金屬帶連續(xù)澆鑄的方法技術(shù)

連續(xù)澆鑄金屬帶（２０）的方法和裝置，與運(yùn)動的鑄造表面（１６Ａ）接觸形成一熔化金屬的鑄池（３０），這樣金屬從鑄池中凝固到運(yùn)動的澆鑄面上。通過使?jié)茶T面非常光滑和在熔化金屬與澆鑄表面之間產(chǎn)生一定頻率和振幅的振動，凝固金屬的熱傳遞速度會大大提高。這可以提高澆鑄生產(chǎn)率并能使鑄造金屬的表面結(jié)構(gòu)特別細(xì)。（*該技術(shù)在2013年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)是關(guān)于金屬帶的澆鑄，主要用于黑色金屬帶的澆鑄，同時也可用于其它金屬帶的澆鑄。通過雙輥鑄造機(jī)連續(xù)澆鑄金屬帶，這是眾所周知的。熔化的金屬被導(dǎo)入一對水平放置，反向旋轉(zhuǎn)的鑄輥中間，鑄輥被冷卻使熔化的金屬在轉(zhuǎn)動輥表面凝固，同時在輥隙間匯集，以產(chǎn)生從輥隙中向下傳出的凝固帶。熔化的金屬可以通過一個中間流槽和中間流槽下面的一個鑄口導(dǎo)入到輥隙中間，從而可以從中間流槽中得到一個熔化的金屬流并將其導(dǎo)入輥隙中，以在對輥表面緊靠輥隙的上面形成一熔融金屬的澆鑄池。該池可以通過限定在與對輥兩端保持滑動嚙合的側(cè)板或壩之間。雖然對輥鑄造對遇冷能快速凝固的有色金屬很成功，但應(yīng)用這一技術(shù)鑄造黑色金屬卻存在一些問題。一個尤為重要的問題是在輥?zhàn)颖砻嬉菇饘倌茏銐蚩斓夭⒕鶆虻乩鋮s。現(xiàn)在人們已知道可以通過保證輥?zhàn)颖砻嬗幸欢ǖ墓鉂嵍炔⒃跐茶T池中的熔融金屬與對輥鑄面之間產(chǎn)生振動而大大改善輥?zhàn)予T造表面上金屬的冷卻。在以前的金屬澆鑄技術(shù)中，曾有人提出過在澆鑄設(shè)備或其中的熔化金屬上施加超聲波振動，然而其目的通常只是為了阻止還在凝固的金屬在鑄面上的粘連，促使氣體從熔融的金屬中釋放，減少非金屬的雜質(zhì)，提高內(nèi)部晶粒的細(xì)度。在美國專利說明書4，582，117中，JulianHKushnick提出了對連續(xù)澆鑄裝置中的鑄面施加超聲波振動。在該情形下，鑄面是一個在一對輥?zhàn)又g伸展的運(yùn)動環(huán)形帶形式的連續(xù)移動的激冷襯底，這條帶在熔化的金屬池下面，金屬從一個注嘴流到帶上，超聲波振動就施加在這一條帶的下側(cè)。Kushnick發(fā)現(xiàn)在金屬凝固的臨界時間之前通過激冷襯底向熔池施以超聲波，可以加強(qiáng)激冷襯底的潤濕，并促進(jìn)溶池和激冷襯底的熱交換。這種改進(jìn)據(jù)說是由于熔液中心氣體釋放了出來，擴(kuò)大了熔化金屬與激冷襯底的接觸面，并增強(qiáng)了熔化金屬對激冷襯底的潤濕，從而提高了激冷襯底和溶化金屬之間的熱傳遞。作為在其它的現(xiàn)有技術(shù)中將超聲波用于鑄造技術(shù)的建議中，設(shè)想的超聲波振動頻率在20～100KHz之間。以上的改進(jìn)雖然很有價值，但它應(yīng)用超聲波只是增強(qiáng)潤濕和加快溶液中氣體的釋放以防止粘連，而在提高熔化金屬澆鑄面之間的熱傳遞方面并不顯著。我們發(fā)現(xiàn)用一個表面十分光滑的澆鑄輥，同時應(yīng)用一定頻率和輻值的振動可以在金屬過程中獲得全新的效果，大大提高正在凝固的熔化金屬的熱傳遞。這一改進(jìn)十分有效，在一定澆鑄速度下鑄造金屬帶的厚度可以大大增加，或者對于一定厚度的金屬帶澆鑄速度可以大大提高。熱傳遞的加快可以使?jié)茶T金屬的表面結(jié)構(gòu)顯著改善。