专利名称：双滚筒式薄板连续铸造设备及其连续铸造方法
技术领域：
本发明涉及包括一对冷却滚筒并用于连续铸造薄板的双滚筒式薄板铸造设备，其中，每个冷却滚筒的一个端面与侧坝接触的部分可以有效地被润滑。还有，本发明涉及用于通过上述双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的连续铸造方法。
背景技术：
最近，曾经以强烈的兴趣研究了一种以溶融金属如钢水直接生产薄板的方法，该薄板所具有的厚度为成品厚度的几个毫米。与传统的连续铸造方法不同，当采用上述连续铸造方法时，不需要设置包括大量加工阶段的热轧过程，此外，只要稍微对薄板进行轧制就足以得到成品。因此，有可能简化工艺和生产线上的设备。
所开发的用于完成上述目的的连续铸造方法之一是在日本未审查专利公报(kokai)No.60-137562中公开的双滚筒式连续铸造方法。
图1是用于说明上述双滚筒式连续铸造方法的概况的透视图。在此系统中，有一对水平设置的沿反向旋转的冷却滚筒1a、1b。在冷却滚筒1a、1b和侧坝2a、2b之间形成一下凹部分。此下凹部分被用作熔融金属池3，在该处，容纳有熔融金属。熔融金属从像中间包这样的容器通过一排出口被倒入此熔融金属池3，一部分被容纳在此熔融金属池3中的熔融金属4与冷却滚筒1a、1b接触并被冷却和凝固，以便能形成一凝固的外皮。
此凝固的外皮随着冷却滚筒1a、1b的旋转而移动。在一对冷却滚筒1a、1b到达彼此最靠近的位置，即在滚筒间隙部分6，分别在冷却滚筒1a、1b的表面上形成的凝固的外皮彼此相压，以致可以得到一目标薄板铸件5。在此情况下，参考数字15为冷却滚筒的端面，而参考数字16则为滑动面。
如同在日本未审查实用型公报(Kokai)No.60-90548中所公开的那样，连续薄板坯铸造设备的每个侧坝2a，2b包括容纳在侧坝外壳中的热绝缘体；一附在热绝缘体上的基体构件；一装在基体构件的与冷却滚筒对应的部分上的陶瓷板。由于上述布置，侧坝在铸造时被推靠在冷却滚筒的端面上，而陶瓷板则在其与冷却滚筒的端面接触时被磨去，以致可以消除陶瓷板与冷却滚筒的端面之间的间隙。因此，有可能防止熔融金属泄漏。如同在日本未审查专利公报(Kokai)No.61-266160中所公开的那样，侧坝通常是振荡的，以致陶瓷板的磨耗被加速。
在上述薄板连续铸造设备中，被铸造的钢的量由在冷却滚筒的端面上滑动的侧坝的陶瓷板的磨耗速度决定。因此，非常重要的是，降低陶瓷板的磨耗，以增加被铸造的钢的量。
陶瓷板的磨耗受到这样一些因素的影响，例如它的硬度、表面温度和表面粗糙度。为了降低陶瓷板的磨耗，向滑动地与冷却滚筒的端面接触的陶瓷板的磨耗表面供以润滑剂。由上所述，磨耗可以通过润滑剂的作用减少，进而可以降低陶瓷板的表面温度并使冷却滚筒的端面变光滑。因此，有可能减小冷却滚筒的滑动表面与陶瓷板的磨耗表面之间的摩擦因数。其结果为，有可能防止侧坝打开。因此，密封性能可以改进，以致能防止熔融金属泄漏。
就用于向陶瓷板的磨耗表面供给润滑剂的措施而言，日本未审查专利公报(Kokai)No.63-248547公开了一种方法，其中，固体润滑剂通过气缸的操作被推靠在冷却滚筒的端面上或侧坝的陶瓷板的磨耗表面上，或是按另一种方案，将分散在液体中的固体润滑剂细粉喷洒并使其附着在冷却滚筒的端面上或侧坝的陶瓷板的磨耗表面上。
不过，当如同在日本未审查专利公报(Kokai)No.63-248547中所公开的那样，采用普通的侧坝并且简单地使固体润滑剂附着在滑动表面上时，不一定能够在滑动表面上得到充分的润滑效果。也就是说，当已经附着在冷却滚筒的端面上的润滑剂量小时，或即使润滑剂量足够大而当润滑剂被与冷却滚筒的端面接触的侧端陶瓷板的进入(进口)部分11刮下时，不可能得到足够大的润滑作用，该进入部分11用图2(a)中的箭头指出并位于滚筒的旋转方向的进入侧。另一方面，当已经附着在冷却滚筒的端面上的润滑剂量过大时，被从冷却滚筒的端面和侧端陶瓷板之间的间隙中挤出的润滑剂进入钢水池中。因此，钢水受到污染。当将冷却滚筒的端面与侧端陶瓷板之间的间隙延伸，以防止上述问题时，钢水有被嵌入的倾向。
