本发明涉及通过双辊铸机中的连铸而铸造金属带。
背景技术：
在双辊铸机中，熔化金属被引入在被冷却的一对相反旋转的水平铸辊之间，使得金属壳在移动的铸辊表面上凝固并在水平辊之前的辊隙处被带到一起，以产生凝固的带产品，带产品被从铸辊之间的辊隙朝下递送。本文中使用术语“辊隙(nip)”来指代铸辊最接近在一起处的总体区域。熔化金属可以从钢水包(ladle)被到入较小容器或一系列较小容器中，其从较小容器流动通过金属递送嘴(nozzle)和位于辊隙上方的嘴，形成熔化金属的铸池，铸池被支撑在铸辊的紧挨着辊隙上方并沿着辊隙的长度延伸的铸造表面上。此铸池通常由在保持与铸辊的端部表面滑动接合的侧板或侧封板之间被限定，从而限制铸池的抵抗流出的两个端部。
双辊铸机能够由通过定位在塔台(turret)上的钢水包的序列的熔化的钢连续地制造铸带。熔化金属被从每个钢水包倒出，进而倒入浇口盘，并且然后在流动通过金属递送嘴到铸池中之前被倒入到可移动浇口盘(tundish)。浇口盘允许在塔台上用满的钢水包交换空的钢水包，而不会打断铸带的制造。
在由双辊铸机铸造薄带中，总体上由铜或铜合金制成的、通常涂覆有铬或镍的铸辊在铸造期间被用冷却水内部冷却，允许高热通量以及进而带的快速凝固，其中铸辊经受来自暴露于熔化金属的可观的热变形。铸辊的铸造表面的凸度在铸造作业期间变化。铸辊的铸造表面的凸度进而确定由双辊铸机制造的薄铸带的带厚度轮廓，即，截面形状。具有凸面(即，正凸度)铸造表面的铸辊制造具有负(即，中央低陷的)截面形状的铸带。相反地，具有凹面(即，负凸度)铸造表面的铸辊制造具有正(即，中央升高的)截面形状的铸带。如此，在典型铸造条件下，铸辊的铸造表面的辊凸度用于制造期望的带截面厚度轮廓。
在薄带铸造中，铸辊通常在冷时被机加工为具有初始凸度，初始凸度基于在铸造期间的铸辊的铸造表面的预计的凸度。然而，铸辊的铸造表面在冷条件与铸造条件之间的形状的差异是难以预测的。此外，铸造作业期间的铸辊的铸造表面的凸度可能显著地变化。铸辊的铸造表面的凸度在铸造期间可能由于供给到铸机的铸池的熔化金属的温度上的改变、由于铸辊的铸造旋转上的改变以及由于诸如熔化的钢成分上的轻微改变的其他铸造条件而变化。
铸辊凸度控制的之前的提案依赖于机械装置来使铸辊物理地变形；例如，通过铸辊内的变形活塞或其他元件的移动或通过对铸辊的支撑轴施加弯曲力。然而，这些用于铸辊凸度控制的之前的提案具有局限。例如，日本专利no.2544459(本文中，“jp‘459”)描述了具有内部“嵌入在两个端部部分中的水冷却的辊加热构件”的铸辊，其在铸造期间用来控制在每个辊端部经历的变形。参见，jp‘459，段：“为了解决问题所采用的构件”。铸辊是固体金属辊，其具有内部冷却通道，其需要铸辊的端部处的水加热构件。美国专利no.5,560,421(本文中，“‘421专利”)讨论了jp‘459中所公开的铸机的局限，其声称“要加热的每个圆筒(drum)01的热容是大的，要控制的圆筒的外表面的形状的变形响应度是低的，并且将难以或不可能即使控制工件”。‘421专利，列1，ll.64–列2，ll.1。‘421专利继续解释，“将不可能适当地控制要连续地铸造的工件的形状”。同上，列2，ll.6-7。‘421专利提出了解决方案，其中固体铸辊具有端部切口，端部切口具有由水加热的大的外部环状元件(去往固体辊)。这些环状元件用来改变铸辊的轮廓。‘421专利，列2，ll.37-42。
然而，诸如由jp‘459和或‘421专利所提出的那些大的固体铸辊造价昂贵，具有相对短的使用寿命(由于来自在较大圆柱体质量的双辊铸造期间所经历的循环热通量的热疲劳的效应)，并且由于它们的大的热质量而更不易响应。
还已经提出了将膨胀环直接定位在圆柱形管(例如，80毫米厚度的铜和铜合金，可选地具有其上的铬或铬合金的涂层，并且具有延伸穿过管的多个纵向水流通路)上，以形成铸辊。此提案被尝试并失败。提供到膨胀环的热量被传递到圆柱形管中，因此环不会有效地响应于热量而使圆柱形管膨胀，以商业地控制铸辊的铸造表面的凸度的形状。相应地，仍存在对在铸造期间直接并密切地控制铸辊的铸造表面的凸度的形状并进而控制由双辊铸机制造的薄铸带的截面厚度轮廓的可靠且有效的方式的需求。
技术实现要素：
本发明所公开的是通过由定位在形成铸辊的圆柱形管内并与圆柱形管相邻的膨胀环来控制铸辊的铸造表面的凸度而控制铸辊凸度并进而控制截面带厚度轮廓的可靠且有效的方法。所公开的是通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法，包括以下步骤：
a.组装铸机，铸机具有一对相反旋转的铸辊，一对相反旋转的铸辊在其之间具有辊隙，能够从辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有涂覆在其上的金属或金属合金，并且具有延伸穿过圆柱形管的多个纵向水流通路；
b.将至少两个膨胀环定位在圆柱形管内并与圆柱形管相邻，并且在铸带的在铸造作业期间形成在铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm(优选地在200mm内)内间隔，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造期间圆柱形管改变铸辊的铸造表面的辊凸度和铸带的厚度轮廓；
