对运动带连续冷却的方法和装置制造方法及图纸

一种对运动的带进行连续骤冷却并同时将骤冷却流体排离带的方法和装置，骤冷却流体流被横向地引导到金属带表面，对其进行骤冷却，一个封闭流体位于骤冷却流体的每一侧，流向骤冷却流体流，形成一个连续的封闭流体流动帘，防止骤冷却流体流出封闭流体的引入处之外。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对运动的带(web)连续冷却的方法和装置，特别涉及金属带材铸造的设备和方法，在此，对环形带冷却的方式的改进使金属铸造的质量得以改善。薄金属带材连铸的方法并不完善，一般来讲，用于金属带材连铸的现有工艺只适用于相对少数的合金与产品。出现的问题是，随着各种金属的合金成分增加，产品铸面质量变差。结果，许多合金必须使用模铸方法来生产。就铝而言，相对纯净的铝产品(如铝箔)可以在工业上进行连铸。同样，建筑用材能够被进行连续的带材铸造，这主要是因为对这种产品的表面的要求不高，不像对制罐头用的铝片有那么高的要求。但是，随着铝合金成分的增加，表面质量问题显现出来，总之，这种带材铸造不能适应许多种铝合金产品的制造。现有技术已出现了许多带材铸造机。一种惯用的设备是双带式带材铸造机，但它不适用于许多种金属的铸造，特别不适用于具有宽凝固温度范围的合金的铸造。在这种双带式带材铸造机中，设置了两条运动的带，在其之间确定了一个用于欲被铸造金属的一个移动铸模，带的冷却是这样进行的，即把冷却液与带的一侧相接触，该侧是和与熔融金属接触的一侧相反的那一侧。结果，该带承受了很高的热梯度，在一侧上熔融的金属与带接触，而在另一侧用冷却剂如水与带接触，这种动态的不稳定的热梯度会引起带的变形，使其上下部分变得不平。由此生产的产品具有成片的如下面所述的隔层或孔隙。里诺(Leone)在“ProceedingsofTheAluminumAssociation，IngotandContinuousCastingProcessTechnologySeminarForFlatRolledProducts”第二卷(1989年5月10日)中称如果不能获得带的稳定性及合理的热流动的话，将会出现严重的问题。首先，如果当熔融金属固体后，带的任何一部分出现变形，并出现带材外层的内聚现象时，都将增大变形处的带材与带之间的间隙，这将导致带材外层被重新加热，或至少局部地减小外层的生长率。上述情况将进一步导致带材的反向分离，该分离在表面上产生树枝状晶间的低共溶点渗出物。此外，在具有介质和宽凝固范围合金的情况下，液体金属将从变形处流到带材邻近的、固化较快的部位。这又将导致带材表面被破坏，在其上形成多处收缩孔。上述破坏和收缩孔会在其后的辊轧工艺中断裂或在辊轧过的表面上产生严重的表面条纹。结果，上述双带式的铸造工艺不适用于对表面精度有一定要求的合金铸造，例如制罐头用的带材的制造。现有技术中提出了各种改进方法，例如在美国专利3937270和4002197中提到的对带进行预热。美国专利3795269中提到的连续施压并除去分离层;美国专利4586559中提到的除去无端侧的突起;及美国专利4061177、4061178和4193440中提到的改进的带冷却方式。然而上述技术都没有取得满意的效果。其它的现有技术中提出的连续铸造工艺是公知的模铸。在此技术中，一定数量的冷模邻接安置在一对相对的轨道上。每套冷模在相对方向转动，在其中形成一个铸造腔，腔中引入诸如铝合金这样的熔融金属。接触到冷模的液态金属被冷却并凝固。模铸在概念上和实施方式上都不同于连续带式铸造。模铸依赖冷模本身的热传导。热从熔融金属上被传导到设备的铸造部位的冷模上，然后在返回路线上被取出。模铸器要求精确的尺寸控制以防止溢料(即横向的金属毛刺)，这种溢料由模间的小间隙产生。当金属条在热辊轧时，这样的溢料会产生毛刺的缺陷，从而难以得到高质量的表面。美国专利4235646和4238248中对这种模铸工艺给出了说明。另一种在连续的带材铸造中被提出的技术是单筒铸造设备。在该设备中，熔融金属注入后被送到一个转动筒的表面，该筒从内部被水冷却，熔融金属被拉到筒表面上，在其上冷却并形成一片薄金属带材。该金属带材一般由于太薄而用途不广，并且其自由表面由于慢冷却和微收缩裂痕而质量较差。现也提出了这种筒铸造设备的各种改进。