RU2405652C2

RU2405652C2 - Method of electromagnetic holding of melted metal in horizontal casting machines and method to this end

Info

Publication number: RU2405652C2
Application number: RU2008121915/02A
Authority: RU
Inventors: ДжР. Дэйвид А. ТОУМЗ (US); ДжР. Дэйвид А. ТОУМЗ; Али ЮНАЛ (US); Али ЮНАЛ; Гэвин Ф. УЯТТ-МЭЙР (US); Гэвин Ф. УЯТТ-МЭЙР; Дэйвид В. ТИММОНС (US); Дэйвид В. ТИММОНС
Original assignee: Алкоа Инк.
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2010-12-10
Also published as: BRPI0618219A2; AU2006308557A1; WO2007053808A3; NO20081781L; JP2009513364A; US20070095499A1; RU2008121915A; WO2007053808A2; CN103252462A; ZA200804519B; EP1951458A2; CN101300093A; KR20080059654A; CA2625569A1

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to continuous casting of metal strip. Proposed device comprises two casting rolls R₁, R₂ that can receive melted metal M along horizontal axis. Vertical distance separating said rolls defines casting zone. Electromagnetic holding device 15 is arranged on every side of casting zone to hold back metal edge. Said device comprises induction coil wound on magnetic element with its poles located outside of casting roll flat lateral wall and is aligned with it.

EFFECT: creation electromagnetic field perpendicular to horizontal axis to hold back melted metal in contact with casting rolls.

16 cl, 16 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Данное изобретение относится к непрерывному литью металлической полосы, а точнее, к электромагнитному удерживанию расплавленного металла в машинах непрерывного литья.This invention relates to the continuous casting of a metal strip, and more specifically, to the electromagnetic retention of molten metal in continuous casting machines.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Непрерывное литье металлов осуществляется в двухвалковых литейных машинах и ленточных литейных машинах, или используются их сочетания. Способы являются подходящими для литья и в горизонтальном, и в вертикальном направлениях. В частности, в сталелитейной индустрии в последнее время разрабатываются высокоскоростные двухвалковые ленточные литейные машины, которые действуют в вертикальном направлении.Continuous casting of metals is carried out in two-roll foundry machines and belt foundry machines, or combinations thereof are used. The methods are suitable for casting in both horizontal and vertical directions. In particular, in the steel industry recently developed high-speed two-roll tape casting machines that operate in the vertical direction.

До настоящего времени для того, чтобы обеспечить удерживание расплавленного металла в литейной зоне, использовались механические краевые заслонки. Такие устройства включают в себя краевые заслонки гусеничного типа, которые перемещаются вместе с полосой (как в литейных машинах типа Hazelett), или неподвижно установленные краевые заслонки, которые плотно прилегают к поверхности валков. Последние используются в двухвалковом литейном производстве стальной полосы. Такие неподвижно установленные краевые заслонки имеют короткий срок службы, поскольку они разрушаются от соприкосновения с холодной боковой стенкой валков. Кроме того, такие механические краевые заслонки обеспечивают места для формирования настылей, которые имеют тенденцию к скалыванию, и таким образом отлитая полоса имеет металлургически неприемлемую микроструктуру. Гусеничные краевые заслонки, пока хорошо зарекомендовавшие себя для более толстых отливок слябов (толщиной 10-25 мм), становятся непрактичными для литейных машин с тонкой полосой или двухбарабанных литейных машин сталелитейной промышленности, в которых поперечное сечение резко изменяется вдоль литейной зоны.To date, in order to ensure the retention of molten metal in the casting zone, mechanical edge flaps have been used. Such devices include caterpillar type edge flaps that move with the strip (as in Hazelett foundry machines), or fixed edge flaps that fit snugly against the surface of the rolls. The latter are used in twin roll steel strip foundry. Such fixedly mounted edge shutters have a short service life, since they are destroyed by contact with the cold side wall of the rolls. In addition, such mechanical edge flaps provide spaces for the formation of slats that tend to chipping, and thus the cast strip has a metallurgically unacceptable microstructure. Caterpillar edge gates, which have so far proven themselves for thicker castings of slabs (10–25 mm thick), become impractical for thin-strip casting machines or double-drum steel foundry machines in which the cross section changes sharply along the casting zone.

Из уровня техники известно применение электромагнитных краевых заслонок для отливки металлической полосы в вертикальных двухбарабанных (валковых) литейных машинах. Электромагнитные краевые заслонки магнитного типа используют сочетание магнитного угла и катушки переменного тока для создания удерживающих сил. Электромагнитные краевые заслонки индукционного типа основываются исключительно на катушке переменного тока для создания удерживающих сил.It is known from the prior art to use electromagnetic edge dampers for casting a metal strip in vertical double-drum (roll) casting machines. Magnetic type electromagnetic edge flaps use a combination of a magnetic angle and an alternating current coil to create holding forces. Induction-type electromagnetic edge gates are based solely on an AC coil to create holding forces.

Электромагнитные краевые заслонки магнитной системы используют магнитный элемент, который выполнен в виде ярма или сердечника, соединяющего два полюсных наконечника, расположенных по обеим сторонам зазора, в котором должен удерживаться расплавленный металл. Магнитный элемент сделан из ферромагнитного материала и окружен по данной длине ярма катушкой, по которой течет переменный ток. Магнитный поток, создаваемый текущим в катушке током, передается к полюсам магнита через ярмо и создает на поверхности металла в зазоре силы удерживания.The electromagnetic edge flaps of the magnetic system use a magnetic element, which is made in the form of a yoke or core connecting two pole pieces located on both sides of the gap in which molten metal is to be held. The magnetic element is made of ferromagnetic material and is surrounded by a coil along this length of the yoke, through which an alternating current flows. The magnetic flux generated by the current flowing in the coil is transmitted to the poles of the magnet through a yoke and creates holding forces on the metal surface in the gap.

Как правило, в магнитных системах часть магнитного элемента покрывается электрически проводящим экраном для минимизации утечки магнитного потока в направлении наружу от зазора. Такие магнитные удерживающие системы имеют преимущество, заключающееся в том, что удерживающий ток не должен быть таким же высоким, как в системах, в которых используется лишь индукционная катушка. Если требуется более сильное магнитное поле, оно может быть получено при том же самом уровне тока путем уменьшения площади полюсных наконечников для того, чтобы сконцентрировать поле. Однако такие системы не лишены недостатков. Например, такие системы обычно имеют низкую эффективность из-за потерь в сердечнике и потерь, обусловленных магнитным гистерезисом, когда к магнитному материалу прикладывается переменное магнитное поле. Кроме того, обычно возникают высокие температуры, и тепло должно быть отведено путем охлаждения, для того чтобы предотвратить повреждение магнитной системы.Typically, in magnetic systems, part of the magnetic element is covered by an electrically conductive screen to minimize leakage of magnetic flux outward from the gap. Such magnetic holding systems have the advantage that the holding current does not have to be as high as in systems using only an induction coil. If a stronger magnetic field is required, it can be obtained at the same current level by reducing the area of the pole pieces in order to concentrate the field. However, such systems are not without drawbacks. For example, such systems usually have low efficiency due to core losses and losses due to magnetic hysteresis when an alternating magnetic field is applied to the magnetic material. In addition, high temperatures usually arise and heat must be removed by cooling in order to prevent damage to the magnetic system.

В индукционных удерживающих системах обычно используется индуктор определенной формы, установленный вблизи зазора, в котором должен удерживаться расплавленный металл. Текущий в индукторе переменный ток генерирует индуцированные токи, а также и изменяющееся во времени магнитное поле на поверхности расплавленного металла, который должен удерживаться. Взаимодействие между током и магнитным полем обеспечивает силы удерживания. Для улучшения эффективности магнитный элемент изготавливают применительно к индуктору так, чтобы сконцентрировать ток на поверхности индуктора, обращенной к расплавленному металлу. Системы с индукционной катушкой вообще более просты в проектировании, чем магнитные системы. Однако индукционные системы невыгодно ограничены в отношении максимальной величины металлостатического напора, которая может быть удержана системой. Максимальная величина металлостатического напора, которая может быть поддержана в системах с индукционной катушкой, ограничена, потому что системы с индукционной катушкой требуют очень высоких индукционных токов для обеспечения адекватных сил удерживания; такие высокие токи сопровождаются увеличенным тепловыделением, что, в свою очередь, затрудняет или замедляет процесс отвердевания во время литья.Induction containment systems typically use an inductor of a certain shape, mounted near the gap in which molten metal is to be held. The alternating current flowing in the inductor generates induced currents, as well as a time-varying magnetic field on the surface of the molten metal to be held. The interaction between the current and the magnetic field provides holding forces. To improve the efficiency of the magnetic element is made in relation to the inductor so as to concentrate the current on the surface of the inductor facing the molten metal. Induction coil systems are generally simpler to design than magnetic systems. However, induction systems are disadvantageously limited with respect to the maximum value of the metallostatic head that can be held by the system. The maximum value of metallostatic head that can be maintained in systems with an induction coil is limited, because systems with an induction coil require very high induction currents to provide adequate holding forces; such high currents are accompanied by increased heat generation, which, in turn, complicates or slows down the hardening process during casting.

На Фиг.1 показаны вертикальные двухвалковые литейные машины, напор расплавленного металла, который должен быть удержан, имеет тенденцию быть очень высоким. Для типичных рабочих условий высота H₁ напора металла составляет приблизительно 65% от радиуса литейных валков. Поэтому устройство электромагнитной краевой заслонки, используемое в вертикальных двухвалковых литейных машинах, должно обеспечить достаточно сильное магнитное поле, для того чтобы удерживать ванну металла с высотой напора H₁, которая составляет 65% от радиуса литейных валков. Такие электромагнитные краевые заслонки не были успешно коммерциализированы по двум причинам. Во-первых, сильный электрический ток, необходимый для удерживания ванны расплавленного металла, создает стоячие волны на верхней поверхности металлической ванны, которые являются слишком большими по величине для процесса литья. Во-вторых, большие электромагнитные силы, необходимые для удерживания напора расплавленного металла, сформированного наверху вертикальных валковых литейных машин, создают индукцию, нагревающую боковую стенку ванны металла, что препятствует процессу отвердевания.Figure 1 shows a vertical twin-roll casting machine, the pressure of the molten metal to be held, tends to be very high. For typical operating conditions, the metal head height H ₁ is approximately 65% of the radius of the casting rolls. Therefore, the electromagnetic edge damper device used in vertical twin roll casting machines must provide a sufficiently strong magnetic field in order to hold a metal bath with a head height H ₁ , which is 65% of the radius of the casting rolls. Such electromagnetic edge flaps have not been successfully commercialized for two reasons. Firstly, the strong electric current necessary to hold the molten metal bath creates standing waves on the upper surface of the metal bath, which are too large for the casting process. Secondly, the large electromagnetic forces necessary to hold the pressure of the molten metal formed at the top of the vertical roll casting machines create induction that heats the side wall of the metal bath, which prevents the solidification process.

Патент США №4936374 описывает вертикальную литейную машину и устройство электромагнитного удерживания, имеющее описанные выше недостатки. Далее, патент США №4936374 описывает литейные валки с кромкой, удерживающее магнитное поле подводится через кромку. В дополнение к индукционному нагреву и генерации волн кромки литейных валков, раскрытые в патенте США №4936374, создают гребень в отливке изделия и поэтому не в состоянии обеспечить литую полосу, имеющую однородные боковые стенки (края). Гребень, формируемый в литой полосе, произведенной, используя устройство и способ, раскрытые в патенте США №4936374, должен быть механически обработан до прокатки литой полосы. Дополнительная механическая обработка невыгодно увеличивает стоимость производства.US patent No. 4936374 describes a vertical foundry machine and an electromagnetic holding device having the disadvantages described above. Further, US Pat. No. 4,936,374 describes casting rolls with an edge, a holding magnetic field being fed through the edge. In addition to induction heating and wave generation, the edges of the casting rolls disclosed in US Pat. No. 4,936,374 create a crest in the casting of the product and therefore are not able to provide a cast strip having uniform side walls (edges). A comb formed in a cast strip manufactured using the apparatus and method disclosed in US Pat. No. 4,936,374 must be machined prior to rolling the cast strip. Additional machining unprofitable increases the cost of production.

Следовательно, остается потребность в способе высокоскоростного непрерывного литья металлов и сплавов, в котором достигается однородность поверхности литой полосы; который обеспечивает хорошее удерживание расплавленного металла в литейной зоне; и в результате образуются края полосы, которые можно прокатывать без механической обрезки кромки.Therefore, there remains a need for a method for high-speed continuous casting of metals and alloys in which uniformity of the surface of the cast strip is achieved; which provides good retention of molten metal in the casting zone; and as a result, the edges of the strip are formed, which can be rolled without mechanical edge trimming.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Настоящее изобретение преодолевает вышеописанные недостатки путем создания устройства электромагнитного удерживания, включенного в горизонтальное литейное устройство, при этом расположение устройства электромагнитного удерживания и магнитного поля, которое создается переменным током, обеспечивает литую металлическую полосу, имеющую по существу однородные края (боковые стенки). Настоящее изобретение также представляет способ и устройство для производства литой металлической полосы, которые обеспечивают средство для регулировки профиля боковой стенки литой металлической полосы (ленты).The present invention overcomes the above drawbacks by providing an electromagnetic holding device included in a horizontal casting device, wherein the arrangement of the electromagnetic holding device and the magnetic field that is generated by alternating current provides a cast metal strip having substantially uniform edges (side walls). The present invention also provides a method and apparatus for manufacturing a cast metal strip that provides means for adjusting a profile of a side wall of a cast metal strip (tape).

