金属带连续浇铸的方法技术

连续浇铸金属带（２０）的方法和装置，与运动的铸造表面（１６Ａ）接触形成一熔化金属的铸池（３０），这样金属从铸池中凝固到运动的浇铸面上。通过使浇铸面非常光滑和在熔化金属与浇铸表面之间产生一定频率和振幅的振动，凝固金属的热传递速度会大大提高。这可以提高浇铸生产率并能使铸造金属的表面结构特别细。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于金属带的浇铸，主要用于黑色金属带的浇铸，同时也可用于其它金属带的浇铸。通过双辊铸造机连续浇铸金属带，这是众所周知的。熔化的金属被导入一对水平放置，反向旋转的铸辊中间，铸辊被冷却使熔化的金属在转动辊表面凝固，同时在辊隙间汇集，以产生从辊隙中向下传出的凝固带。熔化的金属可以通过一个中间流槽和中间流槽下面的一个铸口导入到辊隙中间，从而可以从中间流槽中得到一个熔化的金属流并将其导入辊隙中，以在对辊表面紧靠辊隙的上面形成一熔融金属的浇铸池。该池可以通过限定在与对辊两端保持滑动啮合的侧板或坝之间。虽然对辊铸造对遇冷能快速凝固的有色金属很成功，但应用这一技术铸造黑色金属却存在一些问题。一个尤为重要的问题是在辊子表面要使金属能足够快地并均匀地冷却。现在人们已知道可以通过保证辊子表面有一定的光洁度并在浇铸池中的熔融金属与对辊铸面之间产生振动而大大改善辊子铸造表面上金属的冷却。在以前的金属浇铸技术中，曾有人提出过在浇铸设备或其中的熔化金属上施加超声波振动，然而其目的通常只是为了阻止还在凝固的金属在铸面上的粘连，促使气体从熔融的金属中释放，减少非金属的杂质，提高内部晶粒的细度。在美国专利说明书4，582，117中，JulianHKushnick提出了对连续浇铸装置中的铸面施加超声波振动。在该情形下，铸面是一个在一对辊子之间伸展的运动环形带形式的连续移动的激冷衬底，这条带在熔化的金属池下面，金属从一个注嘴流到带上，超声波振动就施加在这一条带的下侧。Kushnick发现在金属凝固的临界时间之前通过激冷衬底向熔池施以超声波，可以加强激冷衬底的润湿，并促进溶池和激冷衬底的热交换。这种改进据说是由于熔液中心气体释放了出来，扩大了熔化金属与激冷衬底的接触面，并增强了熔化金属对激冷衬底的润湿，从而提高了激冷衬底和溶化金属之间的热传递。作为在其它的现有技术中将超声波用于铸造技术的建议中，设想的超声波振动频率在20～100KHz之间。以上的改进虽然很有价值，但它应用超声波只是增强润湿和加快溶液中气体的释放以防止粘连，而在提高熔化金属浇铸面之间的热传递方面并不显著。我们发现用一个表面十分光滑的浇铸辊，同时应用一定频率和辐值的振动可以在金属过程中获得全新的效果，大大提高正在凝固的熔化金属的热传递。这一改进十分有效，在一定浇铸速度下铸造金属带的厚度可以大大增加，或者对于一定厚度的金属带浇铸速度可以大大提高。热传递的加快可以使浇铸金属的表面结构显著改善。对于钢浇铸，振动频率的有效范围远远低于以前技术过程中的超声波频率。在下面说明中，有必要指定一种对浇铸面光洁度的定量测量。在我们的实验中，一特殊的量度是算术平均粗糙度，这是一标准量度，记为Ra，这一量度有助于确定本专利技术的范围。该值定义为在测定长度1m内粗糙断面距离该断面中线的全部绝对距离的算术平均值，断面的中线是指在其左右测定粗糙度的线，而且它是一条在切出的粗糙宽度的范围内平行于断面总方向的线，以使在中线两侧断面部分的面积相等。算术平均粗糙度可以定义为 根据本专利技术，这里给出了一种连续浇铸金属带的方法。该方法有一与运动浇铸面相连接的一池熔化金属，金属从池中凝固到运动的铸面上，其中浇铸面的算术平均粗糙度小于5微米，并且在铸池中熔化金属与浇铸面之间R有感生的相对振动运动。更准确地说，本专利技术提供了一种连续浇铸金属带的方法，该方法中熔化金属通过放置于辊隙之上的铸口向两平行铸辊间的辊隙注入，以紧接辊隙之上形成一支承在辊子铸面上的熔化金属烧铸池。铸辊转动从辊隙中向下送出金属带，其中辊子铸面的算术平均粗糙度小于5微米，同时在铸池的熔化金属和辊子浇铸面之间具有感生的相对振动。