CN1096900C - 连续浇注金属带的方法 - Google Patents

Abstract

在连续浇注金属带中，辊子的金属表面与浇注熔池的熔融金属有很强的亲和力，其熔点大于浇注表面的温度。熔融的钢对于浇注表面有很好的润湿，熔融钢在浇注表面的润湿角小于40°。浇注表面的算术平均粗糙度(R_a)小于10微米。使用该非晶态合金作为浇注辊表面的净效果是很好的和均匀的从熔融金属的热传导，钢的显微结构快速转变为完全奥氏体(γ)区，表现为细小的初始奥氏体晶粒边界与枝晶的晶粒边界一致，浇注带上没有鳄鱼皮的表面缺陷。

Description

连续浇注金属带的方法

                        技术领域

本发明涉及金属带铸造。其特别但不排他地用于铁基金属带的铸造。本发明特别涉及连续浇注金属带的方法。

                        背景技术

公知通过双辊连铸机连铸可铸造出金属带。该技术中熔融金属被引导到一对反向旋转的水平浇注辊之间，浇注辊被冷却，以便在移动的辊子表面凝固形成金属壳，金属壳在辊缝之间聚集产生凝固带。带产品从辊缝之间向下输送。“辊缝”一词这里指辊子靠得最近的大致区域。熔融金属可从浇包注入小的中间包或一系列中间包，从此金属液通过位于辊缝上的金属输送嘴引入辊缝中，在紧挨辊缝之上的辊子浇注表面上形成熔融金属浇注熔池，该熔池沿辊缝的长度方向延伸。该浇注熔池通常被限定在与辊子的端面滑动配合的侧板或侧堰之间，侧板可防止熔池的两端逸出金属液，当然也可用其它装置，例如电磁挡件。

尽管双辊浇注已较成功地应用于有色金属，因有色金属在冷却时凝固快，该技术应用于铁类金属的浇注时存在一些问题。一个具体的问题是在辊子的浇注表面上获得足够迅速和均匀的金属液冷却。

我们的美国专利5,520,243(国际专利申请PCT/AU93/00593)描述了一种技术，通过保证浇注辊表面具有一定的光滑特性，并应用熔融金属熔池与浇注辊浇注表面之间的相对振动，使得金属在辊子的浇注表面的冷却显著提高。具体说，该专利公开了应用选定频率和振幅的振动以实现金属凝固过程的完全新的效果，这样的凝固过程显著改善了从凝固熔融金属中的热传导，该改进使得以一定速度浇注的金属厚度可显著增加，或使得一定厚度的金属带的浇注速度显著提高。改进的热传导还使得浇注金属的表面结构显著细化。

我们的美国专利5,584,338描述了另一技术，浇注熔池的熔融金属与浇注表面之间的有效的相对振动可通过应用声波于浇注熔池的熔融金属上而产生，从而提高热传导，并通过利用非常低的功率水平声波范围的声波使得凝固结构细化。

我们的另一美国专利5,720,336描述了对发生于浇注表面和浇注熔池的熔融金属界面处的热传导机理的研究结果，并指出了凝固时的热通量可通过保证每个浇注表面被一层在金属的凝固温度下至少部分地为液体的材料所覆盖来控制和增强，从而在不必在浇注熔池和辊子之间产生相对振动的情况下实现热传导的改善。

下面有必要涉及浇注表面光滑性的定量计量。在我们的实验中使用的、在限定本发明的范围时有用的一种特定的计量方法是一种称为算术平均粗糙度，其由符号R_a表示。该值定义为在测量长度l_m内距粗糙表面轮廓的中心线的所有粗糙轮廓的绝对距离的算术平均值。该轮廓的中心线是粗糙度测量的基准线，是平行于粗糙表面的宽度方向界限内轮廓的总体方向的线，使得该线与轮廓部分之间在线的每一侧形成的面积之和相等。该算术平均粗糙度值可定义为： $R_a=1/l_m\underset{x=0}{\overset{x=l_m}{\∫}}\left|y\right|\mathrm{dx}$