В одном варианте настоящего изобретения ток, пропускаемый через устройство электромагнитного удерживания, так же, как и расположение устройства электромагнитного удерживания в литейной зоне горизонтального литейного устройства, выбираются так, чтобы обеспечить литую металлическую полосу, имеющую по существу однородные края, при этом боковая стенка краев литой металлической полосы может быть по существу плоской, или вогнутой, или выпуклой относительно средней линии литой металлической полосы. По существу однородные края литой металлической полосы позволяют прокатывать литую металлическую полосу без последующей механической обработки. В общих чертах, один вариант осуществления устройства согласно настоящему изобретению содержит:In one embodiment of the present invention, the current passed through the electromagnetic holding device, as well as the location of the electromagnetic holding device in the casting area of the horizontal casting device, are selected so as to provide a cast metal strip having substantially uniform edges, with the side wall of the edges of the cast the metal strip may be substantially flat, or concave, or convex with respect to the midline of the cast metal strip. The substantially uniform edges of the cast metal strip allow rolling the cast metal strip without further machining. In general terms, one embodiment of a device according to the present invention comprises:

(a) пару литейных валков, приспособленных для получения расплавленного металла вдоль горизонтальной оси, причем вертикальное расстояние, разделяющее пару литейных валков, определяет литейную зону;(a) a pair of casting rolls adapted to produce molten metal along a horizontal axis, the vertical distance separating the pair of casting rolls defining the casting zone;

(b) устройство электромагнитного удерживания края, установленное с каждой стороны литейной зоны, включающее в себя индукционную катушку, намотанную на часть магнитного элемента, для того чтобы создавать магнитное поле при подаче электрического тока; при этом указанный магнитный элемент содержит первый и второй магнитные полюса, расположенные снаружи от боковой стенки указанной пары литейных валков и выровненные с ней, а электрический ток обеспечивает создание магнитного поля, перпендикулярного указанной горизонтальной оси, которое удерживает расплавленный металл в контакте с литейными валками по существу без увеличения температуры расплавленного металла, и(b) an electromagnetic edge holding device mounted on each side of the casting zone, including an induction coil wound around a portion of the magnetic element, in order to create a magnetic field when an electric current is applied; wherein said magnetic element comprises first and second magnetic poles located outside and aligned with the side wall of said pair of casting rolls, and an electric current creates a magnetic field perpendicular to said horizontal axis that keeps the molten metal in contact with the casting rolls essentially without increasing the temperature of the molten metal, and

(c) средство для подачи расплавленного металла в литейную зону вдоль указанной горизонтальной оси из разливочного желоба при сохранении указанного расплавленного металла по существу не окисленным, при этом разливочный желоб отделен от литейной зоны расстоянием, для того чтобы по существу устранить генерацию волн в разливочном желобе под действием магнитного поля.(c) means for supplying molten metal to the casting zone along said horizontal axis from the casting trough while keeping said molten metal substantially non-oxidized, the casting trough being separated from the casting area by a distance so as to substantially eliminate wave generation in the casting trough under the action of a magnetic field.

В другом варианте устройства согласно настоящему изобретению предложено горизонтальное валковое литейное устройство, в котором удерживание металла в устройстве обеспечено сочетанием механической краевой заслонки и электромагнитной краевой заслонки. Литейное устройство содержит:In another embodiment of the device according to the present invention, there is provided a horizontal roll casting device in which the metal is held in the device by a combination of a mechanical edge damper and an electromagnetic edge damper. Foundry device contains:

(b) концевой узел подачи, установленный для подачи расплавленного металла в литейную зону вдоль указанной горизонтальной оси из разливочного желоба при сохранении указанного расплавленного металла по существу неокисленным, и(b) a feed end assembly installed to supply molten metal to the casting zone along the horizontal axis from the casting trough while keeping said molten metal substantially unoxidized, and

(c) устройство удерживания края, установленное с каждой стороны литейной зоны; указанное устройство удерживания края содержит:(c) an edge holding device mounted on each side of the casting zone; said edge holding device comprises:

механическую краевую заслонку, установленную, по меньшей мере, над концевым участком концевого узла подачи и частично выступающую в направлении указанной зоны плавления, иa mechanical edge flap mounted at least above the end portion of the feed end assembly and partially protruding in the direction of said melting zone, and

электромагнитную краевую заслонку, имеющую первый и второй магнитные полюса, установленные снаружи от боковой стенки указанной пары литейных валков и выровненные относительно нее и перекрывающие часть указанной механической краевой заслонки, частично выступающей в направлении указанной литейной зоны, при этом указанная электромагнитная краевая заслонка обеспечивает создание магнитного поля, перпендикулярного указанной горизонтальной оси, которое удерживает расплавленный металл в контакте с литейными валками.an electromagnetic edge damper having first and second magnetic poles mounted outside of the side wall of said pair of casting rolls and aligned with it and overlapping a portion of said mechanical edge damper partially protruding in the direction of said casting zone, wherein said electromagnetic edge damper provides a magnetic field perpendicular to said horizontal axis that holds the molten metal in contact with the casting rolls.

В каждом варианте настоящего изобретения вертикальное расстояние, разделяющее горизонтально расположенную пару литейных валков, обеспечивает высоту напора металла, которая допускается для удерживания расплавленного металла магнитным полем, создаваемым устройством электромагнитного удерживания без существенного увеличения температуры расплавленного металла. В настоящем описании термин "установленные снаружи от боковой стенки указанной пары литейных валков и выровненные относительно нее" означает, что полюса электромагнитной краевой заслонки не проходят в направлении средней линии литейных устройств за пределы плоскости, определенной боковой стенкой литейных валков, но установлены достаточно близко к боковой стенке литейного валка, для того чтобы обеспечить достаточное магнитное поле для удерживания расплавленного металла в пределах литейной зоны. Отметим, что положение полюсов электромагнитной краевой заслонки может быть отрегулировано от примыкания к боковой стенки литейных валков до любого расстояния от боковой стенки при условии, что достаточные удерживающие силы обеспечиваются полюсами в литейной зоне. В одном варианте осуществления боковая стенка литейного валка может быть по существу плоской. Термин "по существу плоская" по отношению к боковой стенке валка означает, что литейный валок не включает выступающую часть. В одном варианте осуществления электромагнитные силовые линии создаются переменным током, имеющим частоту в пределах от 40 Гц до 10000 Гц, проходящим через устройство электромагнитного удерживания края.In each embodiment of the present invention, the vertical distance dividing a horizontally arranged pair of casting rolls provides a metal head height that is allowed to hold the molten metal with a magnetic field created by the electromagnetic holding device without significantly increasing the temperature of the molten metal. In the present description, the term "installed outside of the side wall of the specified pair of casting rolls and aligned relative to it" means that the poles of the electromagnetic edge flap do not extend in the direction of the midline of the casting devices outside the plane defined by the side wall of the casting rolls, but are installed quite close to the side the wall of the casting roll in order to provide a sufficient magnetic field to hold the molten metal within the casting zone. Note that the position of the poles of the electromagnetic edge flap can be adjusted from the abutment to the side wall of the casting rolls to any distance from the side wall, provided that sufficient holding forces are provided by the poles in the casting area. In one embodiment, the side wall of the casting roll may be substantially flat. The term “substantially flat” with respect to the side wall of the roll means that the casting roll does not include a protruding portion. In one embodiment, electromagnetic field lines are generated by alternating current having a frequency in the range of 40 Hz to 10,000 Hz passing through an electromagnetic edge holding device.

В другом объекте настоящего изобретения предложена ленточная литейная машина, в которой используется электромагнитное краевое удерживание и производится металлическая полоса, имеющая по существу однородные края; при этом по существу однородные края позволяют прокатывать литую металлическую полосу без дальнейшей механической обработки. Ленточная литейная машина для литья полосы расплавленного металла содержит:In another aspect of the present invention, there is provided a belt casting machine that uses electromagnetic edge retention and produces a metal strip having substantially uniform edges; however, substantially uniform edges allow rolling a cast metal strip without further machining. Molten metal strip casting machine contains:

(a) пару противоположных бесконечных металлических лент, каждая пара противоположных бесконечных металлических лент проходит поверх валка и имеет внешнюю границу, по существу выровненную с внешней границы валка; каждая из указанных противоположных бесконечных металлических лент имеет поверхность для приема расплавленного металла, причем вертикальное расстояние, разделяющее пару противоположных бесконечных металлических лент, определяет литейную зону;(a) a pair of opposite endless metal tapes, each pair of opposite endless metal tapes extending over the roll and has an external boundary substantially aligned with the external boundary of the roller; each of these opposite endless metal tapes has a surface for receiving molten metal, and the vertical distance separating a pair of opposite endless metal tapes defines a casting zone;

(b) устройство электромагнитного удерживания края, установленное с каждой стороны литейной зоны, включающее в себя индукционную катушку, намотанную на часть магнитного элемента для создания магнитного поля при пропускании электрического тока; при этом электрический ток обеспечивает магнитное поле, которое удерживает расплавленный металл в пределах ширины, по меньшей мере, части указанной пары противоположных бесконечных металлических лент и в контакте с ними по существу без увеличения температуры расплавленного металла, и(b) an electromagnetic edge holding device mounted on each side of the casting zone, including an induction coil wound on a portion of the magnetic element to create a magnetic field by passing an electric current; wherein the electric current provides a magnetic field that holds the molten metal within the width of at least a portion of said pair of opposing infinite metal tapes and in contact with them substantially without increasing the temperature of the molten metal, and

(c) средство для подачи указанного расплавленного металла в литейную зону вдоль горизонтальной оси из разливочного желоба, причем разливочный желоб отделен от указанной литейной зоны расстоянием, для того чтобы по существу устранить генерацию волн в разливочном желобе под действием магнитного поля.(c) means for supplying said molten metal to the casting zone along a horizontal axis from the casting trough, the casting trough being separated from said casting zone by a distance in order to substantially eliminate the generation of waves in the casting trough under a magnetic field.

В другом аспекте настоящего изобретения предложена литая полоса, которая может быть сформирована с помощью вышеуказанного литейного устройства. Литая полоса содержит:In another aspect of the present invention, there is provided a cast strip that can be formed using the above casting device. Cast strip contains:

(а) первую оболочку,(a) a first shell,

(b) вторую оболочку и(b) a second shell and

(c) центральную часть между указанными первой и второй оболочками;(c) a central portion between said first and second shells;

указанная центральная часть содержит зерна, имеющие равноосную структуру, причем края боковых стенок указанной литой металлической полосы по существу однородны.said central portion comprises grains having an equiaxial structure, the edges of the side walls of said cast metal strip being substantially uniform.

В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ литья металлической полосы, в котором магнитное поле используется для управления геометрией боковой стенки металлической полосы. Способ включает в себя:In another aspect of the present invention, there is provided a method for casting a metal strip, in which a magnetic field is used to control the geometry of the side wall of the metal strip. The method includes:

подачу расплавленного металла в литейную зону вдоль горизонтальной оси;the supply of molten metal to the casting zone along the horizontal axis;

удерживание указанного расплавленного металла в пределах указанной литейной зоны с помощью средства магнитного удерживания иholding said molten metal within said casting zone using magnetic holding means and

литье указанного расплавленного металла в металлическую полосу, при этом геометрия боковой стенки указанной литой металлической полосы формируется посредством регулировки указанного средства магнитного удерживания.casting said molten metal into a metal strip, wherein the geometry of the side wall of said cast metal strip is formed by adjusting said magnetic holding means.

Магнитное поле может регулироваться для получения геометрии боковой стенки металлической литой полосы, которая является плоской, или вогнутой, или выпуклой относительно средней линии литой металлической полосы. В одном варианте средство магнитного удерживания может включать в себя индукционную катушку, намотанную на магнитный элемент для создания магнитного поля при пропускании электрического тока. Магнитный элемент имеет первый и второй магнитные полюса, установленные снаружи вблизи от литейной зоны.The magnetic field can be adjusted to obtain the geometry of the side wall of the cast metal strip, which is flat, or concave, or convex relative to the midline of the cast metal strip. In one embodiment, the magnetic holding means may include an induction coil wound around a magnetic element to create a magnetic field while passing an electric current. The magnetic element has first and second magnetic poles mounted externally in the vicinity of the casting zone.

Магнитное поле, созданное средством магнитного удерживания, может регулироваться путем увеличения или уменьшения электрического тока через индукционную катушку или путем изменения положения средства магнитного удерживания относительно литейной зоны. Расположение первого и второго магнитных полюсов средства магнитного удерживания вблизи литейной зоны позволяет получить литую металлическую полосу с вогнутой боковой стенкой, а расположение первого и второго магнитных полюсов средства магнитного удерживания от литейной зоны позволяет производить литую металлическую полосу с выпуклой боковой стенкой.The magnetic field created by the magnetic holding means can be controlled by increasing or decreasing the electric current through the induction coil or by changing the position of the magnetic holding means relative to the casting zone. The location of the first and second magnetic poles of the magnetic holding means near the casting zone allows to obtain a cast metal strip with a concave side wall, and the location of the first and second magnetic poles of the magnetic holding means from the casting zone allows to produce a cast metal strip with a convex side wall.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 (боковая проекция) - схематичный вид части литейного устройства вертикальной валковой литейной машины, показывающий напор расплавленного металла и пару валков согласно уровню техники.Figure 1 (side view) is a schematic view of a part of a casting device of a vertical roll casting machine, showing the pressure of molten metal and a pair of rolls according to the prior art.

Фиг.2а (боковая проекция) - схематичный вид одного варианта осуществления горизонтального литейного устройства, имеющего электромагнитные краевые заслонки в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 2a (side view) is a schematic view of one embodiment of a horizontal foundry device having electromagnetic edge shutters in accordance with the present invention.

Фиг.2b (боковая проекция) - вариант осуществления двухленточного литейного устройства с электромагнитными краевыми заслонками в соответствии с настоящим изобретением.Fig.2b (side view) is an embodiment of a two-tape casting device with electromagnetic edge shutters in accordance with the present invention.

