[发明专利]连续铸造结晶带材之方法和装置

说明书

本发明涉及将熔融金属直接铸成连续的金属合金之铸造带材的方法和装置。尤其是涉及将熔融金属供入一个敞口的铸造容器中，经铸造容器之出口供到一个运行的铸造表面上，使熔融的金属固化成厚度符合要求的连续的带材。

在一般的金属带材的生产中，为了生产出厚度和质量令人满意的铸造带材，上述方法应包括以下步骤，先将熔融金属铸成锭坯、坯段或板坯之形式，然后包括一次或多次的典型的热轧和冷轧，以及在每一个不同的加工步骤中所进行的酸洗和退火处理。通过取消一般方法中之某些加工步骤，可以降低生产连续的铸造带材之成本，尤其是铸出厚度范围在0.010英寸至0.100英寸（0.0254至0.254厘米）之间的铸造带材。铸出之带材，通常可以用冷轧，酸洗以及热处理的方法，加工成最后厚度为0.002-0.040英寸（0.0508至1.016毫米）。

直接铸造成条的生产方法和装置，已知有好多种。其中典型的方法包括，使熔融金属从一计量的小孔喷射，穿过一道间隙，射至迅速运行的一个激冷表面，例如一个车轮或者是连续的带子;将一个转动的激冷表面部分地浸在熔融金属池中的一些方法;用水平的连接带作为激冷底物，使熔融之金属在其上流动和固化之一些方法;以及用成对的铸辊，而辊间有一个熔融金属池之一些铸造方法。

很久以前，早已试图将从一个小孔将金属直接铸造的方法用于商业上的质量和结构都好的带材的生产。美国专利112，054，在1871年2月21日公布一种使熔融金属穿过一个小孔，并且直达一个转动的铸造表面而制成扁平的低温焊丝之方法。同样地，在1908年12月1日所公布的美国专利905，758号，公开了一种方法从容器较低端之出口，将熔融金属拉至一铸造表面。1910年10月24日，英国专利24，320号公布将熔融金属制成片状或带状之方法，其方法是使熔融的金属流经一个管槽，使其至少有一边与运行中的铸造表面接触。比较近的有代表性的系统是在1970年8月4日的颁发给King的美国专利第3，522，836，公开了一种从喷咀将材料维持以凸的弯月面喷射，并移动一个表面，使其越过该喷管之小孔出口，将材料不断地拉出固化成一种连续产品的方法。在出口处之熔融材料，维持在静态平衡，并且由于重力的影响，连续地保持与运行的表面接触。1980年9月9日颁发给Narasinmhan的美国专利4，221，207，叙述了在压力下，使熔融之金属穿过一个开缝的喷管，流到一个运行中之激冷物体之表面的方法。

小孔式铸造系统通常限制薄板材料之铸造厚度，通常规定约小于0.010吋（0.0254cm）。看来该系统似乎是受到尺寸的限制，由于激冷表面的运行，受到材料的限制，应使材料可从喷孔传送运走，并能固化。该系统相当于一个熔融金属泵，将过量的处于熔融状态的熔融金属自孔隙传送至激冷表面，并提供能被放出形成适用的带材所需的热量更多的热量。通过降低金属的传送速率和/或通过提高激冷表面之运行速度，可以克服上述情况，然而会降低尺寸之规格。

使用小孔式铸造系统时，如果试图用高速来制造结晶带材，则通常会使质量更差。因为当熔融金属喷射在高速运行的激冷表面或者是宽宽地流满于水平带上时，其局部仍处于熔融状态的时候，已迅速地离开了供料源。这种情况是造成品质降低的原因，因为当此带材从激冷表面之一边迅速固化时，会发生皱缩，只能用新鲜供应的熔融金属来调节。缺乏上述新鲜供应的熔融金属，裂缝迅速在带材之结构内部扩大，并且大大地降低其物理性能。为了克服用小孔式铸造法所出现的问题，如1981年6月23日所公布的美国专利第4，274，473号以及1981年9月22日所公布的美国专利第4，290，476号都曾努力去改进喷嘴之几何图形。这种小孔式铸造的缺点是该小孔量度了一定量的熔融金属，在效果上，该宣的熔融金属确定了带材的尺寸规格。此外，为了将足够之熔融金属供至小孔处所用的压头较高，同时，铸轮对于围堵熔融金属之投射距离相对地比较小，同样限制了带材之厚度。