控制在薄铸件带上形成鳄鱼皮表面粗糙的方法

专利名称：控制在薄铸件带上形成鳄鱼皮表面粗糙的方法
技术领域：
本发明涉及利用单滚子或双滚子铸造机铸造钢带。
背景技术：
在双滚子铸造机中，熔融的金属导入一对反向旋转的水平放置的铸造 滚子之间。该铸造滚子为内部冷却的，使得金属壳在运动的滚子表面上固
化，并且在两者之间的夹挤区(nip)处滚子靠近，以生产出从该夹挤区向 下输出的薄铸件带产品。这里使用术语"夹挤区"表示滚子最接近在一起 的总的区域。熔融的金属可以从钢水包倒入较小的容器中。熔融金属从该 较小容器流动通过位于夹挤区上面的金属输送管嘴，形成支承在滚子的铸 造表面上的熔融金属的铸造池。通常，这个铸造池限制在侧板或隔墙之间， 该侧板或隔墙与滚子的端部表面滑动接合，以阻断铸造池的两端，使之不 外流。
当在双滚子铸造机中铸造钢带时， 一般，铸造池的温度超过1550°C， 通常为160(TC或更高。为了在铸造滚子的每一转过程中，在铸造表面暴露 在熔融的钢铸造池的短时间内形成固化的壳，必须在滚子的铸造表面上非 常快速的冷却熔融的钢。另外，重要的是达到均匀的固化，以避免挤入夹 挤区以形成钢带的固化中的壳发生变形。壳的变形可导致称为"聘鱼皮表 面粗糙(crocodile skin surface roughness )"的表面缺陷。鳟鱼皮表面粗糙已 知出现在碳的重量含量为0.065%以上的高碳含量的情况下，甚至出现在碳 的重量含量为0.065%的以下的碳含量情况下。如图1所示的絝鱼皮粗糙可 因其他原因产生。当用表面光度计测量时，聘鱼皮粗糙在带表面上具有 40~80|im的周期性凸起和凹陷，其周期为5 10mm。

发明内容
我们发现，当碳的重量含量在0.065 %以下时，垮鱼皮表面粗糙的形成 直接与熔融金属和铸造滚子的表面之间的热通量有关，并且通过控制熔融
的金属和铸造滚子的表面之间的热通量，可以控制鳄鱼皮表面粗糙的形成。
图2给出了浸渍测试(diptest)，其示出在制造薄铸件带时，在铸造滚子的
表面上形成金属壳的过程中，热通量和形成鱼f鱼皮表面粗糙之间的关系。
如图2所示，我们还发现，通过在该铸造表面与熔融金属接触前，控制通
过旋转与各个铸造滚子的铸造表面周边接触的刷子而施加的能量，可以控
制熔融金属和铸造滚子的表面之间的热通量，从而可控制在产生的薄铸件 带上的聘鱼皮表面粗糙。
不论铸造滚子表面是光滑的还是有紋理的，来自熔融金属和铸造滚子 的表面的热通量与在薄铸件带上形成聘鱼皮表面粗糙之间的这个关系都成
立。图3给出了浸渍测试，示出热通量是如何随着铸造滚子上的光滑和有 紋理的铸造表面变化的。我们还发现，在铸造过程中，铸造滚子的铸造滚 子表面的紋理发生变化。这种变化可使从熔融金属至铸造滚子表面的热通 量改变，因而改变薄铸件带上的鲟鱼皮表面粗糙的形成情况。我们发现了 通过控制熔融金属和铸造滚子表面之间的热通量直接控制鲟鱼皮表面粗糙 的形成的方法，用于避免在铸造时在形成金属壳的过程中热通量出现大的 波动，从而控制在所生产的薄铸件带上形成聘鱼皮表面粗糙。
本发明公开了在连续铸造普通碳钢的薄铸件带中控制形成鳄鱼皮表面 粗糙的方法，该方法包括以下步骤
横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之 间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；
形成碳的重量含量低于0.065%的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支 承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；
在周边装配旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸造池中的熔融金 属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；
通过在铸造工作过程中控制所述旋转刷子施加的能量，在所述铸造滚 子的铸造表面上实现所希望的清洁程度以露出铸造表面上的大多数凸起， 并使所述铸造表面和所述铸造池的熔融金属之间形成浸润接触；
利用所述希望的清洁程度作为参照，控制由所述旋转刷子在所述铸造 滚子的铸造表面上施加的能量，以露出铸造滚子的铸造表面的大多数凸起， 并在所述铸造表面与所述铸造池的熔融金属之间形成浸润接触；和反向旋 转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹挤区移动，
以从夹挤区向下生产出铸件带。
所述铸造滚子的铸造表面可以形成有带有凸起的紋理，并且对铸造滚 子的铸造表面的所述清洁保持所述露出的凸起的大多数伸出部分与所述铸 造池的熔融金属接触。铸造表面的这些露出的凸起可以大约为铸造表面的 表面积的1/20或1/30或更小。在与铸造表面的升高区域相反的铸造表面的 "凹谷"、内陷部及其它较低的区域处，仍有包括金属和氧化物之类的残余
物。更具体地说，如在2002年2月15日提出的申请序列号为10/077391的、 并在2002年9月12日公布的公开号为US2002-0124990的美国申请中所述， 铸造滚子的铸造表面的紋理可以带有随机分布的离散凸起，上述文献的内 容通过引用结合于此。
在任何情况下，通过清洁铸造表面使铸造表面的大部分露出，使得当 铸造表面转动以与铸造池接触时，熔融的金属可将铸造表面浸润。这里， 清洁不表示完全清除了铸造表面上的所有污染物。这里，清洁表示铸造滚 子表面的露出部分，即凸起，基本上没有使熔融金属对铸造表面的浸润受 到掺杂或沾污以及抑制对从熔融金属至铸造表面的有效热通量的物质。利 用刷子清洁铸造表面的所有露出的凸起是不必要或不实际的。清洁表示露 出的铸造表面足够清洁，使得即使不能消除聘鱼皮表面粗糙，也可抑制形 成垮鱼皮表面粗糙。图9~11显示根据本发明清洁铸造表面，使表面的大部 分凸起露出。