发明概述本发明已经做到能解决上述问题。本发明的一个目的为提供一侧坝，它能执行重要的润滑功能，以致能在长的时间段内稳定地进行连续铸造。还有，本发明的一个目的为提供一种连续铸造方法，通过该方法，可以用其中含有上述侧坝的连续铸造设备进行连续铸造。
用于达到上述目的的本发明的概况将说明如下(1)一双滚筒式薄板连续铸造设备，它包括一对冷却滚筒；一对布置成与冷却滚筒的端面接触的侧坝；一用于容纳熔融金属的熔融金属池，该熔融金属池由冷却滚筒和侧坝形成，其中，熔融金属被倒入熔融金属池中并在冷却滚筒的旋转的周向表面上被冷却和凝固；和一用于将固体润滑剂推靠在侧坝在其上滑动的冷却滚筒的滑动表面上，以便连续供给固体润滑剂的润滑机构，其中，在固体润滑剂被推靠在冷却滚筒的滑动表面上的地方的后方，侧坝板与冷却滚筒的端面的接触角为一锐角，或是侧坝板的一部分的构形做成圆弧形。
(2)根据第1项的双滚筒式薄板连续铸造设备，它进一步包括一在供给固体润滑剂时用于将固体润滑剂导至滑动表面上的导管，该导管包括一水冷装置。
(3)根据第2项的双滚筒式薄板连续铸造设备，其中，固体润滑剂在还原气体氛围或惰性气体氛围中被连续地送至侧坝在其上滑动的冷却滚筒的滑动面上，同时在导管内送入还原气体或惰性气体。
(4)用按照1至3项中的任一项的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2的表面压力将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
(5)用按照1至3项中的任一项的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/min的推送速度将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
(6)根据4或5项的连续铸造薄板的方法，其中，固体润滑剂为烧结体，它包括具有2％～60％的孔隙度的孔隙，在固体润滑剂使用的温度范围内为液体的液体润滑剂被浸渍入孔隙中。
(7)按照4至6项中的任一项的用双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，其中，固体润滑剂做成棒形烧结体，沿纵向在烧结体中至少形成一个通孔，液体润滑剂在固体润滑剂使用的温度范围内被埋入通孔中。
(8)按照4至7项中的任一项的用双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，其中，在冷却滚筒的端面与侧坝板接触的位置的前方并与侧坝分离的位置上，固体润滑剂被推靠和供给。
(9)按照4至7项中的任一项的用双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，其中，在冷却滚筒的端面与侧坝板接触的位置上，固体润滑剂被推靠和供给。
(10)一双滚筒式薄板连续铸造设备，它包括一对冷却滚筒；一对用自润滑陶瓷做的、布置成与冷却滚筒的端面接触的侧坝；一用于容纳熔融金属的熔融金属池，熔融金属池由冷却滚筒和侧坝形成，其中，熔融金属被倒入熔融金属池中并在冷却滚筒的旋转的周向表面上被冷却和凝固；和一用于将固体润滑剂推靠在侧坝在其上滑动的冷却滚筒的滑动表面上，以便连续供给固体润滑剂的润滑机构，其中，在固体润滑剂被推靠在冷却滚筒的滑动表面上的位置的后方，侧坝板与滑动滚筒的端面的接触角为一锐角，或是侧坝板的一部分的构形做成圆弧形。
(11)用根据第10项的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2的表面压力将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
(12)用根据第10项的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/min的推送速度将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
