CN1045718A - 两壁板式带材连铸设备 - Google Patents

Abstract

一种薄金属带材的连续铸造，它是借助于设置的一个第一壁板和一个第二壁板来实现的，每个壁板具有一个型面和一个从相应壁板上有控制地排走热量的冷却装置，型面与液态金属接触，金属液在该型面上凝固，形成带材，带材被连续地拉出并结合在一起，形成一条单一的复合带材。给壁板施以高频振动，以减小每条带材与其相应壁板之间的滑动摩擦。

Description

本发明一般涉及薄钢板和带材的生产，特别是涉及直接铸造所述材料的工艺和设备。

传统的制造钢带的方法是应用公知的连续铸造工艺，这种工艺可以制造典型的180毫米到250毫米厚度的板，然后，这种板通过一个热带轧机，被轧到典型的1.8到4.8毫米的厚度，之后，再经过一个冷精轧机，达到最终的厚度。

与上述的工艺相对照，还有流行使用的薄带铸造方法，它使用某种形式的双辊铸造机，这种工艺的典型例子是法国专利NO2547518，1984年12月21日公开，另一个典型的专利是U.S.4.546814，1985年10月15日公开。

由双辊铸造概念而来的一个重要的变化由日本专利申请2230458给出（申请人：Nippo    Steel    Copr），在这个设计中，一个容器带有一个敞开的顶部，该容器由一个倾斜的底壁和环绕三边的伸展堰来限定，底壁由水冷却并接受为减小摩擦而输入的高频的振动能。热的金属熔体被浇入熔池中，并贴着冷却的底壁凝固成一层，然后将其从缺少前壁的一边拉出而成为带材，然后，它再通过一对或多对压缩轧辊。与此近似的另一个专利是U.S.4709745，1987年12月1日公开。申请人洛西）（Rossi）。

上述日本人的设计的主要缺点是金属液的上表面暴露于空气中，此外，在带材由该连铸模离开的区域，熔融钢液的上表面完全“变成”了最终铸造产品的上表面，这是非常有害的，因为熔融金属的上表面往往覆盖有熔渣、熔剂或氧化物，它们会在最终带材的上表面中形成不希望的夹渣，另外，还有涉及由一个液体金属表面铸造的一定的液体流动问题，这个问题可能会导致一个粗糙的（波纹状的）凝固表面。在美国洛西（Rossi）的专利中同样存在上述不足。

在本发明人的一个比较早的设计中（该设计现已成为英国的非正式专利申请），提出了一个带材铸造机的概念，它使用一个绝热的腔室用于容纳金属液体，该腔室部分地由一个平的模壁来限定，热量可以从该模壁排走（如用水喷射）。在腔室该壁的一个端部有一个长孔状的出口，并设置经该出口拉引形成的带材的装置，如有必要，可以对壁板施以高频的振动，以消除或减小正在凝固的钢带对水冷凝板的粘附。很明显，面向水冷壁板的带材表面比面朝熔体的带材表面具有更好的质量。在早先的设想中，考虑用装置一个比主壁板尺寸小得多的短的第二模壁的方法来达到，该第二模壁装在装置长孔出口的附近，它具有使朝向熔体的带材表而凝固的作用，以便改善其质量。

这个在先设想的可能的应用结合附图给予大致的描述。

该单侧铸造装置的早先的方案具有很多工艺问题，为了使之在经济上可行，必须克服这些问题：

-振动的壁板相对于铸模板的静止绝热部分的密封;

-双面的铸模出口的润滑;

-凝固百分比的控制;

-堵塞的防止（淤积物或表面张力对双面的出口铸模熔体供给的阻碍）;

-边棱的形成和带材的卡滞;

-铸模粉剂或润滑的控制。

在前述方案中，可以看到，由滑动和粘滞摩擦所产生的对运动的阻力限定了需要多大的拉力来得到必要的引出单而铸模的带材速度。

在腔室长孔状出口附近引入第二个较小的铸模壁板而产生了附加的阻力，也就提供了产生与应力相关的裂纹的机会，为克服与应力相关的裂纹问题，就应当降低浇铸速度，如果降低其（能够与同常的板材铸造机的生产率相比的）浇铸速度的大约4/5，那么，将需要5台带材浇铸机代替一台，才能达到预定的生产率。

在原来的方案中，使用铸模粉剂增加了附加费用，从经济方面考虑，铸模粉剂的消耗量应为传统板材铸造中耗量的十分之一。此外，铸模粉剂可能会成为形成带材表面缺陷（没熔化的粉剂）的一个潜在的因素，这种缺陷很难去除。在10毫米原的带材上的1毫米深的缺陷即是带材总厚度的十分之一，而相同的缺陷在250毫米厚的板材上则是板厚的0.4%。