清洁刷在铸造滚子的铸造表面上施加的能量由刷子加在铸造表面上的 压力、刷子的旋转速度和铸造速度决定。这可以通过测量给清洁铸造滚子 的铸造表面的刷子提供动力的液压马达的液压流体的流量和/或压力差来实 现。这点可以手动或通过自动控制实现，并且如下面所述，自动控制是本 发明的最佳实现方式。
作为替代，本发明公开了 一种控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造 中形成鲟鱼皮表面粗糙的方法，该方法包括以下步骤
横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之 间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；
形成碳的重量含量低于0.065 %的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支 承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；
在周边装配使用液压马达的旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸
造池中的熔融金属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；
通过在铸造工作过程中控制所述旋转刷子施加的能量，在所迷铸造滚 子的铸造表面上实现所希望的清洁程度以露出铸造表面上的大多数凸起，
并使所述铸造表面和所述铸造池的熔融金属之间形成浸润接触；
利用所述希望的清洁程度作为参照，监测所述液压马达的转矩，从而
控制由所述旋转刷子在所述铸造滚子的铸造表面上施加的能量，以露出铸
造滚子的铸造表面的大多数凸起，并在所述铸造表面与所述铸造池的熔融
金属之间形成浸润接触；和
反向旋转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹
挤区移动，以从夹挤区向下生产出铸件带。
液压马达的转矩可通过测量通过液压马达的液压流体在入口和出口之
间的压力差来监测。或者，液压马达的转矩可通过测量液压马达和轴承座 (chock)或马达安装座之间的转矩来监测。旋转刷子作用在铸造滚子上的
能量也可通过改变刷子在铸造滚子的铸造表面上的旋转速度控制。在任何
情况下，对液压马达转矩的监测以及刷子在铸造表面上施加的能量可以手
动或通过自动控制来控制，但如下面的例子所示，自动控制是实现本发明
的最佳方式。
铸造滚子的铸造表面可以形成有带有凸起的紋理，另外可以带有随机 分布的离散凸起。
作为替代，本发明公开了 一种控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造 中形成垮鱼皮表面粗糙的方法，该方法包括以下步骤
横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之 间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；
形成碳的重量含量低于0.065 %的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支 承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；
在周边装配旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸造池中的熔融金 属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；
形成至少一个露出所述铸造表面上的大多数凸起的清洁带，以提供用 于控制所述旋转刷子在所述铸造滚子的铸造表面上施加的压力的参照；
利用所述清洁带作为参照，控制所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加 的能量；和
反向旋转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹 挤区移动，以从夹挤区向下生产出铸件带。
包括所述清洁带作为其一部分的铸造表面一般具有紋理。铸造表面的 所述凸起的大多数伸出部分被露出，以便与铸造池的熔融金属接触。然而， 清洁带的露出表面仍是铸造滚子的铸造表面面积的较小部分。在清洁带的 "凹谷"、内陷部以及其它较低的区域(与清洁带的升高区域相反的)仍有残
留物。这些4交低的区域可以占表面积的主要部分。更具体地说，如在2002 年2月15日提出的申请序列号为10/077391的、并在2002年9月12曰公 布的公开号为US2002-0124990的美国申请中所述，铸造滚子的铸造表面的 紋理可以带有随机分布的离散凸起，上述文献通过引用被结合于此。再次 说明，在任何情况下，露出的表面不是铸造表面或其清洁带的主要部分。
然而，清洁铸造表面可使铸造表面的大部分露出，使得当铸造表面转 动至与铸造池接触时，熔融金属可使铸造表面浸润。另外，这里，清洁表 示铸造滚子表面的露出部分基本上没有使熔融金属对铸造表面的浸润受到 掺杂或沾污以及抑制对从熔融金属至铸造表面的有效热通量的物质。但是， 再次说明，利用刷子清洁铸造表面的所有露出的凸起是不必要或不实际的。 再次说明，清洁表示露出的铸造表面足够清洁，使得即使不能消除辨鱼皮 表面粗糙，也可抑制形成聘鱼皮表面粗糙。图9~11显示根据本发明清洁铸 造表面，使表面的大部分凸起露出。