對于鋼澆鑄，振動頻率的有效范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以前技術(shù)過程中的超聲波頻率。在下面說明中，有必要指定一種對澆鑄面光潔度的定量測量。在我們的實(shí)驗(yàn)中，一特殊的量度是算術(shù)平均粗糙度，這是一標(biāo)準(zhǔn)量度，記為Ra，這一量度有助于確定本專利技術(shù)的范圍。該值定義為在測定長度1m內(nèi)粗糙斷面距離該斷面中線的全部絕對距離的算術(shù)平均值，斷面的中線是指在其左右測定粗糙度的線，而且它是一條在切出的粗糙寬度的范圍內(nèi)平行于斷面總方向的線，以使在中線兩側(cè)斷面部分的面積相等。算術(shù)平均粗糙度可以定義為 根據(jù)本專利技術(shù)，這里給出了一種連續(xù)澆鑄金屬帶的方法。該方法有一與運(yùn)動澆鑄面相連接的一池熔化金屬，金屬從池中凝固到運(yùn)動的鑄面上，其中澆鑄面的算術(shù)平均粗糙度小于5微米，并且在鑄池中熔化金屬與澆鑄面之間R有感生的相對振動運(yùn)動。更準(zhǔn)確地說，本專利技術(shù)提供了一種連續(xù)澆鑄金屬帶的方法，該方法中熔化金屬通過放置于輥隙之上的鑄口向兩平行鑄輥間的輥隙注入，以緊接輥隙之上形成一支承在輥?zhàn)予T面上的熔化金屬燒鑄池。鑄輥轉(zhuǎn)動從輥隙中向下送出金屬帶，其中輥?zhàn)予T面的算術(shù)平均粗糙度小于5微米，同時在鑄池的熔化金屬和輥?zhàn)訚茶T面之間具有感生的相對振動。本專利技術(shù)還提供一種連續(xù)澆鑄金屬帶的裝置，它包括一對平行鑄輥，在鑄輥中間有一輥隙，一金屬鑄口，用于向輥隙注入熔化金屬以在輥隙上面的輥?zhàn)訚茶T面上形成一熔化金屬的鑄池，輥?zhàn)域?qū)動器，用于驅(qū)動輥?zhàn)右韵喾吹姆较蜣D(zhuǎn)動，以從輥隙中得到一條向下傳送的凝固金屬帶，以及振動裝置，用于在鑄池中的熔化金屬和輥?zhàn)訚茶T面之間引起相對振動。澆鑄面的算術(shù)平均粗糙度(Ra)小于0.5微米較好，但小于0.2微米效果可能最好。對于30m/分的澆鑄鋼速度，所述振動運(yùn)動的頻率可在0.5～20KHz范圍內(nèi)。然而最優(yōu)的頻率與振動的幅度有關(guān)。輥?zhàn)拥谋砻嫠俣热Q于所澆鑄金屬的厚度，但本專利技術(shù)可大大提高了可能的澆鑄速度的范圍，達(dá)到5m/秒。以本專利技術(shù)的方法，金屬凝固的成核點(diǎn)比之以前的方法更加密集，從而可生產(chǎn)出比以前的更細(xì)的表面晶粒結(jié)構(gòu)。成核密度最好不小于400核/mm2。根據(jù)本專利技術(shù)，在一個生產(chǎn)鋼帶的典型過程中成核密度可能在600～700核/mm2。我們的實(shí)驗(yàn)表明影響(晶粒)細(xì)化和相應(yīng)熱傳遞大幅度加快的關(guān)鍵因素是振動運(yùn)動的峰值速率。更詳細(xì)的說，為了表面結(jié)構(gòu)的細(xì)化，必須滿足最小的速率要求，最小的速率要求受鑄面粗糙度和熔液特性(密度，傳聲速度和表面張力)的影響，但它可以準(zhǔn)確地預(yù)測。為了更詳細(xì)地解釋本專利技術(shù)，下面參照附圖對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行描述。