附图的简要说明图1是一透视图，它示出了传统的双滚筒式薄板连续铸造设备的概况。
图2(a)是传统的侧坝的结构的一个例子的放大的剖视图。图2(b)和2(c)是本发明的侧坝的结构的例子的放大的剖视图。
图3是正视图，示出了传统的侧坝的布置。
图4是透视图，示出了本发明的固体润滑剂推送装置的概况。
图5是一曲线图，示出了给予固体润滑剂的推送表面压力与陶瓷侧坝板的磨耗率之间的关系。
图6是一曲线图，示出了给予固体润滑剂的推送表面压力与润滑剂消耗指数之间的关系，给予固体润滑剂的推送表面压力与在滚筒滑动表面上的润滑剂附着指数之间的关系，给予固体润滑剂的推送表面压力与由润滑剂引起的有缺陷的薄板铸件出现指数之间的关系，和给予固体润滑剂的推送表面压力与熔融金属嵌入指数之间的关系。
图7是本发明的固体润滑剂推送装置的导管的透视图。
图8是沿图7的A’-A’线的放大的剖视图，它示出了与冷却滚筒端面在一起的结构。
图9是沿图7的B’-B’线的放大的剖视图，它示出了与冷却滚筒端面在一起的结构。
图10是一透视图，它示出了在本发明的固体润滑剂推送装置中的惰性气体的氛围的概况。
图11是沿图10的C-C线的放大的剖视图，它示出了与冷却滚筒端面在一起的结构。
图12是一示意的剖视图，它示出了本发明的固体润滑剂的一个例子。
图13是一示意的剖视图，它示出了本发明的固体润滑剂的另一个例子。
图14是一曲线图，它示出了给予固体润滑剂的推送表面压力与在滚筒滑动表面上的润滑剂附着指数之间的关系。
图15是一曲线图，它示出了例1中的滑动距离与滚筒端面的磨耗量之间的关系。
图16是一曲线图，它示出了例1中的滑动距离与陶瓷板的磨耗量之间的关系。
图17是一曲线图，它示出了例1中的陶瓷板的位置与陶瓷板的磨耗量之间的关系。
图18是一曲线图，它示出了例2中的滑动距离与摩擦因数之间的关系。
图19是一曲线图，它示出了例2中的滚筒滑动表面的磨耗量与滑动距离的关系。
图20是一曲线图，它示出了例2中的滑动距离与陶瓷板的磨耗量之间的关系。
图21是一曲线图，它示出了例2中所消耗的固体润滑剂的费用指数。
图22是一曲线图，它示出了例3至7和对比例1至3中的滑动距离与摩擦因数的关系。
图23是一曲线图，它示出了例3至7和对比例1至3中的滚筒滑动面的磨耗量与滑动距离之间的关系。
图24是一曲线图，它示出了例3至7和对比例1至3中的陶瓷板磨耗量与滑动距离之间的关系。
实现本发明的最佳方式下面描述本发明的特征。在此双滚筒式薄板连续铸造设备中，在由一对冷却滚筒和一对侧坝形成的区域中设置一熔融金属池，在池中容纳熔融金属。熔融金属被倒入此熔融金属池中。当熔融金属在冷却滚筒的旋转的周向表面上被冷却和凝固时，就可生产薄板。当固体润滑剂被推靠在冷却滚筒与侧坝之间的滑动表面上时，固体润滑剂被连续送至侧坝上。侧端板的形状要如此形成，即从侧坝至滚筒端面的距离要在其到达接触起点时逐步减小。本发明提供结合在薄板连续铸造设备中的上述润滑侧坝的结构。
图3中所示的侧坝2a的组成如下。在侧坝2a的外面设有侧坝外壳7。在侧坝2a内，依次地设置有容纳在侧坝外壳7中的绝热体8、基体构件9和装在基体构件9上的陶瓷板10。陶瓷板10沿直接在冷却滚筒端面15的滑动表面16上滑动的磨耗表面20布置。如图2(b)和2(c)所示，按照本发明，陶瓷板10在冷却滚筒的旋转方向的进入侧的进入部分11用一平面或曲面倒棱(倒角)。在这方面，图2(a)是一视图，它示出了传统的陶瓷板10，其在冷却滚筒的旋转方向的进入侧的进入部分11没有倒棱。
图4是一视图，它示出了用于本发明的固体润滑剂推送装置的一个例子。在此固体润滑剂推送装置中，固体润滑剂块14a、14b用缸17a、17b以预定的表面压力被推靠在冷却滚筒的滑动表面16上。
应当指出，推送装置并不限于此特殊例子。只要固体润滑剂块能以预定的压力被推靠在冷却滚筒滑动表面16上，也可以用拉伸弹簧和其它东西代替压力缸17a、17b。
