利用凸度控制铸造金属带的方法技术

本发明专利技术提供了通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法和设备。用于通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的设备包括至少两个膨胀环，至少两个膨胀环定位在圆柱形管内并与圆柱形管相邻，并且在铸带的在铸造作业期间形成在铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm内间隔。替代地或附加地，该设备包括至少一个膨胀环，该至少一个膨胀环在铸造作业期间在圆柱形管内在对应于铸辊上形成的铸带的中央部分的位置。每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层，并且适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造期间圆柱形管膨胀改变铸辊的铸造表面的辊凸度和铸带的厚度轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用凸度控制铸造金属带的方法本申请是提交于2015年11月20日的美国申请No.14/946,872的国际申请。
本专利技术涉及通过双辊铸机中的连铸而铸造金属带。
技术介绍
在双辊铸机中，熔化金属被引入在被冷却的一对相反旋转的水平铸辊之间，使得金属壳在移动的铸辊表面上凝固并在水平辊之前的辊隙处被带到一起，以产生凝固的带产品，带产品被从铸辊之间的辊隙朝下递送。本文中使用术语“辊隙(nip)”来指代铸辊最接近在一起处的总体区域。熔化金属可以从钢水包(ladle)被到入较小容器或一系列较小容器中，其从较小容器流动通过金属递送嘴(nozzle)和位于辊隙上方的嘴，形成熔化金属的铸池，铸池被支撑在铸辊的紧挨着辊隙上方并沿着辊隙的长度延伸的铸造表面上。此铸池通常由在保持与铸辊的端部表面滑动接合的侧板或侧封板之间被限定，从而限制铸池的抵抗流出的两个端部。双辊铸机能够由通过定位在塔台(turret)上的钢水包的序列的熔化的钢连续地制造铸带。熔化金属被从每个钢水包倒出，进而倒入浇口盘，并且然后在流动通过金属递送嘴到铸池中之前被倒入到可移动浇口盘(tundish)。浇口盘允许在塔台上用满的钢水包交换空的钢水包，而不会打断铸带的制造。在由双辊铸机铸造薄带中，总体上由铜或铜合金制成的、通常涂覆有铬或镍的铸辊在铸造期间被用冷却水内部冷却，允许高热通量以及进而带的快速凝固，其中铸辊经受来自暴露于熔化金属的可观的热变形。铸辊的铸造表面的凸度在铸造作业期间变化。铸辊的铸造表面的凸度进而确定由双辊铸机制造的薄铸带的带厚度轮廓，即，截面形状。具有凸面(即，正凸度)铸造表面的铸辊制造具有负(即，中央低陷的)截面形状的铸带。相反地，具有凹面(即，负凸度)铸造表面的铸辊制造具有正(即，中央升高的)截面形状的铸带。如此，在典型铸造条件下，铸辊的铸造表面的辊凸度用于制造期望的带截面厚度轮廓。在薄带铸造中，铸辊通常在冷时被机加工为具有初始凸度，初始凸度基于在铸造期间的铸辊的铸造表面的预计的凸度。然而，铸辊的铸造表面在冷条件与铸造条件之间的形状的差异是难以预测的。此外，铸造作业期间的铸辊的铸造表面的凸度可能显著地变化。铸辊的铸造表面的凸度在铸造期间可能由于供给到铸机的铸池的熔化金属的温度上的改变、由于铸辊的铸造旋转上的改变以及由于诸如熔化的钢成分上的轻微改变的其他铸造条件而变化。铸辊凸度控制的之前的提案依赖于机械装置来使铸辊物理地变形；例如，通过铸辊内的变形活塞或其他元件的移动或通过对铸辊的支撑轴施加弯曲力。然而，这些用于铸辊凸度控制的之前的提案具有局限。例如，日本专利No.2544459(本文中，“JP‘459”)描述了具有内部“嵌入在两个端部部分中的水冷却的辊加热构件”的铸辊，其在铸造期间用来控制在每个辊端部经历的变形。参见，JP‘459，段：“为了解决问题所采用的构件”。铸辊是固体金属辊，其具有内部冷却通道，其需要铸辊的端部处的水加热构件。美国专利No.5,560,421(本文中，“‘421专利”)讨论了JP‘459中所公开的铸机的局限，其声称“要加热的每个圆筒(drum)01的热容是大的，要控制的圆筒的外表面的形状的变形响应度是低的，并且将难以或不可能即使控制工件”。‘421专利，列1，ll.64–列2，ll.1。‘421专利继续解释，“将不可能适当地控制要连续地铸造的工件的形状”。同上，列2，ll.6-7。‘421专利提出了解决方案，其中固体铸辊具有端部切口，端部切口具有由水加热的大的外部环状元件(去往固体辊)。这些环状元件用来改变铸辊的轮廓。‘421专利，列2，ll.37-42。然而，诸如由JP‘459和或‘421专利所提出的那些大的固体铸辊造价昂贵，具有相对短的使用寿命(由于来自在较大圆柱体质量的双辊铸造期间所经历的循环热通量的热疲劳的效应)，并且由于它们的大的热质量而更不易响应。还已经提出了将膨胀环直接定位在圆柱形管(例如，80毫米厚度的铜和铜合金，可选地具有其上的铬或铬合金的涂层，并且具有延伸穿过管的多个纵向水流通路)上，以形成铸辊。此提案被尝试并失败。提供到膨胀环的热量被传递到圆柱形管中，因此环不会有效地响应于热量而使圆柱形管膨胀，以商业地控制铸辊的铸造表面的凸度的形状。相应地，仍存在对在铸造期间直接并密切地控制铸辊的铸造表面的凸度的形状并进而控制由双辊铸机制造的薄铸带的截面厚度轮廓的可靠且有效的方式的需求。
技术实现思路
