CN116710217A - 无分离剂的铝带铸造 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备的同动冷模的铸造辊或铸造带；以及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备，其包括至少一个带有铸造间隙的同动冷模。本发明进一步涉及一种通过带材铸造设备制造铝合金带材的方法。本发明的目的是提供一种铸造辊或铸造带或带材铸造设备，利用其一方面可以避免在带材铸造过程中在铸造辊或铸造带上出现粘附，另一方面尤其是在工业条件下可以生产出低离析和无裂纹的铝合金带材，该目的通过特定的表面结构解决，方法是铸造辊或铸造带的表面具有大于5μm的粗糙度值Sa和小于42cm‑1的平均峰数RPc(0.5μm)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备的同动冷模的铸造辊或铸造带；以及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备，其包括至少一个具有铸造间隙的同动冷模。本发明还涉及一种通过带材铸造设备制造铝合金带材的方法。
背景技术
通过带材铸造设备进行带材铸造是一种经济和节能的替代性方法，可以替代传统的通过铸锭、再加热和热轧进行的金属带材制造。在带材铸造中，直接从金属熔体中生产接近最终尺寸的热带材。为此，金属熔体在带材铸造设备中进行铸造，其中铸造带材在其中成形的铸造区域或凝固区域在至少一个纵向侧上由在铸造过程中不断移动和冷却的屏障界定。这个屏障与凝固的带材一起运行，这样就提供了所谓的同动冷模。同动冷模允许较高的铸造和凝固速度。由于金属带材的所需宽度和效率的进一步提高，一方面，通过双辊铸造方法(Twin Roll Casting；TRC)的铸造轧制已经在铝工业中确立。在这种情况下，金属熔体尤其被引入到内部冷却的辊对或滚子对中，并首先在两个辊之间的铸造间隙中凝固，然后被重新塑形，作为带材被拉出并例如卷起。这样的带材铸造设备例如从WO 2004-000487中是已知的。另一方面，大部分水平运行的双带方法(Twin Belt Casting或Hazelett方法；TBC)已经建立起来，其中同动的冷模由两条冷却(阻挡块)带的相对侧形成，在这两条带之间形成铸造间隙，金属熔体在其中凝固。在带式方法中，也使用履带式冷模(块铸造，Blockcasting)形式的同动冷模，其中冷却块布置在带段上。用于钢带制造的各种铸造辊是已知的，例如从CN 104 002 202A、CN 104 002 203、CN 106
272 087、US 2010/300643和EP 0 736 350 A1。适用于有色金属的相应带材铸造设备的铸造辊在KR 100 928 768B1中是已知的，其具有平均粗糙度Ra小于5μm的打磨表面。
在使用带材铸造方法制造铝带时，存在的问题是带材与冷模表面的粘附。在带材形成过程的开始阶段，熔体与冷模接触。凝固种在接触点上形成。凝固种长成凝固核，其在随后的过程中连成连续生长的带壳。由此产生的两个连续生长的带壳随后在重新塑形的过程中接合形成带材。在这个过程中，熔体或热带材表面与同动冷模一起在高压下的接触，一方面导致两个带壳的焊接，但另一方面也导致带材表面与同动冷模的不期望的粘附或焊接。这可能导致带材表面的热裂纹或带材结构的不均匀性，从而导致带材的不良材料性能。在最坏的情况下，粘附会导致带材断裂，从而导致工艺中断。
因此，在TRC和TBC工艺中要使用分离剂来防止粘附；在尤其水平的TRC的情况下，主要使用石墨悬浮液。在TBC工艺中，永久涂层被额外应用于循环带。在TRC工艺中，通常使用打磨的铸造辊。