本发明中可用的陶瓷板材料的例子有BN,BN-Si3N4,BN-AIN,BN-AIN-Si3N4,BN-AIN-SiC,BN-AIN-Si3N4-SiC,Al2O3-C,Al2O3-SiC-C,MgO-C,MgO-SiC-C和Al2O3-Cr2O3-ZrO2。可用的润滑剂的例子有BN，石墨，二硫化钼，二硫化钨，云母，滑石和CaCO3。
下面将参看
本发明的原理。
图5是一曲线图，它示出了给予固体润滑剂BN的推送表面压力与侧坝的陶瓷板的磨耗率之间的关系，其中，陶瓷板的磨耗率是用于表明润滑剂的润滑效果的最重要的指数。在此曲线图中，示出了两种情况。一种情况是，其中，侧坝的陶瓷板的在滚筒的旋转方向的进入侧的部分用平面或曲面倒棱；另一种情况是，其中侧坝的陶瓷板的在滚筒的旋转方向的进入侧的部分未倒棱。就此而论，当陶瓷板的这部分被倒棱时，平面与曲面之间并无差别。因此，两种情况在图中都用一条曲线表示。
当侧坝的陶瓷板的在滚筒的旋转方向的进入侧的部分用平面或曲面倒棱时，固体润滑剂可以被流畅地送入冷却滚筒的滑动面与陶瓷板的磨耗表面之间的间隙中。另一方面，当在这部分未倒棱时，润滑剂被陶瓷板的在冷却滚筒的旋转方向的进入侧的部分刮落，以致润滑剂不能被流畅地送至滑动面上。因此，必须通过加大推送表面压力，使润滑剂更强烈地附着在冷却滚筒的滑动表面上，从而实现润滑功能。
在这方面，按照第一发明，锐角最好在1°～60°的范围内。当锐角小于1°或大于60时，润滑剂被刮落，以致它不能被充足地加到滑动表面上。
虽然根据固体润滑剂的物理性能，绝对值有一点点差别，但是当给予润滑剂的表面压力低于2kgf/cm2时，附着在滑动表面上的润滑剂量是很小的。因此，不可能在冷却滚筒的滑动表面与陶瓷板的磨耗表面之间的间隙中供给足够大的润滑剂量。其结果是，不可能完成足够大的润滑功能。
图6是一曲线图，它示出了给予固体润滑剂BN的推送表面压力与润滑剂消耗指数之间的关系，给予固体润滑剂BN的推送表面压力与在滚筒滑动表面上的润滑剂附着指数之间的关系，给予固体润滑剂BN的推送表面压力与由润滑剂引起的有缺陷的薄板铸件出现指数之间的关系，和给予固体润滑剂BN的推送表面压力与熔融金属嵌入指数之间的关系。在此情况下，润滑剂消耗指数和润滑剂附着指数都是在推送表面压力为20kgf/cm2的情况下所消耗的润滑剂量为1时的相对值。有缺陷的薄板出现指数和熔融金属嵌入指数都是在所有试验的数值取为1的情况下的相对的发生频率。
所消耗的固体润滑剂量随着推送表面压力的加大而增加。另一方面，就所消耗的润滑剂量而言，当考虑到已经附着在滚筒的滑动表面上的润滑剂量时，它的增加与给予润滑剂的推送表面压力的增加成正比，直至推送表面压力达到15kg/cm2为止。不过，当推送表面压力已经达到15kgf/cm2时，已经附着在滑动表面上的润滑剂量就饱和，即附着在滑动表面上的润滑剂量不再增加。换句话说，当给予预定的推送表面压力时，可以使足够大的润滑剂量附着在滚筒的滑动表面上，以便执行所要求的润滑功能。即使给予高于预定的推送表面压力的表面压力，润滑功能也不能增加，而润滑费用则提高。
当提高推送表面压力并加大润滑剂消耗时，被从滚筒端面与陶瓷板之间的滑动部分挤出并进入熔融金属中的润滑剂量加大。这样挤出的润滑剂被卷入薄板坯中，于是有缺陷的薄板的出现就如图6所示迅速增加。当增加附着在滚筒的滑动表面上的润滑剂的量时，附着的润滑剂层的厚度也增加。因此，滚筒端面与陶瓷板之间的间隙加大。其结果为，如图6所示，在滚筒端面与陶瓷板之间的间隙中积极地产生熔融金属嵌入，它在连续铸造的操作中产生各种问题。
就推送侧坝板的操作与润滑效果之间的关系而言，当侧坝板的陶瓷板用软的BN材料制造时，陶瓷板的磨耗的进行与侧坝的推送方式一致。因此，软的BN材料的密封性能卓越，能阻止熔融金属泄漏。不过，除非侧坝被连续推送，否则密封性能要降低。根据发明人所做的试验结果，可以得到下列各点。如果给予侧坝的表面压力不超过2kg/cm2，则不能保证阻止熔融金属泄漏的密封性能。当加入固体润滑剂并执行润滑功能时，即使侧坝不被连续推送，也有可能保证表面压力高于2kg/cm2。滑动距离增加得越长，陶瓷板的磨耗被抑制得越多。