如前所述，清洁刷在铸造滚子的铸造表面上施加的能量由刷子作用在 铸造表面上的压力、刷子的旋转速度和铸造速度决定。这可以通过流过驱 动刷子旋转的液压马达的液压流体流量以及相应的刷子的旋转速度来测量 和控制；和/或通过驱动刷子的液压马达两端的液压流体的压力差以及相应
的液压马达的转矩和刷子在铸造滾子的铸造表面上施加的压力来测量和控制。
作为另 一个可替代的方法，本发明公开了 一种控制在普通碳钢的薄铸 件带的连续铸造中形成鳄鱼皮表面粗糙的方法，该方法包括以下步骤
横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之 间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；
形成碳的重量含量低于0.065 %的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支 承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；
在周边装配旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸造池中的熔融金 属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；
清洁以露出所述铸造滚子的铸造表面的大多数凸起，并测量经清洁的
铸造表面情况下来自熔融金属的热通量；
连续测量从所述熔融金属至所述铸造滚子的铸造表面的热通量；
根据所述测得的热通量与初始测得的熔融金属与铸造表面间的热通量 之间的差，控制所述旋转刷子在铸造滚子的铸造表面上施加的能量；和
反向旋转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹 挤区移动，以从夹挤区向下生产出铸件带。
该替代方法具有以下优点，即如上所述，所述测得的初始热通量提供 了经清洁的铸造滚子的清洁铸造表面的 一个参照，从而用作整个铸造工作 过程中的清洁的参照。因此，可以在整个铸造工作过程中控制和保持对铸 造表面的同样有效的清洁。从而，可以通过如以下例子所示地手动或自动 控制旋转刷子在铸造滚子上施加的能量，间接地监测和控制对铸造表面的 清洁。
根据铸造速度，通过改变转动刷子的电动、气动或液压马达的施加在 铸造表面上的压力或旋转速度或两者，可以相应地控制旋转刷子在铸造滚 子上施加的能量。通过测量旋转马达的转矩，可以测量旋转刷子的能量。 如美国专利6588493号和6755234号所述，可以通过测量通过铸造滚子循 环的冷却水在入口和出口之间的温度差，对熔融金属和铸造滚子的铸造表 面之间的热通量进行初始测量和连续测量，并可得到实时热通量和测得的 初始热通量之间的差。热通量还可以利用任何适用的方法来测量。在任何 情况下，通过监测热通量和计算热通量与测得的初始热通量之差，可以利 用控制系统自动地控制刷子在铸造表面上施加的能量。该控制系统从对应 于所测热通量的监测器接收电信号，并根据热通量与测得的初始热通量之 差，控制刷子在铸造滚子上施加的能量。
另外，控制在连续铸造薄铸件带中形成聘鱼皮表面粗糙的方法还可包 括附加步骤
根据所述的测得的热通量和在熔融金属和铸造表面之间初始测得的热 通量之间的差，控制通过端口吹在铸造滚子的铸造表面上的气体的压力， 帮助在连续铸造薄铸件带时，控制形成絝鱼皮表面粗糙。
用于本发明的普通碳钢限定为碳含量小于0.065%,硅含量小于10.0%, 铬含量小于0.5%，锰含量小于2.0%,镍含量小于0.5%,钼含量小于0.25% 以及铝含量小于1.0%，并包含利用电弧炉制造碳钢中通常产生的其他元素， 如硫、氧和磷。在这些方法中可以使用碳的重量含量在0.001 %~0.1 %范围 内，锰的重量含量在0.01 %~2.0 %范围内，硅的重量含量在0.01 %~10.0 % 范围内的低碳钢。所述钢的铝的重量含量可以在0.01 %量级或更小。例如， 铝的重量含量可以小至0.008 %或更小。熔融的钢可以为硅/锰镇静钢。


为了更充分地说明本发明，将参照附图详细说明具体的实施例。所述 附图中
图1为示出由本发明控制的鲟鱼皮表面粗糙的显微图； 图2为示出控制热通量和控制鲟鱼皮表面粗糙之间的关系的曲线图； 图3为示出对于光滑和有紋理的铸造滚子表面，控制热通量和控制形 成聘鱼皮表面粗糙之间的关系的曲线图4示出根据本发明的包括一对刷扫装置的双滚子铸造机； '图5示出一个刷扫装置； 图6为刷扫装置的主刷的正视图； 图7为刷扫装置的清扫刷的正视图8为一种变型装置中的清扫刷的正视图，所述装置中清扫刷由驱动 马达积纟及驱动；
图9~11为示出根据本发明清洁的有紋理的铸造滚子表面的显微图，其 中示出了铸造滚子的凸起；
图12和13为没有根据本发明恰当地清洁的有紋理的铸造滚子表面的 照相显^L图，用于说明目的；
图14为示出清扫刷的旋转速度和铸造机的铸造速度之间的关系的图
表；
图15为通过供给旋转刷子动力的液压马达的液压流体流量，以及在手 动控制的液压马达两端的液压流体的压力差的图表；和
图16为自动控制情况下，通过给旋转刷子提供动力的液压马达的液压 流以及液压马达两端的液体流体的压力差的图表。
具体实施例方式
参照图4~8所示的双滚子铸造机说明实施例。所示的双滚子铸造机包 括主机架ll，其支承一对平行铸造滚子12，所述滚子具有通常有紋理的外
