无分离剂的铝带铸造制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备的同动冷模的铸造辊或铸造带；以及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备，其包括至少一个带有铸造间隙的同动冷模。本发明专利技术进一步涉及一种通过带材铸造设备制造铝合金带材的方法。本发明专利技术的目的是提供一种铸造辊或铸造带或带材铸造设备，利用其一方面可以避免在带材铸造过程中在铸造辊或铸造带上出现粘附，另一方面尤其是在工业条件下可以生产出低离析和无裂纹的铝合金带材，该目的通过特定的表面结构解决，方法是铸造辊或铸造带的表面具有大于5μm的粗糙度值Sa和小于42cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无分离剂的铝带铸造


[0001]本专利技术涉及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备的同动冷模的铸造辊或铸造带；以及一种用于制造铝合金带材的带材铸造设备，其包括至少一个具有铸造间隙的同动冷模。本专利技术还涉及一种通过带材铸造设备制造铝合金带材的方法。

技术介绍

[0002]通过带材铸造设备进行带材铸造是一种经济和节能的替代性方法，可以替代传统的通过铸锭、再加热和热轧进行的金属带材制造。在带材铸造中，直接从金属熔体中生产接近最终尺寸的热带材。为此，金属熔体在带材铸造设备中进行铸造，其中铸造带材在其中成形的铸造区域或凝固区域在至少一个纵向侧上由在铸造过程中不断移动和冷却的屏障界定。这个屏障与凝固的带材一起运行，这样就提供了所谓的同动冷模。同动冷模允许较高的铸造和凝固速度。由于金属带材的所需宽度和效率的进一步提高，一方面，通过双辊铸造方法(Twin Roll Casting；TRC)的铸造轧制已经在铝工业中确立。在这种情况下，金属熔体尤其被引入到内部冷却的辊对或滚子对中，并首先在两个辊之间的铸造间隙中凝固，然后被重新塑形，作为带材被拉出并例如卷起。这样的带材铸造设备例如从WO 2004
‑
000487中是已知的。另一方面，大部分水平运行的双带方法(Twin Belt Casting或Hazelett方法；TBC)已经建立起来，其中同动的冷模由两条冷却(阻挡块)带的相对侧形成，在这两条带之间形成铸造间隙，金属熔体在其中凝固。在带式方法中，也使用履带式冷模(块铸造，Blockcasting)形式的同动冷模，其中冷却块布置在带段上。用于钢带制造的各种铸造辊是已知的，例如从CN 104 002 202A、CN 104 002 203、CN 106
[0003]272 087、US 2010/300643和EP 0 736 350 A1。适用于有色金属的相应带材铸造设备的铸造辊在KR 100 928 768B1中是已知的，其具有平均粗糙度Ra小于5μm的打磨表面。
[0004]在使用带材铸造方法制造铝带时，存在的问题是带材与冷模表面的粘附。在带材形成过程的开始阶段，熔体与冷模接触。凝固种在接触点上形成。凝固种长成凝固核，其在随后的过程中连成连续生长的带壳。由此产生的两个连续生长的带壳随后在重新塑形的过程中接合形成带材。在这个过程中，熔体或热带材表面与同动冷模一起在高压下的接触，一方面导致两个带壳的焊接，但另一方面也导致带材表面与同动冷模的不期望的粘附或焊接。这可能导致带材表面的热裂纹或带材结构的不均匀性，从而导致带材的不良材料性能。在最坏的情况下，粘附会导致带材断裂，从而导致工艺中断。
[0005]因此，在TRC和TBC工艺中要使用分离剂来防止粘附；在尤其水平的TRC的情况下，主要使用石墨悬浮液。在TBC工艺中，永久涂层被额外应用于循环带。在TRC工艺中，通常使用打磨的铸造辊。
[0006]分离剂的使用是限制带材铸造工艺生产率的一个重要因素，并可能导致质量限制。例如，使用分离剂会导致生产的带材上出现不期望的沉积物。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的目的是提供一种铸造辊或铸造带，利用其一方面可以避免在铸造辊或铸造带上的粘连，另一方面尤其在工业条件下可以生产出低离析和无裂纹的铝合金带材。此外，本专利技术的目的在于提供一种相应的带材铸造设备和相应的带材铸造方法。
[0008]根据第一教导，这一目的通过根据本专利技术的铸造辊或铸造带实现，即铸造辊或铸造带的表面具有超过5μm的粗糙度值Sa和小于42cm
‑1的平均峰数RPc(0.5μm)。
[0009]铸造辊或铸造带的表面在这里指的是在带材铸造过程中与熔体或围绕熔体的氧化层接触的表面，即通常是指辊或带的周面。在采用履带式冷模形式的铸造带的情况下，铸造带的表面因此应理解为冷却块的相应表面。
[0010]为了使铸造辊或铸造带的表面结构化，可以使用抛丸方法，英文为“Shot Blasting Texturing”(SBT)。优选的是，通过抛丸处理来形成铸造辊或铸造带的表面结构。在此，将抛丸剂通过离心轮或通过压缩空气在2至7bar的压力下施加到表面。例如，钢球、玻璃球或塑料球被用作抛丸剂，例如其直径在1至5mm之间。该方法的另一个优点是，表面被重新塑形，从而引入了强化，这有助于表面在使用中变得更加耐磨。