Фиг.3 (боковая проекция) - литейная зона горизонтального литейного устройства.Figure 3 (side view) - casting area of a horizontal casting device.

Фиг.4 - таблица, суммирующая магнитную индукцию, которая требуется для того, чтобы удерживать ванну расплавленного алюминия при различных высотах напора.4 is a table summarizing the magnetic induction, which is required in order to hold a bath of molten aluminum at different head heights.

Фиг.5 - график магнитной индукции, создаваемой устройством электромагнитного удерживания в соответствии с настоящим изобретением при различных значениях токов и расстояний, где расстояние измеряется от боковой стенки литейного валка.5 is a graph of the magnetic induction generated by the electromagnetic holding device in accordance with the present invention at various values of currents and distances, where the distance is measured from the side wall of the casting roll.

Фиг.6 (боковая проекция) - вид в разрезе по линии 2-2 на Фиг.2а, иллюстрирует расположение электромагнитных краевых заслонок по отношению к боковой стенке валковых литейных машин.6 (side view) is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 2a, illustrates the location of the electromagnetic edge dampers with respect to the side wall of the roll casting machines.

Фиг.7а-с (вид сбоку) иллюстрируют различные углы и ориентации полюсного наконечника согласно данному изобретению.7a-c (side view) illustrate various angles and orientations of the pole piece according to this invention.

Фиг.8а-8d - виды в разрезе устройства электромагнитной краевой заслонки согласно настоящему изобретению, иллюстрирующие магнитные силовые линии по отношению к валкам горизонтальной валковой литейной машины.8a-8d are cross-sectional views of an electromagnetic edge damper device according to the present invention, illustrating magnetic lines of force with respect to the rolls of a horizontal roll casting machine.

Фиг.9 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения, в котором магнитный элемент имеет конструкцию с разъемным сердечником.FIG. 9 illustrates an embodiment of the present invention in which the magnetic member has a split core structure.

Фиг.10 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения, в котором магнитный элемент имеет многослойную конструкцию.10 illustrates an embodiment of the present invention in which the magnetic element has a multilayer structure.

Фиг.11 иллюстрирует вариант осуществления данного изобретения, в котором механическая краевая заслонка используется в объединении с электромагнитной краевой заслонкой.11 illustrates an embodiment of the present invention in which a mechanical edge damper is used in combination with an electromagnetic edge damper.

Фиг.12 - таблица, суммирующая нажим электромагнитной краевой заслонки.12 is a table summarizing the pressure of the electromagnetic edge damper.

Фиг.13а-с - графические представления боковой стенки литой полосы.Figa-c is a graphical representation of the side wall of the cast strip.

Фиг.14а-b - фотографические представления краев полосы, полученных в сильных магнитных полях в электромагнитной краевой заслонке.Figa-b - photographic representations of the edges of the strip obtained in strong magnetic fields in the electromagnetic edge shutter.

Фиг.15 - графическое представление литой полосы, имеющей плоский профиль края (прямой край).15 is a graphical representation of a cast strip having a flat edge profile (straight edge).

Фиг.16 - графическое представление литой полосы после 87%-ного сокращения (приемлемая степень растрескивания края).Fig is a graphical representation of the cast strip after 87% reduction (acceptable degree of cracking of the edge).

Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDetailed Description of Preferred Embodiments

Данное изобретение предоставляет электромагнитную краевую заслонку, которая удерживает расплавленный металл в литейной зоне горизонтально расположенной валковой литейной или ленточной литейной машины с магнитным полем, которое создается меньшим переменным током, чем это было возможно ранее. Обеспечивая достаточные средства электромагнитного удерживания при более низких переменных токах, данное изобретение использует электромагнитное удерживание без существенного увеличения температуры расплавленного металла или возникновения эффектов волнообразования.The present invention provides an electromagnetic edge damper that holds molten metal in a casting area of a horizontally located roll casting or tape casting machine with a magnetic field that is generated by a lower alternating current than was previously possible. Providing sufficient means of electromagnetic confinement at lower alternating currents, this invention uses electromagnetic confinement without a significant increase in the temperature of the molten metal or the effects of wave formation.

Как обсуждалось выше, в предшествующих способах вертикального литья с большей высотой напора расплавленного металла требуются более сильные магнитные поля, для того чтобы противостоять большему давлению, производимому расплавленным металлом; в этих способах более сильные магнитные поля обычно требуют более сильных токов, которые генерируют теплоту. Например, для удерживания расплавленного алюминия 300-миллиметровой высоты как типичного представителя обычных вертикальных способов литья было бы необходимо магнитное поле с минимальной индукцией 0.24 Т. В данном изобретении высота напора металла поддерживается низкой, как это достигнуто в горизонтально расположенной литейной машине, для того чтобы необходимое удерживание могло быть получено при относительно низкой магнитной индукции. Например, 50-миллиметровая высота напора в горизонтальном литейном устройстве в соответствии с данным изобретением требует магнитное поле с индукцией только 0.055 Т для удерживания расплавленного алюминия в горизонтальном положении во время литья. Данное изобретение теперь обсуждается более подробно со ссылками на чертежи. На чертежах подобные и/или соответствующие элементы обозначены одинаковыми позициями.As discussed above, in previous vertical casting methods with a higher head height of the molten metal, stronger magnetic fields are required in order to withstand the greater pressure generated by the molten metal; in these methods, stronger magnetic fields usually require stronger currents that generate heat. For example, to hold molten aluminum at 300 millimeters in height as a typical representative of conventional vertical casting methods, a magnetic field with a minimum induction of 0.24 T would be necessary. In this invention, the metal head is kept low, as achieved in a horizontally positioned casting machine, in order to retention could be obtained with relatively low magnetic induction. For example, a 50 mm head height in a horizontal casting device in accordance with this invention requires a magnetic field with an induction of only 0.055 T to hold the molten aluminum in a horizontal position during casting. The invention is now discussed in more detail with reference to the drawings. In the drawings, similar and / or corresponding elements are denoted by the same reference numerals.

На Фиг.2а показан один вариант осуществления настоящего изобретения; горизонтальное валковое литейное устройство 10 снабжено электромагнитной краевой заслонкой 15, установленной для того, чтобы обеспечивать магнитное поле для удерживания расплавленного металла М в пределах литейной зоны 20 устройства 10. Магнитные силовые линии проходят вдоль плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой литье прокатывается. Горизонтальный валок литейного устройства 10 на практике выполняют, используя пару вращающихся в противоположные стороны охлаждаемых валков R₁ и R₂, вращающихся в направлениях, указанных стрелками A₁ и А₂ соответственно. Под термином "горизонтальный" подразумевается, что литая полоса производится вдоль горизонтальной плоскости, в которой горизонтальная плоскость параллельна линии разреза 2-2, или под углом приблизительно ±30° к горизонтальной плоскости.Figure 2a shows one embodiment of the present invention; the horizontal roll casting device 10 is provided with an electromagnetic edge shutter 15 mounted to provide a magnetic field for holding molten metal M within the casting zone 20 of device 10. Magnetic lines of force extend along a plane perpendicular to the plane in which the casting is rolled. The horizontal roll of the casting device 10 is in practice performed using a pair of counter-rotating rolls R ₁ and R ₂ rotating in opposite directions, rotating in the directions indicated by arrows A ₁ and A _2, respectively. The term "horizontal" means that the cast strip is made along a horizontal plane in which the horizontal plane is parallel to the cut line 2-2, or at an angle of approximately ± 30 ° to the horizontal plane.

На Фиг.2b показан вариант осуществления изобретения; горизонтальное ленточное литейное устройство 10' имеет электромагнитную краевую заслонку 15, установленную для того, чтобы создавать магнитное поле для удерживания расплавленного металла М в пределах литейной зоны 20 устройства 10, в котором магнитные силовые линии проходят вдоль плоскости, перпендикулярной плоскости 2-2, на которой литье прокатывается. В горизонтальном ленточном литейном устройстве 10' на практике используют пару вращающихся в противоположные стороны лент B₁ и В₂, вращающихся в направлениях, указанных стрелками A₁ и А₂ соответственно. Отметим, что, хотя следующие обозначения относятся к горизонтальной валковой литейной машине 10, изображенной на Фиг.2а, следующее описание одинаково применимо к горизонтальной ленточной литейной машине 10', раскрытой на Фиг.2b, за исключением того, что вместо того, чтобы расплавленный металл соприкасался с литейными валками R₁ и R₂, расплавленный металл соприкасается с вращающимися в противоположные стороны лентами B₁ и В₂. В дальнейшем различия между горизонтальным валковым литейным устройством 10 и горизонтальным ленточным литейным устройством 10' в соответствии с данным изобретением отмечаются, когда это необходимо.2b shows an embodiment of the invention; the horizontal tape casting device 10 'has an electromagnetic edge shutter 15 mounted to create a magnetic field for holding molten metal M within the casting zone 20 of device 10, in which magnetic lines of force extend along a plane perpendicular to plane 2-2, on which casting rolled. In the horizontal tape casting device 10 ', in practice, a pair of rotating tapes B ₁ and B ₂ rotating in opposite directions, rotating in the directions indicated by arrows A ₁ and A _2, respectively, is used. Note that although the following designations refer to the horizontal roll casting machine 10 shown in FIG. 2a, the following description is equally applicable to the horizontal tape casting machine 10 ′ disclosed in FIG. 2b, except that instead of molten metal in contact with the casting rolls R ₁ and R ₂ , the molten metal is in contact with the B ₁ and B ₂ tapes rotating in opposite directions. Hereinafter, the differences between the horizontal roll casting device 10 and the horizontal tape casting device 10 'in accordance with this invention are noted when necessary.

Согласно Фиг.3 расплавленный металл М перемещается в литейную зону 20 с помощью подающего наконечника Т, который может быть сделан из подходящего керамического материала. Подающий наконечник Т распределяет расплавленный металл М в направлении стрелки В непосредственно на литейные валки R₁ и R₂, вращающиеся в направлении стрелок A₁ и А₂ соответственно. Зазоры G₁ и G₂ между подающим наконечником Т и соответствующими валками R₁ и R₂ поддерживаются как можно меньше, чтобы предотвращать протекание расплавленного металла и минимизировать воздействие атмосферы на расплавленный металл. Подходящий размер зазоров G₁ и G₂ составляет приблизительно 0.01 дюйма (0.25 мм). Плоскость L, проведенная через среднюю линию валков R₁ и R₂, проходит через область минимального зазора между валками R₁ и R₂, называемого зазором N между валками.According to FIG. 3, molten metal M is transported into the casting zone 20 by a feeding tip T, which can be made of a suitable ceramic material. The feed tip T distributes the molten metal M in the direction of arrow B directly to the casting rolls R ₁ and R ₂ that rotate in the direction of arrows A ₁ and A _2, respectively. The gaps G ₁ and G ₂ between the feed tip T and the corresponding rollers R ₁ and R _{2 are} kept as small as possible to prevent the flow of molten metal and minimize the effect of the atmosphere on the molten metal. Suitable gaps G ₁ and G ₂ are approximately 0.01 inches (0.25 mm). The plane L drawn through the midline of the rolls R ₁ and R ₂ passes through the region of the minimum gap between the rolls R ₁ and R ₂ , called the gap N between the rolls.

Расплавленный металл М, подаваемый подающим наконечником Т, непосредственно соприкасается с охлаждаемыми валками R₁ и R₂ в областях 18 и 19 соответственно. При соприкосновении с валками R₁ и R₂ металл М начинает остывать и затвердевать. Остывающий металл образует верхнюю оболочку 16 затвердевшего металла, прилегающую к валку R₁, и нижнюю оболочку 17 затвердевшего металла, прилегающую к валку R₂. Толщина оболочек 16 и 17 увеличивается, когда металл М продвигается вперед к зазору N между валками. Большие дендриты 21 из затвердевшего металла (показаны не в масштабе) образуются на границах раздела между каждой из верхних и нижних оболочек 16 и 17 и расплавленным металлом М. Большие дендриты 21 разрушаются, и втягиваются в центральный сектор 12 более медленно движущегося потока расплавленного металла М, и переносятся в направлении стрелок C₁ и С₂.The molten metal M supplied by the feed tip T is in direct contact with the cooled rolls R ₁ and R ₂ in regions 18 and 19, respectively. In contact with the rollers R ₁ and R _{2, the} metal M begins to cool and harden. The cooling metal forms the upper shell 16 of the hardened metal adjacent to the roll R ₁ , and the lower shell 17 of the hardened metal adjacent to the roll R ₂ . The thickness of the shells 16 and 17 increases when the metal M moves forward to the gap N between the rolls. Large solidified metal dendrites 21 (not shown to scale) are formed at the interfaces between each of the upper and lower shells 16 and 17 and molten metal M. Large dendrites 21 are destroyed, and are drawn into the central sector 12 of the more slowly moving stream of molten metal M, and are transferred in the direction of the arrows C ₁ and C ₂ .

