专利名称：连铸金属板带的装置和方法
技术领域：
本发明属于厚度大约为1-20毫米、宽度达到大约2米的薄带金属的连铸机，更特别地，本发明适用于自动的和具有类似应用的低碳钢钢板的生产。
本发明将基本上参照钢材的制造来进行描述，但发明用于连铸其它金属或合金也是可以想到的。
按照惯例，各种截面钢材的生产靠使用多个轧钢机将铸锭轧制成所要求的截面形状来进行。产品越薄，所需要通过的轧钢机的轧道也越多。为了节省费用，已经研制出了许多连铸的方法，以使所铸造的产品的尺寸达到传统的热轧产品的尺寸，这样，传统的热轧操作可以被大大减少，实质上也就减少了主要的机械和劳动费用。然而，直到如今，这些方法不能大批量地生产中间尺寸范围的钢带，即，厚度为1-20毫米的钢带。
目前，用于铸造连续钢带的一种方法，包括，首先在垂直激冷铸模中接收金属液，该方法道常用于生产厚度大约为150～300毫米的板钢，随后将这些板钢热轧，减小它们的厚度。在垂直连续铸造中所遇到的一个主要问题是铸件有粘接到工作区壁面上的可能，在铸模中产生的正在凝固的金属表皮由于其与铸模壁之间的相对运动可能会裂开。这个问题已靠应用两个振动模及使用润滑剂来减轻，在铸造过程中，这两个振动模在预定的距离内以所控制的速度纵向往复运动，然而，当断面厚度减小时，就需要增加通过铸模的金属的速度，以便能保持合理的每小时每米宽度约为100吨位的产品。这在1-20毫米厚度范围的钢板的铸造中，会在铸模中引起所不能允许的表皮损伤。
由在凝固金属和铸模之间的相对运动所引起的表面质量缺陷，可以靠Bessemer在1865年设计的双辊铸造机来克服。在该方法中，金属液被侧入两个相隔的水冷辊之间，这两个水冷辊向内朝着金属旋转，在滚挤中金属发生凝固。用这种方式，提供了一个连续移动的铸模表面，基本上消除了凝固金属与铸模之间的不同速度所带来的不期望的后果。应用双辊铸机生产厚度1-20毫米的钢带是可能的，但它必须以不合理的比例来增加辊子的尺寸(如假定以60°的最大的对池角度及20mm/min 的凝固常数。对于12毫米厚的产品，就需直径为3米的辊)来提供用于冷却的足够的停留时间，即使每小时每米宽度约为100吨的产品可以达到的话。
Bessemer方法所不易克服的另一些问题包括金属液边界的密封、在空气中的暴露、表面叠痕和提供一致的不受涡流干流的金属液的供给。
提供连续移动铸模表面的另一途径是在单辊上铸造，例如，用“熔拉”方法，将从一个 缝隙中排出的金属液的弯液面拉到一个被冷却的旋转筒上，金属液在与金属筒的接触中凝固，随后，随着旋转筒的旋转进行剥离。由于金属最初只是从一边开始凝固，并且金属在这样的液筒上的停留时间短，如果液筒的比侧是在合适的范围内，则铸带的厚度被限制到最大约为1-2毫米。相同的厚度范围的铸带适用于称为平流铸造的派生过程。也应当注意的是，这样的方法没有一个增压的液态池，以在凝固的金属上提供足够的载荷，因此，不能提供良好的表面光洁度。
在Maringer所申请的美国4,646,812号专利上，推荐了一个比以熔拉方式制出的金属带更厚的铸造金属带的方法。Maringer公开了将金属液从中间包中提供到移动激冷面上的过程。该中间包在上游端具有一个缝状的排料口，以将铸造的金属液注入由中间包的底面和激冷面所确定的通道中。从通道中排出的金属的熔融顶面在下游端由一个辊子进行“滚压”。
现在是与olsson所申请的美国4,086,952号专利所公开的过程进行对照。在该专利中，每一个铸造台包括一个激冷面，激冷面被不断移动并与一个金属液池相接触，该金属液由底部具有开口的的第一个中间包来提供。所凝固的金属带板的厚度在一系列铸造台上增加，这些铸造台一个接一个地设置，直至所要求的高度。
在Maringer过程的中间包的底部确定了一个底板或构件，与OLLson相比较，该底板或构件将限制与凝固金属相邻的金属液池中的对流效应。在Maringer的中间包底部的激冷表面上的停留时间，由通过缝状卸料口的金属液的流速及激冷表面的速度来控制。Maringer也描述了铸造金属板带的最大厚度，该厚度被限制到由于表面张力所确定的铸造金属所固有的额定厚度之内。
