用于对水平铸造系统中的熔融金属电磁约束的方法和设备的制作方法

专利名称：用于对水平铸造系统中的熔融金属电磁约束的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属带坯的连铸，尤其是涉及在连铸系统中对熔融金属的电磁约束。
背景技术：
金属的连铸是在双辊连铸机和带式连铸机或它们的组合中进行的。在水平方向和竖直方向上的铸造方法都是有的。特别的是，近来钢铁工业已经发展了在竖直向下方向运作的高速双辊带坯连铸机。到目前为止，已经采用机械侧封以提供对铸造区域中熔融金属的约束。上述装置包括与带还一起移动的履带式侧封(如在Hazelett连铸机中),或压在棍表面上的固定侧封。后者用于双辊钢带铸造领域。上述固定的机械侧封具有较短的使用寿命，因为它们由于与辊的冷侧壁接触而侵蚀。另外，上述机械侧封提供了用于形成凝壳的部位，凝壳具有剥离的倾向，并且因此会进入到铸造的带坯中，从而使冶金的微观结构不理想。履带式侧封尽管已证明对于较厚的板坯铸件(10-25mm厚)来说很好，但是对于钢铁工业中的薄带连铸机或双滚筒连铸机而言是不实用的，因为要被限制的横截面沿着铸造区域急剧地变化。电磁侧封已经应用在现有技术中的立式双滚筒(辊)铸造系统中的金属带坯铸造中。磁系统类型的电磁侧封使用磁体组件和交流线圈的组合来产生约束力。感应系统类型的电磁侧封仅仅依靠交流线圈来产生约束力。磁系统电磁侧封使用的磁性元件包括连接两个极面的磁轭或磁芯,这两个极面设置在要约束熔融金属 的间隙的两侧。磁性元件由铁磁性材料制成，并且在磁轭的给定长度上被运载交流电流的线圈围绕。由在线圈中的电流流动产生的磁通量经过磁轭传递到磁体的磁极，并且在间隙中的金属表面形成约束力。通常在磁系统中，磁性元件的一部分被导电罩覆盖，以使磁通在离开间隙的方向上的泄漏最少。上述磁约束系统的优点在于，约束电流不必与仅仅使用感应线圈的那些系统相比那样高。如果需要更强的磁场，这可以通过减少极面面积以集中磁场从而以相同的电流水平来实现。然而，上述系统也并非没有缺点。例如，上述系统通常具有较差的工作效率，这是由于磁芯损耗和当交变磁场施加于磁性材料时由于磁滞导致的损耗造成的。此外，需要通过冷却消除通常产生的高温，以免损害磁系统。感应约束系统通常采用设置在靠近要限制熔融金属的间隙的成形感应器。在感应器中流动的交流电流在要被限制的熔融金属表面上产生感应电流以及时变磁场。在电流和磁场之间的相互作用提供了约束力。为了提高效率，磁性元件围绕感应器设立，以将电流集中到朝向熔融金属的感应器表面。感应线圈系统的设计通常比磁系统简单。然而，感应系统的缺点是在可由该系统限制的最大金属静力学压头方面受限制。感应线圈系统中可以支持的最大金属静力学压头是有限的，因为感应线圈系统要求很强的感应器电流以提供足够的约束力，其中上述的强电流伴随有增加的发热量，这在铸造过程中会妨碍或减缓凝固过程。参见图1，在立式双辊连铸机中，必须要提供约束的熔融金属压头倾向于非常高。对于一般的工作条件，该金属压头高度H1大约为铸辊半径的65%。因此，使用在立式双辊连铸机中的电磁侧封装置必须提供足够强的磁场，以限制压头高度H1为铸辊半径的65%的金属熔池。由于两个理由，上述电磁侧封还没有成功地商业化。第一，限制熔融金属熔池所需的高电流在金属熔池的顶面上产生驻波，该驻波对于铸造过程而言太大。第二，用来限制形成在立式辊连铸机系统顶部的熔融金属压头所需的大电磁力在金属熔池的侧壁上产生感应加热，这干扰了凝固过程。美国专利4，936，374描述了立式铸造系统和具有如上所述缺点的电磁约束装置。此外，美国专利4，936，374描述的铸辊具有凸边部分，其中约束磁场经过铸辊的凸边部分传导。除了感应加热和波产生以外，在美国专利4，936，374中公开的铸辊的凸边部分还在铸件中产生脊，因此不能提供具有均匀侧壁(边缘)的铸造带坯。采用美国专利4，936，374中公开的设备和方法所生产的铸造带坯中形成的脊必须在铸造带坯的轧制之前进行机加工。额外的机加工不利地增加了生产成本。因此，仍然需要金属和合金的高速连铸方法，以在铸造带坯表面中实现均匀性，在铸造区域中提供良好的熔融金属约束，并使带坯边缘可以不需要通过修边机加工就能轧制。

发明内容
本发明通过提供与水平铸造设备结合的电磁约束装置克服了上述的妨碍和缺点，其中电磁约束装置的定位和由交流电流产生的磁场提供了具有基本上均匀的边缘(侧壁)的铸造金属带坯。此外，本发明还提供用于生产铸造金属带坯的方法和设备，其提供了用于调整铸造金属带坯的侧壁轮廓的装置。在本发明的一个实施例中，通过电磁约束装置施加的电流以及相对于水平铸造设备的铸型区域的电磁约束装置的定位`被选择，以提供具有基本上均匀的边缘的铸造金属带坯，其中铸造金属带坯边缘的侧壁相对于铸造金属带坯的中心线可以基本上是平的、或者凹的或者凸的。铸造金属带坯的基本上均匀的边缘允许铸造金属带坯不需要另外的机加工就能轧制。概括地说，本发明的设备的一个实施例包括:(a)—对适合于沿着水平轴线接纳熔融金属的铸辊，其中，分隔该对铸辊的竖直距离限定了铸型区域；(b)电磁边缘约束设备，其设置在铸型区域的每一侧，包括围绕磁性元件的一部分缠绕的感应线圈以在施加电流时产生磁力线,其中所述磁性元件包括第一和第二磁极，该第一和第二磁极设置成远离并对齐所述一对铸辊的侧壁，并且电流提供了垂直于所述水平轴线的磁力线，以保持熔融金属与铸辊接触，同时基本不会增加熔融金属的温度；和(C)用于沿着所述水平轴线从中间包将熔融金属供给到铸型区域同时基本上保证所述熔融金属不会氧化的装置，其中，中间包与铸型区域分隔一定距离，以基本上消除由于磁力线而在中间包内产生波。在本发明的设备的另一个实施例中，提供了水平辊铸造设备，其中通过机械侧封和电磁侧封的结合来提供对通过设备的金属的约束。