c.组装金属递送系统，金属递送系统能够形成铸池，铸池被支撑在铸辊的在辊隙上方的铸造表面，具有与辊隙的端部相邻的侧封板，以限定铸池；以及
d.响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而控制膨胀环的径向尺寸，以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度。
施加于膨胀环的功率的量可以基于来自至少一个传感器的反馈而变化，所述一个或多个传感器或传感器能够感测以下性质中的至少一个：
-一个或多个膨胀环的温度，
-铸造下游的厚度轮廓，
-铸带的在接近于铸带边缘的限定点处的局部厚度，
-铸造作业期间的铸辊表面凸度，以及
-接近于铸带边缘的限定点处的径向铸辊膨胀度；
并且能够产生标志铸带的上述性质中的至少一个的数字或模拟(典型地电)信号。
应小心使每个膨胀环上的隔绝涂层足够厚，以便控制或消除从膨胀环到铸辊的热量传递。厚度上至少0.010英寸的隔绝涂层(例如0.025英寸)是必要的，以具有从膨胀环到铸辊的热量传递的有效的控制。隔绝涂层可以等离子体喷涂在膨胀环上。隔绝涂层可以用氧化锆喷雾(诸如8％氧化钇稳定的氧化锆喷雾)来等离子体喷涂。应注意，隔绝涂层可以附加地施加到圆柱形管，但为了经济性和有效性，隔绝涂层应直接施加到膨胀环。
每个膨胀环可以具有至少一个加热元件，加热元件可以由不锈钢、镍或镍合金制成。一个或多个加热元件可以如所期望而位于每个膨胀环中。每个膨胀环可以提供上至30kw的加热输入；优选地，至少3kw的加热输入。
膨胀环还可以具有穿过其的水通路，允许水流动通过环。流动通过膨胀环的水可以调节为使膨胀环在径向尺寸上膨胀或收缩，并且进而使圆柱形管的直径如所期望而增大或缩小，以在作业期间控制铸辊的铸造表面的凸度形状。
此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法还可以包括在响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种改变膨胀环的径向尺寸并在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变铸辊的旋转速度的步骤。
此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法还可以包括将对应于铸带的在铸造期间形成在铸辊上中央部分的至少一个膨胀环(例如上至15个膨胀环)定位的步骤，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层，并且适配为增大和缩小径向尺寸，使得在铸造期间圆柱形管膨胀和收缩改变铸辊的铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓。此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法可以包括在响应于从传感器接收的电信号而改变具有与铸带的边缘部分间隔的绝缘涂层的膨胀环的径向尺寸和具有对应于铸带的中央部分的隔绝涂层的一个或多个膨胀环的径向尺寸以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变铸辊的旋转速度的步骤。
替代地，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法可以包括以下步骤：
a.组装铸机，铸机具有一对相反旋转的铸辊，铸辊具有其间的辊隙，能够从辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有在其上涂覆的金属或金属合金，并且具有延伸穿过圆柱形管的多个纵向水流通路；
b.对应于铸带的在铸造期间形成在铸辊上的中央部分而将至少一个膨胀环定位在圆柱形管内，至少一个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并且适配为在径向尺寸上改变，使得在铸造期间圆柱形管膨胀改变铸辊的铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓；
c.组装金属递送系统，金属递送系统能够形成铸池，铸池被支撑在铸辊的在辊隙上方的铸造表面，具有与辊隙的端部相邻的侧封板，以限定铸池；
d.响应于从至少一个传感器接收的数字信号或模拟信号中的至少一种而控制至少一个膨胀环的径向尺寸，以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度。
施加到一个或多个膨胀环的功率的量可以基于来自至少一个传感器的反馈而变化，所述一个或多个传感器或传感器能够感测以下性质中的至少一个：
-一个或多个膨胀环的温度；
-铸带下游的厚度轮廓；
-铸带在接近于铸带中央的限定点处的局部厚度，
-铸造作业期间的铸辊表面凸度，
-接近于铸带中央的限定点处的径向铸辊膨胀度；
并且能够产生指示铸带的上述性质中的至少一个的数字或模拟(典型地电)信号。