另一个感兴趣的专利是Jachson所申请的美国第3,354,937号专利，其描述了一个底部具有孔板的中间包，用于存放浇洒的熔融金属。该熔融金属最初立即在移动激冷表面上凝固，随后在已冷凝的金属的上面凝固，这样，在一定的适合的时间期间内所获得的铸造带板的最大厚度受到限制。
另一种在单辊上铸造的方法是浸入式铸造。在该方法中，水冷辊在液态金属池中旋转，当铸造金属板从金属液池中露出时，将其从水冷辊上剥脱。这种生产金属带的方法受到技术上和复杂工艺上的限制，象边缘的控制及溶质元素在凝固过程中的再分配。
再一个在单个连续移动模表面上连铸金属的方法是开口槽水平铸造方法。在该方法中，金属液被浇到一系列激冷模或一个移动带上，虽然它可以以合理的生产率生产出厚度为12到20毫米的钢带，但这种钢带由于暴露于空气中的氧化，紊流效应及由辐射散热而形成的上部铸度之下的夹带气体，使其表面质量趋于不良。
同样地，如果应用直接激冷金属模，由于是自由浇注，铸件下表面会呈现冷疤和冷隔，这些缺陷可以靠提供一个绝热层来解决，但应用绝热层来进行薄带铸造将会付出很高的费用。
再有一个方式是提供一个象Hazelett所发展的双带铸造机这样的连续移动铸模。在这种结构中，一对薄钢带平行运动，其中一条钢带携有一连串连续的挡块，用以确定铸模的边部。当用这种方式生产薄带时，出现的一个主要问题是，它既不容易提供一致的通过入口的金属液供给，又不易将带的速度与金属液的要求相合。当应用窄的并且宽的浇注喷嘴时，所出现的另一个问题是由于冷凝发生在喷嘴与钢带之间，将干扰金属供给到铸模中。同样地，由通过喷嘴的钢水的高速度所引起的喷嘴的浸蚀也成为一个问题。另一方面，如果不应用喷嘴，金属液就得倒入易受再氧化的开口池中。
综上所述，本发明的目的是提供一个连续铸造金属带或薄板的方法，用这种方法制造的金属板带的厚度范围大约为1～20毫米，产品生产率为每小时每米宽度100吨或更多。本发明还有一个目的，就是在至少可以减少以上所述问题的同时来实现这些生产率，上述问题是正在凝固坯料(壳)与冷却模表之间的表皮摩擦、再次氧化的机会、与紊流有关的缺陷、在激冷表面过早和不规则的凝固、由不合理的供料控制所引起的不良的表面质量。
首先，本发明提供了一个具有用于盛装金属液、并将金属提供到工作区的中间包。在连铸过程中，当金属液流过工作区时，金属凝固。中间包包括用于容纳金属液的装置，并具有一个出口。中间包还包括位于出口处的带孔阻流件，以允许金属液流入工作区，该阻流件在穿过它的金属液流中产生一个压降，而经过该阻流件的液流的分配则遍及整个阻流件。该阻流件也在中间包中的金属液与工作区中的金属液之间提供一个温度梯度，以使中间包容纳高温的金属液，而进入工作区的金属液的温度则是接近金属的固/液线温度。
本发明还提供了一种应用上述中间包的方法和装置，该中间包与经过工作区的移动激冷衬底相结合。
第二.本发明提供了一个连续铸造金属带的装置，该装置包括用于容纳金属液的中间包，其具有一个出口，金属液在压力下从出口流进具有上游端和下游端的工作区；一个移动激冷村底，用于接收在工作区中的金属液，并可从工作区的上游端向下游端移动；用于以所选定的速度驱动激冷村底的装置；在中间包出口处的带孔阻流件，该阻流件所具有的有效流通横截面大到足以使金属液流经该件的速度大大小于衬底的速度，该阻流件的设置用于保证当金属液与衬底接触并在衬底上凝固时基本上无紊流，并在为压力下与该该阻流件润滑接触的金属液层提供了空间。
第三，本发明提供了一种连铸金属液的方法，其包括以下步骤以所选定的供料速度浇注，使金属液通过带孔阻流件，该阻流件具有一个与供给的金属液保持液态联系的入口表面及与限制金属并使之成型的工作区保持液态联系的出口表面，其中，这种液态联系是靠许多沿阻流件的宽度和长度方向延伸的开口建立的；冷却金属液，以引起至少一些金属液在通过工作区的激冷衬底上凝固；保持与阻流件出口表面相邻的金属液层的深度，以足以在阻流件的出口表面和正在凝固的金属之间产生润滑，而没有显著的紊流；以与金属液的供给速度相应的速度驱动衬底，并保证金属液限定池在工作区中保持正压力，以提高与村底相接触的凝固金属的表面光洁度。