广泛地说，本发明的铸造设备包括:(a)—对适合于沿着水平轴线接纳熔融金属的铸辊，其中，分隔该对铸辊的竖直距离限定了铸型区域；(b)输出嘴结构，其设置用于从中间包沿着所述水平轴线将熔融金属供给到铸型区域，同时保证所述熔融金属基本上保持不氧化；和(c)设置在铸型区域每一侧的边缘约束装置，所述边缘约束装置包括:机械侧封，其设置在所述输出嘴结构的至少端部部分之上并且部分地朝向所述铸型区域延伸；以及电磁侧封，所述电磁侧封包括第一和第二磁极，所述第一和第二磁极设置成远离并对齐所述一对铸辊的侧壁，并且位于部分地朝向所述铸型区域延伸的所述机械侧封的一部分之上，其中，所述电磁侧封提供垂直于所述水平 轴线的磁力线，以保持熔融金属与铸辊接触。在每个实施例中，分隔水平设置的一对铸辊的竖直距离提供的金属压头高度允许由电磁约束装置提供的磁力线来约束熔融金属，同时基本上不会增加熔融金属的温度。出于说明的目的，术语"设置成远离并对齐所述一对铸辊的侧壁"意在表示电磁侧封的磁极不是朝向铸造设备的中心线延伸超出由铸辊侧壁限定的平面，而是设置成足够接近铸辊的侧壁，以提供足够的磁场以将熔融金属限制在铸型区域内。需要注意的是，电磁侧封的磁极可以从靠近铸辊侧壁调整到距该侧壁任意距离处，只要通过磁极给铸型区域提供充分的约束力。在一个实施例中，铸辊的侧壁可以基本上是平的。关于铸辊侧壁的术语"基本上平的"是表示该铸辊不包括唇缘部分。在一个实施例中，电磁力线是由通过电磁边缘约束装置的频率范围从40Hz到10，OOOHz的交流电流所产生的。在本发明的另一个实施例中，提供的带式铸造系统采用了电磁边缘约束并且生产具有基本上均匀的边缘的金属带坯，其中，基本上均匀的边缘允许铸造金属带坯不需要另外机加工就可轧制。广泛地说，本发明的用于熔融金属的带坯铸造的带式铸造系统包括:(a)—对对置的环形金属带，所述一对对置的环形金属带的每一个绕在辊子上，并且具有基本上与辊子的周边对齐的周边，所述一对对置的环形金属带的每一个具有用于接收熔融金属的表面，其中分隔该对对置的环形金属带的竖直尺寸限定了铸型区域；(b)设置在铸型区域每一侧的电磁边缘约束装置，包括围绕磁性元件的一部分缠绕的感应线圈，以在施加电流时产生磁力线，其中所述电流提供的磁力线将熔融金属限制在一定宽度内并且与所述一对对置的环形金属带的至少一部分接触，同时基本上不会增加溶融金属的温度；和(c)用于沿着水平轴线从中间包将熔融金属供给到铸型区域的装置，中间包与所述铸型区域分隔一定距离，以基本上消除由于磁力线而在中间包内产生波。在本发明的另一方面，提供了可以通过上述的铸造设备形成的铸造带坯。广泛地说，该铸造带坯包括:(a)第一壳；(b)第二壳；和(C)位于所述第一壳和第二壳之间的中心部分，所述中心部分包括具有等轴组织的晶粒，其中，所述铸造金属带坯具有基本上均匀的的侧壁边缘。在本发明的另一个方面，提供了用于铸造带坯的方法，其中利用磁场来控制金属带坯的侧壁的几何形状。广泛地说，本发明的方法包括:沿着水平轴线将熔融金属供给到铸型区域；利用磁性约束装置将所述熔融金属限制在铸型区域内；和将所述熔融金属铸造成铸造金属带坯，其中所述铸造金属带坯的侧壁的几何形状是通过调整所述磁性约束装置来形成的。可以调节磁场以提供金属铸造带坯侧壁的几何形状，以使其相对于该铸造金属带坯的中心线是平的或凹的或凸的。在一个实施例中，磁性约束装置可以包括围绕磁性元件缠绕的感应线圈以在施加电流时产生磁力线。该磁性元件具有设置成远离到邻近铸型区域的第一和第二磁极。通过磁性约束装置产生的磁力线可以通过增加或减少经过感应线圈的电流来调整，或者通过改变磁性约束装置相对于铸型区域的定位来调整。将磁性约束装置的第一和第二磁极设置得邻近铸型区域可以产生具有凹的侧壁的铸造金属带坯，将磁性约束装置的第一和第二磁极设置得远离铸型区域可以产生具有凸的侧壁的铸造金属带坯。根据本发明，提供了一种用于熔融金属的带坯铸造的设备，包括:(a)—对适合于沿着水平轴线接纳熔融金属的铸辊，其中分隔该对铸辊的竖直距离限定了铸型区域；( b )定位在铸型区域每一侧的电磁边缘约束装置，其包括感应线圈，该感应线圈围绕磁性兀件的一部分缠绕，以在施加电流时产生磁力线，其中所述磁性兀件包括第一磁极和第二磁极，该第一磁极和第二磁极远离所述一对铸辊的侧壁和与所述一对铸辊的侧壁对齐，并且电流提供垂直于所述水平轴线的磁力线，磁力线保持熔融金属与铸辊接触，同时基本上不会增加熔融金属的温度；和(C)用于沿着所述水平轴线从中间包将熔融金属供给到铸型区域同时确保所述熔融金属基本上保持非氧化状态的装置，其中中间包与铸型区域分隔一定距离，以基本上消除由磁力线导致的在中间包内的波生成；(d)所述设备生·产铸造金属带坯，所述铸造金属带坯具有固态中间层，所述固态中间层包含位于上壳和下壳之间的小球状枝晶。可选地，所述电流包括频率范围从40Hz到10，OOOHz的交流电流。可选地，所述电流包括小于2，000安培匝。可选地，该设备包括围绕磁性元件设置的罩装置。可选地，磁性元件具有大体C形结构，包括磁芯部分和与磁芯部分整体形成并从磁芯部分延伸的平行磁极。可选地，分隔该对铸辊的竖直距离提供的金属压头高度允许通过在所述电流下的磁力线将熔融金属约束在铸辊之间，并且基本上不会由磁力线引起在熔融金属中的温度增加。可选地，分隔所述一对铸辊的竖直距离小于1.0英寸。可选地，磁性元件定位到铸型区域以定位磁力线，以便使铸型区域内的熔融金属产生凸的侧壁、凹的侧壁或大体上平的侧壁。可选地，磁性元件由铁磁性材料的粘接或机械连接的叠层片的堆叠构成，或者该磁性元件是由铁磁性材料的完整磁芯构成。可选地，所述一对铸辊包括铁磁性材料、非铁磁性材料或至少在所述一对铸辊的铸造表面和所述侧壁上至少覆有铁磁性材料的非铁磁性材料。
