[发明专利]金属带浇铸的方法及其装置

说明书

本发明涉及金属带的浇铸方法及其设备，尤其(但不是唯一的)涉及黑色金属带的浇铸方法及其设备。

用双辊式连铸机通过连铸方法浇铸金属带是众所周知的。在此方法中，将熔融金属注入一对反向旋转且受到冷却的水平浇铸辊中，从而，熔融金属在旋转的浇铸辊表面上形成凝固壳，凝固壳汇集在两浇铸辊之间的辊缝中，并向下移动离起始浇注铸辊之间的辊缝形成凝固带坯。这里的术语“辊缝”通常是指浇铸辊最接近的区域。将熔融金属从浇注包注入到较小的中间包中或一系列较小的中间包中，再从这里通过位于辊缝上方的金属浇注水口直接流入浇铸辊之间的辊缝中，从而就在紧邻辊缝的上方形成了一个依托在浇铸辊表面上的熔融金属浇注熔池，该浇注熔池被限定在与浇铸辊的两端以滑动方式连接的二个端部封闭的侧板或侧堰板之间。

尽管双辊式浇铸法已成功地应用于浇铸冷却时能够快速凝固的有色金属，但应用这一技术去浇铸具有高凝固温度且会因为在浇铸辊激冷浇铸表面上的不均匀凝固而导致产生缺陷的黑色金属还有一定的问题。当浇铸黑色金属带时，在整个浇铸辊的长度上保持所要求的金属液流分布是特别重要的，由于在所要求的金属液流分布中的局部液流的不稳定性可能会导致产生缺陷。因此，通过准确地控制浇注熔池液面和浇注速度来形成稳定的浇注条件是重要的。已建议要连续监测浇注熔池液面和根据实际熔池液面测量值通过操纵液流控制阀来控制流向浇注水口的液流，以保持最佳熔池液面。这种方法已在澳大利亚专利642049中予以了说明，该专利详细说明了合适的金属液流控制阀的结构和操作。

根据熔池液面测量值对浇注水口的金属液流进行控制能够在稳定的浇注条件下准确地控制熔池液面。然而，这种控制形式在一开始形成浇注熔池和注入到操作液面时还不能解决形成均匀冷却和凝固的问题。为了在形成稳定的浇注状况使得浇注在最佳状况下进行之前就开始连铸，必须快速达到均匀的冷却和凝固。为了达到这些要求，必须快速填充浇注熔池，但这种快速填充要以受控的方式进行，速度不能超过受控的填充速率，以便使得在开始的状况下金属凝固并形成连贯的带。

一种可能的起始浇注技术就是要在起始浇注期间内用预定设计的液流控制程序操纵液流控制阀，以使熔池液面按预计升高。具体说，控制阀可从敞开状态向节流状态步进转变，从而随着液面接近于所要求的操作液面，使熔池液面的升高速度变慢。然而，在起始浇注期间浇铸辊和浇注熔池的状态迅速发生变化。这些状况的波动不可能被准确地预计，因此，熔池液面的升高将肯定与所预定的和理想的起始浇注模型不同。因为改变对控制阀的设定和对浇注熔池的影响之间的时间滞后不可能通过根据实际熔池液面测量值调节控制阀来控制这种偏差。本发明是通过两段式起始浇注工艺来解决这一问题。在第一阶段，即初始起始浇注阶段，在(用液流)填充熔池期间熔池液面的升高是通过根据瞬时熔池液面测量值改变浇铸辊旋转速度来控制的。改变浇铸辊速度可以使熔池液面迅速发生变化，并且还发现可以通过预定的程序将控制浇铸辊速度与操纵控制阀相结合来准确控制熔池液面的升高，从而符合所要求的模型。最初的起始浇注阶段允许浇铸辊速度偏离所希望的稳定浇注状况下的最佳速度。在第二阶段，即过渡阶段，浇铸辊速度与理想的最佳速度的任何偏离都可用来引起控制阀的调节，以能够使浇铸辊速度达到所希望的速度范围以内。一旦达到了所希望的液面和最佳速度范围，则本发明提供了一种稳定控制状况，在这种情况下，熔池液面的变化都直接通过控制阀来调节，并相应于瞬时熔池液面水平控制速度。

本发明提供一种浇铸金属带的方法，它包括：通过带有金属液流注入控制阀的金属浇注系统将熔融金属注入一对形成辊缝的激冷浇铸辊之间，从而形成依托于浇铸辊之上的熔融金属浇注熔池，该浇注熔池由辊缝两端的端部隔板限定；旋转浇铸辊，从而浇铸成从辊缝向下移动的凝固金属带坯；在金属浇注的开始，当填充浇注熔池以便达到所希望的操作液面水平时，浇铸辊的速度随着实际瞬时熔池液面测量值和预期的瞬时液面值之间偏差的变化而变化，从而控制熔池液面的升高，直到熔池液面到达所预定的操作液面；之后，根据瞬时浇铸辊速度测量值和预定的浇铸辊速度值之间的偏差变化来调节液流输入控制阀，以控制注入浇注熔池的熔融金属，使瞬时熔池液面和瞬时浇铸辊速度测量值相对于所预定的熔池液面和浇铸辊速度处于预定的误差范围内。

最好液流控制阀是随着瞬时熔池液面测量值而被调节，并且浇铸辊速度随着这些测量值而同步变化，以使熔池液面和浇铸辊速度保持在所述预定范围内，从而保持基本稳定的浇注状况。