尽管上述技术可实现铁类金属带浇注的高的凝固速度，但是生产出的金属带往往具有称为“鳄鱼皮”的表面缺陷。该缺陷发生在通过凝固壳的热通量存在变化的情况下，在双辊连铸机的辊子的浇注表面上的凝固壳中同时发生δ和γ铁相凝固时。δ和γ铁相具有不同的热强度特性，热通量的变化会使得在浇注辊缝处汇集的凝固壳中产生局部变形，导致在带产品的表面产生鳄鱼皮缺陷。以前这一问题的解决办法是通过复杂的浇注辊清洁装置努力使得浇注辊上的氧化物的积累保持在严格的范围内。

少量的氧化物的沉积有利于保证金属凝固于浇注辊表面时受控制的均匀的热通量。在辊子表面进入熔融金属熔池中时氧化物沉积会熔化，有助于在浇注表面和浇注熔池的熔融金属之间形成一薄的液体界面层，从而提高热通量。但是，如果氧化物沉积太多，氧化物的熔化会产生很高的初始热通量，但是随着氧化物重凝固，热通量迅速降低。凝固壳中的热通量变化产生局部变形，导致鳄鱼皮表面缺陷。

现在已确定金属氧化物的有害作用可避免，如果辊子的浇注表面由一层与浇注熔池的熔融金属有很强的亲和力的材料构成，从而使得浇注表面被熔融金属很好地润湿，就可产生非常高的凝固速度。如果被熔融金属足够好地润湿，凝固就可能进行得非常快，而没有足够的时间产生大量的氧化物。在钢金属液的情况下，也可能实现钢水快速凝固成单一相固体结构，从而有效地避免任何鳄鱼皮缺陷产生的可能。

                              发明内容

根据本发明提供一种连续浇注金属带的方法，其中熔融金属浇注熔池与移动的浇注表面接触，使得金属从熔池凝固到移动的浇注表面，浇注表面由一层附于一热导体上的固体提供，该附层的材料选择应使得所述熔融金属在浇注表面的润湿角小于40°，该材料的熔化温度应大于金属凝固时浇注表面的温度。

另外优选该附层的材料使得熔融金属在浇注表面上的润湿角小于20°。

优选附层表面的算术平均粗糙度(R_a)小于10微米。

附层材料应当在熔融金属凝固时在浇注表面的温度下不熔化或溶解在所述熔融金属中。

优选附层材料至少部分地为非晶态。例如，它可包括两种组分的非晶态合金。这些组分中的一个为磷。

更具体地说，附层材料可包括含有大约10％磷的非晶态镍-磷合金。

热传导体可以是铜或铜合金。

熔融金属可以是铁类合金。

更具体说，熔融金属可为熔融的钢。在这种情况下，选择熔融金属在其上有较小的润湿角的附层材料可使得钢在浇注表面凝固成单一相固体结构。

相应地，本发明还提供一种连续浇注钢带的方法，其中熔融钢的浇注熔池与移动的浇注表面接触，使得钢从熔池凝固到移动的浇注表面，浇注表面由一层附于一热导体上的固体提供，该附层的材料选择应使得所述熔融钢在浇注表面的润湿角小于40°，该材料的熔化温度大于金属凝固时浇注表面的温度，钢在浇注表面凝固成单一相固体结构，该相在带离开浇注表面之前不转变。

本发明的方法可用于双辊铸机中。

根据本发明还提供一种连续浇注金属带的方法，其中熔融金属通过一金属输送嘴被引入到一对平行的浇注辊之间的辊缝中，该输送嘴位于辊缝之上，产生支承在紧挨辊缝之上的辊子的浇注表面上的熔融金属浇注熔池，浇注辊旋转以将凝固的金属带从辊缝向下输送，辊子的浇注表面由一层附于导热辊子体上的固体提供，该附层的材料选择使得所述熔融金属在辊子的浇注表面的润湿角小于40°，该材料的熔化温度大于金属凝固时浇注表面的温度。

