[发明专利]铸造金属板的方法

说明书

本申请是2014年2月28日提交的、名称为“用于铸造金属板的方法和装置”、申请号为201380002887.1的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于铸造金属以形成金属板的方法和装置。更具体地，本发明涉及连续铸造的方法和装置，其中金属在形成于间隔开的面对铸造表面之间的铸造腔中被铸造，所述间隔开的面对铸造表面在铸造腔的进口与出口之间沿铸造方向前进。

背景技术

细长的相对较薄的金属板（有时也被称为铸条或铸带）可以在例如双带铸造机、旋转块铸造机、双辊铸造机等的设备中通过连续铸造技术生产。具有中等或相对较低的熔化温度的金属（例如铝、镁、锌以及将这些元素作为主要成分的合金）尤其适于该类铸造，但是有时其它的金属也可以在这种设备中被铸造。热由且穿过铸造表面从铸造腔中的金属回收，使得金属冷却并且产生固体板，该固体板的厚度与铸造表面之间的空间相似。侧面坝形部通常设置于铸造表面的极外侧边缘处，以防止金属的损失并且限定铸造腔的侧边缘。熔融金属喷射器或洗槽用于通过进口将熔融金属连续引入铸造腔中并且通过铸造表面的移动经由出口将固化板从铸造腔连续抽出。铸造表面从出口到进口在铸造腔的外部连续再循环，使得其能够连续使用。

铸造表面被通常主动冷却，使得其能够从铸造腔中的金属回收热。例如，这能够通过将冷却剂（例如冷却液体或者可能是气体）施布于铸造表面形成于其上的再循环元件来完成，所述元件通常具有良好的热传导性能，使得热通过所述元件从金属通向冷却剂。例如，在双带铸造机的情况下，冷却液体（通常是含有适当添加剂的水）在带彼此面对以形成铸造腔的区域中被施布于再循环铸造带的后表面，使得热通过铸造表面和带从铸造腔被传导并且通过冷却剂被去除。此类双带铸造机的例子在1977年12月6日授予Sivilotti等人的美国专利4,061,178、1980年3月18日授予Thorburn等人的美国专利4,193,440、和2010年12月9日以Ito等人的名义公布的美国专利公布No.2010/0307713中有所描述。这些专利的公开内容通过引用具体结合到本文中。

当操作此类装置时，通常保持在铸造方向上沿铸造腔在所有位置处对铸造表面的均匀冷却并且在所有这种位置处保持铸造表面与熔融或固化金属的牢固接触，以便保持铸造表面从经历铸造的金属回收热的能力。由于金属可能在其通过铸造腔的过程中冷却和固化时略微收缩，因此铸造表面可能被制造成在从进口至出口的方向上朝向彼此略微汇合，使得在整个铸造腔保持与金属的牢固接触。然而，当通过该方式铸造金属时，从金属回收热的比率（即通过铸造表面的热通量）由于经历铸造的熔融金属与经过冷却的铸造表面之间的巨大的温度差异并且由于熔融金属与铸造表面之间的良好的共形接触而在最初是高的。随着铸造继续进行，坯金属板的外表面比金属板的中心部分冷却得更快，原因是金属内的温度均衡需要时间。随着板外表面冷却，通过铸造表面的热通量减少，原因是铸造表面与相邻金属之间的温度差减小。最终，即使中心部分可能仍然是熔融的，金属的外表面也会开始固化。需要保证铸造腔具有充足长度（沿铸造方向的进口与出口之间的距离），以允许通过出口排出铸造板之前充分的热回收。在实践中，铸造腔必须具有这样的长度：该长度使得板的离开温度（大体如在外表面处测量得到的）低到板足以承受进一步操纵和处理而不造成变形或损坏的程度。当然，铸造腔所需的长度还与金属的吞吐率相关联，在于对于给定的金属或合金而言，较慢的金属吞吐率将允许热回收的时间更多并且将因此允许铸造腔被制造成比金属吞吐率更高的情况下短。具体而言，双辊铸造机采用非常短的铸造腔，该铸造腔基本由辊之间的咬合部（nip）形成。

对于缓慢金属吞吐率和/或长铸造腔的需要造成设备和生产成本比当速率能够增大并且/或者铸造腔变短的情况下高。较长的铸造时间和腔长度还可能需要采用更大量的冷却剂。因此，期望以铸造率能够进一步增大并且/或者铸造腔变短的方式来设计和操作此类铸造装置。

发明内容

本发明的一个示例性实施例提供一种通过以下步骤连续铸造金属板的方法：(a)将熔融金属连续引入在沿铸造方向前进的间隔开的面对铸造表面之间限定的铸造腔的进口中；(b)为铸造表面提供从铸造腔中的熔融金属去除热的能力，以使熔融金属固化并且由此在铸造腔内形成完全固体或部分固体的金属板；(c)通过铸造腔的出口从铸造腔连续排出金属板；以及(d)在与进口和出口二者间隔开并且横向于铸造方向延伸的腔的区域中，降低铸造表面中的至少一个铸造表面从金属去除热的能力，该能力相对于至少一个铸造表面的从铸造腔的紧邻的上游区域和下游区域去除热的能力降低。