由于上述理由，按照本发明，将侧坝的陶瓷板的在滚筒的旋转方向的进入侧的部分倒棱成平面或曲面，并用2～15kgf/cm2的表面压力推送一块固体润滑剂。这就有可能得到预定的润滑效果，并在一长的时间段内进行连续铸造。
根据固体润滑剂的类型，如果由固体润滑剂形成的本体的强度是低的，则不可能通过控制表面压力稳定地将润滑剂送到滑动表面上。在上述情况下，当推送速度被控制为0.1～10mm/min时，就有可能进给固体润滑剂。不过，当推送速度小于0.1mm/min时，则附着在滚筒滑动表面上的润滑剂的量是小的，不可能在冷却滚筒的滑动表面与陶瓷板的磨耗表面之间的间隙中送入足够大的量的润滑剂。由于上述情况，不可能提供足够高的润滑效果。由于上述原因，推送速度的下限被设定为0.1mm/min。另一方面，当推送速度提高到高于10mm/min的值时，附着在该筒滑动表面上的润滑剂的量饱和，以致不能提高润滑效果，进一步反而提高润滑费用。此外，提高了挤出并进入钢水的润滑剂的量，增加了有缺陷的薄板坯的出现。因此，推送速度的上限被设定为10mm/min。
下面将说明在侧坝上放有润滑剂烧结体的系统。图7、8和9是用于示出该系统的概况的视图。如同在这些视图中所示出的那样，陶瓷板10装在与冷却滚筒端面15的滑动表面16接触的表面上，也就是说，陶瓷板10沿磨耗表面20安装。在位于侧坝的上部的磨耗表面20上的两个位置18a、19a形成润滑剂进给口，其中，此上部不与熔融钢接触。在冷却滚筒的旋转方向的下游侧，此润滑剂进给口的陶瓷板的段50做成曲面，以使所进给的润滑剂可以容易地进入至滚筒端面15与陶瓷板10之间。
在润滑剂进给口中设有一导管22，润滑剂块14a可移动地被插入该管中。润滑剂推送装置由缸17a和一润滑剂支承部分21组成，该支承部分装在缸17a的活塞杆的前端上。润滑剂块14a由支承部分21支承并以预定的表面压力被推靠在冷却滚筒端面的滑动表面16上。只要推送装置能以预定的表面压力将润滑剂块推靠在滑动表面上，任何类型的推送装置都可以采用。参考数字13是一个用于振荡(振动)侧坝的振荡装置。
下面对一种情形提供说明，在该情形中，润滑剂块布置在侧坝的某个位置上，在导管中布置有水冷装置。
图10和11是示出该情形的概况的视图。如同在这些图中所示，在进给口处设置有导管22，其中含有冷却装置，导管伸入侧坝2a中。一固体润滑剂块14a被插入此导管22中。一用于导入惰性气体的气体导管23与此导管22相连，并使水24在导管22的外面流动，以使其能被水冷。
下面描述润滑剂的冷却状况。当固体润滑剂未被冷却时，其温度为1200℃(因为导管伸入侧坝内，其温度非常高)，而当固体润滑剂被冷却时，其温度不超过150℃。由于上述情况，就有可能采用像石墨、二硫化钼和二硫化钨这样的固体润滑剂，它们在温度低于其机械强度降低的温度范围时的热阻是低的。就将惰性气体导入设备的氛围而言，当导入氮气或Ar气时，有可能将氧的浓度降低至不超过0.5％的值。由于上述情况，有可能防止抗氧化性能低的固体润滑剂如石墨，二硫化钼和二硫化钨被氧化。
润滑剂推送装置由缸17a和一润滑剂支承部分21组成，该支承部分装在缸17a的活塞杆的前端上。润滑剂块14a由支承部分21支承并以预定的表面压力被推靠在冷却滚筒端面的滑动表面16上。
下面说明润滑剂的特性。
按照本发明，采用了一种固体润滑剂体(示于图12中)。固体润滑剂是这样形成的，即将BN的烧结体(成形体)浸渍以在使用温度范围为液体的润滑剂。还采用了一种固体润滑剂体(示于图13中)，它是这样形成的，即在BN的棒形烧结体(成形体)中沿纵向形成一通孔，在通孔中充填以在使用温度范围为液体的润滑剂。当采用上述固体润滑剂的烧结体时，与BN在其中作为简单的物质使用的情况相比，BN在滚筒滑动表面上的附着效率得到提高(示于图14中)。由于上述情况，润滑效果可以在同样的推压表面压力下得到提高。因此，有可能减少润滑剂的消耗。因此，费用可以减少。
为了利用浸渍的润滑剂提高固体润滑剂的附着效率，烧结体的孔隙度必须至少为2％。根据保持刚性的观点，烧结体的孔隙度最好不超过60％。
固体润滑剂的烧结体材料不限于BN。例如，具有自润滑性能的材料如石墨、云母、二硫化钨、二硫化钼、滑石或CaCO3都可以使用。