                          附图说明

为了更好地解释本发明，下面将参照附图描述目前所完成的实验结果，其中：

图1为模拟双辊铸机条件下，确定金属凝固速度的实验装置；

图2为图1的实验装置中使用的浸润垫；

图3为在该实验装置中典型的钢样的凝固期间获得的热阻值；

图4是界面层的润湿性和测量的热通量与界面阻力之间的关系；

图5是润湿性对形核阻力的作用；

图6是在铬基底上沉积钢壳时壳表面温度；

图7是沉积在镍-磷基底和铬基底上的钢壳的热通量值结果的曲线图；

图8是使用镍-磷合金和铬基底进行浸润实验时沉积的钢壳的K值结果的曲线图；

图9和图10是图8所述的浸润实验中沉积的钢壳的显微金相照片；

图11是使用不同的基底和钢水成分进行进一步的浸润实验时沉积的钢壳的K值结果曲线图；

图12至16是图11所述的浸润实验期间沉积的钢壳的显微金相照片；

图17是根据本发明工作的带坯连铸机的平面图；

图18是图17所示的带坯连铸机的侧立视图；

图19是沿图17的19-19线的垂直横截面图；

图20是沿图17的20-20线的垂直横截面图；

图21是沿图17的21-21线的垂直横截面图。

                      具体实施方式

图1和2是一金属凝固实验装置，其中一40mm×40mm激冷块进给到一钢水熔池中，其速度大小应近似模拟双辊连铸机的浇注表面的情况。在激冷块通过钢水池时，钢凝固在激冷块上，在激冷块的表面产生一凝固钢层。该层的厚度可在其整个区域上测量，以绘制出凝固速率的变化，从而得出在不同的位置上热传导的有效速率。这样就可得出总的凝固速率和总的热通量值。也可检查带表面的显微结构，以得出凝固显微结构变化与观察的凝固速率和热传导值变化之间的关系。

图1和2所示的实验装置包括：感应炉1，其容纳处于惰性气氛中的熔融金属2的熔池，该惰性气体可以例如是氩气或氮气。由标号3表示的浸润垫安装在一滑件4上，该滑件可由一计算机控制的电机5控制以一选定的速度进给到熔池2中，然后再退出。

浸润垫3包括：一钢体6，其容纳一直径46mm和厚18mm的镀铬的铜盘形成的基底7。以热偶来检测基底的温升，从而得出热通量。

根据图1和2的实验装置进行的实验证明观察的凝固速度和热通量值以及凝固壳的显微结构显著地受到凝固时壳/基底界面情况的影响。实验显示光滑的基底表面可实现高的热通量和凝固速度，这样可产生凝固金属的细小的晶粒结构。

在凝固时，从金属液到基底(冷源)的总的热流的阻力由凝固壳和壳/基底界面的热阻确定。在传统的连铸型材(板坯、大方坯、方坯)的情况下，凝固在大约30分钟完成，热传导阻力由凝固壳阻力确定。但是，我们的实验证明在薄带铸造的情况下，凝固在小于1秒内完成，热传导阻力由基底表面的界面热阻决定。

热传导阻力定义为：

R_(t)＝ΔT_(t)/ΔQ_(t)

其中，Q、ΔT和t分别是热通量、金属液和基底的温度差以及时间。

图3是在该实验装置中典型的锰镇静低碳钢样品的凝固期间获得的热阻值。其显示壳的热阻仅占总热阻的很小的比例，总热阻主要由界面热阻确定。界面热阻开始由金属液/基底界面热阻决定，然后由壳/基底界面热阻决定。另外，可看到界面热阻不随时间显著变化，这表明在开始的金属液/基底接触时它由金属液/基底热阻决定。

对于二元系统(金属液和基底)，金属液/基底界面热阻和热通量由在一特定的基底上金属液的润湿性决定的。这表示在图4中，图4显示随着润湿角的增加界面热阻增加，而热通量减小，润湿角的增加表示润湿性的减小。