Тянущее воздействие потока может заставлять большие дендриты 21 разрушаться и далее превращаться в более мелкие дендриты 22 (показаны не в масштабе). В центральной части 12 выше по потоку от зазора N между валками металл М является полутвердым, включающим в себя твердую компоненту, состоящую из затвердевших мелких дендритов 22, и компоненту расплавленного металла. Металл М в области 23 имеет литую, текучую консистенцию частично благодаря дисперсии мелких дендритов 22. В месте расположения зазора N между валками часть расплавленного металла выжимается назад в направлении, противоположном стрелкам С₁ и С₂. Вращение по часовой стрелке валков R₁ и R₂ при зазоре N между валками существенно продвигает только твердую часть металла (верхние и нижние оболочки 16 и 17 и мелкие дендриты 22 в центральном секторе 12) наряду с тем, что принуждает расплавленный металл в центральном секторе 12, расположенный выше по потоку от зазора N, становиться полностью твердым, когда он уходит из места зазора N.The pulling effect of the flow can cause large dendrites 21 to break down and further turn into smaller dendrites 22 (not shown to scale). In the central part 12 upstream of the gap N between the rolls, the metal M is semi-solid, including a solid component consisting of solidified fine dendrites 22 and a component of molten metal. The metal M in region 23 has a cast, flowing consistency due in part to the dispersion of fine dendrites 22. At the location of the gap N between the rolls, a part of the molten metal is squeezed backward in the opposite direction to arrows C ₁ and C ₂ . The clockwise rotation of the rolls R ₁ and R ₂ with a gap N between the rolls significantly promotes only the solid part of the metal (upper and lower shells 16 and 17 and small dendrites 22 in the central sector 12), while forcing the molten metal in the central sector 12 located upstream of the gap N, become completely solid when it leaves the gap N.

Ниже по потоку от зазора N между валками центральная часть 13 имеет твердый центральный слой 13, содержащий мелкие дендриты 22, зажатые между верхней оболочкой 16 и нижней оболочкой 17. В центральном слое 13 мелкие дендриты 22 могут быть размером приблизительно от 20 до 50 микрон и иметь в общем равноосную (шаровидную) форму в отличие от имеющих колончатую форму. Три слоя - верхняя и нижняя оболочки 16 и 17 и затвердевший центральный слой 13 - составляют твердую литую полосу.Downstream of the gap N between the rolls, the central part 13 has a solid central layer 13 containing small dendrites 22 sandwiched between the upper shell 16 and the lower shell 17. In the central layer 13, the small dendrites 22 can be approximately 20 to 50 microns in size and have generally equiaxial (spherical) in contrast to those having a columnar shape. Three layers - the upper and lower shells 16 and 17 and the hardened central layer 13 - make up a solid cast strip.

Валки R₁ и R₂ используют как теплоотводы для теплоты расплавленного металла М. В данном изобретении теплота передается от расплавленного металла М валкам R₁ и R₂ одинаковым образом, чтобы гарантировать однородность поверхности литой полосы. Поверхности D₁ и D₂ соответствующих валков R₁ и R₂ должны быть сделаны из материала с хорошей теплопроводностью, такого как сталь или медь или других металлических материалов, текстурированы и должны содержать поверхностные неровности (не показаны), которые соприкасаются с расплавленным металлом М. Поверхностные неровности могут служить для увеличения теплопереноса от поверхностей D₁ и D₂. Валки R₁ и R₂ могут быть покрыты материалом, таким как хром или никель, для того чтобы улучшить отделение литой полосы от валков R₁ и R₂. В предпочтительном варианте исполнения валки R₁ и R₂, включая поверхности D₁ и D₂, содержат ферромагнитный материал. В вариантах исполнения данного изобретения, в которых валки R₁ и R₂ не содержат ферромагнитного материала, литейные поверхности D₁ и D₂ валков, так же как и боковая стенка валков, могут быть покрыты ферромагнитными материалами.The rollers R ₁ and R ₂ are used as heat sinks for the heat of the molten metal M. In the present invention, heat is transferred from the molten metal M to the rollers R ₁ and R _{2 in the} same way to ensure uniformity of the surface of the cast strip. The surfaces D ₁ and D _{2 of the} respective rolls R ₁ and R ₂ should be made of a material with good thermal conductivity, such as steel or copper or other metallic materials, textured and should contain surface irregularities (not shown) that come in contact with molten metal M. Surface irregularities can serve to increase heat transfer from surfaces D ₁ and D ₂ . The rollers R ₁ and R ₂ can be coated with a material, such as chrome or nickel, in order to improve the separation of the cast strip from the rollers R ₁ and R ₂ . In a preferred embodiment, the rolls R ₁ and R ₂ , including surfaces D ₁ and D ₂ , contain ferromagnetic material. In embodiments of this invention in which the rolls R ₁ and R ₂ do not contain ferromagnetic material, the casting surfaces D ₁ and D _{2 of the} rolls, as well as the side wall of the rolls, can be coated with ferromagnetic materials.

Управление, техническое обслуживание и выбор подходящей скорости валков R₁ и R₂могут влиять на работоспособность данного изобретения. Скорость валков определяет скорость, с которой расплавленный металл М перемещается в направлении зазора N между валками. Если скорость будет слишком маленькой, то большие дендриты 21 не будут испытывать достаточного воздействия, чтобы вовлекаться в центральный сектор 12 и разрушаться до маленьких дендритов 22. Соответственно данное изобретение является подходящим для работы при высоких скоростях, таких как приблизительно от 25 до приблизительно 400 футов в минуту, или приблизительно от 100 до приблизительно 400 футов в минуту, или приблизительно от 150 до приблизительно 300 футов в минуту. Линейная скорость, с которой расплавленный алюминий подается к валкам R₁ и R₂, может быть меньше, чем скорость валков R₁ и R₂, или приблизительно равна одной четверти от скорости валка. Высокоскоростное непрерывное литье согласно данному изобретению может быть достижимо, частично потому что текстурированные поверхности D₁ и D₂ обеспечивают однородный теплоотвод от расплавленного металла М.The management, maintenance, and selection of an appropriate roll speed R ₁ and R ₂ may affect the operability of the present invention. The speed of the rolls determines the speed at which the molten metal M moves in the direction of the gap N between the rolls. If the speed is too low, the large dendrites 21 will not have enough impact to get involved in the central sector 12 and collapse to small dendrites 22. Accordingly, the present invention is suitable for operation at high speeds, such as from about 25 to about 400 feet in minute, or from about 100 to about 400 feet per minute, or from about 150 to about 300 feet per minute. The linear speed with which molten aluminum is supplied to the rolls R ₁ and R ₂ may be less than the speed of the rolls R ₁ and R ₂ , or approximately equal to one quarter of the speed of the roll. High-speed continuous casting according to this invention can be achieved, in part because the textured surfaces D ₁ and D ₂ provide uniform heat dissipation from the molten metal M.

Удельное давление металла на валки может быть параметром при практическом осуществлении данного изобретения. Удельное давление металла на валки является силой, возникающей между валками благодаря наличию полосы в зазоре между валками. Удельное давление на валки является особенно высоким, когда полоса пластично деформируется валками в процессе литья. Существенным преимуществом данного изобретения является то, что твердая полоса не образуется до тех пор, пока металл не достигает зазора N между валками. Толщина определяется величиной зазора N между валками R₁ и R₂. Удельное давление на валки может быть достаточно большим, чтобы выжать расплавленный металл в направлении вверх по потоку и далее из зазора N между валками. Излишний расплавленный металл, проходящий через зазор N между валками, может заставить слои верхней и нижней оболочек 16 и 17 и твердую центральную часть 13 отпадать друг от друга и смещаться относительно друг друга. Недостаточное количество расплавленного металла, достигающего зазор N между валками, приводит к тому, что полоса формируется преждевременно, как происходит в обычных валковых литейных процессах. Преждевременно сформированная полоса 20 может быть деформирована валками R₁ и R₂ и появится сегрегация в области средней линии. Подходящие удельные давления на валки равны приблизительно от 25 до приблизительно 300 фунтов на дюйм ширины литья или приблизительно 100 фунтам на дюйм ширины литья. Вообще, более маленькие скорости литья могут быть необходимы при литье алюминиевого сплава более толстого размера для того, чтобы отвести теплоту из толстого сплава. В отличие от обычного валкового литья такие более медленные скорости литья не приводят к чрезмерным удельным давлениям на валки в данном изобретении, потому что полностью твердая алюминиевая полоса не образуется выше по потоку от зазора между валками.The specific pressure of the metal on the rolls may be a parameter in the practical implementation of the present invention. The specific pressure of the metal on the rolls is the force arising between the rolls due to the presence of a strip in the gap between the rolls. The specific pressure on the rolls is especially high when the strip is plastically deformed by the rolls during the casting process. A significant advantage of this invention is that a solid strip is not formed until the metal reaches a gap N between the rolls. The thickness is determined by the gap N between the rollers R ₁ and R ₂ . The specific pressure on the rolls may be large enough to squeeze the molten metal upstream and further from the gap N between the rolls. Excess molten metal passing through the gap N between the rollers can cause the layers of the upper and lower shells 16 and 17 and the solid central part 13 to fall apart and move relative to each other. An insufficient amount of molten metal reaching a gap N between the rolls leads to the fact that the strip is formed prematurely, as occurs in conventional roll casting processes. The prematurely formed strip 20 can be deformed by the rolls R ₁ and R ₂ and segregation will appear in the midline region. Suitable roll specific pressures are from about 25 to about 300 pounds per inch of casting width, or about 100 pounds per inch of casting width. In general, lower casting speeds may be necessary when casting a thicker aluminum alloy in order to dissipate heat from the thick alloy. Unlike conventional roll casting, such slower casting speeds do not lead to excessive specific pressure on the rolls in this invention, because a completely solid aluminum strip does not form upstream of the gap between the rolls.

В предшествующих заявках удельное давление на валки было ограничивающим фактором в производстве тонкой полосы алюминиевого сплава, но данное изобретение не столь ограничено, потому что удельное давление на валки является на порядки величины меньшим, чем в обычных процессах. Полоса алюминиевого сплава может быть произведена толщиной приблизительно 0.1 дюйма или меньше при скорости литья от 25 до приблизительно 400 футов в минуту. Более толстая полоса алюминиевого сплава также может быть произведена, используя способ, предложенный в данном изобретении, например, толщиной приблизительно 1/4 дюйма.In previous applications, the specific pressure on the rolls was a limiting factor in the production of a thin strip of aluminum alloy, but the invention is not so limited because the specific pressure on the rolls is orders of magnitude smaller than in conventional processes. An aluminum alloy strip can be produced with a thickness of about 0.1 inches or less at a casting speed of 25 to about 400 feet per minute. A thicker strip of aluminum alloy can also be produced using the method proposed in this invention, for example, a thickness of approximately 1/4 inch.

Полоса алюминиевого сплава 20, непрерывно отлитая согласно данному изобретению, включает в себя первый слой алюминиевого сплава и второй слой алюминиевого сплава (соответствующие оболочкам 16 и 17) с промежуточным слоем (отвердевшим центральным слоем 13) между ними. Зерна в полосе алюминиевого сплава по существу не деформированы, потому что сила валков мала (300 фунтов на дюйм ширины или меньше). Полоса не затвердевает до тех пор, пока она не достигнет зазора N между валками; следовательно, она не является горячекатаной в смысле обычной двухвалковой литейной машины и не допускает обычной термомеханической обработки. В отсутствие обычной горячей прокатки в литейной машине зерна в полосе 20 по существу не деформированы и сохраняют свою начальную структуру, достигнутую при отвердевании, то есть равноосную структуру, такую как шаровидная.The strip of aluminum alloy 20 continuously cast according to this invention includes a first layer of aluminum alloy and a second layer of aluminum alloy (corresponding to shells 16 and 17) with an intermediate layer (hardened central layer 13) between them. The grains in the aluminum alloy strip are not substantially deformed because the force of the rolls is small (300 pounds per inch of width or less). The strip does not harden until it reaches a gap N between the rolls; therefore, it is not hot rolled in the sense of a conventional two-roll casting machine and does not allow conventional thermomechanical processing. In the absence of conventional hot rolling in a casting machine, the grains in strip 20 are not substantially deformed and retain their initial structure achieved by hardening, i.e., an equiaxed structure, such as spherical.

Согласно данному изобретению непрерывное литье алюминиевых сплавов достигается благодаря первоначальному выбору требуемой величины зазора N между валками, соответствующей требуемому размеру полосы S. Скорость валков R₁ и R₂ может быть увеличена до требуемой нормы выработки или до скорости, которая является меньшей, чем скорость, при которой удельное давление металла на валки увеличивается до уровня, который указывает, что между валками R₁ и R₂ происходит пластическая деформация литой полосы. Литье со скоростями, предлагаемыми в соответствии с данным изобретением (то есть приблизительно от 25 до приблизительно 400 футов в минуту), обеспечивает затвердевание полосы алюминиевого сплава приблизительно в 1000 раз быстрее, чем отливки из алюминиевого сплава, как при литье слитка, и улучшает свойства полосы по сравнению с литьем алюминиевых сплавов в слитке.According to this invention, the continuous casting of aluminum alloys is achieved by initially selecting the required clearance N between the rollers corresponding to the required strip size S. The speed of the rollers R ₁ and R ₂ can be increased to the required production rate or to a speed that is less than the speed when where the specific pressure of the metal on the rolls increases to a level that indicates that between the rolls R ₁ and R ₂ there is a plastic deformation of the cast strip. Casting at the speeds proposed in accordance with this invention (i.e., from about 25 to about 400 feet per minute), hardens the strip of aluminum alloy about 1000 times faster than castings from aluminum alloy, as when casting an ingot, and improves the properties of the strip compared to casting aluminum alloys in an ingot.