本专利技术还提供一种连续浇铸金属带的装置，它包括一对平行铸辊，在铸辊中间有一辊隙，一金属铸口，用于向辊隙注入熔化金属以在辊隙上面的辊子浇铸面上形成一熔化金属的铸池，辊子驱动器，用于驱动辊子以相反的方向转动，以从辊隙中得到一条向下传送的凝固金属带，以及振动装置，用于在铸池中的熔化金属和辊子浇铸面之间引起相对振动。浇铸面的算术平均粗糙度(Ra)小于0.5微米较好，但小于0.2微米效果可能最好。对于30m/分的浇铸钢速度，所述振动运动的频率可在0.5～20KHz范围内。然而最优的频率与振动的幅度有关。辊子的表面速度取决于所浇铸金属的厚度，但本专利技术可大大提高了可能的浇铸速度的范围，达到5m/秒。以本专利技术的方法，金属凝固的成核点比之以前的方法更加密集，从而可生产出比以前的更细的表面晶粒结构。成核密度最好不小于400核/mm2。根据本专利技术，在一个生产钢带的典型过程中成核密度可能在600～700核/mm2。我们的实验表明影响(晶粒)细化和相应热传递大幅度加快的关键因素是振动运动的峰值速率。更详细的说，为了表面结构的细化，必须满足最小的速率要求，最小的速率要求受铸面粗糙度和熔液特性(密度，传声速度和表面张力)的影响，但它可以准确地预测。为了更详细地解释本专利技术，下面参照附图对实验的结果进行描述。附图说明图1描述了在摸拟双辊铸造机时的确定金属凝固速度的实验装置;图2描述了用在图1实验装置中的浸入棒;图3描述了在应用和不应用振动时实验应用不同粗糙度的激冷表面测得的凝固常数;图4和5给出了金属凝固实验中所得到的金属凝固面的细化的和粗糙的表面结构的显微照片，图3的数据也从该实验中得出;图6和图7给出了实验所得凝固金属的两个特定样品上的构形和热传递数据;图8～15是对熔化的304不锈钢，A06碳钢和2011铝合金进行实验时所得的表面结构的显微照片;图16以图的形式显示了应用不同频率和振幅振动所得到的表面结构;图17和18描述了304不锈钢和A06碳钢在凝固过程中以不同的振动速率振动时相对时间的热通量;图19和20描述了不同速率的振动对实验中304不锈钢和A06碳钢的生产率的影响，以测定金属厚度的改善;图21是借助304不锈钢，A06碳钢以及2011铝的实验所得值理论预测出的表面结构细化所需要的振动速度;图22是按本专利技术的一种可操作的连续带铸造机的平面图;图23是图22所示带铸造机的侧视图;图24是在图22中24-24线上的垂直横截面;图25是在图22中25-25线上的垂直横截面;图26是在图22中26-26处的垂直横截面。图1和2描述了一金属凝固实验机，其中一个40mm×40mm的激冷块伸到熔化的钢池中，其速度十分接近双辊铸造机的浇铸面的情况。当激冷块在熔池中移动时，钢在激冷块上凝固，在块的表面形成一层凝固的钢。然后测量激冷块上遍及其面积的各个点上层的厚度，找出凝固速度的变化同时也找出在不同位置热传递的有效速度，这样就有可能找出一综合凝固速度，通常由K来表示，同时也可以描绘出凝固带上各点的值。这也可能检查带表面的微观结构，使凝固微观结构的变化与观测到的热传递值的变化对应起来。在图1和2描述的实验装置中，其中有一电感应炉1，炉中有在惰性气体氩气中的熔化的金属2。浸棒3安置在滑子4上，并可以由计算机控制的电机5以选定的速度伸入熔液2中然后抽回。浸棒3包含钢体6，钢体6中包含有磁致伸缩振子(trecnsducer)8和铜衬底7，振子8用于振动铜衬底，该衬底是-18mm厚直径为46mm的铜盘，铜盘上装有热电偶以测定衬底上的温度上升，还有一个测量仪用于记本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属带连续浇铸的方法，运动的浇铸面上接触地形成有一个金属熔液浇铸池，金属从该池中凝固到运动的浇铸面上，其中浇铸面的算术平均粗糙度（Ｐａ）小于５微米，在浇铸池中的熔化金属和浇铸面之间具有感生的相对振动运动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰弗里门，拉查尔斯特里佐夫，史蒂夫奥斯博恩，
申请(专利权)人：卡斯特里普公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]