可选地，所述一对铸辊的所述侧壁基本上是平的。根据本发明，提供了一种铸造设备，包括:(a)—对适合于沿着水平轴线接纳熔融金属的铸辊，其中，分隔该对铸辊的竖直距离限定了铸型区域；(b)输出嘴结构，其定位成从中间包沿着所述水平轴线将熔融金属供给到铸型区域，同时确保所述熔融金属基本上保持不氧化；和(c)边缘约束装置，其定位在铸型区域的每一侧，所述边缘约束装置包括:机械侧封，该机械侧封位于所述输出嘴结构的至少端部部分之上并且部分地朝向所述铸型区域延伸；以及电磁侧封，该电磁侧封包括第一磁极和第二磁极，该第一磁极和第二磁极定位成远离所述一对铸辊的侧壁和与所述一对铸辊的侧壁对齐，并且位于部分地朝向所述铸型区域延伸的所述机械侧封的一部分之上，其中，所述电磁侧封提供垂直于所述水平轴线的磁力线，以保持熔融金属与铸辊接触；(d)所述设备生产铸造金属带坯，所述铸造金属带坯具有固态中间层，所述固态中间层包含位于上壳和下壳之间的小球状枝晶。可选地，所述输出嘴结构具有的长度可大体上消除由磁力线导致的在中间包内的波产生。可选地，所述电磁侧封包括围绕磁性元件缠绕的感应线圈以在施加电流时产生磁力线。可选地，所述电流提供的磁力线保持熔融金属与铸辊接触，并且基本上不会增加溶融金属的温度。 根据本发明，提供了一种形成铸造金属带坯的方法，包括:沿着水平轴线将熔融金属供给到铸型区域；利用磁性约束装置将所述熔融金属限制在铸型区域内；和将所述熔融金属铸造成铸造金属带坯，其中，所述铸造带坯的侧壁的几何形状是通过调整所述磁性约束装置来形成的，其中所述铸造金属带坯具有固态中间层，所述固态中间层包含位于上壳和下壳之间的小球状枝晶。可选地，所述侧壁的几何形状相对于所述铸造金属带坯的中心线部分是平的或凹的或凸的。可选地，所述磁性约束装置包括围绕磁性元件缠绕的感应线圈以在施加电流时产生磁力线，所述磁性元件具有定位成远离到邻近所述铸型区域的第一磁极和第二磁极。可选地，对所述磁性约束装置的所述调整包括增加或减少通过所述感应线圈的所述电流。


图1 (侧向横截面视图)是立式辊连铸机铸造设备的一部分的示意图，描绘了依照现有技术操作的一对辊和熔融金属压头。图2a (侧向横截面视图)是依照本发明的具有电磁侧封的水平铸造设备的一个实施例的示意图。图2b (侧向横截面视图)描绘了依照本发明的装备有电磁侧封装置的双带式连铸机的一个实施例。
图3 (侧向横截面视图)描绘了本发明的水平铸造装置的铸型区域。图4的表格汇总了将铝的熔池限制在不同压头高度所需的磁通密度(magneticfield density)。图5描绘了在不同电流和距离时依照本发明的电磁约束装置产生的磁场强度的曲线图，其中所述距离是距连铸机辊的侧壁的距离。图6 (侧向横截面视图)是沿图2a中的线2 — 2截取的截面图，并且图示了电磁侧封相关于连铸机辊侧壁的定位。图7a_7c为本发明的电磁侧封装置的截面图，图示了与水平辊连铸机铸造设备的辊连铸机相关的磁力线的路径。图8a_8d (侧视图)图示了依照本发明的不同的极面角度和朝向。图9图示了本发明的示例性的实施例，其中磁性元件具有拼合式磁芯。图10图示了本发明的示例性的实施例，其中磁性元件具有叠片式设计。图11图示了本发明的示例性的实施例，其中机械侧封与电磁侧封联合使用。图12是汇总电磁侧封的推动(push)的表格。图13图示了铸造带坯的侧壁。图14a_b是利用在电磁侧封中的高磁力形成的带坯边缘的图示。图15是具有平边缘轮廓(直边 缘)的铸造带坯的图示。图16是87%压下量的铸造带坯的图示(可接受的边缘开裂程度)。
具体实施例方式本发明提供了一种电磁侧封，其将熔融金属约束在水平辊式连铸系统或带式连铸系统的铸型区域中，并且磁场是由比之前可行的更低的交流电流产生。通过在较低的交流电流下提供充分的电磁约束装置，本发明利用的电磁约束不会引起熔融金属的温度大幅度增加或者产生波生成效应。如上所述，在熔融金属压头高度较大的现有立式浇铸方法中，要求较大的磁力以限制由熔融金属产生的较大压力，其中较大的磁力通常要求更大的电流，该较大的电流产生热量。例如，作为典型立式浇铸方法的代表，为了将熔融铝限制在300mm高度，需要的最小磁场强度为0.24T。在本发明中，金属压头高度保持得较低，这通过水平式连铸系统实现，以便可以通过相对较低的磁通密度来满足需要的约束。例如，在依照本发明的水平连铸设备中，50mm的压头高度仅仅要求0.055T的磁通密度，以在铸造时将熔融铝限制在水平位置。现在将参照本申请的附图对本发明作更详细的描述。在附图中，相似的和/或相应的元件由相似的附图标记表示。参见图2a，在本发明的一个实施例中，提供了具有电磁侧封15的水平辊式连铸设备10，该电磁侧封15设置用来提供磁力线，以将熔融金属M限制在该设备10的铸型区域20内，其中磁力线沿着与引出铸件的平面垂直的平面延伸。水平辊式连铸设备10采用了一对分别在箭头4和4的方向上反向旋转的冷却辊R1和民。就术语“水平”而言，其意在表示铸造带坯是沿着水平面生产，其中该水平面与剖面线2-2平行，或者与水平面成约±30度的角度。参见图2b，在本发明的一个实施例中，提供了具有电磁侧封15的水平带式连铸设备10’，该电磁侧封15设置用来提供磁力线，以将熔融金属M限制在该设备10’的铸型区域20内，其中磁力线沿着与引出铸件的平面2-2垂直的平面延伸。水平带式连铸设备10’采用了一对分别在箭头A1和A2的方向上旋转的反向旋转带B1和B2。需要注意的是，尽管随后的附图是针对图2a中所示的水平辊式连铸机10，但是下面的描述也同样适用于在图2b中披露的水平带式连铸机10’，其不同之处是，熔融金属不是与辊RpR2接触，而是与反向旋转的带1、B2接触。还需要指出的是，在依照本发明的水平辊式连铸设备10和带式连铸设备10’之间的进一步的差别将在本说明书随后部分相关联时指出。参见图3，熔融金属M通过可以由适合的陶瓷材料制造的供料嘴T输送到铸型区域