由上而可见，非常需要设计一种带材铸造设备，该设备不存在上述不足。该设备每小时能生产125吨的带材，带材具有优良的表面质量，并且不存在由铸模熔剂和应力引起的表面裂纹。

总的说来，本发明省去了靠近腔室出处的短的水冷铸模壁板（从而明显减小摩擦），并建议使用两个单壁铸模，该单板铸模浸入相同或不同的装有金属液的腔室中。在优先的结构中，两个壁板是振动的，两条带材沿着两个壁板的表面拉出，然后结合成一条单独的带材。

特别是本发明提供了一种连续铸造薄金属带材的设备，该设备包括用于容纳金属液的容器，限定一个在该容器中与液态金属相接触的型而的壁板，用于从壁板上排走热量以使金属液以带的形式在型面上凝固的装置和将带材连续拉出的装置，本发明的特征是：

该装置包括限定一个第一型面的第一壁板，限定一个第二型面的第二壁板，每个壁板的设置应使之型面与所述容器中的金属液相接触，有控制地从所述第一壁板排去热量的第一冷却装置，有控制地从第二壁板排去热量的第二冷却装置，和带材拉出装置，它用于连续拉出在第一和第二壁板的型面上凝固成型的第一条和第二条带材，并将这两条带材结合在一起，而成为一条复合带材。

此外，本发明提供了一种连续铸造薄金属带材的方法，其所用的设备包括：用于容纳金属液的容器，限定型面的壁板，该型面与所述容器中的金属液相接触，该方法包括从壁板上排去热量，以使金属液以带的形式在型面上凝固，带材被连续地从设备中拉出，本发明的方法的特征是：提供了一个第一壁板和一个第二壁板，它们限定了一个第一型面和一个第二型面，两个型面与容器中的金属液相接触，热量被从两个壁板上排去，从而形成两条带材，两条带材被连续拉出并结合在一起，形成一条单独的复合带材。

在附图中给出了本发明的三种实施例，其中，相同的数字表示视图中相同的另件。

图1是导致本发明的原始结构的基本部件的示意图;

图2和图3是应用单侧铸模壁板的结构另一个示意图，这也是本发明的初始结构;

图4是本发明第一个实施例的垂直剖视图，其中仅能看到部分浇铸中间包;

图5是沿图4中5-5线的剖视图;

图6是本发明第二种实施例的示意的垂直剖视图;

图7是本发明第三种实施例的示意图。

看图1，其中居先建议的装置是使用一个中间包10和一个限定型腔14的铸模12，腔室14部分地由在铸模12中竖直伸展的第一铸模壁板16来限定。一排喷咀18远离腔室14用于向壁板16的侧面喷射冷却水，第二铸模壁板是20，它与壁板16的下部相邻但隔一距离。由于壁板16的冷却，熔融金属在腔室14中以带状靠着壁板16的内表凝固，它可以由此向下拉出而成为铸造带材22。第二壁板20用于修整带材的内表面。

在图2和图3中，给出了两个生产铸带的可能的结构，它不使用类似图1中的第二铸模壁板20。

图2中，中间包特别用30表示，用于在反向堰32的下面向腔室34中供给液态金属，腔室34部分地由一个铸模壁板36限定，壁板36的反面能够由一排水冷喷咀38来冷却。铸带贴着壁板36的内表面（即暴露在腔室34中液态金属中的那面）成型，并由该装置经过辊子39而拉出。

图3中给出了一个类似的部件结构，并以注脚a来标记，除了拉出铸带的方向不同外，其它功能一样。图3中的部件与图2中相应的部件类似，在此不需详述。

在图4和图5中，给出了本发明的第一个实施例。

如在图中所看到的，该本发明的装置具有的个单侧壁板铸模表面，它浸入一个单一的装有液钢或其他金属的腔室中，每个铸模表面上在熔化金属凝固时产生一条带材，这两条带材从熔体中拉出并结合在一起，形成一条单层的带材。

在图4和图5中，中间包40仅部分示出，它具有一个堰42和一个出口43，出口43与在图4和图5中可见的腔室45相通。腔室45由一个下壁46，两个端壁48和50，两个类似的铸模壁板52和54来限定，壁板52、54分别具有一排冷却水喷咀56、58。

