CN1299856C - 金属带的双辊连续铸造设备的侧表面 - Google Patents

金属带的双辊连续铸造设备的侧表面 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在内部冷却并具有水平轴的两个轧辊(2，2’)之间连续铸造金属带(5)的设备的侧表面(1)。轧辊表面限定一个侧向由两个耐火材料的侧表面(1)封闭的铸造空间。本发明包括：一个支撑板(6)，其前表面设有一个凹槽(7)；一个位于凹槽(7)周边的插入件(9)；一个充填凹槽(7)其它部分的填料(11)。本发明的特征在于，所述填料(11)的朝向铸造空间的前表面(12)比插入件(9)的前表面(13)缩回一个最大距离(d)。

Description

金属带的双辊连续铸造设备的侧表面
技术领域
本发明涉及金属的连续铸造。本发明更特别涉及称为“双辊铸造”的薄金属带的连续铸造设备，更确切地说，涉及封闭铸造空间的耐火材料侧表面。
背景技术
可以在一个称为“双辊铸造”的设备上直接从液体金属(例如钢或铜)铸造厚度为几毫米的薄金属带，通过一个浇铸口从一个分配器提供液体金属。该机械具有一个锭模，其铸造空间的长边由一对内冷却的、具有平行水平轴的轧辊形成，这对轧辊围绕水平轴向相反的方向转动，它的短边由一些耐火材料的封闭板(称为侧表面)形成，这些侧表面贴靠轧辊的端面。液体金属的固化应该只在轧辊的柱形冷却表面上产生，通过形成固化表皮固化，在颈部处(轧辊表面之间的距离最小处)使这些固化的表皮再结合，以便形成金属带，然后将金属带连续从铸造空间取出。
但是，在实际应用中，很难永久性地避免出现称为“寄生固化”的固化，即产生在侧表面某些区域的固化金属层。这种寄生固化是由于这些区域附近的液体金属的温度可能低于它的正常温度，因此容易在接触侧表面时局部固化。这种低温可能是由于不利的水动力条件，这些条件使液体金属在这些区域不能得到足够的更新，或者由于铸造前的预热不好而使侧表面的温度不够。当然，这些因素中的几个因素可能共同起作用。当产生这些寄生固化的固体金属被带到铸造空间的下部时，这种固体金属必须在轧辊之间通过，因此产生一个加在产品正常厚度上的金属厚度。于是轧辊必须临时吸收一个附加的力，该力迫使轧辊临时互相分离，避免造成轧辊的损坏。金属带的质量受到不利的影响。也可以看到侧表面后退，这样有失去与侧表面连接的铸造空间密封性的危险。
一般，人们试图通过采用浇铸口的特殊形状来限制寄生固化的出现。浇铸口的这些特殊形状使处于铸造空间中的液体金属具有保证面对最容易产生寄生固化区域的金属始终被更新的流动条件，例如把从浇铸口出来的液体金属直接带到这些区域附近。但是这可能导致铸造空间其它部分的液体金属供应不足。
另一种方法在于，铸造期间，通过燃烧器或感应炉，甚至通过位于侧表面附近的金属的感应对侧表面进行持续加热。但是这会导致侧表面的结构和它的运行复杂化。
另一个方法为在侧表面的耐火材料的成分上做文章，在铸造空间的对面放置以二氧化硅、氧化铝或其它氧化物为基础的具有很强绝缘性能的耐火材料纤维。这些强绝缘的耐火材料可以只从液体金属中提取比较少的热量，因此限制寄生固化的危险。但是它们的硬度很小，因此不能承受与轧辊的摩擦以及固化过程中位于颈部附近的固化金属的摩擦。这就是为什么在侧表面围绕与轧辊边缘的接触弧形的区域和面对铸造空间下部的区域用一种绝缘能力稍差但硬度更大的材料制成的插入件取代上述绝缘耐火材料，这种绝缘能力稍差但硬度更大的材料为各种陶瓷、氮化硼、SiAION等。
但是这种方法不能完全令人满意，因为在硬耐火材料与绝缘耐火材料接触的区域产生它们之间的热传递，这会导致绝缘耐火材料的局部冷却。这可能足以产生寄生固化。
发明内容
本发明的目的是提出一种双辊薄带铸造的侧表面的设计，这种设计能够比现有的设计更好地限制寄生固化的出现。
因此，本发明的主题是一个用于在两个具有水平轴的轧辊之间连续铸造金属带的设备的侧表面，两个轧辊内部冷却并相互反方向转动，它们的表面限定一个侧面由两个耐火材料的侧表面封闭的铸造空间，这种侧表面包括：
—一个支撑板，它的前表面设有一个凹槽；
—一个位于凹槽周边的硬材料插入件；
—一个充填凹槽其它部分的填料；
其特征在于，所述填料朝向铸造空间的前表面在它的至少一部分高度上相对于插入件的前表面缩回一个最大距离。
所述填料朝向铸造空间的前表面可以在它的整个高度上相对于插入件的前表面缩回。
填料最好在一个从凹槽的上边缘开始的第一高度“h1”上的厚度恒定，并且在从所述第一高度开始的第二高度“h2”上的厚度增加，直至所述厚度等于插入件的厚度。
所述填料厚度等于插入件的厚度处可以是凹槽的下边缘。
作为变型，填料的厚度可以从凹槽的上边缘起增加，一直到凹槽的下边缘。
距离最好等于5毫米或者更大。
侧表面可以在填料前表面的宽度上包括一个附件，所述附件用于突出在铸造空间的液体金属的表面之上。
正如将要了解的，本发明主要在于使侧表面的绝缘耐火材料的填料的前表面比硬耐火材料部分的前表面缩回，并且至少在填料的最大部分的高度上是如此。
附图说明
通过下面参照附图进行的描述，可以更好地了解本发明。附图如下：
—图1a示出本发明的双辊连续铸造的侧表面的一个第一变型的正面图；
—图1b示出该侧表面沿1b-1b剖面的一个细节；
—图1c示出该侧表面沿1c-1c剖面的另一个细节；
—图1d示出该侧表面沿1d-1d剖面的另一个细节；
—图2a-2d以相同方式示出本发明的侧表面的一个第二个变型。
具体实施方式