分离剂的使用是限制带材铸造工艺生产率的一个重要因素，并可能导致质量限制。例如，使用分离剂会导致生产的带材上出现不期望的沉积物。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种铸造辊或铸造带，利用其一方面可以避免在铸造辊或铸造带上的粘连，另一方面尤其在工业条件下可以生产出低离析和无裂纹的铝合金带材。此外，本发明的目的在于提供一种相应的带材铸造设备和相应的带材铸造方法。
根据第一教导，这一目的通过根据本发明的铸造辊或铸造带实现，即铸造辊或铸造带的表面具有超过5μm的粗糙度值Sa和小于42cm-1的平均峰数RPc(0.5μm)。
铸造辊或铸造带的表面在这里指的是在带材铸造过程中与熔体或围绕熔体的氧化层接触的表面，即通常是指辊或带的周面。在采用履带式冷模形式的铸造带的情况下，铸造带的表面因此应理解为冷却块的相应表面。
为了使铸造辊或铸造带的表面结构化，可以使用抛丸方法，英文为“ShotBlasting Texturing”(SBT)。优选的是，通过抛丸处理来形成铸造辊或铸造带的表面结构。在此，将抛丸剂通过离心轮或通过压缩空气在2至7bar的压力下施加到表面。例如，钢球、玻璃球或塑料球被用作抛丸剂，例如其直径在1至5mm之间。该方法的另一个优点是，表面被重新塑形，从而引入了强化，这有助于表面在使用中变得更加耐磨。
传统上使用如上所述打磨过的铸造辊。通常情况下，以这种方式打磨的传统铸造辊的平均粗糙度在最多几μm的范围内。然而，本发明人已经认识到，令人惊讶的是，恰恰是使用粗糙的表面可以在防止粘附方面具有优势。尤其是，正是在铝熔体的情况下快速产生的、在熔体上形成的氧化层可以被加以利用，来大大减少熔体、带壳或带材在铸造辊或铸造带上的粘附。在粗糙度值Sa超过5μm和平均峰数RPc(0.5μm)小于42cm-1的情况下，就已经可以避免在铸造辊或铸造带上的粘附，因为与熔体的接触面积会因相应形成的细小的峰而减少。
在铸造辊或铸造带的另一个设计方案中，铸造辊或铸造带的表面具有超过15μm的粗糙度值Sa和/或小于35cm-1的平均峰数RPc(0.5μm)。优选地，平均峰数RPc(0.5μm)至少为9或优选地至少为10cm-1，以达到优选的峰间距，并在很大程度上防止熔体或熔体上的氧化皮与辊基底接触。峰在此优选是随机分布的，并优选具有至少10μm的高度。Sa则是例如最多70μm。
由于表面比较粗糙和/或峰数较少，铝合金熔体的表面张力可以得到更好的利用，因此熔体或包围该熔体的氧化层与铸造辊或铸造带的接触只发生在粗糙度峰上，从而更好地避免了与铸造辊或铸造带的粘附。因此，熔体与同动的冷模，例如铸造辊或铸造带的表面的第一次接触发生在粗糙度峰上，在那里形成第一批凝固种。粗糙度和平均峰数的最佳相互作用实现了统计足够的接触点，以确保熔体的表面张力足以使接触只在粗糙度峰上进行。由于可以省去分离剂和额外的热流屏障，当熔体凝固时，热量散失直接通过粗糙度峰进行。通过利用氧化层的这种稳定功能，可以使带壳的凝固均匀化，以这种方式生产的铝带的质量可以得到改善。
在铸造辊或铸造带的另一种设计方案中，铸造辊或铸造带的表面具有一种表面结构，在(其上测量的)Abbott-Firestone曲线中，在面积比例Smr为10％时，其高度值c至少高于零水平20μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值，即当c(50％)：＝0μm时，c(10％)≥20μm。优选地，铸造辊或铸造带的表面具有一种表面结构，在(其上测量的)Abbott-Firestone曲线中，在面积比例Smr为10％时，其高度值c至少高于零水平25μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值，即当c(50％)：＝0μm时，c(10％)≥25μm。