20。供料嘴T将熔融金属M在箭头B的方向直接分配到分别在箭头A1和A2的方向旋转的铸辊R1和R2上。在供料嘴T与各个辊R1和R2之间的间隙G1和G2保持得尽量地小，以防止熔融金属泄漏，并且使熔融金属暴露于大气最少化。间隙G1和G2的适合尺寸大约为0.01英寸(0.25mm)。通过辊R1和R2的中心线的平面L经过辊R1和R2之间被称为辊缝N的最小间隙的区域。从供料嘴T输出的熔融金属M分别在区域18和19直接接触冷却辊R1和R2。在与辊R1和R2接触后，金属M开始冷却并凝固。冷却的金属在辊R1附近生成凝固金属的上壳16，并且在辊R2附近生成凝固金属的下壳17。随着金属M朝向辊缝N前进，壳16和17的厚度增加。凝固金属的大枝晶21 (未按比例显示)在上壳16和下壳17与熔融金属M之间的界面产生。大枝晶21破碎并被拖入较慢流动的熔融金属M的中心部分12，并且在箭头C1和C2的方向被运载。熔融金属流的牵引作用可以促使大枝晶21进一步破碎成较小的枝晶22 (未按比例显示)。在辊缝N上游的中心部分12中，金属M是半固态的，包括固体成分和熔融金属成分，其中固体成分包括凝固的小枝晶22。在区域23中的金属M具有两相连贯性，这在某种程度上是由于小枝 晶22在其中的分散导致的。在辊缝N处，一些熔融金属在与箭头C1和C2相反的方向被向后挤压。在辊缝N处辊R1和R2的正转基本上仅仅使金属的固体部分(在中心部分12中的上壳及下壳16和17以及小枝晶22)前进，同时促使熔融金属进入辊缝N上游的中心部分12中，以便当金属离开辊缝N时它就完全是固态的。辊缝N的下游，中心部分13是固态中间层13，其包含夹在上壳16和下壳17之间小枝晶22。在中间层13中，小枝晶22的尺寸可以为大约20至50微米，并且具有基本上等轴的(球状的)形状而不是柱状。上壳16、下壳17和凝固的中间层13这三层组成了固体的铸造带坯。辊R1和R2用作吸收熔融金属M的热量的热壑。在本发明中，热量以均匀的方式从熔融金属M传递到辊R1和R2,以保证铸造带坯表面的均匀性。各个辊R1和R2的表面D1和D2可以由具有良好导热性的材料例如钢或铜或其它的金属材料制造，它们是毛面的，并且包括与熔融金属M接触的表面不规则(未显示)。该表面不规则可以用来增加从表面D1和D2的热传递。辊R1和R2可以覆有用于增强铸造带坯从辊R1和R2上分离的材料，例如铬或镍。在一个优选的实施例中，包括表面D1和D2的辊R1和R2由铁磁性材料构成。在辊R1和R2不是由铁磁性材料构成的本发明实施例中，辊的铸造表面Dp D2和辊的侧壁可以覆有铁磁性材料。对辊札和民的适当速度的控制、保持和选择可以影响本发明的可操作性。辊速度决定熔融金属M朝向辊缝N前进的速度。如果该速度太慢，大枝晶21所承受的力将不足以使其被夹带入中心部分12并破碎成小枝晶22。因此，本发明适合于在高速下工作，例如约25至约400英尺/分钟或约100至约400英尺/分钟或约150至约300英尺/分钟。熔融铝输出到辊R1和R2的线速度可以小于辊R1和R2的速度，或约为辊速度的四分之一。依照本发明可以实现高速连铸，这在某种程度上是因为毛面的表面D1和D2保证了从熔融金属M的均匀热传递。辊分离力可以是实施本发明的限定因素。辊分离力是由于在辊间隙内的带坯的存在所导致的在辊之间存在的力。在辊铸过程中当带坯塑性变形时，辊的分离力特别高。本发明的显著益处是直到金属到达辊缝N时才开始生成固体带坯。其厚度由辊R1和R2之间的辊缝N的尺寸确定。辊分离力可以足够地大，以将熔融金属向上游挤压并离开辊缝N。通过辊缝N的过多熔融金属会使上壳16、下壳17和固体中心部分13这些层彼此分离和变得不重合。到达辊缝N的熔融金属不足会导致带坯过早地形成，如在常规辊连铸工艺中产生的一样。过早地形成的带坯20会在辊R1和R2的作用下变形，并产生中心线偏析。适当的辊分离力是大约25至大约300磅每英寸铸件宽度，或约100磅每英寸铸造宽度。一般说来，当铸造较厚规格的铝合金时需要较慢的铸造速度，以将热量从较厚的合金除去。不同于常规的辊连铸，在本发明中上述较慢的铸造速度不会导致过度的辊分离力，这是因为在辊缝的上游不产生完 全固态的铝带坯。在现有的应用中，辊分离力在小规格铝合金带坯产品的生产中已经成为了限制因素，但是本发明不受此限制，因为其辊分离力比常规工艺要小几个数量级。铝合金带坯可以在25至大约400英尺/分钟的铸造速度以大约0.1英寸或更小的厚度生产。较厚规格的铝合金带坯也可以利用本发明的方法生产，例如以大约1/4英寸的厚度。依照本发明连铸的铝合金带坯20包括铝合金的第一层和铝合金的第二层(相当于壳16和17)，在其间具有中间层(凝固的中间层13)。在本发明铝合金带坯中的晶粒基本上没有变形，因为辊施加的力是较低的(300磅每英寸宽度或更少)。带坯在到达辊缝N前不是固态；因此，它不是以常规的双辊连铸的方式热轧，并且不接受典型的热-机械处理。当不在连铸机中进行常规的热轧时，在带坯20中的晶粒基本上没有变形，并且保持在凝固后达到的初始组织，即等轴组织，例如球状。通过在开始选择相应于带坯S要求规格的辊缝N的所需尺寸，实现了依照本发明的铝合金的连铸。辊R1和R2的速度可以增加到所需的生产率，或增加到这样一个速度，该速度小于辊分离力增加到表示辊R1和R2之间铸造带坯发生塑性变形的水平时的速度。通过以本发明的速率铸造(即约25至约400英尺/分钟)，使得铝合金带坯的凝固比铝合金作为锭铸造时快约1000倍，并且与铝合金作为锭铸造相比改善了带坯的特性。从供料嘴T输出的熔融金属M被至少一个电磁侧封15约束在铸型区域20内，该电磁约束15设置用来导引垂直于铸件引出的平面2-2的磁力线。在一个实施例中，电磁侧封15设置在铸造设备的每一侧。