图1a示意性地示出本发明的侧表面1的第一变型的前面，为了清楚示出本发明的原理，图1a中的尺寸不是按比例的。需要了解的是，在可以工业使用的钢材铸造的设备中，旋转轧辊的直径为500-1500毫米，当侧表面1处于工作位置时，轧辊的外表面轮廓2、2’用点划线表示，分开轧辊外表面之间在颈部3所在处的宽度等于铸造带的厚度，即几毫米，最多10毫米。还用虚线表示铸造空间中的液体金属达到的正常高度4，以及从设备取出的固化金属带的轮廓5。因此在铸造空间中，液体金属可以位于一个在液体金属表面的正常高度4与颈部高度3之间的高度“h”上。
侧表面1包括以下部分：
—一个具有强绝缘性能的耐火材料的支撑板6；它的前表面设有一个凹槽7；在所示的例子中，它的后表面由一个板子8支撑，一些使侧表面1贴靠轧辊2端部的机构(未示)作用在板子8的后表面上；
—一个位于凹槽7周边(凹槽7的上边缘除外)的称为“插入件”的零件9(可以是一个或多个部分)；该零件面对围绕轧辊边缘的区域和颈部周围的区域；总之，该插入件9应该面对侧表面1在铸造空间的密封性必不可少的区域中与轧辊边缘以及固化表皮接触的所有部分；为了尽管插入件9承受摩擦的情况下始终实现这种密封，插入件9必须用一种具有很强的耐磨损及耐铸造金属侵蚀的硬耐火材料制成，如SiAION或BN，即使它很高的致密性使它的绝缘性能比较一般；
—一个充填凹槽7底部其它部分的填料11，因此保证侧表面1与液体金属之间的基本接触；填料11由一种具有很高绝缘性的耐火材料制成，例如氧化硅泡沫、氧化硅纤维、氧化铝纤维、流动形式的氧化锆等，并且它的机械和化学性能可以没有插入件9高。插入件9和填料11构成侧表面1的“有效部分”，并且保证轧辊之间液体金属的圈闭和铸造空间的基本密封。
在已知的现有技术的侧表面中，插入件9和填料11的前表面完全互相处于对方的延长线中。但是根据本发明，填料11的前表面12比插入件9的前表面13缩回一个最大距离“d”。
填料11在一个从凹槽7的上边缘开始的高度“h1”上有一个基本恒定的厚度“e”。这导致填料11的前表面12在整个高度“h1”上缩回一个等于“d”的距离。然后该厚度在一个高度“h2”上逐渐增加，在凹槽7的下边缘14处，该厚度等于插入件9的厚度，如图1c所示。在该图中，该厚度线性增加，使填料12的前表面在所考虑的区域内形成一个平面。但是，其它变型也是可以的，例如填料11的厚度增加使前表面12呈曲线形。无论怎样，存在一个填料的厚度一直增加到基本等于插入件13厚度的高度为“h2”的部分即使不是必不可少的，也是是非常建议的。在相反的情况下，插入件9对液体金属提供一个尖锐的角度，因此插入件9在颈部周围的区域10中的上部有迅速被腐蚀的危险，这对铸造和金属带固化条件的规律性是不利的。
距离“d”约为至少10毫米，并且可以达到几十毫米，甚至几百毫米(例如250毫米)，最好为80-150毫米。“h2”典型地约为1.5d(但不是限定性的)，以便使填料11在所考虑区域内的前表面12相对垂直方向的平均倾斜度近似为45°。
填料11的厚度从凹槽7的上边缘起增加，或者说“h1”等于0也在本发明的范围内。
与现有技术的侧表面相比，本发明的侧表面1具有以下优点。
可能到达填料11的寄生固化离开，缩回到铸造空间的下部。如果由此产生的固体金属被带到铸造空间的下部，它具有比现有技术更多的熔化时间。这样可以明显减少发生与不希望有的固体金属在颈部3处通过有关的铸造事故的危险。
在位于铸造空间中的液体金属的上表面4处，铸造空间的宽度不再基本等于铸造带的宽度，而是大于一个等于两倍的“d”的值。因此对一个一定宽度的铸造带，液体金属上表面的面积大于通常遇到的面积。这就导致从液体金属脱出的杂质(非金属夹杂物、侧表面脱落的耐火材料颗粒等)位于一个更大的面积上，以便重新分布。特别是这些杂质具有位于侧表面1附近固化过程中不位于铸造带的垂直方向的宽度为“d”区域的可能性。因此它们不太有机会被液体金属流带动并最终位于固化铸造带中。因此通过一个成形的浇铸口在铸造空间的流动中形成的形状有利于杂质重新聚集在侧表面附近。
最后，在铸造的初始阶段，当侧表面1还没有完全到达它的规定温度时，与填料11接触的液体金属有冷却的趋势，这是不利的。由于本发明，这种冷的金属离金属带的固化区比较远。因此不会直接形成固化金属带，并且在到达面对轧辊的固化区之前，这种冷的金属具有被还没有与侧表面1接触的液体金属重新加热的可能性。因此，特别是铸造的初期，铸造空间的热条件得到更好的规律性。
使用一个本发明的侧表面1导致的液体金属上表面的面积增加的结果是可能增加铸造空间中液体金属辐射造成的热损失。但是该缺点是最小的，可以用一个盖子覆盖铸造空间，盖子把辐射反射到金属上，实际上总是这样做的。如图1所示，还可以使填料11在它的前表面12的宽度上包括一个恰好位于液体金属最大高度4之上的基本水平的附件15，使附件15在一个例如等于“d”的距离上。另外，正如文献EP-A-0875315中描述的，在传统侧表面的情况下，该附件15还可以用于放置盖子。在所示的例子中，附件15位于填料11的上边缘。但是它也可以位于稍下一点，主要是始终位于铸造空间中的液体金属的表面以上，以便使其反射它接收到的辐射。
如果不希望颈部3附近铸造空间的宽度有太突然的变化，可以使用图2a-2d所示的本发明的变型(与图1的变型相同的部分用相同的参考数字表示)。在该变型中，存在一个位于凹槽7的下边缘14与一个位于所述边缘14以上的高度16之间的高度“h3”，在高度16处，填料11的前表面12与插入件9的前表面13对齐。该高度“h3”可以根据需要在几毫米到几厘米之间变化，特别是根据避免在该区域出现寄生固化的可能性，例如通过一个适当的浇铸口的几何形状。
正如前面的变型提到的，可以考虑使高度“h1”等于0。