再次地，每个膨胀环上的隔绝涂层应足够厚，以有效地控制从膨胀环到铸辊的热量传递。厚度上至少0.010英寸(例如0.025英寸)的隔绝涂层是必要的，以有效地控制从膨胀环到铸辊的热量传递。隔绝涂层可以等离子体喷涂在膨胀环上。隔绝涂层可以用氧化锆喷雾(诸如8％氧化钇稳定的氧化锆喷雾)等离子体喷涂。应注意，隔绝涂层可以附加地施加到圆柱形管，但为了经济性和有效性，隔绝涂层应直接施加到膨胀环。
再次地，每个膨胀环可以具有至少一个加热元件。一个或多个加热元件可以由不锈钢、镍或镍合金制成并如所期望地定位。一个或多个加热元件可以位于如所期望的每个膨胀环周围的任意处以有效。每个膨胀环可以提供上至30kw的加热输入；优选地，至少3kw的加热输入。
膨胀环可以再次具有穿过其的水通路，以允许通过环的水流。可以调节水流以使膨胀环在径向尺寸上膨胀或收缩，并且进而使圆柱形管的直径如所期望而增大或缩小，以在作业期间控制铸辊的形状。
此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法还可以包括在响应于从至少一个传感器接收的电信号而改变膨胀环的径向尺寸并在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变铸辊的旋转速度的步骤。
此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的替代方法还可以包括每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并适配为在径向尺寸上增大使得圆柱形管膨胀并在铸造期间改变铸辊的铸造表面的辊凸度和铸带的厚度轮廓时，在铸造作业期间将至少两个膨胀环定位在圆柱形管内并与圆柱形管相邻且与铸辊的相对端部部分上的铸带在边缘部分的450mm内间隔的步骤。此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法可以包括在响应于从至少一个传感器接收的电信号而改变对应于铸带的中央部分的具有隔绝涂层的膨胀环的径向尺寸以及与铸带的边缘部分间隔的具有其上的隔绝涂层的膨胀环的径向尺寸并在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变铸辊的旋转速度的步骤。
在每个实施例中，膨胀环可以由诸如18/8奥氏体不锈钢的奥氏体不锈钢制成。每个膨胀环可以具有50至150毫米的环尺寸；优选地，70毫米。每个膨胀环可以具有上至200毫米的宽度；优选地上至100mm，更优选地83.5毫米。
在方法的每个实施例中，铸辊的铸造表面的凸度可以容易地变化，以实现期望的铸带的厚度轮廓。具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环适配为在径向尺寸上增大或缩小并使圆柱形管膨胀改变铸辊的铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓。圆柱形管的厚度可以厚度上在40与80毫米之间的范围内或厚度上在60与80毫米之间的范围内。
在方法的每个实施例中，至少一个传感器可以定位在下游，适配为感测铸带的厚度轮廓并产生指示铸带的厚度轮廓的电信号。传感器可以位于与夹送辊(pinchroll)相邻，带在铸造之后穿过夹送辊。可以通过响应于从所述传感器接收的电信号而控制每个膨胀环的径向尺寸，实现铸辊的铸造表面的凸度控制。此外，可以通过在响应于从传感器接收的电信号而也改变每个膨胀环的径向尺寸时，控制铸辊驱动器以改变铸辊的旋转速度，实现铸辊的铸造表面的凸度控制。
可以与其他一个或多个膨胀环的径向尺寸独立地控制每个膨胀环的径向尺寸。可以彼此独立地控制与铸辊的铸造表面上的带边缘相邻的膨胀环的径向尺寸。此外，可以与对应于铸带的中央部分的一个或多个膨胀环独立地控制与铸辊的铸造表面上的带边缘相邻的膨胀环的径向尺寸。
还公开的是用于控制辊凸度而连续地铸造薄带的设备，包括：
a.一对相反旋转的铸辊，一对相反旋转的铸辊具有其间的辊隙，能够从辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有涂覆在其上的金属或金属合金，并且具有延伸穿过圆柱形管的多个纵向水流通路；
b.至少两个膨胀环，至少两个膨胀环在圆柱形管内并且与圆柱形管相邻，并且在铸带的在铸造作业期间形成在铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm内(优选在200mm内)间隔，每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并且适配为在径向尺寸上改变，使得圆柱形管在铸造期间膨胀改变铸辊的铸造表面的辊凸度和铸带的厚度轮廓；以及
c.金属递送系统，金属递送系统定位在辊隙上方并且能够形成铸池，铸池被支撑在铸辊的铸造表面上，具有与辊隙的端部相邻的侧封板，以限定铸池。
设备还可以包括至少一个传感器，至少一个传感器定位在辊隙的下游，能够感测铸带的厚度轮廓并产生指示铸带的厚度轮廓的电信号，以响应于从传感器接收的电信号而控制膨胀环的径向尺寸，以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度。
此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的设备可以包括控制系统，控制系统能够在响应于从传感器接收的电信号而改变具有其上的隔绝涂层的膨胀环的径向尺寸以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器并改变铸辊的旋转速度。
