连续铸造金属的方法和装置制造方法及图纸

一种在至少一条环形封闭带上铸造金属带材的装置和方法，当环带不与涂布在其表面上的熔化金属接触时环带被冷却。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连续铸造金属的方法和装置，特别是指金属带材的铸造。已应用的连续的薄金属带材的铸造仅获得有限的成就。一般来说，用于连续铸造金属带材的现有工序被限制用于少数合金和产品。已发现当各种金属的合金成份增加时，铸造表面质量将变坏。这就导致许多合金必须以金属锭方法制造。在用铝的情况下，相对纯的铝产品，诸如金属薄片，能在大批生产的基础上被连续地以带材铸造。同样，建筑产品能被连续地以带材铸造，因为基本上这种建筑产品表面质量的要求比其它铝产品(诸如罐头材料)来说比较不苛刻。然而，当铝的合金含量增大时，会出现表面质量问题，带材铸造一般地是不适合于用于制造许多铝合金产品的。在现有技术中已提出许多带材铸造机，一种传统的装置是双环带带材铸造机，但这种机器没有达到在许多金属的铸造中被普遍地接受，特别是凝固范围宽的金属合金。在这种双环带带材铸造设备中，设置两条移动的环带以便，在其之间界定用来浇铸金属的移动模。在与熔化金属接触的侧面的环带之相对侧面上用流体接触来冷却一般可有效地冷却环带。因此，例如，环带在与熔化金属接触的一侧和用冷却水接触的环带的另一侧之间承受极高的热梯度，热梯度的动态不稳定产生了环带的变形，继之而来的是环带的上下都不平整。如下面描述的那样，产品就产生离折和疏松的区域。在里昂(Leone)的“铝生产工艺，用于平展的滚辗产品的锭和连续浇铸工艺技术研究”(Ⅱ卷1989年5月10日)中提出，如果环带的稳定而合理的热流不能达到，严重的问题就会扩大。首先，在熔化金属固化之后，环带任何区域开始变形并且带材的壳皮被粘接抓取，这就导致环带和带材之间的间隙增大而使得在带材的变形区域带材壳皮被再加热，或者，至少会局部地降低壳皮的生成速率。这又依次形成在带材中形成的反向偏离增大，该带材表面产生枝状晶间的共晶渗出物。在用介质和大凝固范围的合金的严峻情况下，液态金属被从变形部位抽取而给进到邻近带材快速固化的部分，这就跟着使带材表面形成和折叠成在带材中的收缩多孔的粗大的区域。这就可能在连续滚辗时而裂开，在滚辗表面上产生严重的表面条纹。因此，在表面应用苛刻的合金铸造中。双环带浇铸过程未曾一般地被接受，诸如罐头材料的制造。在现有技术中已提出各种改进，包括预热环带(描述在美国专利3，937，270和4，002，197中)，连续地施加并移去部分垫片(描述在美国专利3，795，269中)，移动的环形侧堤(描述在美国专利4，586，559中)，改善环带的冷却(描述在美国专利4，061，177和4，193，440中)。这些技术没有一个被普遍接受。在现有技术中已提出另一连续铸造工序，这就是众知的模块铸造，在此技术中，许多激冷模块相互邻近地安装在一对相对的经道上。每组激冷模块以相对方向转动而在它们之间形成浇铸腔，诸如铝合金的熔化金属被引导进入该腔。熔化金属与激冷模块接触而被冷却并由于激冷模块自身的热容量而使金属固化。模块铸造在原则和实践两方面都是不同于连续环带铸造的。模块铸造是基于由激冷模块有效执行的热传输。在设备的铸造区段内热是被从熔化金属传输到激冷模块，然后在返回回路中被排出。模块铸造要求精确的尺寸控制以防止由于模块之间小的间隙而使之产生毛边(也即横向金属毛刺)。这种毛边在热滚辗时产生碎料片损伤。因此难以保持好的表面质量。这种模块铸造工序的例子描述在美国专利4，235，646和4，238，248中。在连续带材铸造中已提出的另一种技术是单鼓铸造机。在单鼓铸造机中，熔化金属是被输送到转动鼓的表面，转动鼓用水内部冷却，并且熔化金属是被拖曳到鼓的表面以形成薄的金属带材，该金属接触鼓的表面而被冷却。对于多种应用带材常常是很薄的，由于冷却慢和微小的收缩裂纹自由表面的质量很差。