Расплавленный металл М, подаваемый подающим наконечником Т, удерживается в пределах литейной зоны 20, по меньшей мере, электромагнитной краевой заслонкой 15, которая располагается так, чтобы направлять силовые линии магнитного поля перпендикулярно плоскости 2-2, в которой литье прокатывается. В одном варианте осуществления изобретения электромагнитная краевая заслонка 15 устанавливается с каждой стороны литейного устройства. В предпочтительном варианте осуществления изобретения во время литья расплавленный металл М удерживается в пределах литейной зоны 20 механической краевой заслонкой 55 в сочетании с электромагнитной краевой заслонкой 15, причем механическая краевая заслонка 55 устанавливается непосредственно за подающим наконечником Т, а электромагнитная краевая заслонка 15 устанавливается над обрывающимся концом механической краевой заслонки 55 и обеспечивает удерживающие силы вдоль всей длины литейной зоны 20, как изображено на Фиг.6 и 11.The molten metal M supplied by the feeding tip T is held within the casting zone 20 by at least an electromagnetic edge shutter 15, which is positioned so as to direct the lines of force of the magnetic field perpendicular to the plane 2-2 in which the casting is rolled. In one embodiment, an electromagnetic edge shutter 15 is mounted on each side of the casting device. In a preferred embodiment, during casting, molten metal M is held within the casting zone 20 by a mechanical edge damper 55 in combination with an electromagnetic edge damper 15, the mechanical edge damper 55 being installed directly behind the feed tip T, and the electromagnetic edge damper 15 is mounted above the cutting end mechanical edge flap 55 and provides holding forces along the entire length of the casting zone 20, as shown in Fig.6 and 11.

Ток и/или частота, используемые электромагнитной краевой заслонкой 15 для удерживания расплавленного металла М в пределах литейной зоны 20, являются существенно меньшими, чем обычно требующиеся в литейных устройствах с использованием электромагнитных краевых заслонок. В известных литейных устройствах, использующих электромагнитные краевые заслонки для удерживания расплавленного металла, требуются сильные магнитные поля, которые вызывают индукционный нагрев расплавленного металла, что неблагоприятно влияет на процесс отвердевания. В данном изобретении при уменьшении величины необходимой электромагнитной силы электрический ток и/или частота, проходящие через электромагнитную краевую заслонку, также уменьшаются, что в свою очередь уменьшает действие индукционного нагрева на боковой стенке расплавленного металла в литейной зоне.The current and / or frequency used by the electromagnetic edge shutter 15 to hold molten metal M within the casting zone 20 are substantially less than those typically required in foundry devices using electromagnetic edge shutters. Known foundry devices using electromagnetic edge dampers to hold molten metal require strong magnetic fields that induce induction heating of the molten metal, which adversely affects the solidification process. In this invention, when the magnitude of the required electromagnetic force is reduced, the electric current and / or frequency passing through the electromagnetic edge damper also decreases, which in turn reduces the effect of induction heating on the side wall of the molten metal in the casting zone.

Не желая быть ограниченными, но в интересах дальнейшего описания данного изобретения заявители полагают, что уменьшение электромагнитной силы, которая требуется для удерживания металла в пределах литейной зоны, связано с уменьшенной высотой Н₂ напора расплавленного металла из подающего наконечника Т, как изображено на Фиг.3, в противоположность большей высоте H₁ ванны расплавленного металла, расположенной в верхней части валковой литейной машины в предшествующих устройствах вертикального литья, как изображено на Фиг.1. Как обсуждалось выше, высота H₁ (или глубина) расплавленной ванны в вертикально расположенных литейных валках составляет приблизительно 65% от высоты литейного валка R₁, R₂ и может лежать в области от 8 дюймов до 20 дюймов, как изображено на Фиг.1. Согласно Фиг.3 в данном изобретении высота Н₂ расплавленного металла, доставленного подающим наконечником Т в литейную зону 20, может быть порядка примерно 1 дюйма и в некоторых вариантах может быть далее уменьшена до 0.5 дюймов. Далее разность между вертикальным уровнем металла в разливочном желобе и уровнем металла в центре отливаемой полосы обозначается как "напор расплавленного металла".Not wanting to be limited, but in the interests of further describing the present invention, the applicants believe that the decrease in the electromagnetic force required to hold the metal within the casting zone is associated with a reduced height H _{2 of the} pressure head of the molten metal from the supply tip T, as shown in FIG. 3 , in contrast to the greater height H _{1 of the} molten metal bath located in the upper part of the roll casting machine in previous vertical casting devices, as shown in FIG. As discussed above, the height H ₁ (or depth) of the molten bath in vertically arranged casting rolls is approximately 65% of the height of the casting roll R ₁ , R ₂ and can lie in the region from 8 inches to 20 inches, as shown in FIG. 1. According to FIG. 3, in the present invention, the height H _{2 of the} molten metal delivered by the supply tip T to the casting zone 20 can be of the order of about 1 inch, and in some embodiments can be further reduced to 0.5 inches. Further, the difference between the vertical level of the metal in the casting trough and the level of the metal in the center of the cast strip is referred to as “molten metal head”.

Соотношение между высотой напора расплавленного металла Н₂ и магнитной индукцией, требуемой для удерживания расплавленного алюминия, для различных уровней напора лучше всего описывается следующими уравнениями. Во-первых, давление, создаваемое напором расплавленного металла, который магнитное поле должно удерживать в пределах литейной зоны 20, вычисляется из:The relationship between the head height of the molten metal H ₂ and the magnetic induction required to hold the molten aluminum for different head levels is best described by the following equations. Firstly, the pressure created by the pressure of the molten metal, which the magnetic field must hold within the casting zone 20, is calculated from:

p=ρgH₂,p = ρgH ₂ ,

где p - магнитное давление в Па, ρ - плотность металла, g - ускорение свободного падения и Н₂ - высота напора расплавленного металла. В свою очередь, давление, производимое напором расплавленного металла, определяет силу магнитного поля, которая должна быть создана электромагнитным устройством 15 краевого удерживания, для того чтобы удержать напор расплавленного металла в пределах литейной зоны 20. В данном изобретении высота напора Н₂ расплавленного металла, который горизонтально подается в литейную зону 20 подающим наконечником Т, может быть такой низкой, как 0.5 дюйма. Давление, производимое напором расплавленного металла изменяющейся высоты Н₂ от подающего наконечника Т данного устройства 10 горизонтального валкового литья, определялось, используя вышеупомянутое уравнение, и приведено в Таблице на Фиг.4. Представлены величины давления в области приблизительно от 125 Па для напора расплавленного металла высотой Н₂ приблизительно 0.5 дюймов (12.7 мм) до приблизительно 2492 Па для напора расплавленного металла высотой Н₂ приблизительно 10 дюймов (254 мм).where p is the magnetic pressure in Pa, ρ is the density of the metal, g is the acceleration of gravity and H ₂ is the height of the pressure of the molten metal. In turn, the pressure produced by the pressure of the molten metal determines the strength of the magnetic field, which must be created by the electromagnetic device 15 edge holding in order to keep the pressure of the molten metal within the casting zone 20. In this invention, the height of the head H ₂ molten metal, which horizontally fed into casting zone 20 by a feed tip T, may be as low as 0.5 inches. The pressure produced by the pressure of the molten metal of varying height H ₂ from the feed tip T of this horizontal roll casting device 10 was determined using the above equation and is shown in the Table in FIG. 4. Pressure values are presented in the range of about 125 Pa for a molten metal head with a height of H _{2 of} about 0.5 inches (12.7 mm) to about 2492 Pa for a molten metal head of a height of H _{2 of} about 10 inches (254 mm).

Давление, требуемое для удерживания напора Н₂ расплавленного металла в пределах литейной зоны 20, затем используется в следующем уравнении для определения необходимой магнитной индукции (В):The pressure required to hold the molten metal head H ₂ within the casting zone 20 is then used in the following equation to determine the necessary magnetic induction (B):

р=В²/2µ₀,p = B ² / 2µ ₀ ,

где р - магнитное давление в Па (Паскаль), В - магнитная индукция в Тл (Тесла) и µ₀ - магнитная проницаемость воздуха (=4π×10^-7 Гн/м). Согласно Фиг.4 из вышеприведенного уравнения вычисляется, что для относительно большой высоты Н₂ напора расплавленного металла, приблизительно 254 мм (10 дюймов), подаваемого через подающий наконечник Т, необходима магнитная индукция 0.079 Тл (790 гаусс), а для напора расплавленного металла высотой Н₂ приблизительно 12.7 мм (0.5 дюйма) необходима магнитная индукция приблизительно 0.0177 Тл. Как показано на Фиг.4, уменьшение высоты Н₂ напора расплавленного металла приводит к уменьшению магнитной индукции, необходимой для удерживания расплавленного металла М в пределах литейной зоны 20. Магнитная индукция, требуемая для удерживания высоты напора металла, в соответствии с данным изобретением может быть получена с помощью электромагнитов при относительно низких уровнях тока. В одном варианте осуществления данного изобретения электромагнитная краевая заслонка функционирует при приблизительно 2000 ампер-витков (т.е. катушка из 10 витков при токе 200 А).where p is the magnetic pressure in Pa (Pascal), B is the magnetic induction in T (Tesla), and μ ₀ is the magnetic permeability of air (= 4π × 10 ^-7 GN / m). According to FIG. 4, from the above equation, it is calculated that for a relatively large height H ₂ of molten metal head, approximately 254 mm (10 in), supplied through the supply tip T, a magnetic induction of 0.079 T (790 gauss) is required, and for a molten metal head of height H ₂ approximately 12.7 mm (0.5 in.) Requires magnetic induction of approximately 0.0177 T. As shown in FIG. 4, a decrease in the height H _{2 of the} pressure head of the molten metal results in a decrease in the magnetic induction necessary to hold the molten metal M within the casting zone 20. The magnetic induction required to maintain the height of the pressure of the metal in accordance with this invention can be obtained using electromagnets at relatively low current levels. In one embodiment of the invention, the electromagnetic edge gate operates at approximately 2000 ampere turns (i.e., a coil of 10 turns at a current of 200 A).

В другом варианте данного изобретения физическое расположение электромагнитной краевой заслонки, высота напора расплавленного металла и магнитная индукция могут изменяться, для того чтобы управлять положением края расплавленного металла в пределах литейной зоны по отношению к боковой стенке валков R₁, R₂ литейных машин. Магнитная индукция на различных расстояниях от наружной поверхности (края) валков литейных машин может быть вычислена из следующего уравнения:In another embodiment of the present invention, the physical location of the electromagnetic edge damper, the height of the molten metal head and the magnetic induction can be varied in order to control the position of the edge of the molten metal within the casting zone with respect to the side wall of the rolls R ₁ , R _{2 of the} casting machines. Magnetic induction at various distances from the outer surface (edge) of the rolls of foundry machines can be calculated from the following equation:

B_L=(µ₀nI/1)/{(2D/H)sinh(L/1)+(w/1)cosh(L/1)},B _L = (µ ₀ nI / 1) / {(2D / H) sinh (L / 1) + (w / 1) cosh (L / 1)},

где:Where:

B_L= магнитная индукция в зазоре на расстоянии L (м) от внешней стороны валка.B _L = magnetic induction in the gap at a distance L (m) from the outside of the roll.

nI = число витков катушки и ток.nI = number of coil turns and current.

w = зазор валков 1=√(µ_rδw/2), где µ_Г= относительная магнитная проницаемость стального валка литейной машины (берется равной 600), δ = глубина скин-слоя для стали (материала валка литейной машины) и w - раствор валков.w = roll gap 1 = √ (μ _r δw / 2), where μ _G = relative magnetic permeability of the steel roll of the casting machine (taken equal to 600), δ = skin depth for steel (material of the roll of the casting machine) and w is the solution rolls.

D = расстояние между полюсом электромагнита и внешней поверхностью валков.D = distance between the pole of the electromagnet and the outer surface of the rolls.

Н = высота полюса магнита.H = magnet pole height.

Согласно Фиг.5, используя вышеприведенное уравнение, была вычислена магнитная индукция и построена графически как функция частоты тока (Гц), проходящего через электромагнитную краевую заслонку 15, расстояние, при котором была вычислена магнитная индукция, лежит в области от 10 мм до 80 мм внутрь от боковой стенки стальных литейных валков (линия начала отсчета 1=10 мм, линия начала отсчета 2=20 мм, линия начала отсчета 3=30 мм, линия начала отсчета 4=40 мм, линия начала отсчета 5=50 мм, и линия начала отсчета 6=60 мм). В каждом из вычислений высота (Н) магнитного полюса была установлена 8 мм, расстояние (D) между полюсом электромагнита и внешней поверхностью валка - 4 мм, и раствор валков (w) - 4 мм. Кроме того, линии начала отсчета нанесены на график, для того чтобы отметить минимум магнитной индукции, требуемой для удерживания напора металла, имеющего высоту H₂, равную 250 мм (линия начала отсчета 7), 150 мм (линия начала отсчета 8), 100 мм (линия начала отсчета 9) и 50 мм (линия начала отсчета 11). График, изображенный на Фиг.5, иллюстрирует, что магнитная индукция в 0.079 Тл, требуемая для 250-миллиметрового напора 8 в металл, могла быть создана этим электромагнитом на расстоянии 20 мм внутрь раствора валков.According to Figure 5, using the above equation, the magnetic induction was calculated and plotted as a function of the frequency of the current (Hz) passing through the electromagnetic edge damper 15, the distance at which the magnetic induction was calculated lies in the region of 10 mm to 80 mm from the side wall of steel casting rolls (reference line 1 = 10 mm, reference line 2 = 20 mm, reference line 3 = 30 mm, reference line 4 = 40 mm, reference line 5 = 50 mm, and the start line reference 6 = 60 mm). In each of the calculations, the height (H) of the magnetic pole was set to 8 mm, the distance (D) between the pole of the electromagnet and the outer surface of the roll was 4 mm, and the roll solution (w) was 4 mm. In addition, the reference lines are plotted in order to note the minimum magnetic induction required to hold the pressure of a metal having a height H ₂ of 250 mm (reference line 7), 150 mm (reference line 8), 100 mm (reference line 9) and 50 mm (reference line 11). The graph depicted in FIG. 5 illustrates that the magnetic induction of 0.079 T, required for a 250 mm pressure head 8 into the metal, could be created by this electromagnet at a distance of 20 mm into the roll solution.