此外，控制辊凸度而连续地铸造薄带的设备还可以包括至少一个膨胀环，至少一个膨胀环定位在圆柱形管内在对应于铸带的在铸造期间形成在铸辊上的中央部分的位置处，至少一个膨胀具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并且适配为在径向尺寸上增大，使得圆柱形管膨胀并在铸造期间改变铸辊的铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓。此外，控制辊凸度而连续地铸造薄带的设备还可以包括控制系统，控制系统能够在响应于从至少一个传感器接收的电信号而改变与铸带的边缘部分间隔的膨胀环的径向尺寸以及对应于铸带的中央部分的一个或多个膨胀环的径向尺寸并在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器并改变铸辊的旋转速度。
替代地，控制辊凸度而连续地铸造薄带的设备可以包括：
a.一对相反旋转的铸辊，一对相反旋转的铸辊具有其间的辊隙，能够从辊隙朝下递送铸带，每个铸辊具有由圆柱形管形成的铸造表面，圆柱形管具有不大于80毫米厚度的选自由铜和铜合金构成的组的材料，可选地具有涂覆在其上的金属或金属合金，并且具有延伸穿过圆柱形管的多个纵向水流通路；
b.至少一个膨胀环，至少一个膨胀环在圆柱形管内在对应于铸带的在铸造作业期间形成在铸辊上的中央部分的位置处，至少一个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层并且适配为在径向尺寸上改变，使得圆柱形管在铸造期间膨胀改变铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓；以及
c.金属递送系统，金属递送系统定位在辊隙上方，并且能够形成铸池，铸池被支撑在铸辊的铸造表面上，具有与辊隙的端部相邻的侧封板，以限定铸池。
设备还可以包括至少一个传感器，传感器能够感测定位在辊隙的下游的铸带的厚度轮廓并产生指示铸带的厚度轮廓的电信号，以响应于从至少一个传感器接收的电信号而控制膨胀环的径向尺寸，以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度。
此外，通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的设备可以包括控制系统，控制系统能够在响应于从至少一个传感器接收的电信号而改变具有其上的隔绝涂层的一个或多个膨胀环的径向尺寸并在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器并改变铸辊的旋转速度。
此外，控制辊凸度而连续地铸造薄带的设备还可以包括至少两个膨胀环，至少两个膨胀环在圆柱形管内并与圆柱形管相邻，圆柱形管在铸带的在铸造作业期间形成在铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm内间隔。每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层。具有其上的隔绝涂层的膨胀环适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造作业期间圆柱形管膨胀改变铸辊的铸造表面的辊凸度和铸带的厚度轮廓。
此外，控制辊凸度而连续地铸造薄带的设备还可以包括控制系统，控制系统能够在响应于从传感器接收的电信号而改变对应于铸带的中央部分的一个或多个膨胀环的径向尺寸以及与铸带的边缘部分间隔的膨胀环的径向尺寸以在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器并改变铸辊的旋转速度。
在设备的每个实施例中，膨胀环可以由诸如18/8奥氏体不锈钢的奥氏体不锈钢制成。每个膨胀环可以具有50至150毫米之间的环尺寸；(例如，70毫米)。每个膨胀环可以具有上至200毫米的宽度；(例如，83.5毫米)。
在设备的每个实施例中，具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造期间圆柱形管膨胀并改变铸辊的铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓。每个膨胀环具有可以由不锈钢、镍或镍合金制成的至少一个加热元件。一个或多个加热元件可以如所期望而位于每个膨胀环周围。每个膨胀环可以提供上至30kw的加热输入；优选地，至少3kw的加热输入。
再次地，在设备的每个实施例中，至少一个传感器能够感测铸带的厚度轮廓并能够产生指示可以定位在下游的铸带的厚度轮廓的电信号。传感器可以位于相邻于夹送辊，带在铸造之后穿过夹送辊。
可以通过响应于从传感器接收的电信号而控制每个膨胀环的径向尺寸来实现铸辊的铸造表面的凸度控制。此外，可以通过在响应于从传感器接收的电信号也改变具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环的径向尺寸时，控制铸辊驱动器以改变铸辊的旋转速度来实现铸辊的铸造表面的凸度控制。