基底被金属液润湿的重要性在我们前述公开的应用振动的美国专利5,520,243(国际专利申请PCT/AU93/00593)中描述的实验工作中进行了说明。振动用于提高基底的润湿性，增加金属液凝固的成核密度。在该申请的第10页描述的数学模型是建立在要求完全润湿的条件下，并考虑了实现完全润湿所要求的振动能量。证明该分析的实验工作表明只有基底是光滑的热通量才能显著改善。更具体说，需要基底的算术平均粗糙度(R_a)小于5微米以便实现基底的完全润湿，即使使用振动也是这样。这些结果对于铬基底是合适的，钢水在其上具有较好的润湿性。但是，通过本发明辊子浇注表面可由一种与钢水有非常高的亲和力的材料形成，这样可形成比铬表面更好的润湿性。在这些情况下，基底的光滑性不是特别重要的，尽管在实际上希望浇注表面的算术平均粗糙度(R_a)小于10微米以便制造表面光洁度适度地好并且显微结构细小的产品。

对于在光滑基底上的金属凝固，可假设在整个基底上凝固是在非均匀形核点进行的。根据这种经典的非均匀成核理论，润湿角对于形核相对自由能势垒的作用表示在图5中，图中示出了相对自由能势垒因数随着润湿角的增加也就是润湿性的减小而增加。40°和更小的润湿角表示非常好的润湿性，此时凝固势垒可忽略。大于75°的润湿角表示润湿性不好，在该润湿角以上有相当大的金属凝固的势垒。

浇注铁类金属的双辊带坯铸机传统上使用的带铬或镍浇注表面的浇注辊通常是由电镀形成的浇注表面。这样的表面较结实，通常能承受带坯浇注的热应力。另外，钢水对于铬和镍表面有较好的润湿性，从而可获得有效的热通量。我们已知由典型的用于带坯浇注的钢水沉积的金属氧化物与铬和镍有高的亲和力，它们在这样的浇注表面上表现出好的润湿性，润湿角很小。这意味着在浇注过程中氧化物附层在浇注表面上有很强的散布和形成的趋势。

图6是在图1和2所示的浸润实验中，在铬表面沉积的钢壳中发生的凝固壳表面温度的测量值，其中分别对干净的基底表面和带有大量氧化物沉积的表面进行了测量。可以看出，对于光滑的基底表面，随着凝固的进行凝固壳表面的温度平滑地降低。对于有大量氧化物附层时，凝固壳开始过冷到接近1200℃，此时温度有一个突然的转折，凝固壳的温度上升。据认为，在氧化物处于液态时，发生过冷，而温度接近1200℃时，氧化物凝固以为金属凝固提供形核晶格点位。但是，固体氧化物对热通量提供阻碍，从而使得冷却效率降低，凝固壳的表面温度增加。以前认为，这一作用只能通过在浇注过程中仔细地使辊子干净以使氧化物保持在非常严格的范围内才能克服。但是，我们已确定通过采用被钢水很好地润湿的替代材料来形成浇注表面，可以使得钢水的凝固过程没有显著低于液相温度的过冷。这样的冷却可进行得非常快而氧化产物没有时间在浇注表面形成，这样凝固过程不会受沉积的氧化产物显著的干扰。具体说，这些结果已由使用图1和2所示的装置进行的浸润实验证明，实验中使用的基底是含10％磷的镍-磷合金。该合金可通过化学过程附于冷却辊上，并提供很好的被钢水润湿性。对于多数钢水，在该附层上的润湿角在25°或更低的范围。

图7是碳钢在镍-磷合金基底上的凝固的热通量测量结果和作为对比的同样的钢水在铬基底上凝固的凝固壳的热通量的测量值的图形。这些实验中的碳钢具有以下的成分，我们称它为MO6钢：