第四，本发明提供了一种连铸选定横截面面积金属带的方法，其包括如下步骤将带孔阻流件上面的金属液通过该阻流件提供到移动激冷村底上，该阻流件所具有的用于流通的有效总截面面积基本上大于所说的铸造金属带的截面面积；使金属液以选定的平均速度流经该阻流件，并在工作区中接收金属液，工作区由移动激冷衬底、上游边缘结构及在上游边缘结构和一个下游边缘结构之间延伸的侧边结构所确定，下游边缘结构与移动激冷村底隔开，以确定一个出口，铸带从该出口离开工作区；使进入工作区的金属液流在工作区中保持一个正压力；以比所述金属液通过阻流件的平均速度大的另一速度驱动激冷衬底，以使金属液限定池充填工作区，已凝固的金属坯料在所述正压力下于衬底之上增厚，而金属液则作为阻流件和坯料之间的润滑剂，所述阻流件以衬底为基准设置，以减少容纳在工作区中金属液中的紊流。
本发明的上述及其他方面将结合附图进行描述，其中
图1为透视示意说明图，显示了包括本发明的一个最佳的实施例的装置，图2是在最佳实施例中应用的中间包的透视示意图，图3是沿图2中3-3线的剖面图，
图4是基本上沿图1中4-4线剖视的放大图，显示了本发明装置的最佳实施例，图5是沿图1中5-5线的剖面图，也是尺寸放大了的图，图6是绘在与图2、图3同一页数上，并且在许多矫嬗胪 类似的图，示出了该装置的另一个实施例，图中包括一个阻流件，图7到图10是与图4类似的图，进一步示出了本发明的实施例，图11是示意说明图，显示了适于本发明的单面凝固的钢的某些特性，图12是示意说明图，显示了对于本发明中的孔隙率为1和0.2的阻流件的压降与通道直径的关系。
正如前面提到的那样，本发明将针对厚度尺寸范圈在1-20毫米、宽度尺寸范围最好在1-2米的钢带的生产进行描述，然而，这个描述纯粹是示范性的，很明显，对于熟悉本领域技术的人来说，这些尺寸参数是可以改变的，并且，该装置可以应用到连铸有色金属的带板中，在这种情况下，上述的尺寸参数也将改变，此外，在这个例子中，还将采用典型的用铝或硅脱氧的低碳钢。
参见图1，钢水直接从铸桶20、22中的任一个中经过控制阀24、26来提供，控制阀24、26用于有选择地从一个铸桶中接收金属液，而另一个铸桶则正在被充满。金属液经过绝热管28、30到达中间包32(将在下面进行描述)，中间包确定了用于浇注钢带34的工作区44(见图2)的下游、上游及侧边结构，钢带34离开中间包，由衬底36传送。衬底36为一基本上水平的环形带，为激冷传送装置38的一部分。在本说明书中，术语“环形带”可以被理解为具有一个连续的带或一组被安装成带子状的板块(有时被称为“块式铸造器”)。这些部分均如图所示，而象传送器38、铸桶20、22和阀24、26之类的装置则是传统的装置。
参见图2到图5，它显示了本发明最佳实施例的各种附图。中间包32进行工作的底部或底板(见图)由阻流件40构成，其将金属液42以所选定的平均速度提供到衬板36上。阻流件40呈阻在介质状态，其具有许多通道，通道的有效总截面积基本上大于铸带34的横截面积，以便使通过通道的平均速度大体上小于铸带的速度。这就减小了在工作区44中的紊流的危害，在工作区44中限制了离开阻流件40的金属液的流动，金属液会象将要描述的那样成型，因而也就减少了常见的与窄缝喷嘴有关的耐火材料腐蚀问题的危害。
工作区44的一部分由衬底36来确定。衬底36从工作区的上游端46移动到下游端48，铸带34从下游端排出工作区。构成工作区的一部分的入口边缘结构50与阻流件40在由序号52所示的区域隔开，以允许金属液相当自由地流进工作区44。同样地，正象图2和图3中所示的那样，侧边结构54、55与阻流件40在由序号56、57所示的区域隔开(图3)。用这种方式，隔开的熔融金属被保持在凝固的金属坯料58和工作区的固定边结构之间。可以明白，空间52、56、57的尺寸应恰恰允许足够的金属液在阻流件40的周围流动，以保持围绕着铸带的熔融金属的润滑层，而不会引起工作区中的熔融金属的任何紊流。空间52、56、57可以由多孔介质来代替，这样，通过多孔介质的熔融金属要比通过所述的阻流件40的熔融金属能产生更低的压降。