[0011]传统上使用如上所述打磨过的铸造辊。通常情况下，以这种方式打磨的传统铸造辊的平均粗糙度在最多几μm的范围内。然而，本专利技术人已经认识到，令人惊讶的是，恰恰是使用粗糙的表面可以在防止粘附方面具有优势。尤其是，正是在铝熔体的情况下快速产生的、在熔体上形成的氧化层可以被加以利用，来大大减少熔体、带壳或带材在铸造辊或铸造带上的粘附。在粗糙度值Sa超过5μm和平均峰数RPc(0.5μm)小于42cm
‑1的情况下，就已经可以避免在铸造辊或铸造带上的粘附，因为与熔体的接触面积会因相应形成的细小的峰而减少。
[0012]在铸造辊或铸造带的另一个设计方案中，铸造辊或铸造带的表面具有超过15μm的粗糙度值Sa和/或小于35cm
‑
1的平均峰数RPc(0.5μm)。优选地，平均峰数RPc(0.5μm)至少为9或优选地至少为10cm
‑1，以达到优选的峰间距，并在很大程度上防止熔体或熔体上的氧化皮与辊基底接触。峰在此优选是随机分布的，并优选具有至少10μm的高度。Sa则是例如最多70μm。
[0013]由于表面比较粗糙和/或峰数较少，铝合金熔体的表面张力可以得到更好的利用，因此熔体或包围该熔体的氧化层与铸造辊或铸造带的接触只发生在粗糙度峰上，从而更好地避免了与铸造辊或铸造带的粘附。因此，熔体与同动的冷模，例如铸造辊或铸造带的表面的第一次接触发生在粗糙度峰上，在那里形成第一批凝固种。粗糙度和平均峰数的最佳相互作用实现了统计足够的接触点，以确保熔体的表面张力足以使接触只在粗糙度峰上进行。由于可以省去分离剂和额外的热流屏障，当熔体凝固时，热量散失直接通过粗糙度峰进行。通过利用氧化层的这种稳定功能，可以使带壳的凝固均匀化，以这种方式生产的铝带的质量可以得到改善。
[0014]在铸造辊或铸造带的另一种设计方案中，铸造辊或铸造带的表面具有一种表面结构，在(其上测量的)Abbott
‑
Firestone曲线中，在面积比例S
mr
为10％时，其高度值c至少高于零水平20μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值，即当c(50％)：＝0μm时，c(10％)≥20μm。优选地，铸造辊或铸造带的表面具有一种表面结构，在(其上测量的)Abbott
‑
Firestone曲线中，在面积比例S
mr
为10％时，其高度值c至少高于零水平25μm，其中
零水平被定义为面积比例为50％时的高度值，即当c(50％)：＝0μm时，c(10％)≥25μm。
[0015]这些特性导致了高轮廓高度同时的低承载比例。相应结构的表面有很深的口袋，即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于制造铝合金带材(6)的带材铸造设备(1)的同动的冷模(2)的铸造辊(22)或铸造带，其特征在于，铸造辊(22)或铸造带的表面(23)的粗糙度值Sa大于5μm，平均峰数RPc(0.5μm)小于42cm
‑1。2.根据权利要求1所述的铸造辊(22)或铸造带，其特征在于，铸造辊(22)或铸造带的表面(23)的粗糙度值Sa大于15μm和/或平均峰数RPc(0.5μm)小于35cm
‑1。3.根据权利要求1或2所述的铸造辊(22)或铸造带，其特征在于，铸造辊(22)或铸造带的表面(23)具有一种表面结构，所述表面结构在Abbott
‑
Firestone曲线中，在面积比例S
mr
为10％时，其高度值c至少高于零水平20μm，其中零水平被定义为面积比例为50％时的高度值。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，其特征在于，铸造辊(22)或铸造带的表面(23)的粗糙度值Sa为5至40μm，优选15至30μm，进一步优选20至25μm。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，其特征在于，铸造辊或铸造带的表面(23)在峰数方面基本上是各向同性的，并且X方向的RPc/Y方向的RPc比率值为1
±
5％，其中X方向和Y方向是相互垂直的。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，其特征在于，铸造辊(22)或铸造带的表面(23)在结构化后经过打磨，去除量不超过45μm，优选在30至40μm之间。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的铸造辊(22)或铸造带，其特征在于，至少铸造辊(22)或铸造带的表面(23)具有超过100W/(m*K)，优选是超过200W...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯弗里德里希，
申请(专利权)人：斯佩拉有限公司，
类型：发明
国别省市：