碳                 0.06％重量份

锰                 0.6％重量份

硅                 0.28％重量份

铝                 ≤0.002％重量份

溶解自由氧         60-100ppm

图8是使用上述成分的碳钢钢水和镍-磷合金和铬基底的多个浸润实验的K值(热通量的一指标)测量结果。可以看出，图7和图8的结果证明镍-磷合金基底的热通量远大于普通的铬基底。在使用镍-磷合金基底的情况下，在不同的实验中有不同热通量，具体说，在图8实验的结果中，按整个浸润实验的顺序K值减小。这些不同是由于随着实验的进行镍-磷合金基底表面熔化造成的。为了在商用的浇注高熔点的钢带坯的带坯铸机中得到长寿的附层，希望改进这种具体的合金的成分，以便增加其熔点。但是，实验证明通过低的润湿角可实现显著改善的效果，实验的镍-磷合金完全适于应用在浇注例如铜等其它金属的情况下。

图9是沉积在镍-磷合金基底上的MO6钢凝固壳的显微金相照片，而图10是沉积在传统的铬合金基底上的MO6钢凝固壳的显微金相照片，两个照片的放大倍数均为100倍。可以看出，沉积在镍-磷合金基底上的凝固壳的厚度几乎是沉积在铬基底上的凝固壳的两倍，这反映了镍-磷合金基底的热通量更高，凝固速度更快。这证明可获得更高的凝固速度，从而本发明可使得带坯可在比目前所想到的更高的生产速度下进行。另外，可以看出，沉积在镍-磷合金基底上的凝固壳的显微结构比沉积在传统的铬基底上的凝固壳的显微结构明显细化，这在整个凝固壳上更显著。这样的显微结构显示了原奥氏体晶粒边界，其精确地沿枝晶晶粒边界，这证明液态的碳钢直接凝固成奥氏体。在这样的凝固过程下，不存在产生鳄鱼皮缺陷的可能，因为这些缺陷只在δ和γ相存在于凝固的钢壳中时才会出现。

已发现镍-磷合金的增强的润湿性是由于其非晶态结构。液体通常与其它液体有较强的表面亲和力，这是由于它们没有优先取向，我们发现当润湿一非晶态固体时会产生类似的作用。因此如果附层材料是完全非晶态的，液态金属在附层表面的润湿性可显著提高。含有10％磷的镍-磷合金(在图8和9所示的实验中使用该成分的合金)大致为共晶结构，可容易地通过化学的工艺沉积，以具有有效的总非晶态结构。如果磷的含量变化而显著偏离了共晶成分，沉积的镍-磷合金附层显示部分晶态结构，而不是完全非晶态。另外，通过在附层沉积后对附层高温退火也可产生晶态结构，该现象用于在某些应用场合增加附层的硬度。

为了证明根据本发明非晶态附层具有增强的润湿性和热通量，我们进行了一系列进一步的实验，其中钢水在不同的磷含量的镍-磷合金基底上凝固，在实验前经过了高温退火的镍-磷合金基底上凝固，还在光滑的镍基底上凝固，以得出标准或对照数据。另外，为了进一步证明根据本发明钢直接凝固成奥氏体枝晶，进行了进一步的实验，包括包晶类钢的沉积壳，它通常会由于同时凝固成δ和γ相而在凝固时产生显著的变形。该实验的结果显示在图11-16中。

图11是多个浸润实验的K值的结果。浸润实验1-27都使用了上述MO6成分的钢水。在实验1-9中，钢壳沉积在R_a值为5.6的光滑的镍基底上和含有10％磷的镍-磷合金基底上，其平均的粗糙度R_a值为8.7。

实验1-9中使用的镍-磷合金基底通过化学工艺沉积，不退火。可以看出，与作为对照数据实验的光滑的镍基底相比，这样的基底有很高的K值。这样的结果非常类似于图8的结果。

图11还显示实验10-15的结果，其中镍基底作为对照实验，与在含磷5％，算术平均粗糙度R_a值为6.6的镍-磷合金基底上凝固相比较。可以看出，含磷5％的合金所获得的K值显著低于实验1-9的含磷10％的合金，尽管基底更光滑，这证明在含磷5％的合金中不可避免的部分晶态结构减小了润湿性和总的热通量。