为了减少阻流件40的腐蚀，在阻流件40的周边设置由抗浸材料构成的衬59。传统上，该抗浸材料是与构成工作区的固定边结构相同的材料。村59的上游部分也形成了与村板36隔开的工作区的上游边结构。这样，就形成了一个排出口，使铸带34从该排出口排出工作区44。
参见图4，随着衬底36将坯料58从工作区的上游端传送到下游端，坯料58的厚度增加。衬底36的速度可以控制，以使当坯料58增厚时，金属液边界60被保持在坯料58和阻流件40的出口表面65之间。由于金属液边界60保持与所有工作区44中不动的部分贴邻，它拖笕蠡烈谎鹱饔茫Ｖぴ谀痰呐髁 8和(上述)不动的部分之间无接触，而形成密封，防止氧化。
很明显，当坯料离开工作区时，将有一些金属液滞留在坯料上，这个问题可以应用传统的气体遮蔽技术加以防止，使之不会氧化。
参见图4，中间包中的过滤器62位于阻流件40的上部，用于减少到达阻流件40的入口表面63的杂质颗粒的危害，该杂质颗粒是以液态夹杂的形式存在于中间包32中的金属液中的。因此，可以知道，在由阻流介质构成的阻流件40的地方，它将作为过滤器进行工作，以进一步保证提供到工作区的金属液中基本上没有任何固体夹杂物。在纯度方面可以知道，由于中间包32与铸桶20、22是气密连接，又因为铸桶中金属液的流动(出)发生在铸桶的底部，因此，钢水将是清洁的，成型带34将基本上无较大的非金属杂质。
也要特别注意到，在整个工作区44中均保持有静压，以增加凝固坯料58底面的光洁度。这个增厚的坯料58被设计成在工作区的排出口处将是足够的厚，以保持在工作区中的背压。
当然，可以知道，该系统的设计并非将铸桶的全部静压均施加到阻流件40上，当设计通过阻流件40而进入工作区44的金属液流的流速时，应当考虑经过过滤器62时的压降。
静压是在中间包中液体压头的函数，通过阻流件40，压力降低。这个压降与孔隙的尺寸、阻流件的厚度及所应用的材料的类型有关，此外，当需要时，还可以靠改变阻流件的孔隙率来改变工作区的上游端和下游端之间的静压，以控制金属液流进工作区，并保证工作区充满金属液，且该液体压头并不至于会高到压出过量的金属液到工作区下游端的外面来。
举一个钢水以速度为100tph/(metre宽度)通过通道的具体例子。通过通道的液体的层流，从Hagen-Poiseniue定律中可知，流率与通道半径R、通道长度L、液体粘度μ及由这个流动穿过过滤器所引起的全部压降(PO-PL)有关，符合公式Q=π(PO-PL)R48μL]]>通过面积为Ar、并且包含有N个通道一块板结构的总流量将是QT＝NQ。对于网状介质，N与ε、孔隙率有关，符合公式N=ϵATπR4]]>在这些关系的基础上，准备的图12显示理论上的估算方式。在该方式中，当钢水以100吨每小时/米宽度的速度流进一米长的工作区时，通过10mm厚阻流件的压力随着通道直径(mm)的改变而变化，例如，一个整体的具有密集孔隙的阻流结构，如果它的对应的孔(通道)的直径是0.125mm(假设通道之间的壁厚被乎略，该直径相当于每英寸200个孔)，将引起10mm钢的压降。通道直径的曲折因素和通道直径的变化将引起更大的能量损失，因此，实际上会引起更大的压降。
对于含有许多通道的陶瓷材料，象ε＝0.2的材料，通过阻流介质的压降将会象图12中所示的那样相当的大。