如美国专利4793400和4945974中提出在筒体上开槽以改善表面质量;美国专利493443推荐在筒表面上使用一种金属氧化物来改善表面质量;美国专利4979557、4828012及4940077和4955429中还提出了其它的改进技术。现有技术中还存在一种使用双筒模铸的设备，如美国专利3790216、4054173、4303181和4751958中所披露的。这种装置包括一个熔融金属供应部分，熔融金属被注入到一对反向转动的、内部冷却的筒间的空间中。这种双筒式铸造与前述的其它技术不同，在此，双筒施加于固化金属上的一个压力，促使冷凝之后的金属的热量立刻降低。这种双筒式技术具有最广泛的商业实用性，但它也存在严重的缺点，至少其产量一般只是前述现有技术的10%。此外，在铸造高纯铝(如铝箔)中，这种双筒铸造技术可满足表面质量要求，但在铸造具有高合金成分和宽凝固范围的铝合金时，产品的表面质量较差。使用双筒铸造设备的另一个问题是因固化时的变形而产生的合金的中心线偏析。本专利技术的一个目的是提供一种借助于冷却流体连续地对环形带进行冷却的方法和装置，这种冷却是通过冷却流体对环形带的温度进行精确控制实现的，同时整个骤冷却系统是封闭的而不会对相邻工艺步骤产生污染，从而可免去复杂和高投资的密封设施。这种铸造工艺要求通过以可控制的方式对环形带骤冷却(quenching)来吸纳由产品传递过来的热量。环形带上的熔融金属所在部分的温度必须精确地予以控制，因为这是这种工艺的关键，它直接影响到产品的厚度。还对工艺和产品表面质量起重要作用的是，温度分布宽度要被适当控制在增量区域中，从而可保持环形带平整并保证环形带与产品之间的热接触的均一性。用于骤冷产品的骤冷却系统要求区域性骤冷速度的控制等类似特性，以取得良好的、均匀的冶金工艺效果，即以固体分解状态保留这些元素，从而增加其强度和改善抗腐蚀力。在两种使用情况下，骤冷却介质必须完全包括在骤冷却装置中。在对环形带进行骤冷却时，绝对不允许存在丝毫骤冷却介质进入熔融金属的进入部位，这是出于表产品表面质量和安全的要求。在对产品进行骤冷却时，最终的带材必须不能是潮湿的，以防水的锈蚀。本专利技术的各种目的和优点将通过后面更具体的描述变得更清楚。本专利技术方法和装置用于对运动的带诸如环状带，进行连续冷却，它利用至少一个邻近环形带表面设置的骤冷却箱。该骤冷箱却包括第一通道，向环状带整个宽度横向地提供骤冷却流体以对环形带进行冷却。位于骤冷却液箱第一通道两旁有一对第一封闭通道，该封闭通道可使封闭流体导向第一通道，从而形成一连续的流体帘，来防止骤冷却流体越出第一封闭通道装置。位于箱体上的每个运动带出口处的是气体排放件，使用气流，从而提供一种骤冷却和封闭流体的最后封闭的手段。骤冷却箱还具有出口以释放冷却流体和封闭流体。本专利技术在使用时，环形带的温度借助于骤冷却流体精确地控制在离散的区域上，并且流体是封闭的，即使终端的运动带温度超过骤冷却流体的沸点也不需要使用复杂的和高成本的密封系统来防止骤冷却液沾染整个工艺的其它部分。按照本专利技术，变热的骤冷却流体被从环形带表面上排出而不对其它操作产生污染，并且同时实现环形带的精确的区域温度的方便控制，以最大限度地减小其受热变形。本专利技术构思特别适用于金属的连续带材的铸造，并且特别适用于对铝的、使用双带方式的带材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用冷却流体对运动的带进行连续冷却并同时将冷却流体排出运动带的装置，其特征在于：它包括：至少一个邻近所述运动带一侧安置的骤冷却箱；位于骤冷却箱中的第一通道装置，用于实质上横向地向运动带供应骤冷却流体流以冷却所述的运动带；位于骤冷却箱第一通道装置上的每一侧上的第一封闭通道装置，该装置设置成能将一股封闭流体导向所述的第一通道装置，以形成连续的封闭流体流动帘，防止所述的骤冷却流体纵向地越过所述第一封闭通道装置；以及将骤冷却和封闭流体排出骤冷却箱的排出装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德C库什，
申请(专利权)人：美铝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]