[发明专利]用于连续铸造工艺的铸嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于连续铸造工艺的铸嘴。特别地（但不排他地），本发明涉及一种用于双辊带式连铸机的铸嘴，所述双辊带式连铸机用于铸造非铁金属，例如铝。本发明还涉及一种用于非铁金属的带式连铸机，并且特别地（但不排他地）涉及双辊带式连铸机。

背景技术

在典型的双辊铸造机中，液态金属（例如铝）从细长的铸嘴（或“排出喷嘴”）供给到两个反向旋转的水冷辊之间的辊隙。当液态金属通过两辊之间而与辊接触时，液态金属冷却凝固而形成均匀厚度的宽铸造金属带材。只要液态金属供给到铸造机中，铸造过程就可以连续进行。

铸嘴通常由低密度的陶瓷材料制成，该材料能够承受磨损和与液态铝接触相关联的热冲击，例如形成为必要形状的陶瓷纤维板。因为这些材料的密度低，它们具有低的热导率（通常小于0.18 W/mK），并对铸嘴内部的液态铝提供一定程度的热绝缘。然而，在一段生产时间后，它们会受到化学侵蚀和磨损。这会导致铸嘴结构内的各种杂质的形成，最终导致铸造寿命的过早终止。

理想的情况是，离开铸嘴的液态金属的热分布需要沿着铸嘴长度尽可能的均匀。铸嘴的宽度可以是从0.3m至2.5m的任何值。通常，离开铸嘴的液态金属在其中心区域和铸嘴的两个外端部最热，因为它们在很大程度上被绝缘。较冷区域通常位于中央区域的左侧和右侧，中央区域与铸嘴的端部区域之间。这些温度差异会影响铸造过程的均匀性和铸造金属带材的质量。

作为已知技术，在将金属输送到铸嘴之前可以将铸嘴预热至液态金属的温度。例如，美国专利5697425描述了一种连续铸造方法，其中由氧化铝石墨制成的铸嘴（或“排出喷嘴”）通过电感应加热系统进行预热。

美国专利4602668描述了一种用于块或履带类型的带式连铸机的喷嘴，其中包括在不同位置加热喷嘴的加热元件，以防止喷嘴在一对模具带上弯曲和摩擦。所述喷嘴包括用于传送熔融金属并由金属支撑件连接到一起的陶瓷管。

美国专利4290477描述了另一种用于块或履带类型的带式连铸机的喷嘴，其包括由金属框架保持在一起的中空耐火部分。电加热元件容纳在耐火部分之间的纵向通道内。

中国专利公开说明书CN102671947A描述了用于浇注镁合金的另一种铸造装置，其中由铸铁制成的铸嘴（或“浇注喷嘴”）采用位于浇注喷嘴内的电加热线进行加热。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够克服上述一个或多个问题的铸嘴，或者至少提供现有制品的有益的替代方案。

更具体地（但不排他地），本发明的一个目的是提供一种解决方案，以解决铸嘴内形成杂质以及当液态金属通过铸嘴时的温度调节的相关问题。

根据本发明的第一种实施方式，提供了一种用于非铁金属的带式连铸机的铸嘴，其中所述铸嘴包括由陶瓷材料制成的铸嘴体和热连接至所述铸嘴体以将铸嘴体预热至预定温度的电阻加热器。

上文所说的“其中所述铸嘴包括由陶瓷材料制成的铸嘴体”是指所述铸嘴体的大部分结构是由陶瓷材料制成。铸嘴体也可以包括一些其他材料，例如包括一些具有较高热导率的材料，其设计为增强通过铸嘴体的热传递。在一个优选的实施方式中，陶瓷材料构成铸嘴体的体积的至少70％，优选为至少80％，更优选为至少90％。

关于热连接到铸嘴体的电阻加热器，在此上下文中意味着电阻加热器被配置成通过热传导和/或通过热辐射将热量传递给铸嘴体。在大多数情况下，电阻加热器布置成与铸嘴体热接触，使得热传递的主要途径是通过热传导。然而，热还可以从电阻加热器通过热辐射传递到铸嘴体，无论是单独作用或是与热传导作用相结合。

因为陶瓷材料通常具有相对低的热导率，当液态金属通过铸嘴时，液态金属的热量仅是缓慢地流失，从而降低了金属在铸嘴内凝固的风险。因此金属流经铸嘴的流动性得以提高，提供了铸造金属带材制品的更高的质量。

通过设置热连接至铸嘴体的电阻加热器，它可用于将铸嘴体预热到预定的温度，也有助于避免液态金属在刚接触到铸嘴时的过度冷却，如上所述，这进一步增强了铸嘴的效能。

虽然铸嘴主要是为了应用在双辊铸造机而设计的，然而它对于其它类型的连续带式铸造机也是适用的，例如带式连铸机、块式连铸机或轮带式连铸机，美国专利5799720中公开了这样的一些例子。

在一种实施方式中，所述铸嘴体具有上表面和下表面，所述电阻加热器位于所述上表面和下表面中的至少一个之上并与之热接触。

在一种实施方式中，所述电阻加热器覆盖所述上表面和/或下表面的面积的至少30％，优选为至少40％，更优选为至少50％。