部周边铸造表面12A。在铸造工作过程中，从钢水包13通过耐火的钢水包 出口管套14至浇口盘15,并从那里通过位于夹挤区17上方并在铸造滚子 12之间的金属输送管嘴16(也称为核心的管嘴)，提供碳重量含量小于0.065 %的普通碳钢的熔融金属。输出的热金属，在夹挤区17上方形成熔融金属 的铸造池10，支承在铸造表面12A上。这个池10在滚子的端部被一对侧 挡板或侧隔板18限制，所述侧抟板或侧隔板可以通过起动一对液压缸单元 (未示出)被保持为压靠在铸造滚子12的台阶状端部上。池10的上表面(一 般称为"弯月形"液面)可以上升至高于输出管嘴16的下端，使输出管嘴的 下端浸入池内。
铸造滚子12是水冷的，使得当铸造表面与铸造池IO接触地运动时， 壳在铸造表面12A上固化。如在2002年2月15日提出的、序列号为 10/077391并在2002年9月12日公布的、公开号为US2002-0124990的美 国申请中所述，铸造表面可以具有紋理，例如带有随机分布的离散凸起。 壳在铸造滚子之间的夹挤区17处结合在一起，在该夹挤区17处形成固化 的薄铸件带产品19。这个薄的铸件产品19 一般可送至标准的巻绕机(未示 出)，以进行进一步的处理。
前述双滚子铸造机是在我们的澳大利亚专利631728和我们的美国专利 5184668中详细示出和说明的类型的，上述专利通过引入结合于此。关于适 合的具体结构可参考这些专利，但它不构成本发明的一部分。
总的用21表示的一对滚子刷子设置成邻近一对铸造滚子，使得在铸造 表面12A与熔融金属铸造池IO接触前，在夹挤区17的相反侧，该一对滚 子刷子可与铸造滚子12的铸造表面12A接触。
每一个刷子装置21包括刷子支架20，并且可以可选地包括一个单独的 清扫刷23。该刷子支架20带有一个主清洁刷22，在铸造过程中，它清洁 铸造滚子12的铸造表面12A。该单独的清扫刷23在铸造工序的开始和结 束时，清洁铸造滚子12的铸造表面12A。如果希望，可将该主清洁刷22 分割，但主清洁刷22 —般为跨越每一个铸造滚子12的铸造滚子表面12A
的一个刷子。支架20可以包括一个基板41和上面安装主清洁刷22的直立 的侧板42。基板41可以与滑块43配合，滑块43可沿着轨道件44滑动， 使得支架20能够朝向或者远离一个铸造滚子12运动，从而通过主刷致动 器28的工作，移动安装在支架20上的主刷22。如果有的话，清扫刷23可 安装在支架20上，从而通过清扫刷致动器28A的工作，独立于主刷22从 缩回位置运动至与铸造滚子12的铸造表面12A接触的工作位置，这样，清 扫刷23或主刷22或二者可以刷扫铸造滚子的铸造表面，而不会在它们之 间发生刷扫工作的干扰。
重要的是控制清洁刷22在铸造滚子12的铸造表面12A上施加的能量， 使得在铸造过程中，将铸造滚子表面的清洁保持在特定的水平上，从而控 制在薄铸件带上形成鲟鱼皮表面粗糙的情况。基于从铸造池10中的熔融金 属至铸造滚子12的铸造表面12A的热通量的测量值，通过控制刷子在铸造 滚子上的压力或清洁刷22的旋转速度或二者，可控制刷子在铸造表面12A 上施加的能量。根据在铸造过程中的铸造速度，可以改变这个压力和旋转 速度。如在本发明中所述，这个控制可以手动或自动地实现。
如上所述，所述方法可通过在铸造过程中控制旋转刷子施加的能量以 保持铸造滚子12的铸造表面12A清洁来实现。这可通过进行清洁以露出铸 造滚子12的铸造表面的大部分凸起并测量熔融金属与铸造滚子之间的初始 热通量来实现。然后，在铸造过程中可不间断地或间歇地实时连续测量该 热通量，并测量实时的热通量和初始的热通量之间的差，以控制清洁刷22 在铸造滚子12的铸造滚子表面12A施加的能量。如在美国专利6588493号 和6755234号中所述，通过测量通过铸造滚子循环的冷却水在入口和出口 之间的温度差，可以测量初始的和实时的热通量。热通量还可用任何适用 的方法测量。
如上所述，初始测量的热通量与铸造滚子表面12A的清洁的所希望的 程度有关，用于在铸造过程中控制形成聘鱼皮表面粗糙。利用实时连续测 量的热通量和初始热通量与实时测量的热通量之间的差来控制清洁刷在铸 造表面12A上施加的能量，以便控制铸造滚子表面12A的清洁，从而控制 在铸件带表面上形成聘鱼皮表面粗糙的情况。
该方法可通过提供一控制系统(未示出)实现自动化，其中所述控制系统 响应于监测热通量的传感器，计算热通量与测量的初始热通量的差，并根
据热通量与初始测量的热通量的差控制刷子在铸造表面上施加的能量。清
洁刷22，即主清洁刷，可以为圓筒形刷子形式的，其具有承载在轴34上并 与金属丝硬毛46的圓柱形顶盖配合中心体45。轴34可转动地安装在支架 20的侧板42中的轴承47上，并且在所述侧板中的一者上可安装液压、气 动或电动马达35，该驱动马达35与刷轴34连接，从而可在与铸造滚子12 的铸造表面12A的旋转相反的方向上，可转动地驱动清洁刷22。虽然，主 刷22表示为圆筒形刷子，但应理解，这个刷子可以有其他形式，例如在美 国专利5307861中所述的细长的矩形刷子，在美国专利5575327中公开的 旋转刷扫装置或澳大利亚专利申请P07602中公开的枢转的刷子。主刷的具 体形式对本发明不重要。重要的是可以控制由清洁刷在铸造表面上施加的 能量，从而在整个铸造工作中控制对铸造滚子12的露出的铸造表面的清洁， 由此控制铸件带上聘鱼皮表面粗糙的形成情况。通过根据铸造速度控制转 动刷子的电动、气动或液压马达的旋转速度或所施加的压力或二者，可以 控制清洁刷22在铸造滚子12的铸造表面12A上施加的能量。通过测量马 达的旋转转矩，可以测量旋转刷子的能量、压力或旋转速度。