图11还显示实验16-23的结果，其中MO6钢壳沉积在光滑的镍-磷合金基底上，这些镍-磷合金都含有10％的磷，但是其中之一在化学的沉积之后经过了400℃、1.5小时的退火，另一个基底没有任何退火。可以看出，没有经过退火的基底具有高的K值，如实验1-9的结果，而经过退火的基底与纯镍基底类似具有较低的K值。图12是在实验11中沉积在镍基底上的凝固壳显微金相照片，图13是在实验18中沉积在退火基底上的凝固壳显微金相照片，图14是在实验18中沉积在没退火的镍-磷基底上的凝固壳显微金相照片。可以看出，沉积在实验11中的镍基底上的凝固壳中的显微结构与沉积在实验18中的退火基底上的凝固壳中的显微结构类似。两种情况下凝固壳相对较薄，具有粗的显微结构，表示初始凝固成铁素体。图14的沉积在无退火的合金基底上的凝固壳非常厚，说明根据本发明显微结构细小，说明凝固速度很快这样初始凝固直接成为奥氏体。

图8还有实验24-27的结果，其中凝固壳沉积在含磷10％但仅部分退火400℃、45分钟的镍-磷合金基底上，与在实验1-15中使用过的镍对照基底相比较。可以看出，部分退火的基底的K值通常在实验16-23的未退火和退火的基底的K值之间，进一步证明非晶态附层的作用，以及随晶态结构在附层中的程度K值和热通量递级减小。

图11还有实验29-31的结果，其中凝固壳由含碳0.13％的包晶钢沉积在含磷10％的镍-磷合金基底上。通常这样成分的钢不能通过定向薄带坯铸造技术浇注出表面质量好的产品，因为钢同时凝固成δ和γ相，在凝固壳中产生显著的变形。但是在本实验中，包晶钢成分产生的凝固壳显示与MO6钢在镍-磷合金基底上的显微结构相同，K值相同，表明在凝固时相似的热通量。

实验30的包晶钢的凝固壳的凝固结构显示在图15中，沉积在织构铬基底上相同钢的凝固壳的凝固结构显示在图16中。可以看出，图15的结构与图9和14的结构很相似，展示初始奥氏体晶粒边界，证明液态碳钢直接凝固成奥氏体。另外，即使在凝固进行到冷却速度降低的阶段也未发现任何铁素体生长。这表示当根据本发明在带坯铸造过程中奥氏体凝固开始时，完全转变为奥氏体，而没有铁素体的生长，尽管当然在带坯离开浇注表明后在低温下会有转变。

在本发明的实践中，辊子的浇注表面的材料必须具有比金属凝固时浇注表面的温度高的熔点。浇注表面的温度依赖于熔融金属在浇注表面的润湿角。具体说，该浇注表面附层要经历的温度将随润湿角的减小而升高。因此可选择附层材料以便在高的热通量和快速凝固和保持附层温度在附层的凝固温度以下的安全温度之间进行权衡。

图8和11的对于未退火镍-磷合金基底的实验结果显示由于附层的腐蚀，性能逐渐下降。对于高温铸钢，根据本发明可用其它的双金属非晶态附层。对于选择合适的附层，需要考虑附层的熔点，浇注时界面温度，和附层的退火温度。表1列出了对于一些可能的根据本发明用于薄带钢的浇注的合金附层的相关判据。

                                   表1

附层	界面温度(C)	熔点(C)	结晶温度(C)	沉积方法
					Ni-P	750	870	200	化学
Ni-B	750	1065(1018)	--	化学/热喷涂
					Mo-P	730	1650	431	化学
Mo-B	730	2180	--	PVD/CVD
					Cr-B	780	1630	--	PVD/热喷涂/CVD
Ti-P	1082	1495	882	--
					Ti-B	1082	1540	884	PVD/CVD
Ta-B	882	2390	2050？	PVD/CVD
					W-B	707	1970	--	PVD/CVD
Co-P	843	1023	--	--
					Co-B	843	1110	--	--
Zr-B		1680	863	PVD/热喷涂/CVD

