連續澆注金屬帶的裝置和其中的輥子及其生產的鑄鋼帶的製作方法
2023-07-12 18:00:01
專利名稱：連續澆注金屬帶的裝置和其中的輥子及其生產的鑄鋼帶的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬帶鑄造。其特別但不排他地用於鐵基金屬帶的鑄造。本發明具體涉及連續澆注金屬帶的裝置和其中的輥子及其生產的鑄鋼帶。
背景技術：
公知通過雙輥連鑄機連鑄可鑄造出金屬帶。該技術中熔融金屬被引導到一對反向旋轉的水平澆注輥之間，澆注輥被冷卻，以便在移動的輥子表面凝固形成金屬殼，金屬殼在輥縫之間聚集產生凝固帶。帶產品從輥縫之間向下輸送。「輥縫」一詞這裡指輥子靠得最近的大致區域。熔融金屬可從澆包注入小的中間包或一系列中間包，從此金屬液通過位於輥縫上的金屬輸送嘴引入輥縫中，在緊挨輥縫之上的輥子澆注表面上形成熔融金屬澆注熔池，該熔池沿輥縫的長度方向延伸。該澆注熔池通常被限定在與輥子的端面滑動配合的側板或側堰之間，側板可防止熔池的兩端逸出金屬液，當然也可用其它裝置，例如電磁擋件。
儘管雙輥澆注已較成功地應用於有色金屬，因有色金屬在冷卻時凝固快，該技術應用於鐵類金屬的澆注時存在一些問題。一個具體的問題是在輥子的澆注表面上獲得足夠迅速和均勻的金屬液冷卻。
我們的美國專利5,520,243(國際專利申請PCT/AU93/00593)描述了一種技術，通過保證澆注輥表面具有一定的光滑特性，並應用熔融金屬熔池與澆注輥澆注表面之間的相對振動，使得金屬在輥子的澆注表面的冷卻顯著提高。具體說，該專利公開了應用選定頻率和振幅的振動以實現金屬凝固過程的完全新的效果，這樣的凝固過程顯著改善了從凝固熔融金屬中的熱傳導，該改進使得以一定速度澆注的金屬厚度可顯著增加，或使得一定厚度的金屬帶的澆注速度顯著提高。改進的熱傳導還使得澆注金屬的表面結構顯著細化。
我們的美國專利5,584,338描述了另一技術，澆注熔池的熔融金屬與澆注表面之間的有效的相對振動可通過應用聲波於澆注熔池的熔融金屬上而產生，從而提高熱傳導，並通過利用非常低的功率水平聲波範圍的聲波使得凝固結構細化。
我們的另一美國專利5,720,336描述了對發生於澆注表面和澆注熔池的熔融金屬界面處的熱傳導機理的研究結果，並指出了凝固時的熱通量可通過保證每個澆注表面被一層在金屬的凝固溫度下至少部分地為液體的材料所覆蓋來控制和增強，從而在不必在澆注熔池和輥子之間產生相對振動的情況下實現熱傳導的改善。
下面有必要涉及澆注表面光滑性的定量計量。在我們的實驗中使用的、在限定本發明的範圍時有用的一種特定的計量方法是一種稱為算術平均粗糙度，其由符號Ra表示。該值定義為在測量長度lm內距粗糙表面輪廓的中心線的所有粗糙輪廓的絕對距離的算術平均值。該輪廓的中心線是粗糙度測量的基準線，是平行於粗糙表面的寬度方向界限內輪廓的總體方向的線，使得該線與輪廓部分之間在線的每一側形成的面積之和相等。該算術平均粗糙度值可定義為Ra=1/lmx=0x=lm|y|dx]]>儘管上述技術可實現鐵類金屬帶澆注的高的凝固速度，但是生產出的金屬帶往往具有稱為「鱷魚皮」的表面缺陷。該缺陷發生在通過凝固殼的熱通量存在變化的情況下，在雙輥連鑄機的輥子的澆注表面上的凝固殼中同時發生δ和γ鐵相凝固時。δ和γ鐵相具有不同的熱強度特性，熱通量的變化會使得在澆注輥縫處匯集的凝固殼中產生局部變形，導致在帶產品的表面產生鱷魚皮缺陷。以前這一問題的解決辦法是通過複雜的澆注輥清潔裝置努力使得澆注輥上的氧化物的積累保持在嚴格的範圍內。