利用测量通过驱动旋转的清洁刷22的液压马达的液压流体的流量的流 量计，可以测量清洁刷22的旋转速度。通过测量通过液压马达的液压流体 在入口和出口之间的压力差，可以监测马达的转矩。或者，通过用应变仪、 测力传感器或位于液压马达和轴承47的底座(即轴承座)或其他马达底座结 构的方便部分之间的其他装置测量转矩，可以监测液压、电动或气动马达 的转矩。
虽然，可在与铸造滚子的旋转相反的方向驱动主清洁刷22,但通常在 如图5中的箭头36所示的与铸造滚子相同的旋转方向33上驱动主刷22。 注意，铸造表面12A沿与刷子22对着铸造滚子的铸造表面的硬毛的运动相 反的方向上运动。
在所想到的本发明的最佳实施方式中，清扫刷设置在周边，如果使用 清扫刷的话，单独的清扫刷23可以为圆筒形刷子的形式，安装在支架20 上，可在支架上运动，使得不论主刷22是否与铸造滚子12的铸造表面12A 接合，该清扫刷都可以通过清扫刷致动器28A的工作而与铸造滚子12的铸 造表面12A接合或从铸造表面12A缩回。如下所述，这4吏得清扫刷23可以 独立于主刷22移动，可以只在铸造运转开始和结束时工作，而在正常铸造
过程中抽出。清扫刷23可以与主刷22级联或独立于主刷22而可旋转地被 驱动。清扫刷23还可以与铸造滚子12的速度不同的速度，在与铸造滚子 12的铸造表面12A相同的方向上驱动。这样，当清扫刷23与铸造表面12A 接触并在与铸造表面相反的方向运动时，在铸造运转开始和结束时产生的 大的加速度不大会受铸造表面12A的阻碍以及引起铸造表面12A的擦伤。
如果使用的话，清扫刷23可以具有承载在轴25上并与金属丝硬毛26 的圓柱形顶盖配合的中心体24。刷轴25可以可旋转地安装在刷子安装结构 27中，该刷子安装结构可以通过快速动作液压缸28的工作而前后运动，从 而将刷子23向内运动压在铸造滚子12上或从铸造滚子12缩回。滚子安装 结构27可以为带有侧翼30的宽轭形式，刷轴25可旋转地安装在侧翼30 中的轴承31中。刷子23,刷子安装结构27和致动器28可以承载在刷扫装 置21的主支架20上，使得清扫刷23总是正确地处在清洁主刷22的前面。 滚子安装结构27还可以带有一个细长的刮刀铲片29。该伊片在筒形刷子 23的整个宽度上延伸，并突出进入硬毛26的顶盖中。伊片29可由硬化钢 制成并有锋利的前缘。
清扫刷23可以仅利用硬毛26的顶盖与铸造滚子12之间的摩擦接合来 转动。在这种情况下，如图4所示，它可以简单地可转动地安装在支架20 的侧板42之间，不需要任何驱动装置去驱动转动。然而， 一般如图8所示， 如果使用的话，清扫刷23通过提供气动、电动或液压驱动马达48主动地 驱动。
采用图4所示的结构，通过液压缸部件28的驱动，清扫刷23被向内 偏移压在铸造滚子12上，以便利用硬毛26的顶盖和滚子表面之间的摩擦 接合而可转动地被驱动，从而如图5中的箭头32、 33所示，在其与铸造表
扫刷23的旋转可受到其与刮刀铲片29之间的相互接合的阻碍，使得清扫 刷23可以比铸造滚子12慢的圆周速度被驱动。滚子和筒形刷子23之间的 相对速度可造成有效的清扫作用，并保证与铸造滚子接合的硬毛连续地改 变。刮刀妒片29还可有效地清洁从铸造滚子12的铸造表面12A上扫除下 来的粘附在清扫刷23上的物质，以便向铸造滚子12的表面上连续地提供 清洁的硬毛。如图8所示，可以设置清扫刷驱动马达48,使得可以与铸造 滚子12的速度独立的固定速度主动地驱动清扫刷23。 一般，要驱动清扫刷 23，使得它的硬毛在与滚子12的表面相同的旋转方向上运动，但是速度不
同(更高或更低)。可以改变清扫刷23的旋转速度，以优化这个速度差。
在开始铸造前，清扫刷23运动，与铸造滚子12的铸造表面12A接触； 并在铸造条件稳定后，离开铸造表面。在铸造刚要结束前，清扫刷23返回 运动，与铸造表面接合。铸造条件稳定和清扫刷23与铸造表面脱离的点通 常大致为熔融金属池10的液面水平达到设定点的时间；而清扫刷23再次 接合的点通常大致为当铸造运转接近结束时，池10的液面水平将要低于所 述设定点的时间。清扫刷23用于防止由于携带在铸造运转开始和接近结束 时产生的碎片而使主刷22和铸造滚子12的铸造表面12A损坏。
如果在实现本方法时使用清洁带(clean band )，则在铸造工作前，优选 每一个铸造滚子12在其每一端于铸造前配备清洁带(未示出)。这个可通过 在铸造滚子的铸造表面12A上作出粉笔标记或滑石标记并转动铸造滚子以 使标记沿着周向表面来实现。为了保证冷机器滚子凸面(cold machine roll crown)不受在铸造滚子12上形成清洁带的影响，这种粉笔或滑石标记可以 设置在铸造滚子12的每一端上。在一实施例中，清洁带设置在离铸造滚子 每一端大约8英寸处，并且每一个带的宽度大约为15mm。在铸造滚子表面 上形成粉笔或滑石标记后，将清洁刷22加在铸造滚子12的铸造表面12A 上，使它旋转形成清洁带。该清洁带的特征为，刷子与铸造滚子表面12A 接触的大的中央"清洁区域"减小，所述"清洁区域"具有朝向外侧的羽 毛状外观(feathered appearance )。清洁带为由刷子22与铸造表面12A接触 形成的、不包括羽毛状部分的清洁区域。根据本发明，在接下去的铸造工 作过程中，清洁带提供了由主刷22在铸造滚子表面12上施加的能量的参 照，以保持铸造滚子表面清洁。这种可选方法特别是适用在由观察铸造滚 子的铸造表面的操作者控制在铸造过程中旋转刷子在铸造滚子上施加的能 量的情况。
为了示出根据本发明所作的清洁，在图9~11中示出有紋理的铸造滚子 表面12A的显微图。如图所示，铸造滚子表面不是原来就清洁的。在铸件 表面的较低的区域或内陷部有残留物，甚至不是铸造滚子表面的所有露出 的凸起都被有效地清洁。然而，如图所示可以看到相当大量的凸起具有露 出的表面，并且清洁得充分，使得在铸造过程中抑制或消除了鲟鱼皮粗糙 的形成。通过旋转刷子，将铸造滚子表面清洁至如图9~11所示，铸造滚子
