CN1066806A - 金属带的铸造 - Google Patents

Abstract

一种用于将金属液输送至一对铸辊之间的钳口 上的金属输送注口，包括一个向上开口以接收金属液 自由下落流注的入口槽，以及一个由入口槽底部向下 延伸至金属液流出口的金属液流通道。入口槽具有 一个向下倾斜并横过入口槽至金属液流通道上端的 侧壁面。金属液的自由下落流注按一个冲击锐角冲 击侧壁面，使金属液可粘在该侧壁面上，并扩散成流 层沿侧壁面流下。

Description

本发明涉及金属带的铸造，尤其涉及但不局限于黑色金属带的铸造。

通过双辊铸造机（Caster）来连续铸造象铝之类的有色金属这种工艺，是众所周知的。将金属液引入一对反向旋转的水平铸辊之间，铸辊被冷却，使金属液在转动的铸辊表面上凝固结壳，并且在两铸辊的钳口处被汇集在一起，从而在铸辊钳口的出口形成凝固的金属带制品。金属液可以通过中间包和位于中间色下方的输送注口引入，以便由中间包接收金属液流，并将其导入两铸辊之间的钳口。

虽然双辊铸造技术已经成功地应用于冷却时可迅速凝固的有色金属的铸造，但是该技术应用于黑色金属铸造时则存在一些问题。一个特别的问题是要求在钳口的整个宽度上确保有非常均匀的金属液流分布，这是因为在铸造黑金属时，即使很小的流量波动也会导致产生缺陷。过去实现要求的均匀流动的各种提案包括有，在输送注口出口处设置挡板和过滤器，使下落的金属液的动能得以减小，从而在出口处获得均匀平稳的流量。这些提案获得一定成功，但通常要求将金属液通过一个很窄的出口进行限流，再排入到两铸辊之间的钳口所形成的金属液堆积池中。本发明提供一种用以获得适当的均匀平稳的金属液流的不同的技术方案，该技术使流动过程易于受到控制，并允许采用带有宽槽出口的注口。

本发明提供一种铸造金属带的方法，将金属液通过一个设置在一对平行铸辊的钳口上方的金属液输送注口引入该对铸辊之间，其特征在于：使输送注口具有一个向上开口的用于接收金属液的入口槽，以及一个由入口槽底部向下延伸至金属液流出口的金属液流通道，将金属液按一个或多个自由下落流注的方式供应给输送注口，以便按一个冲击锐角冲击注口入口槽的一个侧壁面，使得流注或每个流注的金属液粘住在侧壁面上，在侧壁面上形成一个金属流层，然后由侧壁面引导至金属液流出口通道。

最好所述冲击角的范围为10°至50°。

最好将金属液以一个或多个基本垂直的下落流注的方式输送到注口上，注口入口槽的所述侧壁面向下倾斜并横过入口槽，以所述冲击锐角拦截流注或每个流注，将金属液流横向于垂直方向偏转方向。

所述侧壁面上可设有一种图型，以促进金属液在垂直于流注或每个流注的方向上的扩散。该表面的图型可为在该表面上的多个波纹，或波浪形，沿着垂直于下落流注或每个下落流注的方向延伸。

最好所述侧壁面沿入口槽向下和向内弯曲，以便将所述金属流层以相对于垂直线逐渐增大的倾斜度引导至出口通道。

最好将出口通道形成一定形状，使流过其中的金属液流在横向于注口的方向上、逆着入口槽中的金属液流的横向偏移方向转向。

具体地说，出口通道可具有一个逆着入口槽中的金属液流的横向偏移方向而在注口中横向偏转的上部部分，以及一个基本上垂直于注口延伸的下部部分。

最好所述出口通道的下部部分有一个在注口出口上方相隔一定距离的独立的收缩口。

本发明还提供一种用于将金属液输送至一对铸辊之间的钳口上的金属输送注口，包括一个向上开口以接收金属液自由下落流注的入口槽，以及一个由入口槽底部向下延伸至注口金属液流出口的金属液流通道，其中，该入口槽具有一个向下倾斜并横过入口槽至金属液流通道的侧壁面，从而在注口使用时，金属液的自由下落流注可按一个冲击锐角冲击所述侧壁面，使冲击在侧壁面上的金属可粘在该侧壁面上，并由该壁面引导以流层方式流到出口通道。