被浸渍的物质或被埋入的物质可以是在使用温度范围为液体的润滑剂如润滑油、润滑脂、蜡和其熔点不大于600℃的玻璃。
下面将说明本发明的一个例子。
就陶瓷板的磨耗量而言，当磨耗量在滑动3km的距离的情况下不超过0.7mm时，则有可能在一次铸造作业中处理360吨的铸件。在此情况下，滚筒端面的磨耗量最好不超过10μm每3km。在BN的情况下，润滑剂的消耗不超过0.4mm/min(在滑动3km的距离的情况下，润滑剂的消耗为20mm)。当用推送润滑剂的烧结体来控制表面压力时，软质材料倾向于很快地被消耗掉。例子例1作为例子，进行了下列试验。在试验中所用的水冷滚筒1a、1b用SUS 304制造。侧坝的陶瓷板10用50％的BN和50％的AIN制造。侧端板靠在水冷滚筒的端面上的推压表面压力为3kg/cm2。铸造速度为80m/min。陶瓷板10与水冷滚筒的端面15的滑动表面16的接触长度为470mm。
在冷却滚筒的旋转方向的下游侧的润滑剂进给口处，其厚度为10mm的陶瓷板10的一个端部如图9中的参考数字50所示用10R倒棱。
在此设备中，采用其截面为圆形的固体润滑剂块，它用通过热压烧结的BN材料制造。此固体润滑剂以2.5kg/cm2的表面压力被推靠在冷却滚筒滑动表面上，以便强制润滑。图15是一曲线图，它示出了滑动距离与滚筒端面的磨耗量之间的关系。图16是一曲线图，它示出了滑动距离与陶瓷板10的磨耗量之间的关系。在两种情况下，都通过采用润滑剂而达到显著的效果。
在图17中示出了陶瓷板10的轮廓曲线，板在从润滑剂进给口至陶瓷板的最下端的滑动地方的区域中磨损。就磨损的陶瓷板10的轮廓曲线而言，当润滑剂进给口未用R倒棱时，在靠近润滑剂进给口的地方的磨耗量是小的，不过，磨耗量的增加与滑动距离的增加成正比。这就说明了润滑剂在其中到达滑动表面上的本发明的效果。例2在例2中，试验在下列条件下进行。采用了同一个薄板连续铸造设备。制备了用石墨和二硫化钼做的圆柱形固体润滑剂块，其外径为10mm。使水在导管的水冷管中流动。在侧端板以预定的表面压力被推靠在水冷滚筒的滑动表面上的同时，强制地进行润滑。
水冷滚筒的滑动表面与陶瓷构件的磨耗表面之间的摩擦因数由水冷滚筒的转矩值求得并示于图18中。与未采用固体润滑剂的对比例相比，本发明中的摩擦因数大大减小。
图19示出了冷却滚筒的端面在此时的磨耗量。图20示出了陶瓷构件的磨损表面在此时的磨耗量。在上述情况下，采用了固体润滑剂，并在每个1km的滑动距离进行了测量。从表1可以看出，按照本发明，与对比例的磨耗量相比，滚筒端面的滑动表面的磨耗量或陶瓷构件的磨耗表面的磨耗量都显著减少。
表1
在本发明的情况下的磨耗量低于对比例的原因可以考虑如下。按照本发明，当导管被冷却的同时，固体润滑剂经过导管被进给。由于上述情况，可以达到下列作用(1)冷却滚筒的滑动表面在陶瓷构件的磨耗表面上滑动时，可以提高润滑效果。
(2)降低了陶瓷构件的磨耗表面的表面温度。
(3)可以减少冷却滚筒的滑动表面上的凹凸不平的产生。
下面，研究这样一种情况，此时，采用了与上述例子相同的薄板连续铸造设备，并且在采用二硫化钼固体润滑剂时，使N2气体在同样条件下在导管中流动。作为研究结果，有可能得到与用石墨作为润滑剂而且导管用水冷、未使N2气体在导管中流动的情况相同的卓越润滑效果。
另一方面，当导管未用水冷而且导管内部充以大气，同时用石墨作为固体润滑剂时，在石墨中产生激烈的氧化反应。因此，石墨被氧化而且磨损。其结果为，不可能用这种氧化的石墨作为固体润滑剂。当采用二硫化钼时，达到了与上面所描述的相同的效果。因此，不可能用氧化的二硫化钼作为固体润滑剂。
在这方面，图21是一曲线图，其中用指数表示了用BN、石墨和二硫化钼作为固体润滑剂的情况的固体润滑剂费用。从图中可以看出，当按照本发明采用比较廉价的固体润滑剂时，铸造费用可以减少。例3在此例子中，固体润滑剂在离开侧端板一个距离的地方被推靠在滚筒端面上。将二硫化钨固体润滑剂做成圆柱形体，其外径为10mm，其形状用蜡保持。在此情况下，冷却滚筒的滑动表面受到强制润滑，同时推压表面压力保持为6kgf/cm2。