可以彼此独立地控制与形成在铸辊的铸造表面上的带边缘相邻的膨胀环的径向尺寸。此外，可以与对应于铸带的中央部分的一个或多个膨胀环独立地控制与形成在铸辊的铸造表面上的带边缘相邻的膨胀环的径向尺寸。
再次地，在方法和设备的每个后面的实施例中，膨胀环的隔绝涂层是足够厚的，使膨胀环可以被加热，以在铸造作业期间在最小量的热量被传导到圆柱形管的情况下如所期望使膨胀环膨胀并控制铸辊的凸度形状。厚度上至少0.010英寸(例如0.025英寸)的隔绝涂层是有效的。注意到，隔绝涂层可以附加地施加到圆柱形管，但为了经济性和有效性，隔绝涂层在膨胀环和铸辊的组装期间应直接施加到膨胀环。
在方法和设备的每个这些最后的实施例中，膨胀环还可以具有穿过其的水通路，以允许水流通过环中的通路，并且调节通过那些通路的水流。可以调节流动通过膨胀环的水，以使膨胀环在径向尺寸上膨胀或收缩并进而使圆柱形管的直径如期望增大或缩小，以在作业期间控制铸辊的铸造表面的凸度形状。
本发明的各方面从以下详细描述、附图以及权利要求将对本领域技术人员变得显而易见。
附图说明
参考附图更详细地描述了本发明，附图中：
图1是本公开的双辊铸机的图示性侧视图；
图2是包括用于测量带轮廓的带检查装置的图1的双辊铸机的部分的放大部分截面图；
图2a是图2的双辊铸机的部分的示意图；
图3a是纵向穿过具有对应于铸带的中央部分的膨胀环的图2的铸辊中的一个的部分的截面图；
图3b是纵向穿过图3a的铸辊的连结在线a-a上的其余部分的截面图；
图4是图3a的铸辊在线4-4上的端视图，以虚线部分示出内部细节；
图5是图3a的铸辊在线5-5上的截面图；
图6是图3a的铸辊在线6-6上的截面图；
图7是图3a的铸辊在线7-7上的截面图；
图8是纵向穿过具有与铸带的边缘部分间隔的两个膨胀环的图2的铸辊中的一个的部分截面图；
图9是纵向穿过具有与铸带的边缘部分间隔的膨胀环的铸辊的部分的截面图；
图10是纵向穿过具有与铸带的边缘部分间隔的两个膨胀环和对应于铸带的中央部分的膨胀环的图2的铸辊中的一个的部分的截面图；
图11是具有水通路的膨胀环的截面图；
图12是增量(delta)rtd温度对时间的图示；
图13是平均膨胀环温度对边缘下降的图示；
图14是加热的环膨胀对铸机中的温度的图示；并且
图15是具有加热元件的膨胀环的侧视图和截面图。
具体实施方式
现参考图1、2以及2a，图示了双辊铸机，其包括主机器框架10，主机器框架10从工厂地面站立并支撑辊盒(rollcassette)11中的模块中安装的一对可相反旋转的铸辊12。铸辊12安装在辊盒11中，以易于操作和移动，如下所述。辊盒11促进准备好用于铸造的铸辊12从设置位置到作为铸机中的单元的可操作铸造位置的快速移动，并且当要替换铸辊12时准备好从铸造位置移除铸辊12。不存在期望的辊盒11的特定配置，只要其进行促进铸辊12的移动和定位的功能，如本文中所描述。
用于连续地铸造薄钢带的铸造设备包括一对可相反旋转的铸辊12，一对可相反旋转的铸辊12具有铸造表面12a，铸造表面12a横向地定位以在其之间形成辊隙18。从钢水包13通过金属递送系统将熔化金属供给到金属递送嘴17(芯嘴)，嘴17定位在铸辊12之间，在辊隙18上方。从而递送的熔化金属形成辊隙18上方的被支撑在铸辊12的铸造表面12a上的熔化金属的铸池19。此铸池19在铸辊12的端部处由一对侧封板或侧封板20(在图2a中以点线示出)被限定在铸造区域中。铸池19的上表面(通常称为“弯液”液面)可以升高在递送嘴17的下端部上方，使得递送嘴17的下端部浸没在铸池19内。铸造区域包括铸池19上方的保护性气氛的添加，以抑制铸造区域中的熔化金属的氧化。
钢水包13典型地是支撑在旋转的塔台40上的常规构造。为了金属递送，钢水包13定位在处于铸造位置的可移动浇口盘14之上，以用熔化金属填充浇口盘14。可移动浇口盘14可以定位浇口盘车66上，浇口盘车66能够将浇口盘14从将浇口盘14加热到接近铸造温度处的加热站(未示出)转移到铸造位置。诸如轨道39的浇口盘导轨可以定位在浇口盘车66下方，以使可移动浇口盘14能够从加热站移动到铸造位置。
可移动浇口盘14可以与滑动门25配合，其由伺服机构可致动，以允许熔化金属从浇口盘14通过滑动门25流动，并且然后通过耐火出口围带15到铸造位置中的过渡件或分配器16。从分配器16，熔化金属流动到定位在辊隙18上方的铸辊12之间的递送嘴17。
侧封板20可以由耐火材料制成，诸如氧化锆石墨、石墨氧化铝、硼氮化物、硼氮化物氧化锆或其他适当复合物。侧封板20具有面表面，面表面能够与铸辊12和铸池19中的熔化金属物理接触。侧封板20安装在侧封板保持体(未示出)中，其由诸如液压或气动缸、伺服机构或其他致动器的侧封板致动器(未示出)可移动，以将侧封板20带到与铸辊12端部接合。此外，侧封板致动器能够在铸造期间定位侧封板20。侧封板20在铸造操作期间在铸辊12上为金属的熔化池形成端部封闭。