Поэтому, если это необходимо, край литой полосы может удерживаться внутри от наружной поверхности (боковой стенки) литейного валка R₁, R₂ за счет увеличения тока в краевой заслонке. Отметим, что магнитная индукция быстро уменьшается на больших расстояниях от наружной поверхности валка, и только лишь небольшая высота напора металла, порядка 50 мм, может удерживаться на расстояниях в 40 мм или больше при функционировании этой краевой заслонки при 2000 ампер-витков. Если нужно, диапазон удерживания может быть далее расширен путем увеличения магнитодвижущей силы nI на краевой заслонке. При увеличении электромагнитной силы необходимо учитывать эффект нагрева краевой заслонки.Therefore, if necessary, the edge of the cast strip can be held inside from the outer surface (side wall) of the casting roll R ₁ , R ₂ by increasing the current in the edge flap. Note that magnetic induction quickly decreases at large distances from the outer surface of the roll, and only a small metal head height, of the order of 50 mm, can be held at distances of 40 mm or more when this edge shutter operates at 2000 amperes. If necessary, the retention range can be further expanded by increasing the magnetomotive force nI on the edge gate. When increasing the electromagnetic force, it is necessary to take into account the effect of heating the edge flap.

Далее отметим, что изображенный на Фиг.5 график также показывает, что электромагнитная краевая заслонка, используемая в данном изобретении, работала бы эффективно при любой выбранной частоте. Потери магнитного потока становятся заметными только при работе на частотах, больших чем 10 кГц.Further, we note that the graph depicted in FIG. 5 also shows that the electromagnetic edge damper used in this invention would work efficiently at any selected frequency. Magnetic flux losses become noticeable only when operating at frequencies greater than 10 kHz.

Помимо высоты напора расплавленного металла и магнитной индукции также может быть отрегулировано расположение электромагнитной краевой заслонки относительно литейных валков для того, чтобы электромагнитная сила удерживала расплавленный металл М в пределах литейной зоны 20. Согласно Фиг.6 электромагнитная краевая заслонка 15 может быть установлена так, что полюса магнитного элемента выровнены вдоль боковых стенок 13 литейных валков R₁, R₂. В одном варианте осуществления электромагнитная краевая заслонка может быть установлена так, что полюса магнитного элемента являются удаленными от боковых стенок каждого литейного валка R₁, R₂. В вариантах осуществления данного изобретения, в которых используется горизонтальное ленточное литейное устройство, как изображено на Фиг.2а, электромагнитная краевая заслонка 15 может быть установлена так, что каждый полюс магнитного элемента находится снаружи от смежной боковой стенки литейных ремней B₁, В₂ и выровнен по ней. В настоящем описании термин "снаружи от смежной боковой стенки литейных ремней и выровнен по ней" означает, что полюса электромагнитной краевой заслонки не проходят в направлении средней линии литейных устройств за плоскость, определенную боковой стенкой литейных ремней, а установлены в пределах достаточной близости к боковой стенке литейных ремней для того, чтобы обеспечить достаточное магнитное поле для удерживания расплавленного металла в пределах литейной зоны.In addition to the height of the molten metal head and magnetic induction, the location of the electromagnetic edge shutter relative to the casting rolls can also be adjusted so that the electromagnetic force holds the molten metal M within the casting zone 20. According to FIG. 6, the electromagnetic edge shutter 15 can be set so that the poles magnetic element aligned along the side walls 13 of the casting rolls R ₁ , R ₂ . In one embodiment, the electromagnetic edge flap may be mounted so that the poles of the magnetic element are remote from the side walls of each casting roll R ₁ , R ₂ . In embodiments of the present invention that use a horizontal tape casting device, as shown in FIG. 2 a, the electromagnetic edge shutter 15 can be mounted so that each pole of the magnetic element is located outside of an adjacent side wall of the casting belts B ₁ , B ₂ and is aligned over her. In the present description, the term "outside and adjacent to the adjacent side wall of the casting belts" means that the poles of the electromagnetic edge flap do not extend in the direction of the middle line of the casting devices beyond the plane defined by the side wall of the casting belts, but are installed within sufficient proximity to the side wall casting belts in order to provide a sufficient magnetic field to hold molten metal within the casting zone.

Электромагнитная краевая заслонка также будет выполнена в литейных машинах с валками, сделанными из немагнитного (неферромагнитного) материала, такого как медь. Однако когда валки содержат немагнитный материал, проникновение магнитного поля в раствор валков может быть ограничено, и, таким образом, удерживание обычно будет происходить на плоскости вблизи торцов валков. Можно получить проникновение в раствор с помощью нанесения покрытия из ферромагнитного материала (такого, как железо, никель или кобальт) на торцевые стороны и литейные поверхности 200 таких валков для получения необходимой глубины удерживания, как изображено на Фиг.8d.An electromagnetic edge flap will also be made in foundry machines with rolls made of non-magnetic (non-ferromagnetic) material such as copper. However, when the rolls contain non-magnetic material, the penetration of the magnetic field into the roll solution can be limited, and thus retention will usually occur on a plane near the ends of the rolls. Penetration into the solution can be obtained by coating a ferromagnetic material (such as iron, nickel or cobalt) on the end faces and casting surfaces 200 of such rolls to obtain the required retention depth, as shown in Fig. 8d.

Отметим, что в предшествующих литейных устройствах обычно форма магнитных полюсов электромагнитных устройств и литейных валков такая, чтобы концентрировать магнитное поле в литейной зоне. В одном варианте литейных валков, известных из уровня техники, используются кромки, проходящие от боковой стенки каждого валка, и они могут иметь магнитные полюса, имеющие геометрию, соответствующую выступающим кромкам литейных валков. В противоположность известным литейным устройствам данное изобретение не требует специально сформированных литейных валков для облегчения фокусировки магнитного поля, создаваемого электромагнитной краевой заслонкой. В одном варианте осуществления данного изобретения боковые стенки 113 литейных валков R₁, R₂ могут быть по существу плоскими. Далее, электромагнитная краевая заслонка 15 данного изобретения может быть установлена так, чтобы внешняя плоскость устройства электромагнитного краевого удерживания располагалась вдоль внешней поверхности плоской боковой стенки 113 литейных валков, где электромагнитная краевая заслонка 15 находится в непосредственной близости к литейным валкам R₁, R₂. Электромагнитная краевая заслонка 15 также может быть установлена отдаленной от боковой стенки 113 литейных валков. Независимо от расположения электромагнитной краевой заслонки 15 электромагнитная краевая заслонка 15 устанавливается для того, чтобы обеспечить достаточную электромагнитную силу для удерживания расплавленного металла М в пределах литейной зоны 20.Note that in previous casting devices, the shape of the magnetic poles of the electromagnetic devices and casting rolls is usually such as to concentrate the magnetic field in the casting zone. In one embodiment of the casting rolls known in the art, edges are used extending from the side wall of each roll, and they may have magnetic poles having a geometry corresponding to the protruding edges of the casting rolls. In contrast to known foundry devices, the present invention does not require specially formed casting rolls to facilitate focusing of the magnetic field generated by the electromagnetic edge gate. In one embodiment of the invention, the side walls 113 of the casting rolls R ₁ , R ₂ may be substantially flat. Further, the electromagnetic edge shutter 15 of the present invention can be installed so that the outer plane of the electromagnetic edge holding device is located along the outer surface of the flat side wall 113 of the casting rolls, where the electromagnetic edge shutter 15 is in close proximity to the casting rolls R ₁ , R ₂ . An electromagnetic edge shutter 15 may also be installed remote from the side wall 113 of the casting rolls. Regardless of the location of the electromagnetic edge shutter 15, the electromagnetic edge shutter 15 is installed in order to provide sufficient electromagnetic force to hold the molten metal M within the casting zone 20.

Расположение краевых заслонок 15 может зависеть от тока или частоты, используемых в краевой заслонке. Например, более слабые токи могут обеспечить более низкую величину электромагнитной силы, и поэтому более вероятно, чтобы краевая заслонка 15 была установлена в непосредственной близости от литейной зоны 20. Более сильный ток, проходящий через электромагнитную краевую заслонку, обеспечивает большую величину электромагнитной силы, и, следовательно, электромагнитные краевые заслонки могут быть установлены дальше от литейной зоны.The location of the edge shutters 15 may depend on the current or frequency used in the edge shutter. For example, weaker currents can provide a lower magnitude of the electromagnetic force, and therefore it is more likely that the edge shutter 15 is installed in the immediate vicinity of the casting zone 20. A stronger current passing through the electromagnetic edge shutter provides a larger amount of electromagnetic force, and, therefore, the electromagnetic edge flaps can be installed further from the casting zone.

Согласно Фиг.7а-7с в одном варианте осуществления расположение электромагнитной краевой заслонки 15 и величину электромагнитной силы подбирают для того, чтобы сформировать по существу плоскую боковую стенку (Фиг.7а), выпуклую боковую стенку (Фиг.7b) или вогнутую боковую стенку (Фиг.7с) в расплавленном металле М в пределах литейной зоны 20. В одном варианте ток 2200 ампер-виток производит литую полосу, имеющую вогнутую боковую стенку; ток 1200 ампер-виток производит литую полосу с по существу плоской или прямой боковой стенкой; и ток порядка 1200 ампер-виток производит литую полосу, имеющую по существу выпуклую боковую стенку. Отметим, что вышеупомянутые варианты предоставлены только в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения данного изобретения, поскольку любой ток применим для данного изобретения, если ток обеспечивает достаточные удерживающие силы в литейной зоне 20 и не приводит к чрезмерному индукционному нагреву. В некоторых предпочтительных вариантах исполнения данного изобретения, в которых боковая стенка литой полосы является вогнутой или выпуклой, кривизна боковой стенки может быть определена радиусом, который равен приблизительно половине высоты напора металла.7a-7c, in one embodiment, the location of the electromagnetic edge flap 15 and the magnitude of the electromagnetic force are selected to form a substantially flat side wall (FIG. 7a), a convex side wall (FIG. 7b), or a concave side wall (FIG. .7c) in molten metal M within the casting zone 20. In one embodiment, a current of 2200 ampere turns produces a cast strip having a concave side wall; a current of 1200 ampere-turns produces a cast strip with a substantially flat or straight side wall; and a current of the order of 1200 ampere-turns produces a cast strip having a substantially convex side wall. Note that the above options are provided for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention, since any current is applicable to the present invention if the current provides sufficient holding forces in the casting zone 20 and does not lead to excessive induction heating. In some preferred embodiments of the invention, in which the side wall of the cast strip is concave or convex, the curvature of the side wall can be determined by a radius that is approximately half the height of the metal head.

В другом варианте электромагнитная краевая заслонка 15 может быть сформирована так, чтобы в пределах литейной зоны расплавленный металл имел выпуклую боковую стенку относительно средней линии расплавленного металла М в пределах литейной зоны 20. Предпочтительно, боковая стенка расплавленного металла в пределах литейной зоны по существу располагается вдоль плоской поверхности валковых литейных машин, как изображено на Фиг.8а и 8с. В качестве альтернативы электромагнитная краевая заслонка 15 может быть сформирована так, чтобы магнитные силовые линии проходили за боковую стенку 113 литейных валков, при этом расплавленный металл ограничен внутренней стороной края валковых литейных машин, как изображено на Фиг.8b и 8d.In another embodiment, the electromagnetic edge flap 15 may be formed such that within the casting zone, the molten metal has a convex side wall relative to the midline of the molten metal M within the casting zone 20. Preferably, the side wall of the molten metal within the casting zone is substantially parallel to the flat the surface of the roll foundry machines, as shown in Figa and 8C. Alternatively, the electromagnetic edge shutter 15 may be formed so that magnetic lines of force extend beyond the side wall 113 of the casting rolls, with molten metal bounded by the inner side of the edge of the roll casting machine, as shown in FIGS. 8b and 8d.

Структура электромагнитной краевой заслонки 15 подробно проиллюстрирована на Фиг.8а, на которой представлен разрез устройства 15 краевой заслонки, изображенной на Фиг.2а. В предпочтительном варианте осуществления изобретения электромагнитная краевая заслонка 15 является системой удерживания магнитного типа и включает в себя, как правило, магнитный элемент С-образной формы. Магнитный элемент 30, таким образом, включает в себя сердечник 32, имеющий верхнее плечо или полюс 34 и нижнее плечо или полюс 36, расположение которых определяет поперечное сечение С-образной формы. Сердечник 32 включает в себя обмотку 38 индукционной катушки, состоящую из катушки, намотанной на сердечник 32 магнитного элемента 30, для того чтобы создать индукционную катушку. Таким образом, намотка выполнена из множества проводников, намотанных на сердечник 32 магнитного элемента 30. Обмотки 38, намотанные на сердечник 32, могут быть выполнены из металла, например, такого как медный провод.The structure of the electromagnetic edge damper 15 is illustrated in detail in FIG. 8a, which shows a section through the device 15 of the edge damper shown in FIG. 2a. In a preferred embodiment, the electromagnetic edge shutter 15 is a magnetic type retention system and typically includes a C-shaped magnetic element. The magnetic element 30 thus includes a core 32 having an upper arm or pole 34 and a lower arm or pole 36, the arrangement of which defines a cross section of a C-shape. The core 32 includes an induction coil winding 38 consisting of a coil wound around the core 32 of the magnetic element 30 in order to create an induction coil. Thus, the winding is made of many conductors wound on the core 32 of the magnetic element 30. The windings 38 wound on the core 32 can be made of metal, for example, such as a copper wire.