冷却滚筒的滑动表面与陶瓷磨耗表面之间的摩擦因数可用冷却滚筒的转矩值求得。如此得到的摩擦因数示于图22中。从图22可以看出，与未采用固体润滑剂即未进行润滑的情况相比，本发明中的摩擦因数大大地减少。
图23是一曲线图，它示出了滚筒的滑动表面的磨耗量，其中，磨耗量是按每1km的滑动距离测量的。图24是一曲线图，它示出了陶瓷板的磨耗表面的磨耗量，其中磨耗量是按每1km的滑动距离测量的。与未采用固体润滑剂的情况相比，当采用本发明时，滚筒端面的滑动表面和陶瓷板的磨耗表面两者的磨耗量都显著地降低。磨耗量减少的原因可以考虑如下(1)按照本发明，提高了润滑效果。
(2)按照本发明，降低了表面温度。
(3)按照本发明，减少了冷却滚筒的滑动表面上的凹凸不平。例4在例4中，采用了与例3相同的设备和条件，并且采用了用BN做的固体润滑剂。试验结果示于图22、23和24中，与采用二硫化钨作为固体润滑剂的例3的情况相同，例4达到了卓越的润滑效果。例5在此例子中，采用BN的烧结体作为固体润滑剂，并且采用变速型推送装置作为润滑剂进给装置。其它设备和条件与例3的相同，而且固体润滑剂以与6kgf/cm2的推送表面压力对应的0.5mm/min的进给速度被进给。试验结果示于图22、23和24中。在此例子中，达到了与例3相同的卓越的润滑效果。例6在此例子中，采用了与例3相同的设备和条件，并且采用了固体润滑剂烧结体，该烧结体以这样一种方式形成，即在正常压力下烧结的BN烧结体在真空中被浸渍以菜子油，烧结体的孔隙度为45％。试验结果示于图22、23和24中。例6示出的润滑效果好于例3和4的润滑效果。例7在此例子中，采用了与例3相同的设备和条件，同时如下制造固体润滑剂。在棒形BN热压烧结体中沿纵向做出一通孔。在通孔中埋入硬脂酸蜡。试验结果示于图22、23和24中。例7示出的润滑效果好于例3和4的润滑效果。其结果示于表2中。
表2
对比例1在此例子中，侧坝的陶瓷板在冷却滚筒的旋转方向的进入侧的部分没有倒棱，而是保持为垂直于滚筒端面的形状。其它条件与例3的相同。在上述条件下进行铸造试验。其结果为，与没有进行润滑的情况相比，陶瓷板的磨耗速度降低，但是，它不可能达到像上述例子中所示的那样的显著的润滑效果。对比例2接着，在下列条件下进行铸造试验。以这样一种方式进行强制润滑，即将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的滑动表面上的表面压力设定为1kgf/cm2，其它条件均与例3的相同。其结果为，附着在滚筒端面上的润滑剂的量减少，以致不能达到与上述例子相同的显著的润滑效果。对比例3在此对比例中，如下进行铸造试验。将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的滑动表面上的表面压力保持为20kgf/cm2，以便进行强制润滑，其它条件均与例3的相同。其试验结果为，虽然附着在冷却滚筒端面上的润滑剂处于良好状态，但是熔融金属在铸造过程中被挤入。因此，铸造作业在中途停顿。发明人研究了如此得到的薄板。作为研究结果发现，润滑剂以夹渣的形式集中在薄板坯的端部。由于这种夹渣，薄板有缺陷。
工业应用性如上所述，按照本发明，当采用固体润滑剂时，铸造时间可以延长，进而由于滑动表面的摩擦因数降低而可以防止侧坝的振荡，以致冷却滚筒端面或陶瓷板的寿命可以延长。因此，有可能在长的时间段内稳定地进行薄板连续铸造。
权利要求
1．一双滚筒式薄板连续铸造设备，它包括一对冷却滚筒；一对布置成与冷却滚筒的端面接触的侧坝一用于容纳熔融金属的熔融金属池，该熔融金属池由冷却滚筒和侧坝形成，其中，熔融金属被倒入熔融金属池中并在冷却滚筒的旋转的周向表面上被冷却和凝固；和一用于将固体润滑剂推靠在侧坝在其上滑动的冷却滚筒的滑动表面上，以便连续供给固体润滑剂的润滑机构，其中，在固体润滑剂被推靠在冷却滚筒的滑动表面上的地方的后方，侧坝板与冷却滚筒的端面的接触角为一锐角，或者侧坝板的该部分的构形做成圆弧形。