表面12A可^皮在铸造池10中的熔融金属润湿，并且当4寿造表面与铸造池接 触时，热通量可以有效地从熔融金属传递至铸造滚子，同时抑制垮鱼皮粗糙。
图12和13是为了比较设置的。图12和13示出根据本发明，有紋理 的铸造滚子表面12A的凸起"埋入"熔融金属下面，并且铸造表面不露出， 使得热通量可有效地从熔融金属传送至铸造滚子表面。
另外，我们发现清洁效率要求保持清扫刷的清洁刷的旋转速度和铸造 机的铸造速度之间的关系。图14为示出已建立的本发明的一个具体实施例 的关系的图表。对于本发明的其他实施例，可利用经验得到类似的关系。 这种关系用于控制铸造过程中要保持的作用在铸造表面上的刷子的能量。
图15显示用于控制形成聘鱼皮粗糙的对刷子施加在铸造表面上的能量 的控制可以通过手动控制通过液压马达的液压流体流量和液压马达两端的 液压流体的压力差来实现。图15给出两个钢水包序列2499。在图15的上 部，给出通过两个液压马达的液压流体流量，它以加仑/分为单位，作为从 流量计得到的流量反馈；在图15的下部，给出两个液压马达两端的液压流 体的压力差，以帕斯卡为单位。如图所示，在两个钢水包序列中，刷子在 铸造表面上施加的能量保持在容限范围内，不过在刷子旋转速度和液压马 达两端的液压的整个过程中，该能量在容限范围内在序列接近结束时向下 变化。
图16显示用于控制形成絝鱼皮粗糙的对刷子施加在铸造表面上的能量 的控制可以通过自动控制通过液压马达的液压流体流量和液压马达两端的 液压流体的压力差来实现。图16给出两个钢水包序列256。在图16的上部， 给出通过两个液压马达的液压流体流量，作为从流量计得到的流量反馈， 以加仑/分为单位；在图16的下部，给出两个液压马达两端的液压流体的液 压差，以帕斯卡为单位。如图所示，利用自动控制，刷子在铸造表面上施 加的能量可在两个钢水包序列过程中保持非常均匀，并且与图15不同，所 述能量的容限可壁比手动控制刷子在铸造滚子上施加的能量情况下的容限 更窄。
或者，驱动清洁刷22转动的刷子马达的转矩以及相应的清洁刷在铸造 滚子12的相应铸造表面上施加的能量可以利用应变仪、测力传感器或设置 在清洁刷安装结构或轴承47的安装座附近的、测量由清洁刷24在铸造滚
子的铸造表面上施加的力矩的其他装置来测量。
虽然已经参照若干实施例在上述附图和说明中详细描述了本发明，但 是应理解，描述仅是说明性的而非限制性的，本发明不限于公开的实施例。 应该说，本发明涵盖本发明范围和精神内的所有变化、变型和等同结构。 在不偏离本发明的精神和范围的条件下，可对本发明做出许多变型。
本申请为2004年12月13日提出的序列号为11/010625的申请的部分 继续申请。
权利要求
1.一种控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成鳄鱼皮表面粗糙的方法，包括以下步骤横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；形成碳的重量含量低于0.065％的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；在周边装配旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸造池中的熔融金属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；通过在铸造工作过程中控制所述旋转刷子施加的能量，在所述铸造滚子的铸造表面上实现所希望的清洁程度以露出铸造表面上的大多数凸起，并使所述铸造表面和所述铸造池的熔融金属之间形成浸润接触；利用所述希望的清洁程度作为参照，控制由所述旋转刷子在所述铸造滚子的铸造表面上施加的能量，以露出铸造滚子的铸造表面的大多数凸起，并在所述铸造表面与所述铸造池的熔融金属之间形成浸润接触；和反向旋转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹挤区移动，以从夹挤区向下生产出铸件带。
2. 如权利要求1所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成 聘鱼皮表面粗糙的方法，其中，所述铸造滚子的铸造表面形成有带有凸起 的紋理。
3. 如权利要求1所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成 鲟鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滾子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上施加的压力来控制。
4. 如权利要求1所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成 转鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上的旋转速度来控制。
5. 如权利要求1所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成 垮鱼皮表面粗糙的方法，其中 所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上施加的压力以及改变刷子在铸造滚子的铸造表面上的旋转速 度来控制。
