[发明专利]连铸金属板带的装置和方法

说明书

本发明属于厚度大约为1-20毫米、宽度达到大约2米的薄带金属的连铸机，更特别地，本发明适用于自动的和具有类似应用的低碳钢钢板的生产。

本发明将基本上参照钢材的制造来进行描述，但发明用于连铸其它金属或合金也是可以想到的。

按照惯例，各种截面钢材的生产靠使用多个轧钢机将铸锭轧制成所要求的截面形状来进行。产品越薄，所需要通过的轧钢机的轧道也越多。为了节省费用，已经研制出了许多连铸的方法，以使所铸造的产品的尺寸达到传统的热轧产品的尺寸，这样，传统的热轧操作可以被大大减少，实质上也就减少了主要的机械和劳动费用。然而，直到如今，这些方法不能大批量地生产中间尺寸范围的钢带，即，厚度为1-20毫米的钢带。

目前，用于铸造连续钢带的一种方法，包括，首先在垂直激冷铸模中接收金属液，该方法通常用于生产厚度大约为150～300毫米的板钢，随后将这些板钢热轧，减小它们的厚度。在垂直连续铸造中所遇到的一个主要问题是铸件有粘接到工作区壁面上的可能，在铸模中产生的正在凝固的金属表皮由于其与铸模壁之间的相对运动可能会裂开。这个问题已靠应用两个振动模及使用润滑剂来减轻，在铸造过程中，这两个振动模在预定的距离内以所控制的速度纵向往复运动，然而，当断面厚度减小时，就需要增加通过铸模的金属的速度，以便能保持合理的每小时每米宽度约为100吨位的产品。这在1-20毫米厚度范围的钢板的铸造中，会在铸模中引起所不能允许的表皮损伤。

由在凝固金属和铸模之间的相对运动所引起的表面质量缺陷，可以靠Bessemer在1865年设计的双辊铸造机来克服。在该方法中，金属液被倒入两个相隔的水冷辊之间，这两个水冷辊向内朝着金属旋转，在滚挤中金属发生凝固。用这种方式，提供了一个连续移动的铸模表面，基本上消除了凝固金属与铸模之间的不同速度所带来的不期望的后果。应用双辊铸机生产厚度1-20毫米的钢带是可能的，但它必须以不合理的比例来增加辊子的尺寸（如假定以60°的最大的对池角度及20mm/min1/2的凝固常数，对于12毫米厚的产品，就需直径为3米的辊）来提供用于冷却的足够的停留时间，即使每小时每米宽度约为100吨的产品可以达到的话。

Bessemer方法所不易克服的另一些问题包括：金属液边界的密封、在空气中的暴露、表面叠痕和提供一致的不受涡流干流的金属液的供给。

提供连续移动铸模表面的另一途径是在单辊上铸造，例如，用“熔拉”方法，将从一个缝隙中排出的金属液的弯液面拉到一个被冷却的旋转筒上，金属液在与金属筒的接触中凝固，随后，随着旋转筒的旋转进行剥离。由于金属最初只是从一边开始凝固，并且金属在这样的滚筒上的停留时间短，如果滚筒的比例是在合适的范围内，则铸带的厚度被限制到最大约为1-2毫米。相同的厚度范围的铸带适用于称为平流铸造的派生过程。也应当注意的是，这样的方法没有一个增压的液态池，以在凝固的金属上提供足够的载荷，因此，不能提供良好的表面光洁度。

在Maringer所申请的美国4，646，812号专利上，推荐了一个比以熔拉方式制出的金属带更厚的铸造金属带的方法。Maringer公开了将金属液从中间包中提供到移动激冷面上的过程。该中间包在上游端具有一个缝状的排料口，以将铸造的金属液注入由中间包的底面和激冷面所确定的通道中。从通道中排出的金属的熔融顶面在下游端由一个辊子进行“滚压”。

现在是与Olsson所申请的美国4，086，952号专利所公开的过程进行对照。在该专利中，每一个铸造台包括一个激冷面，激冷面被不断移动并与一个金属液池相接触，该金属液由底部具有开口的第一个中间包来提供。所凝固的金属带板的厚度在一系列铸造台上增加，这些铸造台一个接一个地设置，直至所要求的高度。

在Maringer过程的中间包的底部确定了一个底板或构件，与OLLson相比较，该底板或构件将限制与凝固金属相邻的金属液池中的对流效应。在Maringer的中间包底部的激冷表面上的停留时间，由通过缝状卸料口的金属液的流速及激冷表面的速度来控制。Maringer也描述了铸造金属板带的最大厚度，该厚度被限制到由于表面张力所确定的铸造金属所固有的额定厚度之内。

另一个感兴趣的专利是Jackson所申请的美国第3，354，937号专利，其描述了一个底部具有孔板的中间包，用于存放浇洒的熔融金属。该熔融金属最初立即在移动激冷表面上凝固，随后在已冷凝的金属的上面凝固，这样，在一定的适合的时间期间内所获得的铸造带板的最大厚度受到限制。