本专利技术所公开的是通过由定位在形成铸辊的圆柱形管内并与圆柱形管相邻的膨胀环来控制铸辊的铸造表面的凸度而控制铸辊凸度并进而控制截面带厚度轮廓的可靠且有效的方法。所公开的是通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，包括以下步骤：a.组装铸机，铸机具有一对相反旋转的铸辊，一对相反旋转的铸辊在其之间具有辊隙，能够从辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有涂覆在其上的金属或金属合金，并且具有延伸穿过圆柱形管的多个纵向水流通路；b.将至少两个膨胀环定位在圆柱形管内并与圆柱形管相邻，并且在铸带的在铸造作业期间形成在铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm(优选地在200mm内)内间隔，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造期间圆柱形管改变铸辊的铸造表面的辊凸度和铸带的厚度轮廓；c.组装金属递送系统，金属递送系统能够形成铸池，铸池被支撑在铸辊的在辊隙上方的铸造表面，具有与辊隙的端部相邻的侧封板，以限定铸池；以及d.响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而控制膨胀环的径向尺寸，以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度。施加于膨胀环的功率的量可以基于来自至少一个传感器的反馈而变化，所述一个或多个传感器或传感器能够感测以下性质中的至少一个：-一个或多个膨胀环的温度，-铸造下游的厚度轮廓，-铸带的在接近于铸带边缘的限定点处的局部厚度，-铸造作业期间的铸辊表面凸度，以及-接近于铸带边缘的限定点处的径向铸辊膨胀度；并且能够产生标志铸带的上述性质中的至少一个的数字或模拟(典型地电)信号。应小心使每个膨胀环上的隔绝涂层足够厚，以便控制或消除从膨胀环到铸辊的热量传递。厚度上至少0.010英寸的隔绝涂层(例如0.025英寸)是必要的，以具有从膨胀环到铸辊的热量传递的有效的控制。隔绝涂层可以等离子体喷涂在膨胀环上。隔绝涂层可以用氧化锆喷雾(诸如8％氧化钇稳定的氧化锆喷雾)来等离子体喷涂。应注意，隔绝涂层可以附加地施加到圆柱形管，但为了经济性和有效性，隔绝涂层应直接施加到膨胀环。每个膨胀环可以具有至少一个加热元件，加热元件可以由不锈钢、镍或镍合金制成。一个或多个加热元件可以如所期望而位于每个膨胀环中。每个膨胀环可以提供上至30kW的加热输入；优选地，至少3kW的加热输入。膨胀环还可以具有穿过其的水通路，允许水流动通过环。流动通过膨胀环的水可以调节为使膨胀环在径向尺寸上膨胀或收缩，并且进而使圆柱形管的直径如所期望而增大或缩小，以在作业期间控制铸辊的铸造表面的凸度形状。此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法还可以包括在响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种改变膨胀环的径向尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，所述方法包括以下步骤：a.组装铸机，所述铸机具有一对相反旋转的铸辊，所述一对相反旋转的铸辊在其之间具有辊隙，能够从所述辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，所述圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有涂覆在其上的金属或金属合金，并且具有延伸穿过所述圆柱形管的多个纵向水流通路；b.将至少两个膨胀环定位在所述圆柱形管内并与所述圆柱形管相邻，并且在所述铸带的在铸造作业期间形成在所述铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm内间隔，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造期间所述圆柱形管膨胀改变所述铸辊的铸造表面的辊凸度和所述铸带的厚度轮廓；c.组装金属递送系统，所述金属递送系统能够形成铸池，所述铸池被支撑在所述铸辊的在所述辊隙上方的所述铸造表面，具有与所述辊隙的端部相邻的侧封板，以限定所述铸池；以及d.响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而控制所述膨胀环的径向尺寸，以在所述铸造作业期间控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.20 US 14/946,8721.一种通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，所述方法包括以下步骤：a.组装铸机，所述铸机具有一对相反旋转的铸辊，所述一对相反旋转的铸辊在其之间具有辊隙，能够从所述辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，所述圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有涂覆在其上的金属或金属合金，并且具有延伸穿过所述圆柱形管的多个纵向水流通路；b.将至少两个膨胀环定位在所述圆柱形管内并与所述圆柱形管相邻，并且在所述铸带的在铸造作业期间形成在所述铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm内间隔，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造期间所述圆柱形管膨胀改变所述铸辊的铸造表面的辊凸度和所述铸带的厚度轮廓；c.