Claims (8)

1.用于在两个轧辊(2，2’)之间连续铸造金属带(5)的设备的侧表面(1)，两个轧辊相互反向转动并具有水平轴，并在内部冷却，它们的表面限定一个铸造空间，铸造空间在侧向由两个耐火材料的侧表面(1)封闭，侧表面具有：
—一个支撑板(6)，它的前表面设有一个凹槽(7)；
—一个位于凹槽(7)周边的硬材料插入件(9)；
—一个充填凹槽(7)其它部分的填料(11)；
其特征在于，所述填料(11)的朝向铸造空间的前表面(12)在它的至少一部分高度上相对于插入件(9)的前表面(13)缩回一个最大距离(d)。
2.如权利要求1所述的侧表面(1)，其特征在于，所述填料(11)的朝向铸造空间的前表面(12)在它的整个高度上相对于插入件(9)的前表面缩回。
3.如权利要求1或2所述的侧表面(1)，其特征在于，在从凹槽(7)的上边缘开始的一第一高度(h1)上，填料(11)具有一个恒定的厚度(e)，并且在从所述第一高度(h1)开始的一第二高度(h2)上，填料(11)的厚度增加，直到所述厚度等于插入件(9)厚度的一个位置。
4.如权利要求3所述的侧表面(1)，其特征在于，所述位置——此处所述填料(11)厚度等于所述插入件(9)厚度——为所述凹槽(7)的下边缘(14)。
5.如权利要求1所述的侧表面(1)，其特征在于，填料(11)的厚度从凹槽(7)的上边缘开始增加，直到凹槽(7)的下边缘(14)。
6.如权利要求1所述的侧表面(1)，其特征在于，所述距离(d)等于10毫米或更大。
7.如权利要求6所述的侧表面(1)，其特征在于，所述距离(d)在80-150毫米之间。
8.如权利要求1所述的侧表面(1)，其特征在于，它在填料(11)的前表面(12)的宽度上具有一个附件(15)，所述附件(15)用于突出在铸造空间中具有的液体金属的表面之上。
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