少量的氧化物的沉積有利於保證金屬凝固於澆注輥表面時受控制的均勻的熱通量。在輥子表面進入熔融金屬熔池中時氧化物沉積會熔化，有助於在澆注表面和澆注熔池的熔融金屬之間形成一薄的液體界面層，從而提高熱通量。但是，如果氧化物沉積太多，氧化物的熔化會產生很高的初始熱通量，但是隨著氧化物重凝固，熱通量迅速降低。凝固殼中的熱通量變化產生局部變形，導致鱷魚皮表面缺陷。
現在已確定金屬氧化物的有害作用可避免，如果輥子的澆注表面由一層與澆注熔池的熔融金屬有很強的親和力的材料構成，從而使得澆注表面被熔融金屬很好地潤溼，就可產生非常高的凝固速度。如果被熔融金屬足夠好地潤溼，凝固就可能進行得非常快，而沒有足夠的時間產生大量的氧化物。在鋼金屬液的情況下，也可能實現鋼水快速凝固成單一相固體結構，從而有效地避免任何鱷魚皮缺陷產生的可能。
發明內容
根據本發明提供一種連續澆注金屬帶的方法，其中熔融金屬澆注熔池與移動的澆注表面接觸，使得金屬從熔池凝固到移動的澆注表面，澆注表面由一層附於一熱導體上的固體提供，該附層的材料選擇應使得所述熔融金屬在澆注表面的潤溼角小於40°，該材料的熔化溫度應大於金屬凝固時澆注表面的溫度。
另外優選該附層的材料使得熔融金屬在澆注表面上的潤溼角小於20°。
優選附層表面的算術平均粗糙度(Ra)小於10微米。
附層材料應當在熔融金屬凝固時在澆注表面的溫度下不熔化或溶解在所述熔融金屬中。
優選附層材料至少部分地為非晶態。例如，它可包括兩種組分的非晶態合金。這些組分中的一個為磷。
更具體地說，附層材料可包括含有大約10％磷的非晶態鎳-磷合金。
熱傳導體可以是銅或銅合金。
熔融金屬可以是鐵類合金。
更具體說，熔融金屬可為熔融的鋼。在這種情況下，選擇熔融金屬在其上有較小的潤溼角的附層材料可使得鋼在澆注表面凝固成單一相固體結構。
相應地，本發明還提供一種連續澆注鋼帶的方法，其中熔融鋼的澆注熔池與移動的澆注表面接觸，使得鋼從熔池凝固到移動的澆注表面，澆注表面由一層附於一熱導體上的固體提供，該附層的材料選擇應使得所述熔融鋼在澆注表面的潤溼角小於40°，該材料的熔化溫度大於金屬凝固時澆注表面的溫度，鋼在澆注表面凝固成單一相固體結構，該相在帶離開澆注表面之前不轉變。
本發明的方法可用於雙輥鑄機中。
根據本發明還提供一種連續澆注金屬帶的方法，其中熔融金屬通過一金屬輸送嘴被引入到一對平行的澆注輥之間的輥縫中，該輸送嘴位於輥縫之上，產生支承在緊挨輥縫之上的輥子的澆注表面上的熔融金屬澆注熔池，澆注輥旋轉以將凝固的金屬帶從輥縫向下輸送，輥子的澆注表面由一層附於導熱輥子體上的固體提供，該附層的材料選擇使得所述熔融金屬在輥子的澆注表面的潤溼角小於40°，該材料的熔化溫度大於金屬凝固時澆注表面的溫度。