这些特性导致了高轮廓高度同时的低承载比例。相应结构的表面有很深的口袋，即空体积，使得熔体和铸造辊或铸造带之间的接触面积减少。此外，气体可以被封闭在熔体和铸造辊或铸造带表面之间的空隙中，这有助于稳定氧化层，从而使带材生长阶段的热量散失减少并均匀化。例如，含氧的混合气体，如空气，适合于此目的，它可以在边界层中确保熔体表面的持续氧化。因此，带壳表面的氧化层可以得到稳定，从而防止粘附。有利的是，铸造辊或铸造带的表面具有至少30％的封闭的空面积比例αclm。
为了获得Abbott-Firestone曲线，通常要对表面进行三维光学测量。与被测表面平行延伸的平面区域以高度c被引入到被测表面的三维高度轮廓中，其中c优选被确定为到被测表面零水平的距离。引入的平面区域与被测表面在高度c处的截面的面积含量被确定，并除以整个测量面积，以获得截面面积在总测量面积上的面积比例。这个面积比例是针对不同的高度c而确定的。然后将截面面积高度表示为面积比例的函数，这就形成了Abbott-Firestone曲线。因此，这描述了表面的取决于通过表面的截面高度的材料比例。
尤其是在与粗糙度值Sa大于15μm和峰数RPc(0.5μm)小于35cm-1的情况下，可以实现熔体和铸造辊或铸造带之间恒定的接触面积，直到形成稳定的带壳，因为包围熔体的氧化层由于熔体的表面张力，只在粗糙度峰上直接接触铸造辊或铸造带，并且这些接触面在形成凝固核和带壳的过程中保持存在。
在铸造辊或铸造带的另一个设计方案中，铸造辊或铸造带的表面的粗糙度值Sa为5至40μm，优选为15至30μm，进一步优选为20至25μm。这些区域确保了铸造辊表面的粗糙度特性在上述用于避免熔体粘附的特性方面的改善。
在铸造辊或铸造带的另一个设计方案中，铸造辊或铸造带的表面在峰数方面基本上是各向同性的，其中X方向的RPc与Y方向的RPc之比的值为1±5％，且X方向和Y方向相互垂直。
关于峰数的各向同性可以通过X和Y方向上的峰数的比率来确定。X和Y方向是由矩形测量面的两侧边决定的。基本各向同性的表述意味着允许有5％的偏差，即比率RPc(X方向)/RPc(Y方向)＝1(±5％)。
该表面优选在Sa和RPc方面是各向同性的，特别优选该表面基本上是各向同性的，即在所有相关参数方面。
由于以这种方式各向同性的表面，可以制造出特别有利的熔体均匀凝固，从而制造出特别高质量的铝合金带。
在铸造辊或铸造带的另一个设计方案中，铸造辊或铸造带的表面在结构化之后经过打磨，其去除量最高达45μm，优选在30至40μm之间，特别优选在33至37μm之间，尤其是35μm。在这种情况下，在上述有利的结构化之后，对铸造辊或铸造带的表面进行打磨。这导致了表面耐磨性的提高。峰被磨掉了一些，这样就形成了平台，它可以特别好地支撑熔体，其中同时保留了上述的有利特性。有利的是，承载部分形成各向同性的网状结构。
在铸造辊或铸造带的另一个设计方案中，至少铸造辊或铸造带的表面具有热导率超过100W/(m*K)，尤其是超过200W/(m*K)，优选超过300W/(m*K)的材料。
通过使用这样的材料，直接接触区域的熔体或带壳的温度可以很快降低，因此可以进一步更好地避免粘附或焊接的情况。例如，铜合金适合作为这种材料。有利的是，铸造辊或铸造带从表面到内部冷却通道都有这种材料。铸造辊或铸造带基本上由相应的铜合金组成。
根据第二教导，该目的还通过用于制造铝合金带材的带材铸造设备来实现，其包括至少一个带有两个同动屏障的同动冷模，在这两个屏障之间形成铸造间隙，其中尤其是至少一个同动的屏障由铸造辊或铸造带提供，解决方式是至少一个同动的屏障的表面具有超过5μm的粗糙度值Sa和小于42cm-1的平均峰数RPc(0.5μm)。以这种方式结构化的表面可被视为输送氧化层的手段，尤其是从形成在同动的冷模前面的熔池表面输送到铸造间隙。因此，带材铸造设备的至少一个同动的冷模尤其具有至少一个根据本发明的铸造辊或铸造带。