Все еще рассматриваем Фиг.8а, верхнее плечо 34 заканчивается лицевой поверхностью 42 полюса, тогда как нижнее плечо 36 заканчивается лицевой поверхностью 44 полюса соответственно, расплавленный металл М удерживается между ними. Таким образом, лицевые поверхности 42 и 44 полюсов определяют поверхность, из которой магнитные силовые линии, созданные магнитным элементом 30 совместно с индукционной катушкой 38, проходят от одной лицевой поверхности 42 полюса к другой лицевой поверхности 44 полюса. Эти магнитные силовые линии 48 указаны на Фиг.8а.8a, the upper arm 34 ends with the face of the pole 42, while the lower arm 36 ends with the face of the pole 44, respectively, the molten metal M is held between them. Thus, the front surfaces of the poles 42 and 44 define a surface from which the magnetic lines of force created by the magnetic element 30 together with the induction coil 38 extend from one front surface of the pole 42 to the other front surface of the pole 44. These magnetic lines of force 48 are indicated in FIG. 8a.

Фиг.9а-9с иллюстрируют различные углы лицевой поверхности 44 полюса и ориентации в соответствии с данным изобретением. Специалистам в данной области техники понятно, что, когда зазор 43 между лицевыми поверхностями полюсов увеличивается, магнитная индукция в зазоре уменьшается. Фиг.9а иллюстрирует поперечное сечение магнитного элемента 30, в котором лицевые поверхности 42 и 44 полюсов имеют отрицательный угол относительно вертикальной плоскости, по существу перпендикулярной плоскости, на которой вытягивается литье. Отрицательный угол означает, что зазор 43 между лицевыми поверхностями полюсов меньше со стороны внешнего края каждого полюса, чем со стороны внутреннего края каждой лицевой поверхности полюса. В результате удерживающие силы, созданные магнитным элементом, показанным на Фиг.9с, более сильны со стороны внешнего края каждой лицевой поверхности полюса, чем со стороны внутреннего края каждой лицевой поверхности полюса. Фиг.9b иллюстрирует поперечное сечение магнитного элемента 30, в котором лицевые поверхности 42 и 44 полюсов не имеют никакого угла относительно вертикальной плоскости, по существу перпендикулярной плоскости, на которой вытягивается литье. Равный нулю угол означает, что зазор 43 между лицевыми поверхностями полюсов является одинаковым со стороны внутреннего края каждой лицевой поверхности полюса и со стороны внешнего края каждой лицевой поверхности полюса. В результате магнитное поле, создаваемое магнитным элементом, показанным на Фиг.9b, довольно однородно в пределах каждой лицевой поверхности полюса. Фиг.9с иллюстрирует поперечное сечение магнитного элемента 30, имеющего лицевые поверхности 42 и 44 полюсов, которые частично параллельны и частично не параллельны. Внутренняя область лицевых поверхностей 42 и 44 полюсов имеет отрицательный угол относительно горизонтали.9a-9c illustrate various angles of a pole face 44 and an orientation in accordance with this invention. Those skilled in the art will understand that when the gap 43 between the front surfaces of the poles increases, the magnetic induction in the gap decreases. Fig. 9a illustrates a cross-section of a magnetic element 30 in which the face surfaces 42 and 44 of the poles have a negative angle with respect to a vertical plane substantially perpendicular to the plane on which the molding is drawn. A negative angle means that the gap 43 between the faces of the poles is smaller on the side of the outer edge of each pole than on the side of the inner edge of each face of the pole. As a result, the holding forces created by the magnetic element shown in FIG. 9c are stronger from the outer edge of each front surface of the pole than from the inner edge of each front surface of the pole. Fig. 9b illustrates a cross-section of a magnetic element 30 in which the face surfaces 42 and 44 of the poles have no angle relative to a vertical plane substantially perpendicular to the plane on which the molding is drawn. An angle equal to zero means that the gap 43 between the faces of the poles is the same from the side of the inner edge of each face of the pole and from the side of the outer edge of each face of the pole. As a result, the magnetic field generated by the magnetic element shown in Fig. 9b is fairly uniform within each face of the pole. Fig. 9c illustrates a cross section of a magnetic element 30 having pole faces 42 and 44 that are partially parallel and partially non-parallel. The inner region of the front surfaces of the 42 and 44 poles has a negative angle relative to the horizontal.

В одном варианте осуществления данного изобретения магнитный элемент 30 выполнен из ферромагнитного материала, например, такого как кремнистая сталь, и может быть выполнен из цельного куска такого ферромагнитного материала. В качестве альтернативы магнитный элемент 30 может быть выполнен из многих ферромагнитных материалов, например, как конструкция разъемного сердечника, изображенная на Фиг.10. В другом варианте осуществления магнитный элемент 30 может быть сформирован из набора послойно сложенных элементов, подвергнутых механической обработке и скрепленных вместе с помощью механических средств, клея или аналогичных средств для придания желаемой конфигурации, как показано на Фиг.11. Во многих случаях использование таких слоистых сборок является предпочтительным, потому что слоистые сборки могут обеспечить более однородное распределение магнитного потока в магнитном элементе и уменьшить потери из-за насыщения магнитного элемента. Кроме того, для магнитного элемента, сделанного из слоистого ферромагнитного материала, электрическая энергия, рассеиваемая в виде тепла, более равномерно распределяется и более легко отводится, особенно там, где клей, используемый для скрепления слоистых элементов, имеет хорошую теплопроводность.In one embodiment of the present invention, the magnetic element 30 is made of a ferromagnetic material, for example, such as silicon steel, and can be made of a single piece of such a ferromagnetic material. Alternatively, the magnetic element 30 can be made of many ferromagnetic materials, for example, as the design of the detachable core shown in Fig.10. In another embodiment, the magnetic element 30 may be formed from a set of layered folded elements that have been machined and held together using mechanical means, glue, or similar means to impart the desired configuration, as shown in FIG. 11. In many cases, the use of such laminated assemblies is preferred because laminated assemblies can provide a more uniform distribution of magnetic flux in the magnetic element and reduce losses due to saturation of the magnetic element. In addition, for a magnetic element made of a layered ferromagnetic material, electric energy dissipated in the form of heat is more evenly distributed and more easily removed, especially where the adhesive used to bond the laminated elements has good thermal conductivity.

Вернемся к Фиг.8a-8d, магнитный элемент 30 окружен внешним защитным экраном 50, который предпочтительно выполняется из материала, обеспечивающего жесткость конструкции и обладающего чрезвычайно высокой электропроводностью и теплопроводностью. Предпочтительно, внешний защитный экран 50 изготавливают из меди, хотя другие металлы, такие как серебро и золото, могут аналогично использоваться. Высокая электрическая проводимость внешнего защитного экрана 50 помогает удерживать магнитные силовые линии в пределах магнитного элемента, в то время как хорошая теплопроводность способствует диссипации теплоты от всего устройства. Специалистам в данной области техники понятно, что внешний защитный экран 50 может быть снабжен охлаждающими каналами, расположенными внутри него или припаянными на нем трубками, для того чтобы распределить охлаждающую текучую среду, протекающую через внешний защитный экран, или по его поверхности с целью отвода теплоты, производимой электромагнитным полем. Например, входное отверстие может использоваться для того, чтобы пропустить охлаждающую текучую среду через внешний защитный экран для удаления из выходного отверстия, когда требуется дополнительная охлаждающая способность. Таким образом, охлаждающая текучая среда может быть пропущена через трубопровод в пределах внешнего защитного экрана, для того чтобы отвести теплоту, производимую электромагнитным полем.Returning to FIGS. 8a-8d, the magnetic element 30 is surrounded by an external protective shield 50, which is preferably made of a material that provides structural rigidity and has extremely high electrical and thermal conductivity. Preferably, the outer shield 50 is made of copper, although other metals, such as silver and gold, can likewise be used. The high electrical conductivity of the outer shield 50 helps to maintain magnetic lines of force within the magnetic element, while good thermal conductivity helps dissipate heat from the entire device. Those skilled in the art will recognize that the outer shield 50 may be provided with cooling channels located within it or tubes soldered thereon in order to distribute the cooling fluid flowing through the outer shield or over its surface to remove heat, produced by an electromagnetic field. For example, an inlet may be used to pass cooling fluid through an external shield to remove from the outlet when additional cooling capacity is required. In this way, the cooling fluid can be passed through a conduit within the outer protective shield in order to dissipate the heat produced by the electromagnetic field.

Электромагнитная краевая заслонка, используемая на практике согласно настоящему изобретению, также включает в себя внутренний защитный экран 56, имеющий подходящие размеры, для того чтобы плотно входить внутрь С-образной конфигурации магнитного элемента 30. Внутренний защитный экран 56 используется подобным образом для того, чтобы удерживать магнитные силовые линии, создаваемые катушкой 38 магнитного элемента 30, обеспечивая надежное удерживание магнитных силовых линий в пределах магнитного элемента 30. Кроме того, также возможно, а иногда желательно, включать трубопровод во внутренний защитный экран, для того чтобы охлаждающая текучая среда протекала через него там, где это желательно, чтобы увеличить рассеяние теплоты от магнита. Также можно убрать внутренний защитный экран; особенно тогда, когда используются пластины из текстурированной кремнистой стали и силовые линии проходят в пределах слоистой сборки.The electromagnetic edge shutter used in practice according to the present invention also includes a suitable inner shield 56 to fit snugly into the C-shape of the magnetic element 30. The inner shield 56 is used in a similar manner to hold magnetic field lines created by the coil 38 of the magnetic element 30, ensuring reliable retention of magnetic field lines within the magnetic element 30. In addition, it is also possible, and sometimes it is desirable to include the piping in the inner shield so that the cooling fluid flows through it where desired, in order to increase the heat dissipation from the magnet. You can also remove the internal protective screen; especially when textured silicon steel plates are used and lines of force extend within a layered assembly.

Силовые линии магнитного поля, соответствующего настоящему изобретению, обозначены на Фиг.8а-8d. На Фиг.8а магнитное поле простирается от одного полюса краевой заслонки до другого в плоскости, по существу параллельной боковым поверхностям валков. Это применимо в случае металлических валков, которые являются неферромагнитными (таких, как медные). Магнитное поле создает удерживающие силы на торцевых поверхностях валков. Фиг.8b иллюстрирует случай, когда магнитное поле проникает в зазор между валками и удерживает расплавленный металл внутри, дальше от лицевых поверхностей валков. Такая конфигурация будет в случае ферромагнитных валков и сильных магнитных полей. Это также может быть достигнуто путем применения ферромагнитного покрытия 200, имеющего достаточную глубину, для торцевых поверхностей и торца литейной поверхности неферромагнитного материала валка, как показано на Фиг.8d.The magnetic field lines of the present invention are indicated in FIGS. 8a-8d. 8a, the magnetic field extends from one pole of the edge gate to the other in a plane substantially parallel to the side surfaces of the rolls. This applies to metal rolls that are non-ferromagnetic (such as copper). The magnetic field creates holding forces on the end surfaces of the rolls. Fig. 8b illustrates the case where a magnetic field penetrates the gap between the rolls and holds the molten metal inside, further from the front surfaces of the rolls. This configuration will be in the case of ferromagnetic rolls and strong magnetic fields. This can also be achieved by applying a ferromagnetic coating 200 having a sufficient depth for the end surfaces and the end face of the casting surface of the non-ferromagnetic material of the roll, as shown in Fig. 8d.

В конструировании применяемого на практике устройства для электромагнитного удерживания может быть использован ряд различных методов для рассеяния теплоты, производимой электромагнитным полем. Как показано на Фиг.8с, обмотки 40 могут быть выполнены из кольцевого проводника с проходящим через него центральным отверстием 41. Таким образом, охлаждающая вода может протекать через центральное отверстие обмоток 40, для того чтобы способствовать рассеянию теплоты, производимой электромагнитным полем. Как показано на Фиг.12, сердечник 30 может также быть снабжен проходящим через него охлаждающим трубопроводом 47; таким образом, охлаждающая текучая среда может протекать через охлаждающий трубопровод 47, для того чтобы способствовать рассеянию теплоты, производимой электромагнитным полем.In designing a practical device for electromagnetic confinement, a number of different methods can be used to dissipate the heat produced by the electromagnetic field. As shown in FIG. 8c, the windings 40 can be made of an annular conductor with a central opening 41 passing through it. Thus, cooling water can flow through the central opening of the windings 40 in order to facilitate the dissipation of heat produced by the electromagnetic field. As shown in FIG. 12, core 30 may also be provided with cooling pipe 47 passing therethrough; in this way, the cooling fluid may flow through the cooling conduit 47 in order to facilitate the dissipation of the heat produced by the electromagnetic field.

Фиг.12 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором механическая краевая заслонка 55 используется в сочетании с электромагнитной краевой заслонкой 15, имеющей магнитный элемент 30. Магнитный элемент 30 расположен после механической краевой заслонки 55. Показанная механическая краевая заслонка 55 в идеале должна иметь некерамическую поверхность и содержать магнитный материал для уменьшения магнитного сопротивления в горловине литейной зоны. Керамический материал также может быть использован для изготовления механической краевой заслонки 55, если условия обработки препятствуют использованию металлического материала. В одном варианте осуществления данного изобретения механическая краевая заслонка 55 устанавливается для того, чтобы обеспечить надежное удерживание расплавленного металла внутри литейного устройства, когда он подается из разливочного желоба Н к подающему наконечнику Т. Как только расплавленный металл М достигнет подающего наконечника Т, удерживающие силы обеспечиваются электромагнитной краевой заслонкой 15. В такой схеме расположения срок службы механической краевой заслонки 55 увеличивается благодаря электромагнитной краевой заслонке 15, так как электромагнитная краевая заслонка 15 размещается в участке литейного устройства с наиболее агрессивными условиями.12 illustrates a preferred embodiment of the invention in which a mechanical edge damper 55 is used in combination with an electromagnetic edge damper 15 having a magnetic element 30. The magnetic element 30 is located after the mechanical edge damper 55. The shown mechanical edge damper 55 should ideally have a non-ceramic surface and contain magnetic material to reduce magnetic resistance in the neck of the casting zone. Ceramic material can also be used to make a mechanical edge flap 55 if the processing conditions impede the use of a metal material. In one embodiment of the present invention, a mechanical edge flap 55 is installed in order to provide reliable retention of the molten metal inside the casting device when it is fed from the casting trough H to the supply tip T. Once the molten metal M reaches the feed tip T, the holding forces are provided by electromagnetic edge damper 15. In such an arrangement, the service life of the mechanical edge damper 55 is increased due to the electromagnetic edge gap nke 15, since the electromagnetic edge shutter 15 is located in the area of the casting device with the most aggressive conditions.