图1示出了制造铸带21的双辊铸机，铸带21跨过引导台30到夹送辊台31，夹送辊台31包括夹送辊31a。一经离开夹送辊台31，薄铸带21可以穿过热辊轧机32，热辊轧机32包括一对工作辊32a以及支持辊32b，形成能够热辊制从铸辊12递送的铸带21的间隙，其中铸带21被热辊制，以将带减小到期望的厚度、改善带表面，并且改善带平坦度。工作辊32a具有与跨过工作辊32a的期望的带轮廓相关的工作表面。热辊制的铸带21然后行进到输出台33，其可以在该处通过与冷却剂接触并且通过对流和辐射而冷却，冷却剂为诸如水，经由水喷嘴90或其他适当构件而供给。在任意情况下，热辊制的铸带21可以然后穿过第二夹送辊台91以提供铸带21的张力，并且然后到卷盘92。铸带21在热辊制之前可以厚度上在约0.3与2.0毫米之间。
在铸造操作的开始，随着铸造条件稳定而典型地产生短长度的不完美的带。在建立连铸之后，铸辊12稍微移动开并且然后再次带到一起，以使铸带21的此先导端断开，形成之后的铸带21的干净的头部端部。不完美材料掉到废料容器26中，废料容器26在废料容器导轨上可移动。废料容器26位于铸机下方的废料接收位置中并且形成密封罩27的一部分，如下所述。罩27典型地是水冷却的。此时，通常从枢轴29朝下悬吊到罩27中的一侧的水冷却的围板28摆动就位，以将铸带21的干净的端部引导到引导台30上，引导台30将铸带21给送到夹送辊台31。围板28然后缩回到其悬吊位置，以允许铸带21在其行进到引导台30之前在铸辊12下方在罩27中悬吊在圈环中，铸带21在引导台30处接合一系列引导滚轴。
溢流容器38可以提供在可移动浇口盘14下方，以接收可能从浇口盘14洒出的熔化的材料。如图1中所示，溢流容器38可以在轨道39或另一导轨上可移动，使得溢流容器38可以如所期望在可移动浇口盘14下方置于铸造位置。此外，可以在分配器16附近为分配器16提供可选的溢流容器(未示出)。
密封罩27由若干分开的壁区段形成，分开的壁区段在各密封连接处配合在一起以形成连续罩壁，连续罩壁允许控制罩27内的气氛。此外，废料容器26可能能够与罩27附接，使得罩27能够在铸造位置中支持紧挨着铸辊12下方的保护性气氛。罩27包括罩27的下部部分中的开口、下部罩部分44，为废料提供从罩27行进到废料接收位置中的废料容器26中的出口。下部罩部分44可以作为罩27的一部分朝下延伸，开口定位在废料接收位置中的废料容器26上方。如本文的说明书和权利要求所使用的，指代废料容器26、罩27以及相关特征的“密封”、“被密封”、“使……密封”、以及“密封地”可能不是为防止泄漏的完全密封，而是通常并非完美的密封，以适于在具有一些可容忍泄漏的情况下允许如所期望控制和支持罩27内的气氛。
缘边部分45可以围绕下部罩部分44的开口并且可以可移动地定位在废料容器26上方，能够密封地接合和/或附接到废料接收位置中的废料容器26。缘边部分45可以在密封位置与空隙位置之间可移动，缘边部分45在密封位置中接合废料容器26，缘边部分45在空隙位置中与废料容器26脱离。替代地，铸机或废料容器26可以包括升举机构，以将废料容器26升高到与罩27的缘边部分45密封接合，并且然后将废料容器26下降到空隙位置。当密封时，罩27和废料容器26填充有诸如氮气的期望气体，以降低罩27中的氧气的量并铸带21提供保护性气氛。
罩27可以包括支持保护性气氛的上轴环部分43，上轴环部分43紧挨在铸造位置中的铸辊12下方。当铸辊12处于铸造位置中时，上轴环部分43移动到延伸位置，封闭如图2中所示的与铸辊12相邻的外壳部分53与罩27之间的空间。上轴环部分43可以提供在罩27内或与罩27相邻并与铸辊12相邻，并且可以由多个致动器(未示出)移动，诸如伺服机构、液压机构、气动机构以及旋转致动器。
铸辊12如下所述地内部水冷却，使得随着铸辊12相反旋转，壳凝固在铸造表面12a上，因为铸造表面12a随着铸辊12的每次旋转而移动到与接触铸池19接触并通过铸池19。壳被带到在铸辊12之间的辊隙18处彼此接近在一起，以制造被从辊隙18朝下递送的薄铸带产品21。薄铸带产品21在铸辊12之间的辊隙18处由壳形成并被朝下递送且向下游移动，如上文所述。
现参考图3a-10，每个铸辊12包括选自由铜和铜合金构成的组的金属的圆柱形管120，可选地具有其上涂覆的金属或金属合金(例如，铬或镍)，以形成铸造表面12a。每个圆柱形管120可以安装在一对短轴组件121与122之间。短轴组件121和122分别具有端部部分127和128(图4-6中所示)，其紧密配合在圆柱形管120的端部内，以形成铸辊12。圆柱形管120从而由分别具有凸缘部分129和130的端部部分127和128支撑，以在其中形成内部腔163，并且在短轴组件121和122之间支撑组装的铸辊。
每个圆柱形管120的外圆柱形表面是辊铸造表面12a。圆柱形管120的径向厚度可以不大于80毫米厚。管120的厚度可以在厚度上在40与80毫米之间的范围内或在厚度上在60与80毫米之间的范围内。
每个圆柱形管120设置有一系列纵向水流通路126，其可以通过穿过圆柱形管120的圆周厚度从一端到另一端钻长孔而形成。孔的端部随后通过由紧固件171附接到短轴组件121和122的端部部分127和128的端部塞141封闭。穿过具有端部塞141的圆柱形管120的厚度形成水流通路126。短轴紧固件171和端部塞141的数目可以如所期望选择。可以布置端部塞141，以在从铸辊12的一端到另一端的单通冷却中提供下述的短轴组件中的水通路，或替代地，提供多通冷却，其中，例如，连接流动通路126，以在将水直接或通过腔163返回到水供给之前提供穿过相邻流动通路126的冷却水的三次通过。