由此，可以实现已经说明的有利特性。例如，在熔池表面形成的氧化层可用于无需分离剂地制造铝合金带材。尤其可以以一种可控的、连续的方式，将基本不破损的氧化层从熔池的表面拉入铸造间隙。拉入的氧化层随后有利地在冷模壁，例如辊，和铝熔体之间形成分离层。
根据带材铸造设备的另一个设计方案，至少一个的同动的屏障的表面具有超过15μm的粗糙度值Sa和/或小于35cm-1的平均峰数RPc(0.5μm)。
根据带材铸造设备的另一个设计方案，至少一个的同动的屏障的表面具有一种表面结构，在(其上测量的)Abbott-Firestone曲线中，在面积比例Smr为10％时，其高度值c至少高于零水平20μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值。由于高轮廓高度下的低承载比例，可以实现熔体和同动的冷模边界层中熔体表面氧化层的稳定或持续更新，例如通过将含氧气体混合物引入该边界层。由此，在后产生的氧化层和拉入的氧化层之间可以形成静止状态。尤其是，甚至通过供应氧气来主动控制氧化层的形成可能是有利的。
优选的是，屏障的封闭空面积比例至少为30％。由此，通过稳定边界层中的气体层，例如空气，可以使散热均匀化。
根据带材铸造设备的另一个设计方案，至少一个同动的屏障的表面在峰数方面基本上是各向同性的。这导致了已经说明过的对制造的铝合金带材的质量有利的特性。
根据带材铸造设备的另一个设计方案，至少一个同动的屏障的表面具有5至40μm，优选15至30μm，进一步优选20至25μm的基于面的粗糙度值Sa。
在带材铸造设备的另一个设计方案中，带材铸造设备具有用于设置同动的冷模表面上的气氛组成的装置。因此，例如可以将特定的气体混合物引入到熔体和同动的冷模之间的中间层。优选使用含氧的气体，例如空气或具有提高的氧比例的气体混合物，以支持氧化层的持续后形成或稳定化。例如，气体混合物可以通过一个喷嘴施加到熔池的表面。也可以通过喷嘴有针对性地将气体混合物引入熔体和同动的屏障之间的接触区域，这样就可以将其封闭在熔体和铸造辊或铸造带表面之间的空隙中。例如，可以调整混合气体中的氧气含量，以控制熔体或带材表面的氧化层的形成。
优选的是，带材铸造设备具有用于在带壳接合时设置比面积负荷的装置，该比面积负荷为10至800kN/m，优选为20至400kN/m，进一步优选为100至200kN/m。
在带材铸造设备的另一个设计方案中，带材铸造设备是垂直或水平的带材铸造设备。已经发现，根据本发明设置的表面结构可以特别有利地用于垂直或水平定向的带材铸造设备，尤其是TRC系统。
在带材铸造设备的另一个设计方案中，带材铸造设备包括用于将铝合金熔体供应到形成在铸造间隙前面的熔池中的装置，通过该装置可以将铝合金熔体在熔池表面以下供应到熔池。例如，带材铸造设备具有布置在铸造间隙前面的铸造区域，并包括用于将铝合金熔体供应到铸造区域的装置，通过该装置可以将铝合金熔体在形成在铸造区域中的熔池表面以下供应到铸造区域。
铸造区域被布置在同动冷模的前面，并通常通过所述同动冷模划定界限。铸造区域可以设计成铸造楔形部，其中铸造区域或铸造楔形部是由同动冷模和至少一个侧坝，优选是两个侧坝形成的，它们相对置地附接到同动冷模的两侧。在铸造区域，在制造金属带材的过程中形成了熔池，铝合金熔体从熔池中流入辊隙中和/或被吸入。在垂直的带材铸造设备的情况下，铸造区域或铸造楔形部基本上布置在铸造间隙的上方，并由同动冷模的上部区域划定。如果用于将金属熔体供应到铸造区域的装置被设计成可以将铝合金熔体在熔池表面以下供应到铸造区域，那么熔池的表面可以保持特别平静。在这种情况下，避免熔池表面的突破，例如由于表面的湍流造成的突破，从而可以有效地防止氧化物的无序后形成或氧化物的混入。还可以防止已形成的氧化层被以不受控制的方式拉入铸造间隙并混入。相反，可以在熔池的表面提供厚度均匀的未破损的氧化层。例如，通过具有已经说明过的表面结构的铸造辊，熔池的这个未破损的氧化层可以以一种可控的、连续的方式被拉入铸造间隙。然后，被拉入的氧化层已经有利地在冷模壁，例如辊或冷却带，和铝合金熔体之间形成分离层。