為了更好地解釋本發明，下面將參照附圖描述目前所完成的實驗結果，其中圖1為模擬雙輥鑄機條件下，確定金屬凝固速度的實驗裝置；圖2為圖1的實驗裝置中使用的浸潤墊；圖3為在該實驗裝置中典型的鋼樣的凝固期間獲得的熱阻值；圖4是界面層的潤溼性和測量的熱通量與界面阻力之間的關係；圖5是潤溼性對形核阻力的作用；圖6是在鉻基底上沉積鋼殼時殼表面溫度；圖7是沉積在鎳-磷基底和鉻基底上的鋼殼的熱通量值結果的曲線圖；圖8是使用鎳-磷合金和鉻基底進行浸潤實驗時沉積的鋼殼的K值結果的曲線圖；圖9和圖10是圖8所述的浸潤實驗中沉積的鋼殼的顯微金相照片；圖11是使用不同的基底和鋼水成分進行進一步的浸潤實驗時沉積的鋼殼的K值結果曲線圖；圖12至16是圖11所述的浸潤實驗期間沉積的鋼殼的顯微金相照片；圖17是根據本發明工作的帶坯連鑄機的平面圖；
圖18是圖17所示的帶坯連鑄機的側立視圖；圖19是沿圖17的19-19線的垂直橫截面圖；圖20是沿圖17的20-20線的垂直橫截面圖；圖21是沿圖17的21-21線的垂直橫截面圖。
具體實施例方式
圖1和2是一金屬凝固實驗裝置，其中一40mm×40mm激冷塊進給到一鋼水熔池中，其速度大小應近似模擬雙輥連鑄機的澆注表面的情況。在激冷塊通過鋼水池時，鋼凝固在激冷塊上，在激冷塊的表面產生一凝固鋼層。該層的厚度可在其整個區域上測量，以繪製出凝固速率的變化，從而得出在不同的位置上熱傳導的有效速率。這樣就可得出總的凝固速率和總的熱通量值。也可檢查帶表面的顯微結構，以得出凝固顯微結構變化與觀察的凝固速率和熱傳導值變化之間的關係。
圖1和2所示的實驗裝置包括感應爐1，其容納處於惰性氣氛中的熔融金屬2的熔池，該惰性氣體可以例如是氬氣或氮氣。由標號3表示的浸潤墊安裝在一滑件4上，該滑件可由一計算機控制的電機5控制以一選定的速度進給到熔池2中，然後再退出。
浸潤墊3包括一鋼體6，其容納一直徑46mm和厚18mm的鍍鉻的銅盤形成的基底7。以熱偶來檢測基底的溫升，從而得出熱通量。
根據圖1和2的實驗裝置進行的實驗證明觀察的凝固速度和熱通量值以及凝固殼的顯微結構顯著地受到凝固時殼/基底界面情況的影響。實驗顯示光滑的基底表面可實現高的熱通量和凝固速度，這樣可產生凝固金屬的細小的晶粒結構。
在凝固時，從金屬液到基底(冷源)的總的熱流的阻力由凝固殼和殼/基底界面的熱阻確定。在傳統的連鑄型材(板坯、大方坯、方坯)的情況下，凝固在大約30分鐘完成，熱傳導阻力由凝固殼阻力確定。但是，我們的實驗證明在薄帶鑄造的情況下，凝固在小於1秒內完成，熱傳導阻力由基底表面的界面熱阻決定。
熱傳導阻力定義為R(t)＝ΔT(t)/ΔQ(t)
其中，Q、ΔT和t分別是熱通量、金屬液和基底的溫度差以及時間。
圖3是在該實驗裝置中典型的錳鎮靜低碳鋼樣品的凝固期間獲得的熱阻值。其顯示殼的熱阻僅佔總熱阻的很小的比例，總熱阻主要由界面熱阻確定。界面熱阻開始由金屬液/基底界面熱阻決定，然後由殼/基底界面熱阻決定。另外，可看到界面熱阻不隨時間顯著變化，這表明在開始的金屬液/基底接觸時它由金屬液/基底熱阻決定。
對於二元系統(金屬液和基底)，金屬液/基底界面熱阻和熱通量由在一特定的基底上金屬液的潤溼性決定的。這表示在圖4中，圖4顯示隨著潤溼角的增加界面熱阻增加，而熱通量減小，潤溼角的增加表示潤溼性的減小。