Fe-P	983	1048	735	--
					Fe-B	983	1174	912	CVD
V-B	980	1735	--	CVD

表1中，界面温度是根据1650℃的钢与25℃的附层的完美接触的假设得出的。

图17-21是可用于本发明的双辊带坯连铸机的示意图。该铸机包括一主机架11，其从车间的地面12竖起。机架11支承铸辊支架13，该支架13可在组装工位14和浇注工位15之间水平移动。支架13承载一对平行的铸辊16，在浇注过程中熔融金属从浇包17通过中间包18和输送嘴19输送到铸辊16以产生浇注熔池30。铸辊16被水冷，以便在移动的辊子表面16A上形成凝固壳，并汇集到辊缝处，在辊子的出口形成凝固的带坯产品20。该带坯产品被输送到一标准的卷绕机21，并可再传递给第二个卷绕机22。一容器23安装在机架上靠近浇注工位处，熔融金属可通过中间包的溢流槽24或如果在浇注时出现严重的产品质量恶化或其它的严重工作不良，通过移去一在中间包一侧的紧急塞25引入该容器。

辊子支架13包括通过轮子32安装在轨道33上的支架框31，该轨道沿主机架11的一部分延伸，从而辊子支架框13整体地沿轨道33移动安装。支架框31承载一对辊子托架34，辊子16可转动地安装在其中。辊子托架34通过啮合辅助滑动件35、36安装在支架框31上，以使托架在液压缸单元37、38的作用下可在支架上移动，以调整辊子16之间的辊缝，当需要在带坯的横向上形成一弱的横线时，可将辊子迅速移动离开一短暂的时间，下面将详细描述。通过双动液压活塞和缸体单元39的致动，支架整体可沿轨道33移动，该单元安装在辊子支架上的驱动臂40和主机架之间，以便在组装工位14和浇注工位15之间或反过来移动辊子支架。

浇注辊16通过由安装在支架框31上的电机和传动装置出来的驱动轴41反向旋转。辊子16具有铜制周壁，其带有一系列纵向延伸、周向间隔的水冷通道，通过辊子端部由辊子驱动轴41中的供水管提供冷却水，该供水管通过旋转密封盖43与供水软管42连接。辊子一般为直径500mm，最长达2000mm，以便生产2000mm宽的带坯产品。

浇包17完全为传统的形式，通过轭45支承在上面的吊车上，从而其可由热金属接收工位移动到浇注位置。浇包配有一制动杆46，由一伺服缸控制以便使得熔融金属从浇包通过出口47和耐火材料套进入中间包18。

中间包18也是传统的结构。它形成为宽的盘形，由例如MgO的耐火材料制成。中间包的一侧用于接收来自浇包的熔融金属，带有前述的溢流槽24和紧急插塞25。中间包的另一侧带有一系列纵向间隔的金属出口52。中间包的下部带有安装臂53，用于将中间包安装在辊子支架框31上，该安装臂带有孔，用于接收支架框上的分度柱，以便精确定位中间包。

输送嘴19形成为长形体，由例如氧化铝石墨的耐火材料制成。其下部制成锥形，以便向内、向下收缩，这样其可插入辊子16的辊缝中。它带有安装臂60，从而将它支承在辊子支架框上，其上部带有向外伸的侧缘55，位于安装臂上。

输送嘴19可有一系列水平间隔的大致垂直延伸的流道，以在辊子的整个宽度上产生合适的低速金属液的排出，将金属液输送到辊缝之间，而不直接打在发生初始凝固的辊子的表面上。另外，输送嘴也可有单一的连续出口槽，以直接将低速的熔融金属幕输送到辊缝处和/或输送嘴可沉没在熔融金属熔池中。