根据第三教导，该目的通过利用根据本发明的带材铸造设备来制造铝合金带材的方法来实现，该方法包括以下步骤：
-在同动的冷模前的铸造区域中形成铝合金熔体熔池；
-通过向熔体施加含氧的气体混合物，例如空气，使熔体表面的氧化层稳定；
-将氧化层拉入铸造间隙；
-优选地，在熔体凝固期间形成的带壳接合时，设定比面积负荷为10到800kN/m，优选从20到400kN/m，进一步优选从100到200kN/m。
由此，如前所述，可以在没有分离剂的情况下有利地制造高质量的铝合金带材，例如由AA8xxx合金制造，尤其是由AA8111合金制造。尤其是通过设置低的比面积负荷，也可以避免氧化层的撕裂和氧化物不受控制地混入熔体。一方面，这可以更好地防止熔体粘附在铸造辊或铸造带上。另一方面，可以避免制造的铝带出现缺陷，这可能是由于在铝带铸造过程中不受控制地混入氧化物造成的。
附图说明
本发明的另外的设计方案和优点可以从以下对本发明若干示例性实施形式的详细说明中得出，尤其是结合附图。图中：
图1示出了根据本发明的垂直带材铸造设备的一个实施例的剖面示意图，
图2a示出了根据本发明的铸造辊的一个实施例的表面区段，
图2b示出了根据本发明的铸造辊的一个实施例的表面的Abbott-Firestone曲线，
图3a示出了根据本发明的铸造辊的一个实施例的表面区段，
图3b示出了根据本发明的铸造辊的一个实施例的表面的Abbott-Firestone曲线，
图4a示出了根据本发明的铸造辊的一个实施例的表面区段，
图4b示出了根据本发明的铸造辊的一个实施例的表面的Abbott-Firestone曲线，
图5a示出了不符合本发明的铸造辊的比较例的表面区段，
图5b示出了不符合本发明的铸造辊的比较例的表面的Abbott-Firestone曲线。
具体实施方式
图1示出了一种用于制造铝合金带材6的带材铸造设备1，其包括具有两个同动的屏障的同动的冷模2，在这两个同动的屏障之间形成铸造间隙21，其中同动的屏障分别由铸造辊22提供，即该带材铸造设备1包括具有铸造间隙21的同动的冷模2，其中同动的冷模2有两个铸造辊22。铸造辊22的表面23的粗糙度值Sa大于15μm，峰数RPc(0.5μm)小于35cm-1。此外，铸造辊22的表面23具有一种表面结构，在(其上测量的)Abbott-Firestone曲线中，在面积比例Smr为10％时，其高度值c至少高于零水平20μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值，即当c(50％)：＝0μm时，c(10％)
≥20μm。铸造辊22的表面23也可以具有5至40μm的粗糙度值Sa，优选15至30μm。铸造辊22的表面23在峰数方面基本上是各向同性的，比率Rpc(X方向)/Rpc(Y方向)＝1(±5％)。铸造辊22由铜合金组成，其热导率超过300W/(m*K)，其从表面到内部冷却通道都是有效的。在进行相应的结构化后，铸造辊22的表面23可以以35μm的去除量进行打磨。带材铸造设备1还具有装置4，用于设置同动的冷模2的表面和/或熔池3的表面31处的气氛组成。该装置4允许将含氧气体混合物，例如空气，有控制地施加到相应的表面。
铸造炉在此通过包括可加热的陶瓷管5的管道系统与铸造楔形部连接。此外，铸造楔形部有两个侧坝。铝合金熔体通过供应管51从上面被引导到铸造楔形部中。在这种情况下，供应管51可以被设计成将铝合金熔体供应到铸造楔形部中的装置，通过其可以将铝合金熔体在铸造区域中形成的熔池3的表面以下供应到铸造区域。例如，供应管51的流出口可以位于熔池的表面以下。