最好所述侧壁面具有一种图型，在工作时促进金属液在垂直于金属液流的方向上的扩散。具体地说，侧壁面可制成多个沿着入口槽延伸的波纹或波浪形形状。

为了更充分地说明本发明，下面参照附图详细叙述本发明设备的一种特定形式及其操作，其中：

图1  示出一种带有本发明设备并按本发明进行操作的金属带连铸机;

图2  是图1所示的连铸机的重要部件的垂直剖视图，这些重要部件包括按本发明制造的输送注口;

图3  是垂直于图2剖面方向上的连铸机的重要部件的剖视图;

图4  是金属输送注口的放大横剖视图;

图5  是金属输送注口的局部剖开透视图，显示出一系列金属下落流注冲击注口的倾斜壁面并汇合成沿该壁面向下流动的单层金属液流层的情况;

图6  是按本发明制造的变型型式的金属输送注口的横剖视图;

图7  是图6所示注口的局部剖开透视图，显示注口在运转过程中促进形成单层金属液流层的情况。

图中所示连铸机包括一个竖在车间地板12上的主机架11。该主机架支承一个铸辊滑架13，滑架13可在装配工位14和铸造工位15之间水平移动。滑架13安装有一对平行铸辊16，在铸造过程中，金属液从浇包17通过中间包18和输送注口19供应给该对铸辊16。铸辊16用水进行冷却，使金属液在转动的辊表面上凝固结壳，并且在两铸辊之间的钳口被汇集在一起，从而在辊出口处形成凝固的带制品20，该制品被输送到一个标准的卷带器21，其后可再转移到第二卷带器22上。有一个贮器23，安装在机架上靠近铸造工位处，金属液可通过中间包上的溢流口24转移到该贮器中，当铸造过程中发生严重的产品畸形或其它严重的运转故障时，也可通过拔出中间包一侧上的紧急塞子25而将金属液转移到贮液器中。

铸辊滑架13包括一个滑架座31，靠轮32安装在沿主机架11一部分延伸的导轨33上，从而铸辊滑架13作为一个整体的安装使其可沿着导轨33移动。滑架座31上装有一对辊架34，铸辊16可转动地支承在辊架34上。滑架13靠一个双动式液压活塞-缸筒装置39的促动可沿着导轨33移动，该液压活塞-缸筒装置39连接在铸辊滑架上的传动支架40和主机架之间，被促动时可使铸辊滑架在装配工位14和铸造工位之间往复移动。

装在滑架座31上的电动机和传动装置通过传动轴14使两铸辊16按相反方向旋转。铸辊16具有铜周壁，其中形成有一系列在周边上相间隔的、沿长度方向延伸的冷却水通道，由辊传动轴41中的供水导管经过铸辊端部向冷却水通道提供冷却水，而这些供水导管则通过旋转压盖43与供水软管42相连。铸辊一般其直径约为500mm，其长度可达1300mm，以便生产1300mm宽的带制品。

浇包具有常规结构，并由架空起重机上的叉臂45悬吊，因此可被带到金属液接受工位的位置上。浇包装有注塞杆46，可由伺服缸促动，使金属液可由浇包通过出口嘴47和耐火罩48流进中间包18。

中间包18也为常规结构，制成宽盘形状，它是由高铝土之类的耐火材料衬以衬里制成的。中间包的的一侧由浇包接受金属液，其上设有前面所述的溢流口24和紧急塞子25。中间包的另一侧设有一系列沿纵向相间隔的金属出口孔52。中间包的底部带有用于将中间包安装在铸辊滑架座31上的安装架53，安装架上设有多个孔，容纳滑架座上的定位栓54，以便将中间包精确定位。