应当注意到，借助于使空间52、56和57(图3)成一定比例，在阻流件边缘附近的压降能被局部地减少。特别地，如果加宽空间52，在工作区的上游端将有一个强流在衬底的运行方向流动。阻流介质40最好是陶瓷型固体，采用商标为RETICEL，由Hi-Tech Ceramics，Inc·of Alfred，New York，U·S·A·生产的产品。然而，具有类似特征的材料，象由theCeramic Foam Filter Division of consolidatedAluminum in Hender sonville，North Carolina生产的Selec/Fe过滤器当然也可以使用。其它的材料为，由C-E耐火材料做成的CLEAN-CAST(商标)陶瓷过滤流动调节器，其做成各种长度的许多方块状通道，形状上类似于窝蜂状。在McGill大学所进行的将钢液通过稳定的氧化锆材料的试验，显示了孔隙率在每英寸10到80个孔之间的阻流材料用于控制流动是令人满意的。以较高的孔隙率，必须要在正压力下灌注阻流件，以便建立液态金属流。
现在，可以知道，通常，随着金属与衬底36一起运行、移出工作区，工作区会被金属液和凝固的金属充满。
图4中在衬底36和阻流件40之间的扩张与坯料58的增厚相适应，以保持液态边界60。附图中所示的角度是为了说明而予夸大的。在某种程度上，该扩张是由流速和其它可变因素的试验来确定的。例如，显然所列举的结构是最佳的，但只要所充满的工作区被保持在一定压力下，以保证与衬底的合适的反压力能提供一个令人满意的成型带的表面光洁度及令人满意的铸造件，该结构是可以由改变阻流件40、衬底36及固定(不动)边结构的安装而改变，这是因为在工作区的连续静压保持了金属液与凝固金属之间稳定的接触，保证随着收缩空隙的形成，其又被充满。
衬板本身可以改变，它可以是适于接收和凝固金属的任何移动介质。关于衬底，将参照图9和图10在下面全面说明。也可以知道，与边部结构54、55相对的衬板的侧边将以传统的方式进行绝热，以保证在空间56、57中的金属不会冷凝。这在块式铸造器中可以靠插入陶瓷块来解决，此时陶瓷块插入带子的平行的边缘部分，而带子位于中心激冷部分的外面。
阻流件40也对在该件上的金属液与工作区中的金属液之间的温度梯度产生影响，这是因为阻流件40具有离散的热导性，该导热性使在中间包中的金属液保持在增高的或过热的温度，而阻流件以下的金属则是工作区中所要求控制的凝固温度，如接近液/固相线的温度。此外，在中间包中的任何对流和其它紊流靠阻流件40与工作区44隔绝，以致于进入工作区的液体没有过量的紊流，并以一个低的雷诺数通过通道进入工作区。
下面参照图6(与图3相邻)。它示出了一个可替换的阻流件64，该阻流件呈陶瓷浇铸板形，其包括在阻流件64的入口表面和出口表面之间伸展的具有统一横截面的通道66，该通道可使金属液67流进工作区68，以便将金属液凝固成坯料69，坯料69在工作区的上游端和下游端之间增厚。通道66的布置可以在尺寸与分布上进行改变，以便在工作区的不同部分提供不同的流速，例如，如实施例中所示，通道66的数目在工作区68的上游端比下游端多，以便在上游端附近提供更大体积的金属液的流动，这就引起在上游端的较大的静压头，使金属在最初凝固的范围受压，得到较好的表面光洁度。
另一种方法，通过阻流件的流速的变化，可以靠应用具有变化孔隙的网状结构件来达到，例如，可以包括一个具有20P·P·i和65P·P·i(每一英寸长度上的孔数)的构件，对于在工作区的上游端的20P·P·i部分，每一个孔具有1.27毫米的理论直径，对于在工作区的下游端的65P·P·i的部分，每一个孔具有0.39毫米的理论直径。在阻流件的上面可以隔开放置一个滑动门，以使金属液优先地流向阻流件的上游端，随后一些金属液流到下游端，以保持金属液层用于润滑和充填收缩的空隙。通道尺寸的选窦捌浞 布取决于工作区的形状，并应使一个被充填的工作区受到正压。这个实例的进一步的优点是它使流入的金属很快地能与凝固金属的衬底平行地运动，从而可以控制出口排量，并避免了金属在经过排出口附近的网状介质时产生的短暂的环流。
下面参见图7，其进一步示出了在本发明范围内的变化。在此实施例中，在坯料71最先增厚的地方要保持有较高的压力，以使坯料与可移动的激冷衬底73紧密地接触，提高表面质量。上游阻流件和下游阻流件70、72用同一撑板74支撑在中间包中。上游阻流件70倾斜一个角度，其由网状的或穿孔的材料制成，它的通道提供比水平方向的下游构件72中更大的金属液142的流速。由于金属液经过阻流件70的自由流动，坯料71在压力下成型，并且随着它的凝固，通过阻流件72的金属液将坯料进行润滑。