组装金属递送系统，所述金属递送系统能够形成铸池，所述铸池被支撑在所述铸辊的在所述辊隙上方的所述铸造表面，具有与所述辊隙的端部相邻的侧封板，以限定所述铸池；以及d.响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而控制所述膨胀环的径向尺寸，以在所述铸造作业期间控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度。2.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：e.定位至少一个传感器，所述至少一个传感器能够感测以下性质中的至少一个：-所述膨胀环的温度；-下游的所述铸带的厚度轮廓；-所述铸带在接近于所述铸带边缘的限定点处的局部厚度；-所述铸造作业期间的铸辊表面凸度；-接近于所述铸带边缘的限定点处的径向铸辊膨胀度；以及产生数字信号或模拟信号中的至少一种或指示所述铸带的上述性质的信号。3.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：e.对应于所述铸带的在铸造期间形成在所述铸辊上的中央部分而将至少一个膨胀环定位在所述圆柱形管内，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并且适配为在径向尺寸上改变，使得在铸造期间所述圆柱形管膨胀改变所述铸辊的凸度的铸造表面和所述铸带的厚度轮廓。4.根据权利要求2所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：f.对应于所述铸带的在铸造期间形成在所述铸辊上的中央部分而将至少一个膨胀环定位在所述圆柱形管内，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并且适配为在径向尺寸上改变，使得在铸造期间所述圆柱形管膨胀改变所述铸辊的凸度的铸造表面和所述铸带的厚度轮廓。5.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：e.在每个膨胀环中提供水通路，其中水可以流动通过所述水通路，并且控制所述水流动并调节所述膨胀环的膨胀。6.根据权利要求3所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：f.在每个膨胀环中提供水通路，其中水可以流动通过所述水通路，并且控制所述水流动并调节所述膨胀环的膨胀。7.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中所述膨胀环的加热元件由不锈钢、镍或镍合金制成。8.根据权利要求2所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：f.在响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而控制具有其上的隔绝涂层的所述膨胀环的径向尺寸以在所述铸造作业期间控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变所述铸辊的旋转速度。9.根据权利要求4所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：g.在响应于从所述至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而改变具有其上的隔绝涂层并且与所述铸带的边缘部分间隔的所述膨胀环的径向尺寸以及对应于所述铸带的中央部分的具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环的径向尺寸以在所述铸造作业期间控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变所述铸辊的旋转速度。10.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环具有50与150mm之间的环尺寸。11.根据权利要求3所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环具有50与150mm之间的环尺寸，并且对应于所述铸带的中央部分的具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环具有50与150mm之间的环尺寸。12.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环具有上至200mm的宽度。13.根据权利要求3所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环具有上至200mm的宽度，并且对应于所述铸带的中央部分的具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环具有上至200mm的宽度。14.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环提供上至30kW的加热输入。15.根据权利要求3所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环提供上至30kW的加热输入，并且对应于所述铸带的中央部分的具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环提供上至30kW的加热输入。16.