输送注口19是由铝土石墨之类的耐火材料制成的长形体，其底部是倾斜的，向内向下收缩，使之可伸入两铸辊16之间的钳口内。设有安装架60，将注口支承在铸辊滑架座上，注口的上部形成有向外伸出的侧缘55，用来放置在安装架上。

输送注口19具有一个向上开口的入口槽61，以接收由中间包的出口孔52向下流出的金属液，还具有一个由入口槽61向下延伸至金属液流出口槽69的金属液流通道62，该金属液流出口槽69沿两铸辊之间的钳口的纵向延伸。根据本发明，入口槽61是在基本垂直侧壁面63和其对面的侧壁面64之间形成的，该侧壁面64向下倾斜并横过入口槽至金属液流通道62的顶端。因此，入口槽61的底部和金属液流通道62的顶端横向偏离包含有出口槽69的输送注口的中心平面。

由中间包的出口孔52下落的金属液是一系列自由下落的垂直流注65，它们被入口槽倾斜的侧壁面64按一个冲击锐角拦截，使金属液倾向于粘住在倾斜侧壁上并展宽成一薄流层70的形式，沿侧壁面流下。业已发现，正确放置侧壁面的位置和控制其倾斜度，就有可能使向下流动的金属迅速平稳地粘接在该表面上，只出现很小的飞溅和紊流情况。具体地说，已经发现，当冲击角介于10°和50°之间，最好介于20°和40°之间，那么金属液和注口的耐火材料之间的粘聚力就会在二者之间产生足够的“湿润”作用，促使金属液迅速和平稳地粘住在壁面64上，沿着注口的长度形成平稳的流层70，从而使下落金属液的动能快速但平稳地减小。

侧壁面64沿着入口槽向下和向内弯曲，以便以相对垂直线逐渐增加的倾斜度将金属液流层引导至出口通道62的顶端，从而使流层中的动能逐渐减小的作用加强。具体地说，侧壁面由壁顶端的与垂直线约成20°角之处向着入口槽61底部的与垂直线约成70°角之处逐渐弯曲。金属液流注65被壁面的中间部分按大约30°的冲击角所拦截。

金属液流通道62具有一个上部弯曲部分66，它逆着入口槽61中的金属液流的横向偏移方向，向着注口的中心平面弯回。该上部部分66平滑通往一个向着出口槽69向下延伸的下垂直部分67。金属液流通道66的上部弯曲部分，通过将金属液流在横向于注口的方向上，逆着在入口槽中的偏移方向进行转向，就可将金属液流的动能进一步减小。在金属液流通道62的下垂直部分67中有独立的收缩口68，就可以进一步减小动能。

图示的注口可实现动能的三阶段减小。在第一阶段中，动能的减小是靠金属液流和壁面之间的湿润作用或粘聚力使汇集的流注在壁面64上形成流层，同时金属液流离开垂直线横向偏移而实现的。在第二阶段中，由于金属液流在横向于垂直方向的方向上，逆着在入口槽中的横向方向进行转向，可进一步减小动能。在金属液流通道62中位于出口槽69上方的收缩口68提供了第三阶段的减小动能。业已发现，采用这种逐渐的多级减小动能的方式就可以不需要设置一个窄槽隙以便在两铸辊间的钳口上堆积金属液池，并且有可能使设备采用比迄为止所使用的出口槽更宽的出口槽。此外，也可采用在预热耐火材料的同时局部展宽出口槽，不致造成如采用现有设备时由于不均匀流动状况所引起的缺陷。

图6和7示出输送注口的一种变型，其中，侧壁面64具有一种表面图型，其型式是一系列沿着入口槽并垂直于下落流注65的平行波纹或波浪形64a。波纹64a促进金属液在侧壁面64上垂直于总液流方向的扩散流动，从而有助于迅速建立连续流层70并减小金属液流的动能。和前面所述实施例一样，壁面64向下弯曲并且在横过入口槽时逐渐增大其相对于垂直线的倾斜度。除了设有波纹64a之外，注口可与图4及5中所示的注口完全相同。