Нижеследующие примеры представлены для иллюстрации настоящего изобретения и демонстрации его преимущества. Это не означает, что изобретение ограничено конкретными раскрытыми примерами.The following examples are presented to illustrate the present invention and demonstrate its advantages. This does not mean that the invention is limited to the specific examples disclosed.

Пример 1 - подтверждение электромагнитного вдавливанияExample 1 - confirmation of electromagnetic indentation

Алюминиевая полоса была отлита в соответствии с данным изобретением с использованием литейной машины со стальными валками. Затем полоса была металлографически протестирована, для того чтобы подтвердить влияние электромагнитной силы на расплавленный металл в литейной зоне. Испытываемые образцы были изготовлены, используя горизонтальную валковую литейную машину и сочетание электромагнитной и механической краевых заслонок, в соответствии с данным описанием. Отлитые полосы трех различных толщин (2.44 мм, 2.29 мм и 2.16 мм) были отлиты, когда рабочие параметры электромагнитной краевой заслонки составляли 2180 ампер-витков. Затем с краев полос были срезаны образцы и подготовлены для металлографической экспертизы. Было замечено, что центральная часть отлитой полосы была вдавлена вовнутрь по сравнению с внешними поверхностями полосы, как показано на Фиг.14а и 14b. Это наблюдение подтверждает удерживающее действие электромагнитной краевой заслонки во время литья, так как центральная часть полосы затвердевает последней.An aluminum strip was cast in accordance with this invention using a steel roll casting machine. Then the strip was metallographically tested in order to confirm the influence of electromagnetic force on molten metal in the casting zone. Test specimens were fabricated using a horizontal roll casting machine and a combination of electromagnetic and mechanical edge flaps, as described in this description. Cast strips of three different thicknesses (2.44 mm, 2.29 mm and 2.16 mm) were cast when the operating parameters of the electromagnetic edge damper were 2180 ampere-turns. Then, samples were cut from the edges of the strips and prepared for metallographic examination. It was noticed that the central part of the cast strip was pressed inward compared to the outer surfaces of the strip, as shown in Figures 14a and 14b. This observation confirms the holding effect of the electromagnetic edge flap during casting, since the central part of the strip hardens last.

Глубина удерживающего действия внутри валкового зазора была оценена посредством первого измерения ширины отлитой полосы при комнатной температуре, при этом ширина отлитой полосы составляла приблизительно 400.5 мм. Из этого измерения может быть оценена ширина полосы в пределах литейной зоны как 406 мм, добавляя величину сжатия, которое произошло во время отвердевания и охлаждения до комнатной температуры.The depth of retention within the roll gap was estimated by first measuring the width of the cast strip at room temperature, with the width of the cast strip being approximately 400.5 mm. From this measurement, the strip width within the casting zone can be estimated as 406 mm, adding the amount of compression that occurred during solidification and cooling to room temperature.

Принимая во внимание, что ширина литейного валка составляет приблизительно 432 мм, очевидно, что магнитное поле вдавило расплавленный центр литой полосы на расстояние приблизительно 13 мм (13 мм = (432 (ширина валка литейной машины) - 406)/2) от лицевой поверхности литейного валка на каждой стороне литейного валка. Точнее, вычитая рассчитанную ширину отлитой полосы в литейной зоне из ширины литейного валка, вычислено полное смещение, производимое электромагнитными краевыми заслонками. Величина смещения, производимого единственной краевой заслонкой, определяется количеством используемых краевых заслонок, которое в этом эксперименте состояло из двух электромагнитных краевых заслонок, установленных с противоположных концов литейных валков.Taking into account that the width of the casting roll is approximately 432 mm, it is obvious that the magnetic field pressed the molten center of the cast strip to a distance of approximately 13 mm (13 mm = (432 (width of the roll of the casting machine) - 406) / 2) from the front surface of the casting roll on each side of the casting roll. More precisely, subtracting the calculated width of the cast strip in the casting zone from the width of the casting roll, the total displacement produced by the electromagnetic edge dampers is calculated. The amount of displacement produced by a single edge shutter is determined by the number of used edge shutters, which in this experiment consisted of two electromagnetic edge shutters installed from opposite ends of the casting rolls.

Подобные электромагнитные вдавливающие эффекты наблюдались для всех трех различных толщин полосы, как суммировано в таблице, представленной на Фиг.13. Степень магнитного вдавливания была измерена как глубина центральной части полосы по отношению к краям. Магнитное вдавливание было несколько выше для более тонкой полосы, так как при более узком зазоре между валками создается более высокая магнитная индукция на любом заданном расстоянии. Предполагается, что различие в магнитном вдавливании между двумя сторонами (ведущей стороной и рабочей стороной) валков литейной машины, как суммировано на Фиг.13, обусловлено изменением места расположения электромагнитов и механических краевых заслонок.Similar electromagnetic depressing effects were observed for all three different strip thicknesses, as summarized in the table presented in FIG. 13. The degree of magnetic indentation was measured as the depth of the central part of the strip with respect to the edges. The magnetic indentation was slightly higher for a thinner strip, since with a narrower gap between the rollers a higher magnetic induction is created at any given distance. It is assumed that the difference in magnetic indentation between the two sides (the leading side and the working side) of the rolls of the casting machine, as summarized in FIG. 13, is due to a change in the location of the electromagnets and the mechanical edge flaps.

Пример 2 - управление профилем края литой полосыExample 2 - managing the profile of the edge of the cast strip

Профиль края полосы в литом состоянии был проверен при различных уровнях магнитодвижущей силы в электромагните. Профиль края, полученный при 2180 ампер-витках, показанный на Фиг.14, считался неподходящим для последующей прокатки полосы, если края не были выправлены до прокатки. Чтобы обеспечить отлитую полосу, имеющую профили края, подходящие для прокатки без дополнительной механической обработки, магнитодвижущая сила электромагнита была уменьшена, чтобы уменьшить вдавливание на центральной части литой полосы, так чтобы профиль края полосы был плоским или слегка выпуклым.The profile of the strip edge in the molded state was tested at various levels of magnetomotive force in an electromagnet. The edge profile obtained at 2180 ampere turns shown in FIG. 14 was considered unsuitable for subsequent rolling of the strip if the edges were not straightened before rolling. In order to provide a cast strip having edge profiles suitable for rolling without additional machining, the magnetomotive force of the electromagnet was reduced to reduce indentation in the central part of the cast strip, so that the edge profile of the strip was flat or slightly convex.

Плоский профиль края был получен в литой полосе при уровне тока в электромагните 180 А (или 1620 ампер-витков). Чтобы получить плоский профиль края, магнитное поле должно быть подобрано так, чтобы только компенсировать давление, производимое расплавленным металлом в литейной зоне, которое создается напором металла совместно с незначительным вкладом небольшого давления валков. Согласно Фиг.15 край литой полосы, изготовленной при таких условиях, был плоским и очень прямым, указывающим на то, что она могла быть прокатана без правки краев литой полосы или другой дополнительной механической обработки.A flat edge profile was obtained in a cast strip at a current level in an electromagnet of 180 A (or 1620 ampere turns). In order to obtain a flat edge profile, the magnetic field must be selected so as to only compensate for the pressure produced by the molten metal in the casting zone, which is created by the pressure of the metal together with the insignificant contribution of the small pressure of the rolls. 15, the edge of the cast strip manufactured under such conditions was flat and very straight, indicating that it could be rolled without straightening the edges of the cast strip or other additional machining.

Эта полоса успешно прокатывалась через поточный четырехклетевой прокатный стан. Литая полоса прокатывалась от толщины 2.7 мм (0.107 дюймов) в литом состоянии до толщины приблизительно 0.36 мм (0.014 дюймов), что соответствовало 87%-ному сокращению толщины. Согласно Фиг.16 лист, изготовленный таким способом, показал лишь незначительные трещины на краях, которые могли быть обрезаны перед свертыванием в рулон.This strip was successfully rolled through a continuous four-stand rolling mill. The cast strip was rolled from a thickness of 2.7 mm (0.107 inches) in the cast state to a thickness of approximately 0.36 mm (0.014 inches), which corresponded to an 87% reduction in thickness. According to Fig. 16, a sheet made in this way showed only minor cracks at the edges that could be cut before being rolled up.

После надлежащего регулирования электромагнитной краевой заслонки получают высококачественные края полосы в литом состоянии, что позволяет осуществлять прокатку до высоких коэффициентов уковки, экономя материалы и улучшая эффективность процесса.After proper regulation of the electromagnetic edge flap, high-quality strip edges are obtained in a molded state, which allows rolling to high forging coefficients, saving materials and improving process efficiency.

В то время как данное изобретение детально показано и описано в отношении предпочтительных вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что вышеприведенные и другие изменения в формах и деталях могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения. Поэтому предполагается, что изобретение не ограничено точными формами и деталями, описанными и проиллюстрированными, а находится в пределах объема нижеследующей формулы изобретения.While the invention has been shown and described in detail with respect to preferred embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that the above and other changes in forms and details can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it is assumed that the invention is not limited to the exact forms and details described and illustrated, but is within the scope of the following claims.

Claims

1. A casting device containing a pair of casting rolls adapted to receive molten metal containing aluminum along a horizontal axis, the vertical distance separating the pair of casting rolls defines the casting zone and at least two electromagnetic edge shutters, at least at least one electromagnetic edge damper is installed on the side of the casting zone, and the electromagnetic edge damper contains an induction coil wound on a part of the magnetic element to create a magnetic field when a current is applied, while the specified magnetic element includes first and second magnetic poles, remote from the side wall of the pair of casting rolls and aligned along it, the first pole has a first front surface and the second pole has a second front surface, while the current provides a magnetic field perpendicular to the horizontal axis that holds the molten metal in contact with the casting rolls, essentially without increasing the temperature of the molten metal.

2. The device according to claim 1, in which the specified current is an alternating current with a frequency in the range from 40 to 10000 Hz.

3. The device according to claim 1, in which the specified current is less than 2000 ampere-turns.

4. The device according to claim 1, which includes a protective screen located around the magnetic element.

5. The device according to claim 1, in which the magnetic element essentially has a C-shaped configuration and includes a core and parallel poles that are integral with and protruding from the core.

6. The device according to claim 1, in which the vertical distance dividing the pair of casting rolls provides a metal head at which the molten metal is held between the casting rolls using a magnetic field at the specified current without a significant increase in the temperature of the molten metal resulting from the action of magnetic fields.

7. The device according to claim 1, in which the vertical distance dividing the pair of casting rolls is less than 1.0 ".

8. The device according to claim 1, in which the magnetic element is installed relative to the casting zone so that the magnetic field forms a convex side wall, a concave side wall, or a substantially flat side wall of the molten metal in the casting zone.

9. The device according to claim 1, in which the magnetic element is made of ferromagnetic material in the form of a package of connected or mechanically connected plates or the magnetic element is made of ferromagnetic material in the form of a solid core.

10. The device according to claim 1, wherein said pair of casting rolls contains ferromagnetic material, non-ferromagnetic material or non-ferromagnetic material that is at least coated with ferromagnetic material at least on the casting surfaces and side walls of the pair of casting rolls.

11. The device according to claim 1, in which the side wall of the pair of casting rolls is essentially flat.

12. A casting device containing a pair of casting rolls adapted to receive molten metal containing aluminum along the horizontal axis, the vertical distance separating the pair of casting rolls defines the casting zone, the end node for supplying molten metal to the casting zone along the horizontal axis from the casting troughs while keeping the molten metal substantially non-oxidized, and at least two edge holding devices, at least one edge holding device being installed It is located on the side of the casting zone, while the edge holding device comprises a mechanical edge damper installed at least above the end portion of the molten metal supply unit and partially protruding in the direction of the casting zone, and an electromagnetic edge damper containing the first and second magnetic poles remote from the side walls of the casting rolls aligned with it and overlapping part of the specified mechanical edge flap, partially protruding in the direction of the casting zone, the first m the magnetic pole has a first front surface, and the second magnetic pole has a second front surface, while the electromagnetic edge damper provides a magnetic field perpendicular to the specified horizontal axis, which holds the molten metal in contact with the casting rolls.

13. The casting device according to item 12, in which the specified end feed node has a length that essentially prevents the formation of waves in the casting trough under the influence of a magnetic field.

14. The casting device according to item 13, in which the specified electromagnetic edge valve contains an induction coil wound on a magnetic element to create a magnetic field when a current is applied.

15. The casting device of claim 14, wherein said current provides a magnetic field that holds molten metal in contact with the casting rolls, substantially without increasing the temperature of the molten metal.

16. A casting device comprising a pair of casting rolls adapted to receive molten metal containing aluminum along a horizontal axis, the vertical distance separating the pair of casting rolls defines the casting area and at least two electromagnetic edge dampers, at least at least one electromagnetic edge damper is mounted on the side of the casting zone, the electromagnetic edge damper comprising an induction coil wound on a part of the magnetic element to create a magnetic field when a current is applied, while the specified magnetic element includes first and second magnetic poles, remote from the side walls of the casting rolls and aligned along it, while the current provides a magnetic field perpendicular to the specified horizontal axis, which keeps the molten metal in contact with casting rolls, essentially without increasing the temperature of the molten metal.