在优选的实施例中，在铸造过程中，熔融金属M被机械侧封55和电磁侧封15共同约束在铸型区域20内，其中机械侧封55设置为靠近供料嘴T,而电磁侧封15设置为在机械侧封55的末端上面并沿着铸型区域20的整个长度提供约束力，如图6和11所示。电磁侧封15用来将熔融金属M保持在铸型区域20内的电流和/或频率基本上小于通常在利用电磁侧封的现有铸造设备中的所需电流和/或频率。在采用电磁侧封的现有铸造设备中，需要高的磁力场来约束熔融金属，这导致在熔融金属内的感应加热，从而对凝固过程产生不利影响。在本发明中，通过减少所需电磁力的大小，传导通过电磁侧封的电流和/或频率也减小了，因此有利于减少在铸型区域中熔融金属侧壁上感应加热的发生。不是为了限制，而是为了进一步的描述本发明，与在图1中所示的现有立式浇铸设备中位于辊式连铸机顶部的熔融金属熔池的较大高度H1相对比，申请人相信将金属限制在铸型区域中所需的电磁力的减小与从供料嘴T输出的熔融金属的压头高度H的减小有关，如图2A和2B中所示。如上所述，在立式铸辊顶部的熔池高度(或深度)H1大约为铸辊R1和民的高度的65%，并且可以在8英寸至20英寸的范围内，如图1所示。参见图3，在本发明中，从供料嘴T输出到铸型区域20的熔融金属的压头高度H可以大约为I英寸，并且在某些例子中还可以减少到0.5英寸。在下文中，在中间包中的金属液面的竖直位置与正在铸造的带坯中心的竖直位置之差称为〃熔融金属压头〃。熔融金属的压头高度H与用于将熔融铝限制在不同的压头水平所需的磁通密度之间的关系可以通过下列等式最好地描述。首先，必须由磁场限制在铸型区域20内的熔融金属压头所施加的压力是这样计算的:P= P gH其中P是磁压力Pa，P是金属的密度，g是重力加速度，而H是熔融金属的压头高度。熔融金属压头产生的压力确定了必须由电磁边缘约束装置15产生以限制铸型区域20内的熔融金属压头的磁场强度。在本发明中，通过供料嘴T水平地输出到铸型区域20的熔融金属的压头高度H可以低为0.5英寸。通过改变从本发明的水平辊式连铸设备10的供料嘴T输出的熔融金属的压头高度H产生的压力利用上述的等式确定，并且列在图4所示的表格中。概括来说，该压力从对应于约0.5英寸(12.7毫米)的熔融金属的压头高度H的约125Pa到对应于约10英寸 (254毫米)的熔融金属的压头高度H的约2，492Pa。之后，在铸型区域20内限制熔融金属的压头高度H所需的压力被用于下列等式，以确定所需的磁通密度(B):ρ=Β2/2μ 0,其中P是磁压力Pa (帕斯卡)，B是磁通密度T (Tesla)，和μ。是空气的磁导率(=4πχ10 — 7Η/πι)。参见图4，由上述的等式，计算出对于由供料嘴T输出的约254毫米(10英寸)的较高的熔融金属的压头高度H而言，所需磁通密度是0.079T(790Gauss)，而对于约
12.7毫米(0.5英寸)的熔融金属的压头高度H而言，所需磁通密度是大约0.0177T。如图4所示，熔融金属的压头高度H的减小降低了将熔融金属M限制在铸型区域20内所需的磁通密度。按照本发明，限制金属压头高度所需的磁通密度可以利用在相对较低电流水平的电磁体获得。在一个实施例中，电磁侧封在大约2000安培匝(S卩10胆，电流200A的线圈)下工作。在本发明的另一方面，即电磁侧封的物理定位、熔融金属压头高度和磁场的强度可以改变，以控制铸型区域内熔融金属的边缘相对于铸辊RpR2侧壁的定位。在距辊式连铸机的辊面(边缘)的不同距离处的磁场强度可以通过下列等式计算:Bl= ( μ 0nl/l) { (2D/H) sinh (L/1) + (w/1) cosh (L/1) }其中:
Bf在距辊面的间隙中的距离L (m)处的磁场强度。nl=线圈阻数和电流。W=辊间隙,其中μ r=钢连铸机辊的相对磁导率(取为600)，δ =对
于钢(连铸机辊的材料)的穿透深度，并且w是辊间隙。D=电磁体磁极和辊面之间的距离。H=磁极的高度。参见图5，利用上述等式，磁场强度可以作为通过电磁侧封15传导的电流的频率(Hz)的函数计算并绘制，其中，计算磁场强度的距离为从钢铸辊的侧壁向内10毫米到80毫米(基准线1=10毫米，基准线2=20毫米，基准线3=30m，基准线4=40毫米，基准线5=60毫米，并且基准线6=60毫米)。在每个计算中，磁极的高度(H)设定在8毫米，电磁磁极和辊面之间的距离(D)设定在4毫米，而辊间隙(w)设定在4毫米。此外，绘制的基准线是表示限制熔融金属的压头高度H等于250毫米(基准线7)、150毫米(基准线8)、100毫米(基准线9)和50毫米(基准线11)所需的最小磁场强度。在图5中的曲线图示出了:通过该电磁体，在辊间隙中远到20毫米的距离，可产生250毫米金属压头8所需的0.079T的磁通密度。因此，如果需要，通过增加在侧封中的电流，可以将铸造带坯的边缘限制得从铸辊RpR2的辊面(侧壁)向内。需要注意的是，磁通密度在距辊面较远距离处迅速地下降，并且，通过在2000安培匝工作的该侧封，仅仅较小的金属压头高度(大约50毫米)可以被限制在40毫米或更大的距离。如果需要，约束的范围可以通过增加侧封上的磁通势(nl)来进一步地扩展。当增大电磁力时，需要适当地考虑侧封的加热效果。进一步要注意的 是，在图5中描绘的曲线也图示出在本发明中采用的电磁侧封将在任意选定的频率下有效地操作。仅仅在大于IOkHz的频率下操作时，磁场中的损耗变得很显著。除了熔融金属压头的高度和磁通密度以外，也可调节电磁侧封相对于铸辊的定位，以提供将熔融金属M约束在铸型区域20内的电磁力线。参见图6，电磁侧封15可以这样定位，其中磁性元件的磁极与铸辊RpR2的侧壁13对齐。在一个实施例中，电磁侧封可这样定位，其中磁性元件的磁极远离各个铸辊凡、R2的侧壁。