这就保证了坯料71足够坚固，以承受来自金属液的热的和物理载荷，从而，随着金属的凝固，坯料厚度的增加直至达到最终的钢带厚度，可以保证金属尺寸的稳定性。
现参见图8，用于提供金属液101的中间包由序号100示出，它具有一个定义为构件102的带孔的升高了的板。中间包具有与移动激冷衬底106相隔开的下游端边缘结构104，以确定一个用于凝固金属坯料108的出口，其中，下游边结构104由带孔材料构成，且与构件102是连续的。带孔边缘结构104用于向成型与限制金属液101的工作区110的下游端提供金属液，它由构件106及中间包100的底壁来限定。边部结构104以大体上与坯料108离开工作区110的速度相同的速度提供金属液。
这样的中间包适于在工作区110的下游端确保提供金属液，以减少当坯料排出工作区时坯料108的上表面粘到或冷凝到上游边部结构104上的可能。这样，在凝固过程中所产生的坯料表面横向破裂的后继发展基本上被消除，并且，金属液的供给不仅屏蔽坯料免受热冲击，而且补偿坯料的上表面，因此，坯料是光滑的。
金属液经过上游边结构104的流量可以根据检测中间包100下游金属液105的液面、用调节中间包中金属液上部自由表面的压力(以PA表示)来控制。例如，供给象氩气这样的惰性气体能使金属液表面上保持一定的压力。对于构成下游端结构104的材料也可以进行选择，以提供选择的压降。
为了保持成型铸带112良好的金属质量，金属液105可以被复盖在惰性气体中，并有选择地加热以在铸带上产生一个可控的温度梯度。进一步地，驱动带115的工作辊114(只示出一个)被放置在工作区的下游端靠近金属液与铸带112的界面处，以便给与远离移动激冷衬底的金属带的上表面令人满意的光洁度，并能在中间包的外面保持有金属液105。这将附加有边部挡板，以防止任何泄露。
可以明白，应用图8所示的中间包生产的铸带的厚度，比在工作区外部没有提供熔融金属所生产的铸带的厚度要大。
以上所述的结构是典型的结构改变，其可以满足与本发明所使用的工作区相一致的需要。在这样的工作区中，坯料增厚，并借助于熔融金属使其与工作区的固定部分分开。
如上所述，可移动的激冷村底也可以在本发明的范围内进行改变。认为与环形带等同机械作用的适合的机构，包括安装一个单激冷辊，以使熔融金属提供到侧边。这样的装置如图9所示，序号120为辊，将熔融金属122提供到辊120的侧边的中间包由序号124表示，带孔构件126位于中间包124的上壁与下壁之间，并且与邻近的辊120的外壁相隔开。该带孔件也是弯曲状件，基本上与辊120的形状相符。可以明白，在由中间包的壁和辊所确定的工作区的上游端，重力将在熔融金属中产生较大的流体静压。
工作辊128以与图8中所描述的相同的方式被放置到工作区的下游部分，以与图8所述的相同的方式给与远离激冷辊120的铸带一个令人满意的光洁度。
另一个符合本发明目的的与激冷环形带等同作用的机构显示在图10中，该图中，两个辊130相对放置，并向内朝着金属液旋转，它将一个正在增厚的坯料136从上游端到下游端向下传送。该两辊相互隔开，用以接收和冷却由带孔件132所提供的熔融金属131。带孔件132支承在中间包134的壁之间，并与靠近辊130的中间包的壁的下端留有间隔，另外，件132有一个基本上与辊的形状相符的(弯)曲率，其截面基本上是V型的。
通常，靠将一个喷管浸入限制在辊隙之间的熔融金属池中将金属液提供到一个双辊连铸机上。与这样的系统有关的问题可以在图10所示的装置中克服，这些问题包括夹带固体杂质、金属液中的紊流和横流，及在铸带表面上的叠痕。
上述问题靠应用本发明的构件132得以克服。进一步的，边缘密封能被简化。产生的铸带137由熔融金属静态池受到静压而成型，以保证在两个表面上同时产生令人满意的光洁度。此外，构件132可以在靠近辊130的熔融金属和在构件132之上的中间包中的熔融金属之间产生一个温度梯度，就象图2到图5中所示的实施例那样。