由此，在熔池3的表面31上形成的未破损的氧化层可以以一种可控的、连续的方式被拉入铸造间隙21。然后，被拉入的氧化层32有利地在冷模壁和熔体或被移除的铝合金带材6之间形成分离层。有利的是，该氧化层可以无损地被拉入铸造间隙21，从而可以作为熔体和铸造辊或铸造滚子之间的分离层，由此避免了磨损，并且在带材铸造后可以实现生产的铝合金带材6的均匀和清洁的表面。
上述参数以及Abbott-Firestone曲线通常是通过对3D表面结构的光学测量来确定的。对表面的光学探测例如是通过干涉测量法或优选共聚焦显微镜进行的。在此必须选择足够大的测量区域，以确保对表面进行统计学上有代表性的测量。例如，在当前的粗糙度范围内，优选使用边长分别为7mm的方形测量区域。侧向测量点的距离必须选择为使得对各个表面特征有足够的分辨率，例如，1.6μm。测量的原始数据中包含的辊曲率通过F运算器(F-Operator)(二阶多项式)去除。基于Abbott-Firestone曲线的粗糙度值Sa和平面材料比例Smr的确定是根据DIN-EN-ISO 25178-2:2012进行的。峰数RPc也可以从3D表面结构的光学测量中确定，方法是分别评估沿线的轮廓，例如沿着或平行于测量区域的一侧，并从这些线轮廓出发，按照DIN EN 10049:2005确定表面的平均峰数RPc(应用组1-但没有进一步去除波纹份额和精细粗糙度的份额)。使用RPc作为特征值已被证明在本文的拓扑中是有利的。没有使用波纹过滤器，因为一方面，它需要在非常高的粗糙度下不切实际的大测量区域。另一方面，长波纹对于铝熔体在铸造辊或铸造带上的接触条件来说是微不足道的。
测量和评估通常是通过相应的符合标准的软件进行的。
图2a示出了一个X＝7mm和Y＝7mm的方形测量区域的图示，该区域是通过光学3D测量在根据本发明的铸造辊的一个实施例的表面上确定的。铸造辊在此具有铜表面。
在根据本发明的铸造辊的这个实施例的表面上测量的对应Abbott-Firestone曲线Smr(c)绘制在图2b中。该曲线是表面高度轮廓S(c)的累积概率密度函数。对于0到100％之间的百分比值Smr(面积比例)(绘制在横轴上)，其提供了轮廓高度c(截面位置)，相应的百分比比例的表面位于该轮廓高度之上。因此，其描述了表面的取决于通过表面的截面的高度c的材料比例。
从图2b的Abbott-Firestone曲线可以清楚地看到，零水平被定义为面积比例为50％时的高度值，并且10％的面积比例Smr的高度值c至少高于零水平20μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值。
从为确定Abbott-Firestone曲线而在X＝7mm和Y＝7mm的方形测量区域上进行的表面光学3D测量中，还分别沿X和Y方向进行了2D评估，以确定平均粗糙度Ra、峰值计数RPc(0.5μm)、平方平均粗糙度值Rq和平均粗糙深度Rz的大小。这是沿分别与测量区域的侧面平行的大量的线自动完成的。沿着X方向，平均粗糙度Ra为26.4(±5.1)μm，平方平均粗糙度值Rq为32.1(±5.5)μm，平均粗糙深度Rz为104.1(±13.0)μm，峰数RPc(0.5μm)为17.0(±5.1)每cm。沿Y方向的平均粗糙度Ra为26.4(±2.9)μm，平方平均粗糙度值Rq为32.4(±3.2)μm，平均粗糙深度Rz为104.8(±9.8)μm，峰值数RPc(0.5μm)为17.4(±4.4)每cm。沿X方向的Ra尤其等于沿Y方向的Ra，并且由于各向同性尤其是等于26.4(±2.9)μm的粗糙度值Sa。比率RPc(在X方向)/RPc(在Y方向)＝0.98。就RPc、Ra和Rz而言，该表面尤其是各向同性的。
当用具有如图2a和2b所示表面特征的铸造辊对AA8111合金进行带材铸造时，可以获得良好的带材成形性能。