在采用如图2a所示水平带式连铸设备的本发明实施例中，电磁侧封15可以这样定位，其中磁性元件的各个磁极从远离连铸带BpB2的相邻侧壁到与连铸带BpB2的相邻侧壁对齐。出于本公开的目的，术语〃从远离连铸带的相邻侧壁到与连铸带的相邻侧壁对齐"是用于表示电磁侧封的磁极不是朝向连铸设备中心线延伸超过由连铸带侧壁限定的平面，而是设置得足够靠近连铸带的侧壁，以提供足以将熔融金属约束在铸型区域内的磁场。本发明的电磁侧封还可以实施在具有由非磁性的(非铁磁性的)材料例如铜制成的辊的连铸机中。然而，当辊由非磁性材料构成时，会限制磁场穿透到辊间隙中，因此约束通常会产生在靠近辊端部的平面上。可通过在上述辊的端面和铸造表面200上包覆铁磁性材料(例如铁、镍或钴)来实现穿透到辊间隙中所需的约束深度，如图8d所示。需要注意的是，现有的铸造设备通常将电磁装置的磁极和铸辊成形为可将磁场向着铸型区域集中。在一个例子中，现有的铸辊采用从各个辊的侧壁伸出的唇部，并且还可以进一步地包括具有与现有铸辊的伸出唇部相应的几何形状的磁极。与现有铸造设备不同，本发明不要求特殊配置的铸辊来帮助集中由电磁侧封产生的磁场。在本发明的一个实施例中，铸辊RpR2的侧壁113可以基本上是平的。进一步地，本发明的电磁侧封15可以这样定位，以使电磁边缘约束装置的面与铸辊的平侧壁113的面对齐，其中电磁侧封15非常接近铸辊凡、R2。电磁侧封15还可以定位成远离铸辊的侧壁113。不管电磁侧封15如何定位，该电磁侧封15都要定位成提供足以将熔融金属M约束在铸型区域20内的电磁力。电磁侧封15的定位可以依靠在电磁侧封中采用的电流或频率。例如，较低的电流可以提供较少的电磁力线，因此更可能要求侧封15设置得更接近铸型区域20。通过电磁侧封传导的电流越高，电磁力线的量就越大，因此电磁侧封就可以设置得离铸型区域更远。参见图7a_7c，在一个实施例中，选择电磁侧封15的定位和电磁力线的多少，以在铸型区域20内的熔融金属M中形成大体上平的侧壁(图7a)、凸的侧壁(图7b)或凹的侧壁(图7c)。在一个例子中，2200安培匝的电流产生具有凹侧壁的铸造带坯；1200安培匝的电流产生具有大体上平的或直的侧壁的铸造带坯；而大约1200安培匝的电流产生具有大体上凸的侧壁的铸造带坯。需要注意的是，上述的例子仅仅是示例性的，并不意味着对本发明的限制，因为任意的电流都适用于本发明，只要电流向铸型区域20提供充分的约束力并且不会导致过度的感应加热。在铸造带坯的侧壁是凹或凸的本发明的一些优选的实施例中，该侧壁的曲率由大约为熔融金属压头高度的一半的半径限定。在另一个实施例中，电磁侧封15可以构造为使铸型区域内的熔融金属相对于铸型区域内熔融金属M的中心线具有凸的侧壁。优选的是，在铸型区域内的熔融金属的侧壁大体上与辊连铸机的平表面对齐，如图8a和Sc所示。可替代的是，电磁侧封15可以构造为使磁力线超出铸辊的侧壁113，其中熔融金属限制在辊连铸机的边缘之内，如图8b和8d所示。电磁侧封15的结构详细地图示在图8a中，图8a表示图2a所示电磁侧封装置15的剖面图。在本发明的优选的实施例中，电磁侧封15为磁体类型的约束系统，并且包括大体为C型的磁性元件。因此,磁性元件30包括磁芯32,磁芯32具有上臂或上磁极34和从上臂或上磁极34延伸的下臂或下磁极36，从而限定了大体C形的横截面。磁芯32包括感应线圈绕组38，该感应线圈绕组38由围绕磁性元件30的磁芯32缠绕的线圈构成，以建立感应线圈。因此，该绕组由围绕磁性元件30的磁芯32缠绕的多个导体组成。围绕磁芯32的磁芯绕组38可以由完整金属例如铜丝构成。仍然参见图8，上臂34终止在极面42，而下臂36终止在极面44，熔融金属M保持在它们之间。因此，极面42和44限定了这样的表面，从这样的表面上，由具有感应线圈38的磁性元件30产生的磁力线从一个极面42到达另一个极面44，如图中的磁力线48所示。图9a_9c图示了依照本发明的极面44的不同角度和朝向。本领域技术人员可以理解的是，随着极面之间的间隙43增加，跨过该间隙的场强下降。图9a显示了磁性元件30的横截面，其中极面42和44相对于大体上与引出铸件的平面垂直的竖直平面具有负角度。该负角度指的是在各个磁极的外边缘处的极面之间间隙43小于在各个极面的内边缘处的极面之间间隙43。因此，由图9c所示磁性元件产生的约束力在各个极面的外边缘处比在各个极面的内边缘处强。图9b显示了磁性元件30的横截面，其中极面42和44相对于大体上与引出铸件的平面垂直的竖直平面没有角度。零角度指的是极面之间间隙43在各个极面的外边缘处与在各个 极面的内边缘处相等。因此，由图9b所示的磁性元件产生的磁场跨过每个极面都是相对均匀的。图9c图示了磁性元件30的横截面，其具有的极面42和44是部分平行和部分不平行的。极面42和44的内侧区域相对于水平面具有负角度。在本发明的一个实施例中，磁性元件30由铁磁性材料例如硅钢构成，并且可以由该铁磁性材料的一体件构成。可替代的是，磁性元件30可以由多个铁磁材料组成，例如在图10中所示的拼合式磁芯设计。在另一个实施例中，磁性元件30可以由经过机加工并采用机械方式、粘合剂或类似方式固定在一起以产生所需结构的一系列叠层元件组成，，如图11所示。在许多情况中，优选的是采用上述叠层件，因为叠层件可以用于使得磁通线在磁性元件中更均匀地分布，并且减少由于磁性元件的饱和造成的损耗。另外，对于由叠层的铁磁性材料构成的磁性元件，作为热量消散的电能也更加均匀地分布和更加容易地消除，特别是在用于将叠层元件固定在一起的粘合剂具有良好的导热性的情况下。再来参见图8a_8d，包围磁性元件30的是外罩50，其优选的是由具有结构刚性和非常高的导电率和导热性的材料构成，最优选的是由金属构成。尽管也可以使用其它的金属例如银和金，但优选的是，该外罩50是由铜制造。