在本发明的一种典型的黑色金属连铸机中，中间包的各出口孔可以是直径为8mm的圆孔，相互间的间距为50mm。金属液流通道62的上端一般可为10mm宽，增加至收缩口68上游处的15mm宽，在出口槽处减小至1-7mm。

Claims (15)

1、一种铸造金属带的方法，将金属液通过一个设置在一对平行铸辊的钳口上方的金属液输送注口引入该对铸辊之间，其特征在于：使输送注口具有一个向上开口的用于接收金属液的入口槽，以及一个由入口槽底部向下延伸至金属液流出口的金属液流通道，将金属液按一个或多个自由下落流注的方式供应给输送注口，以便按一个冲击锐角冲击注口入口槽的一个侧壁面，使得流注或每个流注的金属液粘住在侧壁面上，在侧壁面上形成一个金属流层，然后由侧壁面引导至金属液流出口通道。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述冲击角的范围为10°至50°。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将金属液以一个或多个基本垂直的下落流注的方式输送到注口上，注口入口槽的所述侧壁面向下倾斜并横过入口槽，以所述冲击锐角拦截流注或每个流注，将金属液流横向于垂直方向偏转方向。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述侧壁面沿入口槽向下和向内弯曲，以便将所述金属液流层以相对于垂直线逐渐增大的倾斜度引导至出口通道。

5、根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于将出口通道形成一定形状，使流过其中的金属液流在横向于注口的方向上、逆着入口槽中的金属液流的横向偏移方向转向。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于出口通道具有一个逆着入口槽中的金属液流的横向偏移方向而在注口中横向偏转的上部部分，以及一个基本上垂直于注口出口延伸的下部部分。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述出口通道的下部部分有一个在注口出口上方相隔一定距离的独立的收缩口。

8、根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述侧壁面上设有一种图型，以促进金属液在垂直于流注或每个流注的方向上的扩散。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于该表面的图型为在该表面上的多个波纹，沿着垂直于下落流注或每个下落流注的方向延伸。

10、一种用于将金属液输送至一对铸辊之间的钳口上的金属输送注口，包括一个向上开口以接收金属液自由下落流注的入口槽，以及一个由入口槽底部向下延伸至注口金属液流出口的金属液流通道，其中，该入口槽具有一个向下倾斜并横过入口槽至金属液流通道的侧壁面，从而在注口使用时，金属液的自由下落流注可按一个冲击锐角冲击所述侧壁面，使冲击在侧壁面上的金属可粘在该侧壁面上，并由该壁面引导以流层方式流到出口通道。

11、根据权利要求10所述的金属输送注口，其特征在于所述侧壁面沿入口槽向下向内弯曲，在工作时将所述金属流层以相对于垂直线逐渐增大的倾斜度引导至出口通道。

12、根据权利要求10或11所述的金属输送注口，其特征在于出口通道有一定形状，将流过其中的金属液流在横向于注口的方向上，逆着入口槽中金属液流由于所述侧壁面横过入口槽所引起的横向偏移的方向进行转向。

13、根据权利要求12所述的金属输送注口，其特征在于出口通道具有一个逆着入口槽中金属液流由于所述侧壁向下倾斜横过入口槽所引起的横向偏移的方向而在注口的横向上转向的上部部分，以及一个基本上垂直于注口出口延伸的下部部分。

14、根据权利要求10至13中任一项所述的金属输送注口，其特征在于所述侧壁面具有一种图型，在工作时促进金属液在垂直于金属液流的方向上的扩散。

15、根据权利要求14所述的金属输送注口，其特征在于所述图型是由多个在所述表面上成形并沿着入口槽延伸的平行波纹构成的。

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