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度改变至少10％。

28.如权利要求18～25中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度增加至少5％。

29.如权利要求28所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度增加至少10％。

30.如权利要求18～25中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度改变至少5m/min。

31.如权利要求30所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度改变至少10m/min。

32.如权利要求18～25中任一项所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度增加至少5m/min。

33.如权利要求32所述的通过动态控制辊冠来连续铸造薄带的设备，其中，控制系统能够控制铸辊驱动以在铸造作业期间使铸辊的速度增加至少10m/min。

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