外罩50的高导电率有助于将磁力线限制在磁性元件内，而其良好的导热性有助于从整个设备散发热量。本领域技术人员可以理解，外罩50可以在其中设有冷却通道，或在其上设有钎焊管，以穿过外罩分配冷却流体或在外罩的表面分配冷却流体，从而进一步地有助于消除由电磁场产生的热量。例如，当要求额外的冷却能力时，可以采用入口来使冷却流体流过外罩并从排出口除去。因此，冷却流体可以流过在外罩内的导管，以去除由电磁场产生的热量。在本发明实践中采用的电磁侧封还包括内罩56，其尺寸构造为适于安置在磁性元件30的C形结构内。该内罩56同样地用来限制由磁性元件30的线圈38产生的磁力线，确保磁力线保持在磁性元件30内。此外，在想要增加从磁体消散热量的能力时，还可以，并且有时也是想要的，在内罩中包括导管装置，以用于使冷却流体通过。也可以取消内罩；尤其是当采用晶粒取向的硅钢叠层片时，此时磁力线优选的是在叠层片内流通。本发明的磁场通路显示在图8a至8d中。在图8a中，磁场在基本上与辊侧面平行的平面中从电磁侧封的一个磁极流向另一个。它适合于由非铁磁性的材料(例如铜)构造的金属辊。该磁场产生了在辊端面上的约束力。图8显示了当磁场穿透到间隙中并且将熔融金属从辊面向内限制时的情况。这将是用于铁磁性的辊和强磁场的情况。如图8d中所示，这也可以通过在端面和非铁磁性辊材料铸造表面的端部施加足够深度的铁磁性覆层200来实现。在设计用于实施本发明的电磁约束设备时，可以采用许多不同的方法来散发由电磁场产生的热量。如图8c所示，绕组40可以由环形导体形成，中心开口 41穿过该环形导体延伸。因此,冷却水可以通过绕组40的中心开口，以有助于散发由电磁场产生的热量。如图12所示，磁芯30还可以配备有穿过其中延伸的冷却导管47 ;这样，冷却流体可以通过冷却导管47,以有助于散发由电磁场产生的热量。图12图不了本发明的一个优选的实施例,其中机械侧封55与具有磁性兀件30的电磁侧封15 —起使用。该磁性兀件30的前面是机械侧封55。显不的机械侧封55理想地应该是具有非陶瓷的表面并且由磁性材料构成，以减少在铸型区域入口部的磁阻。也可以用陶瓷材料制造机 械侧封55，如果工艺条件不允许采用金属材料的话。在本发明的一个实施例中，机械侧封55定位成确保当熔融金属从中间包H输出到供料嘴T时被限制在铸造设备内。一旦熔融金属M到达供料嘴T，通过电磁侧封15提供约束力。在这种布置中，机械侧封55的使用寿命由于电磁侧封15而增加了，因为电磁侧封15定位在铸造设备的最不利部分。下面的例子进一步地例示了本发明，并且显示出了带来的一些优点。这并不意味着将本发明限制于所公开的特定例子。例子1-电磁推动的证明依照本发明采用具有钢辊的连铸机来铸造铝带坯。然后，对该带坯进行金相测试，以证实电磁力对铸型区域内熔融金属的效果。采用水平辊式连铸机和依照本发明的电磁侧封和机械侧封的组合来形成试样。然后，在 2180安培匝操作电磁侧封来铸造三种不同厚度(2.44毫米、2.29毫米和2.16毫米)的铸造带坯。之后，从带坯的边缘切下样品并准备用于金相检验。如图14a和14b所示，可以看出，与带坯的外表面相比，铸造带坯的中心部分被向内推动。该观察结果证明了铸造过程中电磁侧封的约束效果，因为带坯的中心部分是最后凝固的。通过首先在室温测量铸造带坯的宽度来估计进入辊间隙中的约束效果的深度，其中铸造带坯的宽度大约是400.5毫米。通过该测量，通过增加在凝固和冷却到室温的过程中产生的收缩，在铸型区域内的带坯的宽度可以估算为406毫米。考虑到铸辊的宽度是大约432毫米，很明显磁场将铸造带坯的熔融中心从铸辊每侧的铸辊辊面推动了大约13毫米(13毫米=(432 (辊连铸机的宽度)-406)/2)的距离。更具体地，通过从铸辊的宽度减去经过计算的在铸型区域中铸造带坯的宽度，可以计算出由电磁侧封产生的总位移。由单个侧封产生的位移量通过所采用的侧封的数量来计算，在该试验中侧封由设置在铸辊对立端的两个电磁侧封组成。观察对所有三种不同的带坯厚度(带坯规格)来说类似的电磁推动效果，并概括在图13中描绘的表格里。磁性推动的程度用带坯的中心部分相对于边缘的深度来衡量。磁性推动对于较薄规格的带坯来说稍大，因为较窄的辊间隙将在任意给定的距离产生较高的磁通密度。如图13中的概括，相信的是，在连铸机辊两侧(传动侧和操作侧)之间磁性推动的差异是由于电磁侧封和机械侧封的位置变化造成的。例子2-铸造带坯的边缘轮廓的控制在电磁体中不同的磁通势水平下操作来检测铸态带坯的边缘轮廓。如图14所示，在2180安培匝操作下获得的边缘轮廓被认为是不适合于后继的带坯轧制，除非在轧制之前修剪边缘。为了提供具有不经过另外机加工就适合于轧制的边缘轮廓的铸造带坯，减小电磁体的磁通势，以减小在铸造带坯的中心部分上的推动，从而带坯的边缘轮廓将是平的或略凸。在施加于电磁体的180A (或1620安培匝)的电流水平下，在铸造带坯中获得平的边缘轮廓。为了得到平的边缘轮廓，磁场应被选择得恰好抵消在铸型区域中的熔融金属产生的压力，其通过较小份额的小辊压力的金属压头产生。参见图15，在这些条件下制造的铸造带坯的边缘是平的和非常直的，表明它不用修整铸造带坯的边缘或其它辅助的机加工就可以轧制。该带坯成功地通过四机架轧机在线轧制。铸造带坯从2.7毫米(0.107英寸)铸态厚度轧制到大约0.36毫米(0.014英寸)的厚度，这相当于87%的厚度减小。参见图16，通过该方法制造的薄板在边缘上仅有较少的裂纹，这可以通过在卷取之前进行修整来消除。
通过适当的调整电磁侧封，可以在铸态的带坯中获得高质量的边缘，这样就允许以高的压下率进行轧制，从而节约材料和改善工艺的效率。尽管已经关于优选实施例特别地显示和描述了本发明，但对于本领域技术人员而言可理解的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节方面进行前述的和其它的改变。因此，本发明并不局限于所描述和图示的确切的形式和细节，而是落在本发明的保护 范围中。