根据本发明的铸造辊的另一个实施例的铜表面在图3a中通过X＝7mm和Y＝7mm的方形测量区域的图示来示例性地反映。图3b中画出了该另一个实施例的对应Abbott-Firestone曲线Smr(c)。图3b的Abbott-Firestone曲线也显示了在10％的面积比例Smr下，高度值c至少高于零水平20μm。由为确定Abbott-Firestone曲线而进行的表面光学3D测量还确定了为图2a/b的实施例而探测的变量。沿着X方向，平均粗糙度Ra为23.5(±2.9)μm，平方平均粗糙度值Rq为28.6(±3.5)μm，平均粗糙深度Rz为92.6(±11.2)μm，峰数RPc(0.5μm)为16.1(±5.1)每cm。沿着Y方向，平均粗糙度Ra为23.8(±3.5)μm，平方平均粗糙度值Rq为28.9(±4.2)μm，平均粗糙深度Rz为92.7(±14.3)μm，峰数RPc(0.5μm)为16.1(±4.0)每cm。粗糙度值Sa为23.6(±2.3)μm。同样，当用具有如图3a和3b所示的表面特征的铸造辊对AA8111合金进行带材铸造时，可以实现良好的带材形成性能。
图4a示出了根据本发明的铸造辊的另一个实施例的表面的边长为7mm的方形区域。图4b中绘制了对应的Abbott-Firestone曲线Smr(c)。对于这个实施例，铸造辊的其Abbott-Firestone曲线在图2b中示出的表面以35μm的去除量进行打磨。由于打磨，Abbott-Firestone曲线呈现出向小Smr值平移的趋势。尽管进行了打磨，图4b的Abbott-Firestone曲线在Smr的面积比例为10％时，也表现出高于零水平至少20μm的高度值c。此外，为图2a/b的实施例探测的变量也被再次确定。沿着X方向，平均粗糙度Ra为25.6(±4.8)μm，平方平均粗糙度值Rq为30.8(±5.1)μm，平均粗糙深度Rz为92.7(±11.0)μm，峰数RPc(0.5μm)为16.8(±5.1)每cm。沿着Y方向，平均粗糙度Ra为25.6(±2.8)μm，平方平均粗糙度值Rq为31.1(±3.1)μm，平均粗糙深度Rz为93.6(±8.8)μm，峰值数RPc(0.5μm)为17.4(±4.5)每cm。粗糙度值Sa为25.6(±2.8)μm。
通过打磨，这种表面更耐磨，并形成平台，其可以很好地支持熔体。同时，基本的结构特性被保留下来，从而表面尤其有很深的口袋，其减少了接触面积。尽管进行了打磨，峰数RPc和粗糙度值Sa在测量的不确定度范围内基本没有变化。承载比例形成了各向同性的网状结构，如3D表面测量的结果显示的，RPc在X和Y方向上的微小偏差表明了这一点。
为了进行比较试验，使用不符合本发明的具有铜表面的铸造辊由AA8111合金铸造了带材。图5a再次示出了不符合本发明的铸造辊表面边长为7mm的方形测量区域的图示。图5b中绘制了对应的Abbott-Firestone曲线。该表面为非各向同性，横向于打磨方向的粗糙度仅为0.21(±0.01)μm，纵向于打磨方向的粗糙度为0.16(±0.08)μm，峰密度RPc横向于打磨方向为10.3(±3.3)每cm，纵向于打磨方向为0.0(±0.2)每cm。平方平均粗糙度值Rq纵向于打磨方向为0.2(±0.1)μm，横向于打磨方向为0.3(±0.0)μm；平均粗糙深度Rz纵向于打磨方向为0.2(±0.1)μm，横向于打磨方向为1.4(±0.1)μm。从图5b可以看出，10％的面积比例Smr出现在明显低于20μm的高度值c。在与这种不符合本发明的铸造辊的比较试验中，表现出较差的带材成形性能。
通过所述的根据本发明的铸造辊的实施例，可以通过带材铸造实现无分离剂的铝合金带材的制造。这尤其消除了从熔体或带壳进入同动的冷模的热流障碍。因此，这对铸造设备的可能生产率有直接影响。此外，分离剂，通常是石墨悬浮液的使用，会导致所生产的带材上出现不期望的沉积物。这根据本发明得以避免。尽管如此，利用所述手段可以有效地避免粘附的缺点。因此，可以特别有生产率地提供高质量的铝合金带材。