在该优先的实施例中，壁板52和54以高频振荡或振动，以减小成型的带材和其相应壁板之间的摩擦阻力，这个振荡可以由机械的或电的方法来产生（电的如压电元件）。形成的带材由拉辊60和62拉出，并且在这些拉出辊的下游具有一组轧辊64，用于在两条初级带材结合在一起以后略微减小该复合带来的厚度，这就减少了局部缺陷，并焊合所有的中心缩柱。

如图5所示，熔融钢液面（67）在腔室45中低于两条单一带材结合点的位置，通过保持钢液面在此位置，也就是在带材结合点的下面，可以省去用来防止钢液由腔室中泄漏的侧面密封，腔室45中钢液液面的变化影响钢带的厚度，同样，拉出速度也影响钢带的厚度，这样就有两个变量可用于控制铸造过程。

在液态金属弯月液面的上面和两条铸带之间形成的空间可以由大体为惰性的气体，如氮或氩气来充满，以防止再次氧化。

在图6中，部分示出的中间包70将熔融金属经通道72输送到腔室74中，腔室74被限定在装置76中，腔室74部分地由一个第一铸模板78和一个第二铸模壁板80来限定，壁板78向左下方倾斜，壁板80向左上方倾斜，由此可以看到，壁板78和80会聚于向左的水平方向上，在相应的壁板上形成的带材82和84也会聚于向左的水平方向上。设置的拉出装置包括拉出辊86和88，其后是一个压缩轧辊系统90。

和在前面的结构一样，每个壁板78、80分别具有一排冷却水喷咀92和94。

在图7中，表示了一个与图5中所述的结构非常类似的装置，不同的是图7中的每个铸模壁板100、101在不同的腔室中与金属接触。这样，第一个中间包103经过开孔104将液态金属输到腔室106，壁板101置于腔室106中，同样，第二个中间包108经过开孔110将液态金属输送到第二个腔室112中，壁板100置于该腔室。每个铸模壁板100、101分别装有一个排冷却水喷咀114、116，这两个形成的铸带118、120由拉辊122拉出，其后是一套压延轧辊124。

可以看出，图7中所示的装置可以生产由两种不同金属构成的成品带材127。

在上述所示的全部的三个实施例中，各个铸模装置和金属液型腔均能够直接连到一个中间包上，从而防止钢液或其他金属液在由中间包向铸模传送时与空气接触。这种结构可以防止形成夹渣，这种夹渣对带材铸造的材料性质的影响比对一般的铸板的影响更加不利。在中间包上可装有通常的流量控制装置，例如，坝、堰、搅拌装置等，以便在钢液进入铸模腔室之前予以净化。很明显，中间包应当用机械方法或气层（gas    blanket）进行密封。

所述结构的各种铸模壁板可以涂覆一个低摩擦材料层，如氮化硼。

尽管在附图和上文中描述了本发明的三种实施例，但对于本领域的有经验的人员来说，很明显，可以对其进行变化和改进，而不脱离本发明的实质。

Claims (22)

1、一种连续铸造薄金属带材的装置，其中包括用于容纳金属液的容器，用于确定一个型面的一个壁板，该型面在所述的容器中与金属液相接触，用于从所述壁板排走热量的装置，以使金属液以带的形式靠着型面发生凝固，用于从装置中连续拉出带材的装置，其特征在于：该装置包括：一个限定第一型面的第一壁板(52、78、100)，一个限定第二型面的第二壁板(54、80、101)，所述的每种壁板的设置，应使其型面与所述容器中的熔融金属相接触，第一冷却装置(56，114)用于有控制地排走所述第一壁板(52，78，100)上的热量，第二冷却装置(58、116)用于有控制地排走所述第二壁板(54、80、101)上的热量，拉出装置(60、62、64、90、122、124)，用于连续地拉出分别在第一壁板(52、78、100)的型面上和第二壁板(54、80、101)的型面上凝固成型的第一条带材(118)和第二条带材(120)，并将这两条带材结合在一起而成为一条单一的复合带材。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，两个壁板（52，54，78，80，100，101）可施以振动，以减小每个壁板与相应成型带材之间的摩擦阻力。

3、根据权利要求2的装置，其特征在于，所述的容器限定一个容纳金属液的单独的腔室，在该腔室中两个壁板（52，54，78，80）与金属液相接触。

4、根据权利要求3的装置，其特征在于，壁板（52，54）彼此向上倾斜，以便形成的带材向上汇聚，拉出装置包括辊子（60，62，64），以经过液态金属表面向上拉引带材，并将两条形成的带材压在一起，使它们远离相应壁板（52，54）的表面相接触。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，液态金属的液面（67）位于两条带材结合位置的下面，本发明还进一步包括防护装置，以便在远离壁板的带材表面的附近和上述液面的上而提供大体为惰性的气体，以便抑制氧化。