在这种鼓形铸造机中各种改进已提出，例如，美国专利4，793，400和4，945，974中建议用带槽的鼓以改善表面质量;在美国专利4，934，443中推荐在鼓的表面作金属氧化以改善表面质量。各种其它技术提出在美国专利4，979，557;4，828，012;4，940，077和4，955，429中。现有技术中已采用的其它方法是用双鼓铸造机，诸如在美国专利3，790，216;4，054，173;4，303，181;或者4，751，958中描述的。这种装置包含熔化金属供应源，供应熔化金属到一对反向转动且内冷的鼓之间的间隔中。双鼓铸造机不同于上述其它技术，其中鼓施加压力于固化金属上，在凝固之后，合金的热立即减少。尽管对大批生产中使用双鼓铸造机在很大范围内受到欢迎，尽管如此，它们依然遭受一系列的缺点。缺点差的一个是产量范围一般为上述现有技术中达到的10%。再者，双鼓铸造方法，在铸造高纯度铝(例如，薄片)时提供了能接受的表面质量，而当用在铸造带有高合金含量并且凝固范围宽的铝时，用双鼓铸造机表面质量是差的。对采用双鼓铸造机时遭遇的另一个问题是由于固化变形合金的中心线偏离。于是就需要提供一种装置和方法以用来在高速下连续铸造薄金属带材，并且与目前使用的方法比较可改善表面质量。本专利技术提出一种用来高速连续铸造薄金属带材的方法和装置，该方法和装置可克服前述不足。本专利技术进一步还提出一种连续铸造薄金属带材的装置和方法，该装置和方法可在诸如高合金含量的铝的金属铸造工序中改善表面质量。根据本专利技术的一个方面，提出一种用于金属带材铸造的装置，该装置至少包含一条以导热材料形成的环形封闭带;用来把熔化金属供应到环带表面的装置，因而熔化金属是被涂布在环带上，以及当环带不与金属接触时位于邻近环带的，用来冷却环带的装置。根据本专利技术的另一个方面，提出一种用于金属铸造的方法，该方法包含以下连续的步骤，即，移动至少一根环带，在环带表面上涂布熔化金属以使之在环带上固化并形成薄金属带材，在环带接纳加入的金属之前冷却环带。本专利技术的原理归属于一种采用双环带带材连续铸造手段以用来连续铸造金属带材的方法和装置，其中，当环带脱离与熔化金属的接触时，在环带的外回路上，每根环带被冷却。与现有技术中的双环带带材铸造方法不一样，本专利技术在铸造熔化金属时利用环带的热吸入能力。以此方式，本专利技术的方法和装置使变形后果减到最小或者是避免不稳定的变形效果，该变形效果是由于不均匀的热梯度穿过现有技术中的双环带带材铸造机而形成的。本专利技术的原理可被用在大部分金属的带材铸造中，它包括，钢铜，锌和铅，而且特别适合于铝合金带材的铸造，而且克服了现有技术中的问题。附图说明图1是实施本专利技术的铸造方法和装置的示意图;图2是实施本专利技术的一台铸造装置的立体图;图3是图1和图2所示装置的熔化金属输入口的剖面视图;图4是图1和图2装置中的环带支承机构的详示图;图5是在本专利技术的实践中应用边缘抑制装置的一个实施例的顶视图;图6是本专利技术供选择的一实施例的立体图;图7是带材出口温度与环带和带材厚度之间的关系图示曲线;图8是带材和环带出口温度与带材厚度和环带返回温度的关系图示曲线。图1和图2中所示的装置或许是在本专利技术实践中被使用的最好的装置。正如在此所见到的，该装置包含用图1中的一对上带轮14、16和一对相应的下带轮18、20装载着的一对环形带10。每个带轮被安装成分别绕图2中的轴20、22、24和26转动。带轮是适合的热阻抗型的，并且上带轮14和16两者中的一个由适合的马达装置予以驱动(本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于金属带材铸造的装置，其特征是，该装置包含至少一条导热材料形成的环形封闭带；用来将熔化金属供应到该环带上的装置，因此所述熔化金属被涂布在环带上；位于邻近环带用来当环带不与所述金属接触时冷却环带的冷却装置。

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