根据权利要求1所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中可以独立于控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度而控制具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环的径向尺寸。17.根据权利要求3所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，可以独立于控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度而控制其中具有其上的隔绝涂层且与所述铸带的边缘部分间隔的每个膨胀环和对应于所述铸带的中央部分的具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环的径向尺寸。18.根据权利要求4所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：g.在响应于从所述至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种改变所述膨胀环的径向尺寸以在所述铸造作业期间控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制所述铸辊的位置，以改变所述铸辊轴线中线之间的水平距离，具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环对应于所述铸带的中央部分或边缘部分中的至少一个性质。19.一种通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，所述方法包括以下步骤：a.组装铸机，所述铸机具有一对相反旋转的铸辊，所述铸辊具有其间的辊隙，能够从所述辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，所述圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有在其上涂覆的金属或金属合金，并且具有延伸穿过所述圆柱形管的多个纵向水流通路；b.对应于所述铸带的在铸造作业期间形成在所述铸辊上的中央部分而将至少一个膨胀环定位在所述圆柱形管内，所述至少一个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并且适配为在径向尺寸上改变，使得在铸造期间所述圆柱形管膨胀改变所述铸造表面的凸度和所述铸带的厚度轮廓；c.组装金属递送系统，所述金属递送系统能够形成铸池，所述铸池被支撑在所述铸辊的在所述辊隙上方的铸造表面，具有与所述辊隙的端部相邻的侧封板，以限定所述铸池；d.响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而控制所述至少一个具有其上的隔绝涂层的膨胀环的径向尺寸，以在所述铸造作业期间控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度。20.根据权利要求19所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：e.定位至少一个传感器，所述至少一个传感器能够感测以下性质中的至少一个：-所述至少一个膨胀环的温度；-下游的所述铸带的厚度轮廓；-所述铸带在接近于所述铸带边缘的限定点处的局部厚度；-所述铸造作业期间的铸辊表面凸度；-接近于所述铸带边缘的限定点处的径向铸辊膨胀度；以及产生数字信号或模拟信号中的至少一种或指示所述铸带的上述性质的信号。21.根据权利要求19所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：e.在所述至少一个膨胀环中提供水通路，其中水可以流动通过所述水通路，并且控制所述水流动并调节所述至少一个膨胀环的膨胀。22.根据权利要求19所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中所述至少一个加热元件由不锈钢、镍或镍合金制成。23.根据权利要求20所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，还包括以下步骤：f.在响应于从所述至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而改变所述至少一个具有其上的隔绝涂层的膨胀环的径向尺寸以在所述铸造作业期间控制所述铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变所述铸辊的旋转速度。24.根据权利要求19所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中所述至少一个具有其上的隔绝涂层的膨胀环具有50与150mm之间的环尺寸。25.根据权利要求19所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中所述至少一个具有其上的隔绝涂层的膨胀环具有上至200mm的宽度。26.根据权利要求19所述的通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，其中所述至少一个具有其上的隔绝涂层的膨胀环提供上至30kW的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小罗伯特G努宁，JM托马斯，M庞德，B里斯，
申请(专利权)人：纽科尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US