穿过圆柱形管120的厚度的水流通路126可以连接到与腔163串联的水供给。水通路126可以连接到水供给，使得冷却水首先通过腔163并且然后通过水供给通路126到返回线，或首先通过水供给通路126并且然后通过腔163到返回线。
圆柱形管120可以在端部处设置有圆周阶梯123以形成肩124，具有铸辊12的辊铸造表面12a在肩124之间的工作部分。肩124布置为接合侧封板20并在铸造操作期间限定铸池19，如上所述。
短轴组件121和122分别的端部部分127和128典型地密封地接合圆柱形管120的端部，并且具有图4-6中所示的径向延伸的水通路135和136，以将水递送到延伸穿过圆柱形管120的水流通路126。径向流动通路135和136(例如，以螺纹布置)连接到至少一些水流通路126的端部，取决于冷却是单通还是多通冷却系统。水流通路126的其余端部可以由例如螺纹的端部塞141封闭，如在水冷却是多通系统的情况下所描述的。
如由图7详细示出的，圆柱形管120可以如期望以水流通路126的单通或多通阵列在圆柱形管120的厚度中定位为环状阵列。水流通路126在铸辊12的一端由径向端口160连接到环状廊道(gallery)140并进而连接到短轴组件121中的端部部分127的径向流动通路135，并且在铸辊12的另一端由径向端口161连接到环状廊道150并进而连接到短轴组件121中的端部部分128的径向流动通路136。在辊12的一端通过一个环状廊道140或150供给的水可以在单次通过中并行流动通过全部的水流通路126到辊12的另一端，并在圆柱形管120的另一端处通过径向通路135或136以及另一环状廊道150或140流出。方向流可以由(多条)供给和返回线的适当连接而如所期望反转。替代地或此外，可以可选地从径向通路135和136连接或阻塞水流通路126中的选择性水流通路126，以提供多通布置，诸如三通。
短轴组件122可以长于短轴组件121。如图3b中所示，短轴组件122可以设置有水流端口133和134的两个集合。水流端口133和134能够与旋转水流接头131和132连接，水由旋转水流接头131和132轴向地通过短轴组件122被递送到铸辊12并被从之递送。在操作中，冷却水通过分别延伸穿过短轴组件121和122的端部部分127和128的径向通路135和136通过到圆柱形管120中的水流通路126并从之通过。短轴组件121与轴向管137配合，以提供端部部分127的径向通路135与铸辊12内的中央腔之间的流体连通。短轴组件122与轴向间隔管配合，以将与中央腔163流体连通的中央水管道138与短轴组件122的端部部分122中的径向通路136流体连通的环状水流管道139分开。中央水管道138和环状水管道139能够提供冷却水去往铸辊12的和来自铸辊12的流入和流出。
在操作中，进入的冷却水可以通过供给线131通过端口133供给到环状管道139，其进而与径向通路136、廊道150以及水流通路126流体连通，并且然后通过廊道140、径向通路135、轴向管137、中央腔163以及中央水管道138通过水流端口134返回到流出线132。替代地，去往和来自铸辊12的水流可以如期望在反转的方向上。水流端口133和134可以连接到水供给和返回线，使得水可以在铸辊12的圆柱形管120中在如期望的任意方向上流动到水流通路126和从之流动。取决于流动的方向，冷却水在流动通过水流通路126之前或之后流动通过腔163。
每个圆柱形管120可以设置有具有其上的隔绝涂层的至少一个膨胀环。如图8中所示，圆柱形管120可以设置有各自具有其上的隔绝涂层350至少两个膨胀环210，其朝内间隔在圆柱形管120的在铸造作业期间形成的铸带的边缘部分的450mm内的相对端部部分上。图9示出了纵向穿过具有带有其上的隔绝涂层350的膨胀环210与铸带的边缘部分间隔并具有加热元件370的铸辊的部分的截面图。
替代地，如图10中所示，具有其上的隔绝涂层350的至少两个膨胀环210间隔在圆柱形管120的在铸带的边缘部分的450mm内的相对端部部分上，铸带的边缘部分在铸造作业期间在铸辊的相对端部部分上，并且具有其上的隔绝涂层330的附加的膨胀环220定位在圆柱形管120内在铸造期间形成在铸造表面上的对应于铸带的中央部分的位置处。
在另一替代例中，如回到图3a中所示，具有其上的隔绝涂层330的膨胀环220可以定位在圆柱形管120内，在对应于铸带的在铸造期间形成在铸辊的铸造表面上的中央部分的位置处。
如图8-10中所示，具有其上的隔绝涂层的膨胀环可以定位在圆柱形管内并与圆柱形管相邻，并且与铸带的边缘部分间隔。每个膨胀环可以具有50与150mm之间的环尺寸；(例如70mm)。相似地，定位为对应于铸带的在铸造期间形成的中央部分的具有其上的隔绝涂层的一个或多个膨胀环可以具有50与150mm之间的环尺寸；(例如70mm)。
与铸带的边缘部分间隔的具有隔绝涂层的每个膨胀环可以具有上至200mm(例如，83.5mm)的宽度。相似地，在铸造期间定位在铸带的中央部分中的具有其上的隔绝涂层的一个或多个膨胀环可以具有上至200mm(例如，83.5mm)的宽度。
可以通过调节位于圆柱形管内部的至少一个膨胀环的径向尺寸来控制铸辊的铸造表面的凸度的变形。可以通过调节膨胀环的温度来控制具有其上的隔绝涂层的至少一个膨胀环的径向尺寸。进而，可以用膨胀环的半径和进而铸辊的铸造表面的凸度来控制铸带的厚度轮廓。由于圆柱形管的圆周厚度制造为不大于80mm的厚度，铸造表面的凸度可以响应于膨胀环在径向尺寸上的改变而变形。
