铸锭轧制时减少切头损失的方法和使用的铸锭及底块技术

本发明专利技术涉及扁坯和铸锭轧制时减少切头损失用的方法和设备，用于形成具有特殊形状的平端部或头部端的扁坯。特殊的形状是借助机加工，锻造或优选地是借助铸造形成的。在平端部上的特殊的形状是在铸造时借助一个特殊形状的底块制成的。扁坯形铸锭的特殊形状的平端部通常是矩形的，以及具有纵向向外延伸的扩大部分，倾斜向下接近凹陷的中心低谷区。扩大的端部部分和凹陷的低谷区的横向侧面带有横向延伸的锥形的或弯曲的边缘。铸锭的头部端也可以具有类似的形状，其方法是在铸造工序结束时通过使用一个特殊形状的热顶模，或者借助机加工或锻造铸造的头部端。在反向粗轧机内随后的热轧中，特殊形状的扁坯铸锭可以减少重叠和舌形的形成，从而由于减少了端部切头损失而改进了材料回收率，以及由于增加了在轧机内金属的通过量而提高了轧制的效率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术一般地涉及金属铸锭的轧制，以及更具体地说，涉及用于增加铸锭轧制生产率和轧机效率的方法和设备，例如，这种增加是借助降低扁平坯料的轧制时的端部切头的损失。在材料利用率和轧制效率中这种有利的增加是借助新型的扁坯铸锭的端部几何形状获得时，该端部是在铸锭的一端或两端，优选地是在铸锭铸造时形成的。本专利技术最有利使用于铝合金轧制产品的制造。现有技术的说明一种广泛使用的制造铝厚板、薄板和箔材产品的方法，开始时包括扁坯形铸锭的垂直的半连续铸造，它具有最底下的前端，在技术中它称为铸锭的“平端部(butt end)，平端部是当液体金属在可移动的底块或者铸型的开口底部内的起动铸块上凝固时形成的。凝固之后，平端部具有底块的成形的几何形状。当凝固的金属铸锭从铸型的开口端原先被底块占据的位置排出时，底块连续地移动向下和离开铸型。金属的垂直铸造的铸锭的横截面具有铸型的水平的横截面几何形状。铸型的侧壁和由铸型排出的凝固的铸锭的侧壁被喷水以提高凝固速率。这种铸造技术称为直接冷激铸造或“DC”铸造，它们在技术中都是已知的。当铸锭达到预定的长度，浇至铸型的熔融金属流停止，以及凝固的铸锭由铸造坑取出，用于进一步加工。在商业的直接冷激铸造中普通的实践是在一个铸造工序中由一组肩并肩的多个铸型浇注出多个铸锭。当然，对于本专业普通技术人员很容易理解，本专利技术适合于与其它半连续铸造系统结合使用，比如，电磁铸造(EMC铸造)。DC或EMC铸造的铸锭随后可以剥皮除去铸造表面缺陷和在炉中加热进行均匀化，以保证在轧制前沿铸锭横截面的化学性均匀。为了使这样处理过的铸锭加工成为合格的最终产品，比如薄板、厚板、箔材、或类似产品，铸锭加热至希望的轧制温度，以及在扁坯轧机内经受多次的热轧粗加工道次。这种轧机组通常使用一台或多台反向粗轧机。在铸锭或有限宽度、厚度和长度的扁坯上存在的自由表面允许在热轧时在长度和宽度尺寸上产生不均匀的轧制变形。这种不均匀的变形引起在其中心区扁坯的延伸，它形成一个凸起的、在其两端纵向延伸的“舌形”状态，特别是在一般不使用侧面或边缘轧辊的、反向轧机内粗加工铝扁坯上。然而，舌形状态的形成在铝合金的轧制中并非罕见，即使轧机配备了边缘轧辊。上述的不均匀的变形现象更严重地出现在扁坯的长度方向，导致其它的情况，在技术中称为“折叠”，“重叠”或“裂痕”。这些在扁坯两端上不利的情况随着轧制的继续而更为恶化，以及最终必须用切头剪机去除，以允许轧制继续进行。由于切头剪切机设备的限制，某些轧机有对切头长度的限制，以及必须采取两次或更多次切头，以切去重叠和舌形变形限定的所需的长度。在某些情况下，业已发现，严重的扁坯端部延伸可能产生在早期的轧制道次时，理想的是借助中间的端部切头来除去这一缺陷，但是如果对于切头剪切扁坯的厚度过大，这种切头就是不可能的。在此种情况下，端部变形随后变得更糟，在轧制继续时引起附加的端部切头损失。众所周知，如果切头能延迟至后面的轧制工序，较短的切头长度可以提供显著的金属回收效益和/或工作效益。此外，业已知道，重叠或裂痕现象在某些严重情况下，会导致扁坯的上表面和下表面向上和向下扩张，超出了在水平的中心线处的扁坯端部。该重叠必须剪切掉，以允许轧制为较小的厚度，以便安全地进入连续的轧制设备。此外，“裂痕”的扩张的端部移动或损坏台面轧辊表面和工作轧辊，这样破坏了生产。还有众所周知，重叠引起金属内的夹层裂隙，它在轧制时增大，如果不将其用切头剪切机剪去，将会导致不合格的厚板和薄板产品。申请人的同事们早期的实验工作试图减少扁坯的轧制切头损失，方法是借助机加工去掉铸锭的上和下横向边缘，而使扁坯铸锭的两端具有锥度，这样由纵向侧视观察时，形成了截头锥形的、箭头形端部型面。在厂内试验中，是采用具有30°、38°和45°锥形端的铸锭进行的。