在辊子的端部熔池被一对侧挡板56限定，侧挡板在辊子支架位于浇注工位时支承在辊子的台阶端57上。侧挡板56由强耐火材料制成，例如氮化硼，其可具有裙状花边形侧端部81以与辊子的台阶端部57的曲面配合。侧挡板可安装在板支承82上，该支承在浇注工位可由一对液压缸单元83驱动移动，从而将侧板与浇注辊的台阶端啮合，以在浇注过程中形成在浇注辊上的熔融金属熔池的端挡。

在浇注过程中，浇包制动杆46被驱动以使得熔融金属通过金属输送嘴从浇包注入中间包，从而金属液流向浇注辊。带坯产品20的干净的头端被一板台96导引到卷绕机21的颚口。板台96从主机架的枢轴安装件97悬垂下来，在干净的头端形成后，可由液压缸单元98的驱动向卷绕机摆动。板台96可向着由活塞和缸体单元101驱动的上部带坯导引折板99运动，带坯产品20可限定在一对垂直的侧辊102之间。在头端被引导到卷绕机的颚口后，卷绕机旋转，将带坯产品缠绕，板台可摆动回其不工作位置，此时它自然地从机架悬垂下来，离开被直接送到卷绕机的带坯产品。所得的带坯产品20随后可输送到卷绕机22，形成最终的带坯卷以从铸机中运走。

图11至15中所示的双辊铸机的更多的细节在美国专利5,184,668和5,277,243，以及国际申请PCT/AU93/00593中有更全面的描述。

Claims (23)

1.一种连续浇注金属带的方法，其中熔融金属浇注熔池与移动的浇注表面接触，使得金属从熔池凝固到移动的浇注表面，其特征在于，浇注表面由一层附于一热导体上的固体提供，该附层的材料选择使得所述熔融金属在浇注表面的润湿角小于40°，该材料的熔化温度大于金属凝固时浇注表面的温度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该附层的材料使得熔融金属在浇注表面上的润湿角小于20°。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，附层表面的算术平均粗糙度(R_a)小于10微米。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，熔融金属为钢水。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，钢在浇注表面凝固成单一相固体结构。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，附层材料至少部分地为非晶态。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，附层材料基本全部为非晶态。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，附层材料由两种组分材料的合金构成。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述两种组分中的一个为磷。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述两种组分中的另一个为镍。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述合金大致为共晶合金。

12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，熔融金属大致为共晶结构。

13.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该热导体为铜或铜合金体。

14.一种连续浇注钢带的方法，其中熔融钢的浇注熔池与移动的浇注表面接触，使得钢从熔池凝固到移动的浇注表面，其特征在于，浇注表面由一层附于一热导体上的固体提供，该附层的材料选择使得所述熔融钢在浇注表面的润湿角小于40°，该材料的熔化温度大于金属凝固时浇注表面的温度，钢在浇注表面凝固成单一相固体结构，该相在带离开浇注表面之前不转变。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述钢的碳当量不大于0.13％重量份，所述单一相结构包括固态奥氏体的枝晶。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，钢具有大致的包晶结构。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，钢的碳含量约为0.13％重量份。

18.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其特征在于，附层材料由两种组分的非晶态合金构成。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，两种组分中一个为磷。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，附层是含磷约10％的镍-磷合金。

21.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其特征在于，该热导体为铜或铜合金。

22.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其特征在于，移动的浇注表面是这样的表面，即形成辊缝的浇注辊的表面，熔池在辊缝上支承在浇注辊上，带坯以所述单一相固体结构从辊缝向下输送。

23.一种连续浇注金属带的方法，其中熔融金属浇注熔池与移动的浇注表面接触，使得金属从熔池凝固到移动的浇注表面，其特征在于，金属为包晶结构，浇注表面由一层附于一热导体上的固体提供，该附层的材料选择使得所述熔融金属在浇注表面的润湿角小于40°，该材料的熔化温度大于金属凝固时浇注表面的温度，金属在浇注表面凝固成单一相固体结构，该相在带坯离开浇注表面之前不转变。

Images