在本发明范围内的进一步改变还包括中间包的使用，该中间包具有与双带铸造机有关的阻流件，在该铸机中，带子可以采用各种方位。
参见图11，其以图表的方式示出了本发明结构的一些限制。横坐标表示所要求的铸带的最终厚度，一组纵坐标表示经由本发明装置的各种生产率。随生产率的增加，熔融钢水的驻留距离增加，在该驻留距离之内，钢水在工作区内中与激冷衬底相接触。可以给出各种坯料厚度的曲线，从厚点出发的曲线表示了凝固的固定百分比。该图表只是为了清楚地说明而显示的整个曲线的一部分。
下面参考最终厚度为2米的铸带来解释图表。从横坐标纵向地读，通过表示2毫米的点的垂直线到达100％的凝固线，对于生产率为每小时每米宽度100吨的成品带，驻留距离大约为1.05米，同样，对于相同厚度的带子，生产率为每小时25吨，驻留距离将下降到0.26米。当所要求的铸带的厚度增加时，那么很明显，所要求的停留时间也将按所要求的每小时的吨数而增加。
应用图表的另一方法，是根据一个具体的驻留距离的最终铸带的厚度来估量坯料凝固的百分比。如，如果所要求的最终带厚为10毫米，当坯料达到4毫米厚度时，对于生产率为每小时每米宽度100吨的成品带，驻留距离达到0.9米，同样，对于相同的最终带厚及相同的生产率，当铸带具有大约0.05米的驻留距离时，铸带将只有10％凝固。由此可以看出，本装置所生产的铸带的厚度越大，驻留距离就将大大增加，以保证在铸带离开该装置以前大体上完成凝固。
很明显，所述的装置和过程可以在本发明的范围内象权利要求书所述的那样进行改变。例如，将本发明应用于连续铸造金属而不是钢时，由其它材料而并非陶瓷材料做成的阻流件或许更为适合，特别是，由石墨做成的阻流件可应用于铜或铝金属的生产。
权利要求
1.用于连续铸造金属带的装置，该装置包括一个用于容纳金属液并具有一出口的中间包，经过该中间包，金属液在压力作用下流进具有上游端和下游端的工作区；一个用于接收工作区中金属液的图だ涑牡祝贸牡卓梢源庸 作区的上游端向下游端移动；适于以选定的速度驱动衬底的装置；及一个在中间包出口处的带孔阻流件，该阻流件所具有的流通有效横截面大到足以使金属液流经过该阻流件的速度大大小于衬底的移动速度，该阻流件的设置是用来在金属液接触到衬底并在衬底上凝固结壳时保持一个基本上为非紊流的液流，该带孔阻流件也为在压力下与该阻流件相接触的金属液层提供空间。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于带孔阻流件确定了中间包一个升高了的底板，在阻流件与激冷衬底之间伸展的中间包的下壁确定了工作区部分。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于阻流件适于提供在工作区上游端的金属液比在工作区下游端的金属液更大容量的液流。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于阻流件具有一个出口面，金属液经过该出口表进入工作区，该阻流件的出口面与衬底由工作区的上游端向着下游端岔开，所岔开的角度基本上与所说的正在增厚的凝固金属坯料(壳)的形状相符。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于阻流件为网状陶瓷材料。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于阻流件是在其中具有成形通道的浇铸陶瓷材料。
7.按照权利要求1所述的装置，其特征在于衬底是一个环形带。
8.按照权利要求1所述的装置，其特征在于村底是一个辊。
9.按照权利要求1所述的装置，其特征在于衬底是在工作区中的一对相隔并向内相对旋转的一对辊子，两个辊之间隔开的距离决定带的形状。
10.按照权利要求1所述的装置，其特征在于村底是由一对基本上相互平行设置的带子和带子的驱动机构构成两个带之间留有间隔以确定金属带的形状，带子的相邻表面在同一方向从工作区的上游端向下游端运动。