最佳的形状发现是在30°和34°之间的锥度，以减少“折叠”、“重叠”、“裂痕”等问题。30°～40°的深锥度是借助机加工达到的，它代表附加的制造费用，以及也引起一些材料损失。此外，虽然“裂痕”问题借助机加工的锥形端部有某些减少，但“舌形”延伸问题，即凸起形状的端部(顶视图看)仍然存在。在美国专利4,344,309(Matsuzaki)中建议轧制钢扁坯的一种方法，用于防止“鱼嘴”重叠的增长，凹陷形成在钢扁坯的两端，方法是在几个短反向轧辊咬入轧件中局部轧制扁坯的两端。用于减少钢扁坯内重叠的形成。也可在扁坯的两端相对的侧边上的宽度方向上形成凹陷部位，方法是以相同的方式垂直地延伸侧面轧辊，试图防止鱼尾的形成。随后轧制进行，以减少钢扁坯的厚度，加上补充的侧面边缘轧制，及形成所需的中间的凹陷。这种精巧的轧制程序可以减少钢扁坯中重叠和鱼尾的形成，但它要求附加的轧制时间，从而增加了最终产品的费用。此外，许多扁坯粗轧机组，特别是铝工业中的扁坯粗轧机组，并未配备美国专利NO.4,344,309要求的垂直的侧面轧辊。该文献还建议钢铸锭的两端的成形法，方法是将铸锭的底端制成截头锥形，以减少切头损失，同时使用钢扁坯的边缘轧制。这些建议也不适用于不使用具有垂直取向轧辊的侧面或边缘轧制的铝粗轧机组。本专利技术克服了现有技术的缺点，它提供了用来减少至少在扁坯的平端部上的热轧端部的切头的方法、设备和成形的扁坯铸锭，极大地改善了轧制生产率以及金属生产率，特别是在铝合金轧制产品的热轧中。本专利技术提供了可提供具有特殊形状的铸锭的方法、产品和设备，这种特殊形状至少成形在铸锭的平端部，优选地是在铸造时成形的。本专利技术提供的特殊形状的扁坯铸锭减少了扁坯轧制时重叠/裂痕以及舌形的发生，从而减少了切头损失，以提高轧制生产率和金属回收率。本专利技术还提供了在扁坯铸锭铸造时使用的特殊形状的底块，以提供在铸锭内的成形的平端部，从而减少在随后热轧/扁坯成形时的重叠/裂痕的形成，按照本专利技术控制铸锭端部的形状，提供了较容易的切头，这是由于在需要切头时轧制的铸锭是较薄的。此外，本专利技术提供了使用“热顶”型铸型，用以在铸锭浇注结束时放置在铸型上，以便在铸锭头部端形成特殊的形状，它与平端部的形状相同。因此，头部端也减少了与舌形和重叠/裂痕有关的共同的轧制切头损失的问题。再者，本专利技术提供的扁坯铸锭具有至少一端是借助铸造或机加工制成的特殊形状的，以减少轧制时形成舌形和重叠等问题。专利技术概要本专利技术提供一种设备，它具有特殊形状的底块或起动铸块，以便给予直接冷激铸造(DC)或电磁铸造(EMC)的铸铝扁坯铸锭的平端部相同的形状。本专利技术还提供一种扁坯铸锭，其一端或两端借助铸造和/或机加工制成特殊的形状。本专利技术还包括借助提供一种扁坯铸锭，具有用铸造和/或机加工制成的至少一个特殊形状的端部，减少金属扁坯铸锭轧制时端部切头损失的过程或方法。已发现本专利技术在铝合金工业中特别的适用性。简单地说，按照本专利技术的设备具有一个底块或起动铸块，用于在半连续铸造站形成扁坯铸锭的平端部。底块具有在顶视图中的矩形。当由纵侧面图的横剖面观察时，底块具有凸起的中心区，在其相对的横向间隔的两端具有向下的锥形段，以形成在相对的横向的两端向下延伸的凹陷区。底块的凸起的中心区和横向间隔的凹陷的端部区当由狭边缘的侧面立视图观察时，在相对的侧面部分具有锥度，以提供平的表面，这些表面沿着一条公共线相交，这条公共线沿着底块的长度方向纵向地延伸。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在轧制金属铸锭时减少切头损失的方法，它包括下列步骤： （ａ）提供一个铸锭，它具有至少一个成形的端部，其中上述的成形的端部具有至少两个纵向向外延伸的扩大部分，设在位于相对的横向间隔的位置，与铸锭的相对的边缘面相邻，以及具有在扩大部分之间的减少纵向尺寸的低谷区，该低谷区被尺寸“Δ”限定；上述的铸锭的至少一个成形端部还具有上和下锥形段，横向延伸跨过上述的铸锭的宽度，分别从上述的铸锭的上轧制面和下轧制面延伸，跨过上述的扩大部分以及跨过上述的低谷区；以及 （ｂ）在上述扁坯铸锭上进行多个轧制道次，以便减少其厚度和增加上述铸锭的长度，在其中上述的端部向外延伸的扩大部分和上述的横向延伸的锥形段，分别用于减少重叠／夹层和舌形缺陷的形成，从而使上述缺陷引起的切头损失减少。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯E克劳斯特曼，雷T里克特，马克D克劳利，安杰伊马斯兰卡，
申请(专利权)人：阿尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]