权利要求
1.一种用于熔融金属的带坯铸造的设备，包括 (a)—对适合于沿着水平轴线接纳熔融金属的铸辊，其中分隔该对铸辊的竖直距离限定了铸型区域； (b )定位在铸型区域每一侧的电磁边缘约束装置，其包括感应线圈，该感应线圈围绕磁性元件的一部分缠绕，以在施加电流时产生磁力线，其中所述磁性元件包括第一磁极和第二磁极，该第一磁极和第二磁极远离所述一对铸辊的侧壁和与所述一对铸辊的侧壁对齐，并且电流提供垂直于所述水平轴线的磁力线，磁力线保持熔融金属与铸辊接触，同时基本上不会增加熔融金属的温度；和 (C)用于沿着所述水平轴线从中间包将熔融金属供给到铸型区域同时确保所述熔融金属基本上保持非氧化状态的装置，其中中间包与铸型区域分隔一定距离，以基本上消除由磁力线导致的在中间包内的波生成； (d)所述设备生产铸造金属带坯，所述铸造金属带坯具有固态中间层，所述固态中间层包含位于上壳和下壳之间的小球状枝晶。
2.根据权利要求I所述的设备，其中，所述电流包括频率范围从40Hz到10，OOOHz的交流电流。
3.根据权利要求I所述的设备，其中，所述电流包括小于2，000安培匝。
4.根据权利要求I所述的设备，其中，该设备包括围绕磁性元件设置的罩装置。
5.根据权利要求I所述的设备，其中，磁性元件具有大体C形结构，包括磁芯部分和与磁芯部分整体形成并从磁芯部分延伸的平行磁极。
6.根据权利要求I所述的设备，其中，分隔该对铸辊的竖直距离提供的金属压头高度允许通过在所述电流下的磁力线将熔融金属约束在铸辊之间，并且基本上不会由磁力线引起在熔融金属中的温度增加。
7.根据权利要求I所述的设备，其中，分隔所述一对铸辊的竖直距离小于I.O英寸。
8.根据权利要求I所述的设备，其中，磁性元件定位到铸型区域以定位磁力线，以便使铸型区域内的熔融金属产生凸的侧壁、凹的侧壁或大体上平的侧壁。
9.根据权利要求I所述的设备，其中，磁性元件由铁磁性材料的粘接或机械连接的叠层片的堆叠构成，或者该磁性元件是由铁磁性材料的完整磁芯构成。
10.根据权利要求I所述的设备,其中，所述一对铸辊包括铁磁性材料、非铁磁性材料或至少在所述一对铸辊的铸造表面和所述侧壁上至少覆有铁磁性材料的非铁磁性材料。
11.根据权利要求I所述的设备，其中，所述一对铸辊的所述侧壁基本上是平的。
12.一种铸造设备，包括 (a)—对适合于沿着水平轴线接纳熔融金属的铸辊，其中，分隔该对铸辊的竖直距离限定了铸型区域； (b)输出嘴结构，其定位成从中间包沿着所述水平轴线将熔融金属供给到铸型区域，同时确保所述熔融金属基本上保持不氧化；和 (c)边缘约束装置，其定位在铸型区域的每一侧，所述边缘约束装置包括机械侧封，该机械侧封位于所述输出嘴结构的至少端部部分之上并且部分地朝向所述铸型区域延伸；以及电磁侧封，该电磁侧封包括第一磁极和第二磁极，该第一磁极和第二磁极定位成远离所述一对铸辊的侧壁和与所述一对铸辊的侧壁对齐，并且位于部分地朝向所述铸型区域延伸的所述机械侧封的一部分之上，其中，所述电磁侧封提供垂直于所述水平轴线的磁力线，所述磁力线保持熔融金属与铸辊接触； (d)所述设备生产铸造金属带坯，所述铸造金属带坯具有固态中间层，所述固态中间层包含位于上壳和下壳之间的小球状枝晶。
13.根据权利要求12所述的铸造设备，其中，所述输出嘴结构具有的长度可大体上消除由磁力线导致的在中间包内的波产生。
14.根据权利要求13所述的铸造设备，其中，所述电磁侧封包括围绕磁性元件缠绕的感应线圈以在施加电流时产生磁力线。
15.根据权利要求14所述的铸造设备，其中，所述电流提供的磁力线保持熔融金属与铸辊接触，并且基本上不会增加熔融金属的温度。
16.一种形成铸造金属带坯的方法，包括沿着水平轴线将熔融金属供给到铸型区域；利用磁性约束装置将所述熔融金属限制在铸型区域内；和将所述熔融金属铸造成铸造金属带坯，其中，所述铸造带坯的侧壁的几何形状是通过调整所述磁性约束装置来形成的；其中所述铸造金属带坯具有固态中间层，所述固态中间层包含位于上壳和下壳之间的小球状枝晶。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述侧壁的几何形状相对于所述铸造金属带坯的中心线部分是平的或凹的或凸的。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述磁性约束装置包括围绕磁性元件缠绕的感应线圈以在施加电流时产生磁力线，所述磁性元件具有定位成远离到邻近所述铸型区域的第一磁极和第二磁极。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，对所述磁性约束装置的所述调整包括增加或减少通过所述感应线圈的所述电流。
全文摘要
本发明提供一种用于熔融金属的带坯铸造的设备，包括一对适合于沿着水平轴线接纳熔融金属M的铸辊R1、R2，其中，分隔该对铸辊的竖直距离限定了铸型区域；和设置在铸型区域每一侧的电磁边缘约束装置15，该电磁边缘约束装置具有围绕磁性元件的一部分缠绕的感应线圈以在施加电流时产生磁力线，其中，所述磁性元件的磁极定位成远离到对齐铸辊的平侧壁，并且电流提供垂直于所述水平轴线的磁力线，以保持熔融金属与铸辊接触，并且基本上不会增加熔融金属的温度。
文档编号B22D11/06GK103252462SQ201210398618
公开日2013年8月21日 申请日期2006年10月25日 优先权日2005年11月1日
发明者小D·A·托姆斯, A·尤纳尔, G·F·怀特-麦尔, D·W·迪蒙斯 申请人:美铝公司