[发明专利]金属带材的铸造

说明书

本发明涉及金属带材的铸造。本发明特别地但又不局限于黑色金属带材的铸造。

在双辊铸造机中连续铸造金属带材是一种公知技术。将熔融金属送入一对转向相反的水平铸辊之间，这对铸辊被冷却使金属壳在运动中的辊面上固化，金属壳被一起送至辊间的压辊间隙以便形成从压辊间隙向下输送的固化带材。“压辊间隙”这个术语本文中指铸辊最为接近的区域。熔融金属可从浇包注入一个较小的槽，再通过一位于压辊间隙上方的金属输送注口流入铸辊间的压辊间隙，从而形成由紧靠压辊间隙上方的铸辊的铸造表面支承的熔融金属的铸池。该铸池可以在两个侧板(或称侧坝)之间限定，侧板保持与铸辊两端的滑动接合。

双辊铸造一直较为成功地应用于冷却时能迅速固化的有色金属如铝。但是，将这种技术应用于黑色金属的铸造却一直存在问题。由于黑色金属的固化速率要慢得多。为了使连铸能够满意地进行，在铸造表面实现均匀的冷却和固化就成了绝对关键的问题。这可能很难实现，尤其是在铸造刚刚开始的时候。一般需要使熔融金属流过在金属输送注口中用耐火材料形成的较小流动通道。虽然在铸造之前金属输送注口经过预热，但是围绕小流动通道的耐火材料很容易使冷却限制于局部，这可能使熔融金属过早固化，尤其是在开始铸造时。因此，一直需要在比熔融金属液相线温度高许多的温度下向输送注口供送熔融金属，以便保证在其流过输送注口时不会由于局部冷却效应而过早固化。一般来说，在开始时金属可以需要预热，使其过热100℃以上，即达到高于金属液相线温度100℃以上的某一温度。在本发明之前，在液相线温度较高的低碳钢的情形中，为了实现这一点，而且为了不只在开始阶段而且在铸造过程中补偿热损失，从炉中放出的熔融金属也许需要超过1700℃的温度。

将大量熔融金属加热至上述高温需要消耗大量能源，显然也存在操作安全，大大地缩短铸辊和耐火材料的寿命等问题，所有这一切都严重影响到工作成本。我们已确定，在铸造的初始阶段之后，输送注口的耐火材料的温度将通过来自熔融金属的热传递而均匀上升，因此，其后并不需要极高的熔融金属温度来防止过早固化。另外，我们还确定，上述高温也限制了铸造机的生产率。因为如果铸池的温度可降低，则可以获得更高的固化速率。

以前曾有人提出，当熔融金属通过浇口盘和浸入式注口流向连铸模时，通过对金属提供补充加热的方式来防止过早固化而又减小了在板坯连铸机中对熔融金属的预热。美国专利第4，645，534号描述了对流动金属的加热，作法是使电流从加热装置如等离子

电弧炬通过熔融金属。加热装置可以应用于浇口盘中的金属，使电流通过流向浇口盘下游的浸入式注口或铸模的流动的金属。日本专利第J91018979-B(公开号J59202142)也描述了当熔融金属从浇口盘通过浸入式注口流入连铸模时，使来自浇口盘中的等离子电弧炬的电流向连接于浸入式注口的阳极，从而加热熔融金属。

美国专利第4，645，534号和日本专利第J91018979-B号所描述的技术方案并不是直接用于薄板双辊铸造的。在铸造过程中通过瞬间加热的方式并不能克服在初始阶段在输送系统中的复杂多样的小流动通道中熔融金属过早固化的问题，这是因为不可能以足够大的速率使能量进入金属，或者也不可能将热传递控制在一个足够大的程度以便保持温度，从而保持通过输送系统的流动通道的流动速率。本发明提供了一种方法和装置，能够以一种不同的方式解决这个问题，使熔融金属能够在初始阶段以较高的温度送至输送注口，但在铸造的整个其它时间中以显著较低的温度送至输送注口。

按照一种铸造金属带材的方法，其中，熔融金属通过设置在一对铸辊之间形成的压辊间隙上方的金属输送注口引入所述压辊间隙，从而形成由紧靠压辊间隙上方的辊面支承的铸池，使铸辊转动以便从压辊间隙向下输送一条固化带材，其特征在于铸造是按照下述步骤开始和继续的：将第一批熔融金属的第一部分以第一温度通过输送注口注入所述压辊间隙以形成第一铸池温度的铸池并开始带材的铸造；通过输送注口向铸池加入具有第二温度的第二批熔融金属，其中，第二批熔融金属和第二批熔融金属基本是相同的熔融金属，第二温度低于第一温度；使用第一批熔融金属的剩余部分和第二批熔融金属继续铸造带材以生产连续的铸造带材，其中，第一温度比第二温度至少高50℃，从而使铸池温度降至不高于熔融金属液相线温度50℃。

所述第一温度最好至少高于所述第二温度50℃，也可以至少高于所述第二温度100℃。

所述第二温度最好使铸池温度不高于金属液相线温度50℃。更精确来说，所述第二温度最好使铸池温度不超过金属液相线温度25℃。