2．如权利要求1的双滚筒式薄板连续铸造设备，它进一步包括一在供给固体润滑剂时用于将固体润滑剂导至滑动表面上的导管，该导管包括一水冷装置。
3．如权利要求2的双滚筒式薄板连续铸造设备，其中，固体润滑剂在还原气体氛围或惰性气体氛围中被连续地送至侧坝在其上滑动的冷却滚筒的滑动面上，同时在导管内送入还原气体或惰性气体。
4．用按照权利要求1至3中的任一项的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2的表面压力将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
5．用按照权利要求1至3中的任一项的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/min的推送速度将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
6．如权利要求4或5的连续铸造薄板的方法，其中，固体润滑剂为烧结体，它包括具有2％～60％的孔隙度的孔隙，该在固体润滑剂使用的温度范围内为液体的液体润滑剂被浸渍入孔隙中。
7．如权利要求4至6中的任一项的用双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，其中，固体润滑剂做成棒形烧结体，沿纵向在烧结体中形成至少一个通孔，在固体润滑剂使用的温度范围内为液体的液体润滑剂被埋入通孔中。
8．如权利要求4至7中的任一项的用双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，其中，在冷却滚筒的端面与侧坝板接触的位置的前方并与侧坝分离的位置上，固体润滑剂被推靠和供给。
9．如权利要求4至7中的任一项的用双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，其中，在冷却滚筒的端面与侧坝板接触的位置上，固体润滑剂被推靠和供给。
10．一双滚筒式薄板连续铸造设备，它包括一对冷却滚筒；一对用自润滑陶瓷做的、布置成与冷却滚筒的端面接触的侧坝；一用于容纳熔融金属的熔融金属池，熔融金属池由冷却滚筒和侧坝形成，其中，熔融金属被倒入熔融金属池中并在冷却滚筒的旋转的周向表面上被冷却和凝固；和一用于将固体润滑剂推靠在侧坝在其上滑动的冷却滚筒的滑动表面上，以便连续供给固体润滑剂的润滑机构，其中，在固体润滑剂被推靠在冷却滚筒的滑动表面上的位置的后方，侧坝与滑动滚筒的端面的接触角为一锐角，或者侧坝的该部分的构形做成圆弧形。
11．用按照权利要求10的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2，的表面压力将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
12．用按照权利要求10的双滚筒式薄板连续铸造设备连续铸造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/nin的推送速度将固体润滑剂推靠在冷却滚筒的端面上的步骤。
全文摘要
一种通过将熔融金属注入在一对冷却滚筒和侧坝之间形成的浇注池部分并通过旋转用于凝固的冷却滚筒的周向表面冷却熔融金属的用于生产薄铸件坯的连续铸造方法,它能由于润滑作用而进行稳定的长期的铸造,同时又防止由于润滑剂供应不足和熔融金属污染而不能实现润滑作用,并防止与过量的润滑剂供应有关的多余浇注,该方法的特征为,在加工温度的范围内,通过使用在陶瓷板的滚筒旋转方向进入侧部分倒棱的侧坝,在进行铸造的同时,将固体润滑剂连续地压靠在位于侧坝的滚筒旋转方向进入侧的上游位置的冷却滚筒的端面上,该陶瓷板与冷却滚筒的端面滑动接触,固体润滑剂以2kgf/cm
文档编号B22D11/06GK1216487SQ97193902
公开日1999年5月12日 申请日期1997年3月19日 优先权日1997年2月17日
发明者竹内友英, 斋藤达己, 滨井和男, 泽野清志, 江头政信 申请人:新日本制铁株式会社