6. 如权利要求1所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成 转鱼皮表面粗糙的方法，其中所述铸造滚子的铸造表面形成有带有随机分布的离散凸起的紋理。
7. 如权利要求1所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成 辨鱼皮表面粗糙的方法，其中在铸造工作过程中，通过自动控制来自动地控制所述能量。
8. —种控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成聘鱼皮表面粗糙 的方法，包括以下步骤横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之 间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；形成碳的重量含量低于0.065 %的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支 承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；在周边装配使用液压马达的旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸 造池中的熔融金属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；通过在铸造工作过程中控制所述旋转刷子施加的能量，在所述铸造滚 子的铸造表面上实现所希望的清洁程度以露出铸造表面上的大多数凸起， 并使所述铸造表面和所述铸造池的熔融金属之间形成浸润接触；利用所述希望的清洁程度作为参照，监测所述液压马达的转矩，从而 控制由所述旋转刷子在所述铸造滚子的铸造表面上施加的能量，以露出铸 造滚子的铸造表面的大多数凸起，并在所述铸造表面与所述锌造池的熔融 金属之间形成浸润接触；和反向旋转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹 挤区移动，以从夹挤区向下生产出铸件带。
9. 如权利要求8所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成 聘鱼皮表面粗糙的方法，其中通过测量通过所述液压马达的液压流体在入口和出口之间的压力差， 来监测所述液压马达的转矩。
10. 如权利要求8所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中通过测量所述液压马达和轴承座或马达安装座之间的转矩来监测所述 液压马达的转矩。
11. 如权利要求8所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成鍔鱼皮表面粗糙的方法，其中所述铸造滚子的铸造表面形成有带有凸起的紋理。
12. 如权利要求8所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量还通过改变刷子在铸造滚 子的铸造表面上的旋转速度来控制。
13. 如权利要求8所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中所述铸造滾子的铸造表面形成有带有随机分布的离散凸起的紋理。
14. 如权利要求8所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中在铸造工作过程中，通过自动控制来自动地控制所述能量。
15. —种控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成垮鱼皮表面粗 糙的方法，包括以下步骤横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之 间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；形成碳的重量含量低于0.065%的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支 承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；在周边装配旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸造池中的熔融金 属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；形成至少 一个露出所述铸造表面上的大多数凸起的清洁带，以提供用 于控制所述旋转刷子在所述铸造滚子的铸造表面上施加的压力的参照；利用所述清洁带作为参照，控制所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加 的能量；和反向旋转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹 挤区移动，以从夹挤区向下生产出铸件带。
16. 如权利要求15所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中所述铸造滚子具有邻近铸造滚子的各个端部的清洁带。
17. 如权利要求15所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成金f鱼皮表面粗糙的方法，其中所述铸造滚子的铸造表面形成有带有随机分布的离散凸起的紋理。