11.按照权利要求1所述的装置，其特征在于该装置还包括一个在下游端与衬底相隔开的第二移动激冷面，该激冷面适于冷凝由所述坯料(壳)所携带的并离开工作区下游端的任何金属液。
12.一种连续铸造金属液的方法，它包括如下步骤以所选定的供给速率经由一个带孔阻流件浇注金属液，该阻流件的入口表面与供给的金属液相联系，阻流件的出口表面与工作区中的金属液相联系，金属液在工作区限制成型，这种液态联系是由许多沿阻流件的宽度和长度方向伸展的孔而建立的；冷却金属，至少使一些金属贴着穿过工作区的一个激冷衬底凝固，并保持贴近阻流件出口表面的金属液的深度，以足以提供阻流件出口表面和正在凝固的金属之间的润滑，而不产生显著的紊流；及以与金属液的供给速度相当的速度驱动村底，保证在工作区的金属液处于正压力之下，以提高与村底相接触的固态金属的表面光洁度。
13.一种连续铸造选定横截面面积金属带的方法，其包括如下步骤将带孔阻流件上面的金属液经由该阻流件提供到一个激冷衬底上，该阻流件所具有的总的流通有效截面积大于所述金属带的横截面积；使金属液以所选定的平均速度流经阻流件，并在工作区中接收金属液，工作区由移动激冷衬底、上游边缘结构和在上游边缘结构与下游边缘结构之间伸展的侧边结构形成，下游边缘结构与移动激冷衬板之间有间隔，以确定出一个铸带离开工作区的出口，金属液进入工作区的流动保持了工作区中的正压力；驱动移动激冷衬底以此所述的金属液流经阻流件的平均速度大的另一速度运动，以使金属限制池充填工作区，已凝固的金属坯料(壳)在所述的正压力下于衬底上增厚，金属液作为阻流件与坯料(壳)间的润滑剂；及所述的阻流件以衬底为基准设置，以减少工作区中金属液的紊流。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于上游端结构与阻流件隔开，以使熔融金属进入工作区。
15.按照权利要求13所述的方法，其特征在于侧边结构与带孔阻流件隔开，以使金属液流进工作区。
16.按照权利要求13所述的方法，其特征在于阻流件为网状陶瓷材料。
17.按照权利要求13所述的方法，其特征在于阻流件是在其中具有成形通道的浇铸陶瓷材料。
18.按照权利要求13所述的方法，其特征在于阻流件确定了一个能使金属液进入工作区的出口表面，并且衬底与阻流件的出口表面从工作区的上游端向着下游端岔开，岔开的角度使得该岔开与正在增厚的凝固金属坯料(壳)的形状基本一致(相符)。
19一个在连铸过程中用于容纳金属液并将金属液提供到工作区中的中间包，它包括用于容纳金属液的装置，并具有一个出口，该中间包还包括一个位于出口处的带孔阻流件，以使金属液流入工作区，当金属液流经工作区时金属凝固，该阻流件在穿过它的金属液流中产生压降，并且经过阻流件的金属液流的分布遍布于整个该多孔阻流件，该阻流件也在中间包的金属液与在工作区中的金属液之间提供一个温度梯度，以使中间包容纳高温的金属液，而进入工作区的金属液则是接近金属的固/液线温度。
20.按照权利要求19所述的中间包，其特征在于阻流件是网状陶瓷材料。
21.按照权利要求19所述的中间包，其特征在于阻流件是在其中具有成形通道的浇铸陶瓷材料。
全文摘要
一种在连铸中容纳金属液和将金属液提供到工作区的中间包，随着金属液进入工作区，金属凝固。中间包包括容纳金属液的装置，并且具有出口及带孔阻流件，阻流件设置在出口处，使金属液进入工作区。阻流件在穿过液流中产生压降，经过阻流件的液流分布遍及整个带孔阻流件，阻流件也在中间包中的金属液和工作区中的金属液间提供温度梯度，中间包容纳高温的金属液，进入工作区的金属液处于接近金属的固/液线温度。本发明还提供应用中间包的方法和装置，中间包与移动激冷衬底相配合。
文档编号B22D11/00GK1031036SQ8810361
公开日1989年2月15日 申请日期1988年5月5日 优先权日1987年5月6日
发明者罗里克I·L·格思里, 约瑟夫G·海伯森 申请人:R.格思里检索协作公司