Claims (14)
1.用于制造铝合金带材(6)的带材铸造设备(1)的同动的冷模(2)的铸造辊(22)或铸造带，
其特征在于，
铸造辊(22)或铸造带的表面(23)的粗糙度值Sa大于5μm，平均峰数RPc(0.5μm)小于42cm-1。
2.根据权利要求1所述的铸造辊(22)或铸造带，
其特征在于，
铸造辊(22)或铸造带的表面(23)的粗糙度值Sa大于15μm和/或平均峰数RPc(0.5μm)小于35cm-1。
3.根据权利要求1或2所述的铸造辊(22)或铸造带，
其特征在于，
铸造辊(22)或铸造带的表面(23)具有一种表面结构，所述表面结构在Abbott-Firestone曲线中，在面积比例Smr为10％时，其高度值c至少高于零水平20μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，
其特征在于，
铸造辊(22)或铸造带的表面(23)的粗糙度值Sa为5至40μm，优选15至30μm，进一步优选20至25μm。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，
其特征在于，
铸造辊或铸造带的表面(23)在峰数方面基本上是各向同性的，并且X方向的RPc/Y方向的RPc比率值为1±5％，其中X方向和Y方向是相互垂直的。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，
其特征在于，
铸造辊(22)或铸造带的表面(23)在结构化后经过打磨，去除量不超过45μm，优选在30至40μm之间。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，
其特征在于，
至少铸造辊(22)或铸造带的表面(23)具有超过100W/(m*K)，优选是超过200W/(m*K)，特别优选是超过300W/(m*K)的导热性的材料。
8.用于制造铝合金带材的带材铸造设备(1)，包括至少一个具有铸造间隙(21)的同动的冷模(2)，
其特征在于，
至少一个的同动的所述冷模(2)具有至少一个根据权利要求1至7中任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带。
9.根据权利要求8所述的带材铸造设备(1)，
其特征在于，
所述带材铸造设备(1)具有用于设置在同动的冷模(2)的表面处的气氛组成的装置(4)。
10.根据权利要求8或9所述的带材铸造设备(1)，
其特征在于，
所述带材铸造设备(1)是垂直或水平的带材铸造设备(1)。
11.根据权利要求8至10中任意一项所述的带材铸造设备(1)，
其特征在于，
所述带材铸造设备(1)包括用于将铝合金熔体供应到形成在铸造间隙(21)前面的熔池(3)的装置，通过所述装置能够将铝合金熔体在熔池(3)的表面以下供应到熔池(3)。
12.借助于根据权利要求8至11中的任意一项所述的带材铸造设备制造铝合金带材的方法，所述方法包括以下步骤：
-在同动的冷模(2)前面的铸造区域中形成铝合金熔体构成的熔池(3)；
-通过向铝合金熔体施加含氧的气体混合物，例如空气，稳定在熔池(3)表面上的氧化层(31)；
-将氧化层(31)拉入铸造间隙(21)。
13.根据权利要求12所述的方法，包括
-在铝合金熔体的凝固过程中产生的带壳接合时，设定比面积负荷为从10到800kN/m，优选从20到400kN/m，进一步优选从100到200kN/m。
14.根据权利要求12或13所述的方法，包括
-将铝合金熔体在熔池(3)的表面以下供应到熔池(3)中。
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