18. 如权利要求15所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成辨鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上施加的压力来控制。
19，如权利要求15所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成鱼f鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上的旋转速度来控制。
20. 如权利要求15所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中所迷旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上施加的压力以及改变刷子在铸造滚子的铸造表面上的旋转速 度来控制。
21. 如权利要求15所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成鱼f鱼皮表面粗糙的方法，其中在铸造工作过程中，通过自动控制来自动地控制所述能量。
22. —种控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形成歸鱼皮表面粗 糙的方法，包括以下步骤横向装配一对反向转动的铸造滚子，以在所述滚子的周向铸造表面之 间形成夹挤区，通过该夹挤区可铸造形成金属带；形成碳的重量含量低于0.065 %的碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支 承在所述铸造滚子的铸造表面上，位于所述夹挤区上方；在周边装配旋转刷子，使之在所述铸造表面与所述铸造池中的熔融金 属接触前，与各铸造滚子的铸造表面接触；清洁以露出所述铸造滚子的铸造表面的大多数凸起，并测量经清洁的 铸造表面情况下来自熔融金属的热通量； 连续测量从所述熔融金属至所述铸造滚子的铸造表面的热通量； 根据所述测得的热通量与初始测得的熔融金属与铸造表面间的热通量之间的差，控制所述旋转刷子在铸造滚子的铸造表面上施加的能量；和反向旋转所述铸造滚子，使得每一个铸造滚子的铸造表面向着所述夹 挤区移动，以从夹挤区向下生产出铸件带。
23. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上施加的压力来控制。
24. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成鲟鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在祷造滚子 的铸造表面上的旋转速度来控制。
25. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成辨鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过改变刷子在铸造滚子 的铸造表面上施加的压力以及改变刷子在铸造滚子的铸造表面上的旋转速 度来控制。
26. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成鱼f鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的能量通过测量旋转所述刷子的 马达的转矩来测量。
27. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上施加的压力通过测量旋转所述刷子的 马达的转矩来测量。
28. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成垮鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上的旋转速度通过测量旋转所述刷子的 马达的转矩来测量。
29. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成鲟鱼皮表面粗糙的方法，其中所述旋转刷子在所述铸造滚子上的压力和旋转速度通过测量旋转所述 刷子的马达的转矩来测量。
30. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中在铸造工作过程中，通过自动控制来自动地控制所述能量。
31. 如权利要求22所述的控制在普通碳钢的薄铸件带的连续铸造中形 成聘鱼皮表面粗糙的方法，其中，还包括以下步骤根据所述测得的热通量与初始测得的熔融金属与铸造表面间的热通量 之间的差，控制吹在所述铸造滚子的铸造表面上的气体的压力，以帮助控 制在薄铸件带的连续铸造中形成聘鱼皮表面粗糙。
全文摘要
一种控制在普通碳钢的薄铸件带上形成鳄鱼皮表面粗糙的方法包括形成碳的重量含量低于0.065％的普通碳钢的熔融金属铸造池，该铸造池支承在铸造表面上，位于夹挤区上方；装配旋转刷子，使之在铸造表面接触熔融金属之前与铸造表面接触；以及控制旋转刷子在铸造滚子的铸造表面上施加的能量，以通过提供与铸造池的熔融金属的浸润接触，清洁并露出铸造滚子的铸造表面的大多数凸起。可以通过在清洁铸造表面时，根据所测得的热通量和初始测得的热通量之间的差，控制旋转刷子在铸造滚子上施加的能量，以及通过使所述方法自动化来实现所述清洁步骤。
文档编号B22D11/06GK101115577SQ200580047872
公开日2008年1月30日 申请日期2005年12月13日 优先权日2004年12月13日
发明者乔尔·D·萨默, 深瀬久彦, 长田史郎, 马克·施利赫廷 申请人:纽科尔公司