附圖說明圖1描述了在摸擬雙輥鑄造機(jī)時的確定金屬凝固速度的實(shí)驗(yàn)裝置;圖2描述了用在圖1實(shí)驗(yàn)裝置中的浸入棒;圖3描述了在應(yīng)用和不應(yīng)用振動時實(shí)驗(yàn)應(yīng)用不同粗糙度的激冷表面測得的凝固常數(shù);圖4和5給出了金屬凝固實(shí)驗(yàn)中所得到的金屬凝固面的細(xì)化的和粗糙的表面結(jié)構(gòu)的顯微照片，圖3的數(shù)據(jù)也從該實(shí)驗(yàn)中得出;圖6和圖7給出了實(shí)驗(yàn)所得凝固金屬的兩個特定樣品上的構(gòu)形和熱傳遞數(shù)據(jù);圖8～15是對熔化的304不銹鋼，A06碳鋼和2011鋁合金進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時所得的表面結(jié)構(gòu)的顯微照片;圖16以圖的形式顯示了應(yīng)用不同頻率和振幅振動所得到的表面結(jié)構(gòu);圖17和18描述了304不銹鋼和A06碳鋼在凝固過程中以不同的振動速率振動時相對時間的熱通量;圖19和20描述了不同速率的振動對實(shí)驗(yàn)中304不銹鋼和A06碳鋼的生產(chǎn)率的影響，以測定金屬厚度的改善;圖21是借助304不銹鋼，A06碳鋼以及2011鋁的實(shí)驗(yàn)所得值理論預(yù)測出的表面結(jié)構(gòu)細(xì)化所需要的振動速度;圖22是按本專利技術(shù)的一種可操作的連續(xù)帶鑄造機(jī)的平面圖;圖23是圖22所示帶鑄造機(jī)的側(cè)視圖;圖24是在圖22中24-24線上的垂直橫截面;圖25是在圖22中25-25線上的垂直橫截面;圖26是在圖22中26-26處的垂直橫截面。圖1和2描述了一金屬凝固實(shí)驗(yàn)機(jī)，其中一個40mm×40mm的激冷塊伸到熔化的鋼池中，其速度十分接近雙輥鑄造機(jī)的澆鑄面的情況。當(dāng)激冷塊在熔池中移動時，鋼在激冷塊上凝固，在塊的表面形成一層凝固的鋼。然后測量激冷塊上遍及其面積的各個點(diǎn)上層的厚度，找出凝固速度的變化同時也找出在不同位置熱傳遞的有效速度，這樣就有可能找出一綜合凝固速度，通常由K來表示，同時也可以描繪出凝固帶上各點(diǎn)的值。這也可能檢查帶表面的微觀結(jié)構(gòu)，使凝固微觀結(jié)構(gòu)的變化與觀測到的熱傳遞值的變化對應(yīng)起來。在圖1和2描述的實(shí)驗(yàn)裝置中，其中有一電感應(yīng)爐1，爐中有在惰性氣體氬氣中的熔化的金屬2。浸棒3安置在滑子4上，并可以由計(jì)算機(jī)控制的電機(jī)5以選定的速度伸入熔液2中然后抽回。浸棒3包含鋼體6，鋼體6中包含有磁致伸縮振子(trecnsducer)8和銅襯底7，振子8用于振動銅襯底，該襯底是-18mm厚直徑為46mm的銅盤，銅盤上裝有熱電偶以測定襯底上的溫度上升，還有一個測量儀用于記本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種金屬帶連續(xù)澆鑄的方法，運(yùn)動的澆鑄面上接觸地形成有一個金屬熔液澆鑄池，金屬從該池中凝固到運(yùn)動的澆鑄面上，其中澆鑄面的算術(shù)平均粗糙度（Ｐａ）小于５微米，在澆鑄池中的熔化金屬和澆鑄面之間具有感生的相對振動運(yùn)動。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：約翰弗里門，拉查爾斯特里佐夫，史蒂夫奧斯博恩，
申請(專利權(quán))人：卡斯特里普公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]