具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环适配为在径向尺寸上增大，使得圆柱形管在铸造期间膨胀改变铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓。电力线222和控制线224从滑环(slipring)240延伸到每个膨胀环。电力线222将电力供给到膨胀环。控制线224提供温度反馈，然后使用温度反馈来控制膨胀环的功率。
如图11中所示，每个膨胀环可以具有其中的水通路340，其中水可以流动通过。可以控制水流以调节膨胀环的膨胀。
每个膨胀环可以被电加热，在径向尺寸上增大。如图15所示，每个膨胀环可以具有如所期望地定位的至少一个加热元件，以有效地加热环。出于该目的，膨胀环300在右侧上具有加热元件310，并且加热元件320在左侧上具有加热元件。每个膨胀环可以提供上至30kw的加热输入；优选地，至少3kw。由径向尺寸上的增大产生的力将施加在圆柱形管上，使得圆柱形管膨胀改变铸造表面的凸度和铸带的厚度轮廓。为了通过控制膨胀环的径向尺寸和控制铸造旋转而实现期望的厚度轮廓，带厚度轮廓传感器71可以定位在下游，以探测铸带的厚度轮廓21，如图2和图2a中所示。带厚度传感器71典型地提供在辊隙18与夹送辊31a之间，以提供铸辊12的直接控制。传感器可以是x射线计量器或其他适当装置，其能够周期性地或连续地直接测量跨带的宽度的厚度轮廓。替代地，多个非接触型传感器跨铸带21布置在滚轴台30处，并且来自跨铸带21的多个位置的厚度测量的组合由控制器72处理，以带周期性地或连续地确定厚度轮廓。可以如所期望从此数据周期性地或连续地确定铸带的厚度轮廓21。
可以与其他一个或多个膨胀环的径向尺寸独立地控制每个膨胀环的径向尺寸。在铸辊的带边缘内且与之相邻的具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环的径向尺寸可以彼此独立地控制。此外，可以与对应于铸带的中央部分的具有其上的隔绝涂层的一个或多个膨胀环独立地控制在铸辊的带边缘内并与之相邻的膨胀环的径向尺寸。传感器71产生指示铸带的厚度轮廓的信号。根据由传感器产生的信号而控制具有其上的隔绝涂层的每个膨胀环的径向尺寸，其进而在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度。
此外，可以在响应于从传感器接收的电信号71也改变膨胀环的径向尺寸，进而在铸造作业期间控制铸辊的铸造表面的辊凸度时，控制铸辊驱动器以改变铸辊的旋转速度。
已发现，隔绝涂层对控制从膨胀环到铸辊的热量传递是必要的。进行的测试表明，在具有其上的隔绝涂层的情况下，铸造期间从膨胀环到铸辊的热量传递是最小的，并且膨胀环可以达到期望的温度并膨胀，并且进而达到期望的截面带厚度轮廓，以商业地控制铸造表面的凸度。
为了图示，图12示出了在膨胀环上具有和不具有隔绝涂层的情况下进行的测试。8％氧化钇稳定的氧化锆的隔绝涂层被等离子体喷涂到膨胀环的外部上，获得0.025英寸厚度的隔绝涂层。每个膨胀环具有铸辊的在宽度上近似85mm的区段，其收缩配合到膨胀环上。每个铸辊区段具有穿过其的水通路。水在近似15psi下供给，并且水流在8.6与8.9gpm之间变化。入口水温度为68°f。在50％功率下和在100％功率下进行分开的测试。如图12中所示，当在50％功率下测试时，膨胀环导致54℃的峰值增量温度。而具有其上的隔绝涂层的膨胀环导致90℃的峰值增量温度，即峰值增量温度上的67％的增加。如图12中所示，在测试期间，未涂覆的膨胀环在100％功率下的加热失败；而，具有其上的隔绝涂层的膨胀环在100％功率下的测试导致近似130℃的峰值增量温度。
图13示出了平均膨胀环温度对边缘下降的图示。边缘下降关联于铸带的厚度。如图13中所示，边缘下降呈现为每次响应于加热的膨胀环温度上的改变。随着温度升高，膨胀环膨胀；铸辊的边缘处的铸带厚度减小，并且边缘下降增大。
图14示出了加热的环膨胀对涂覆有隔绝涂层的膨胀环的温度的图示。膨胀环位于铸辊附近并在铸辊内，铸辊设置有穿过其的水通路，并且水在正常铸造操作中穿过之中流动。涂覆的膨胀环被从85.6°f加热到120°f。在短暂保持在120°f之后，具有隔绝涂层的膨胀环被加热到160°f和200°f。如所证明的，当涂覆的膨胀环被115°f加热时，实现超过100μm的尺寸膨胀。如所说明的，因为去往铸辊的热量传递，这些结果在未涂覆的膨胀环的情况下将是不可能的。膨胀环的膨胀直接关联于膨胀环能够被加热到的温度。如所说明的，涂覆有隔绝涂层的膨胀环可以被快速加热，并实现高效的温度。如此，厚度上至少0.010英寸(例如0.025英寸)的隔绝涂层对于控制或消除从膨胀环到铸辊的热量传递是必要的。
在方法和设备的这些实施例中的每一个中，膨胀环还可以具有穿过其的水通路，以允许通过环中的通路的水流，并且调节通过那些通路的水流。调节水流以如所期望使膨胀环的直径并进而使圆柱形管的直径增大或缩小，并且在作业期间控制铸辊的形状。
虽然已经关于特定实施例解释和说明书了操作的原理和模式，然而，必须理解，本发明可以与所具体解释和说明不同地时间，而不会背离其精神或范围。