6、根据权利要求2，3，4或5所述的装置，其特征在于，拉出装置包括辊子（64），该辊子用于略微减小两条初始带材结合一起后构成的复合带材的厚度，由此而减少部分缺陷并焊合心部缩松。

7、根据权利要求2的装置，其特征在于，所述的容器限定了两个单独的腔室（106、112），每个腔室容纳不同的熔融金属，第一壁板（100）在腔室（112）中与金属液接触，第二壁板（101）在腔室（106）中与另一种金属液接触。

8、根据权利要求7的装置，其特征在于，壁板（100、101）向上相向倾斜，以使形成的带材（118、120）向上汇聚，拉出装置包括辊子（122、124），以经过其各自的金属液弯月面向上拉引带材，并将形成的两条带材压在一起，使这两条带材的远离其各自壁板（100，101）的表面相接触。

9、根据权利要求8的装置，其特征在于，每个金属液弯月面均在两条带材（118，120）结合一起位置的的下方，本发明还进一步包括防护装置，用于在远离壁板（100、101）的带材表面的附近和在各个弯月面的上部提供大体为惰性的气体，以抑制氧化。

10、根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，辊子（122、124）用于略微减小两条初始带材（118、120）结合一起后所形成的复合带材的厚度，并以此来减少部分缺陷和焊合中心缩松。

11、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，第一壁板（78）横向向下倾斜，第二壁板（80）横向向上倾斜，这两个壁板在水平的方向相汇聚，所形成的带材（82，84）也在相同的方向上汇聚，拉出装置包括辊子（86，88、90），用于从单一的腔室（74）中水平拉出铸带（82、84），并且将形成的两条带材（82，84）压在一起，以使它们远离各自壁板（78、80）的表面相接触。

12、根据权利要求11的装置，其特征在于，辊子（90）用于略微减小两条初始带材（82、84）结合一起后形成的复合带材的厚度，以减少部分缺陷和焊合中心缩松。

13、用于连续铸造薄金属带材的方法，其所使用的装置包括，用于容纳金属液的容器，一个限定型面的壁板，该型面与所述容器中的金属液相接触，在该方法中，热量被从壁板上排去，以使金属以带材的形式在所述的型面上凝固，金属带材被连续地从装置中拉出，其特征在于：

装有一个第一壁板（52，8，100）和一个第二壁板（54，80，101），以限定一个第一型面和一个第二型面，两个型面与所述容器中的金属液相接触，热量被从两个壁板（56，114，58，116）上排走，从而形成两条带材（118、120），两条带材（118、120）被连续拉出并结合在一起，形成一条单一的复合带材。

14、根据权利要求13的方法，其特征在于，对两个壁板（52、54、78、80、101）施以振动，以减小每个壁板和其相应形成的带材之间的摩擦阻力。

15、根据权利要求14的方法，其特征在于，所述的两个型面与一个单一腔室（74，50）中的单一的金属液相接触，形成的带材在结合之前经金属液弯月面向上排出，然后，带材结合在一起，其远离各自壁板（52，54，78，80）的表面相互接触。

16、根据权利要求15的方法，其特征在于，它还进一步包括在金属液弯月面的上部和在远离壁板（52，54，78，80）的带材表面附近提供大体为惰性的气体，以抑制氧化。

17、根据权利要求15的方法，其特征在于，它还包括使用辊子（86，88，90，60，62，64）在带材结合位置的下游附近来减小复合带材的厚度，从而减少部分缺陷并焊合中心缩松。

18、根据权利要求14的方法，其特征在于，所述的两个型面与在两个隔开腔室（106，112）中的不同的金属液相接触，所形成的带材在结合之前经过金属液弯月面向上引出，然后结合在一起，带材（118，120）远离相应壁板（100，101）的表面相互接触。

19、根据权利要求18的方法，其特征在于，它还包括在金属液弯月面的上部和在带材远离壁板（100、101）的表面附近提供大体为惰性的气体，以抑制氧化。

20、根据权利要求18的方法，其特征在于，它还包括使用辊子（124）在带材结合位置的下游附近来减小复合带材的厚度，以减小部分缺陷和焊合中心缩松。

21、根据权利要求14的方法，其特征在于，形成的带材（82，84）从装置中水平拉出并结合在一起，它们远离相应壁板（78，80）的表面相互接触。

22、根据权利要求21的方法，其特征在于，它还包括，使用辊子在带材结合位置的下游附近来减小复合带材的厚度，从而减少部分缺陷并焊合中心缩孔。

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