基底被金屬液潤溼的重要性在我們前述公開的應用振動的美國專利5,520,243(國際專利申請PCT/AU93/00593)中描述的實驗工作中進行了說明。振動用於提高基底的潤溼性，增加金屬液凝固的成核密度。在該申請的第10頁描述的數學模型是建立在要求完全潤溼的條件下，並考慮了實現完全潤溼所要求的振動能量。證明該分析的實驗工作表明只有基底是光滑的熱通量才能顯著改善。更具體說，需要基底的算術平均粗糙度(Ra)小於5微米以便實現基底的完全潤溼，即使使用振動也是這樣。這些結果對於鉻基底是合適的，鋼水在其上具有較好的潤溼性。但是，通過本發明輥子澆注表面可由一種與鋼水有非常高的親和力的材料形成，這樣可形成比鉻表面更好的潤溼性。在這些情況下，基底的光滑性不是特別重要的，儘管在實際上希望澆注表面的算術平均粗糙度(Ra)小於10微米以便製造表面光潔度適度地好並且顯微結構細小的產品。
對於在光滑基底上的金屬凝固，可假設在整個基底上凝固是在非均勻形核點進行的。根據這種經典的非均勻成核理論，潤溼角對於形核相對自由能勢壘的作用表示在圖5中，圖中示出了相對自由能勢壘因數隨著潤溼角的增加也就是潤溼性的減小而增加。40°和更小的潤溼角表示非常好的潤溼性，此時凝固勢壘可忽略。大於75°的潤溼角表示潤溼性不好，在該潤溼角以上有相當大的金屬凝固的勢壘。
澆注鐵類金屬的雙輥帶坯鑄機傳統上使用的帶鉻或鎳澆注表面的澆注輥通常是由電鍍形成的澆注表面。這樣的表面較結實，通常能承受帶坯澆注的熱應力。另外，鋼水對於鉻和鎳表面有較好的潤溼性，從而可獲得有效的熱通量。我們已知由典型的用於帶坯澆注的鋼水沉積的金屬氧化物與鉻和鎳有高的親和力，它們在這樣的澆注表面上表現出好的潤溼性，潤溼角很小。這意味著在澆注過程中氧化物附層在澆注表面上有很強的散布和形成的趨勢。
圖6是在圖1和2所示的浸潤實驗中，在鉻表面沉積的鋼殼中發生的凝固殼表面溫度的測量值，其中分別對乾淨的基底表面和帶有大量氧化物沉積的表面進行了測量。可以看出，對於光滑的基底表面，隨著凝固的進行凝固殼表面的溫度平滑地降低。對於有大量氧化物附層時，凝固殼開始過冷到接近1200℃，此時溫度有一個突然的轉折，凝固殼的溫度上升。據認為，在氧化物處於液態時，發生過冷，而溫度接近1200℃時，氧化物凝固以為金屬凝固提供形核晶格點位。但是，固體氧化物對熱通量提供阻礙，從而使得冷卻效率降低，凝固殼的表面溫度增加。以前認為，這一作用只能通過在澆注過程中仔細地使輥子乾淨以使氧化物保持在非常嚴格的範圍內才能克服。但是，我們已確定通過採用被鋼水很好地潤溼的替代材料來形成澆注表面，可以使得鋼水的凝固過程沒有顯著低於液相溫度的過冷。這樣的冷卻可進行得非常快而氧化產物沒有時間在澆注表面形成，這樣凝固過程不會受沉積的氧化產物顯著的幹擾。具體說，這些結果已由使用圖1和2所示的裝置進行的浸潤實驗證明，實驗中使用的基底是含10％磷的鎳-磷合金。該合金可通過化學過程附於冷卻輥上，並提供很好的被鋼水潤溼性。對於多數鋼水，在該附層上的潤溼角在25°或更低的範圍。
圖7是碳鋼在鎳-磷合金基底上的凝固的熱通量測量結果和作為對比的同樣的鋼水在鉻基底上凝固的凝固殼的熱通量的測量值的圖形。這些實驗中的碳鋼具有以下的成分，我們稱它為MO6鋼碳0.06％重量份錳0.6％重量份矽0.28％重量份鋁≤0.002％重量份溶解自由氧60-100ppm圖8是使用上述成分的碳鋼鋼水和鎳-磷合金和鉻基底的多個浸潤實驗的K值(熱通量的一指標)測量結果。可以看出，圖7和圖8的結果證明鎳-磷合金基底的熱通量遠大於普通的鉻基底。在使用鎳-磷合金基底的情況下，在不同的實驗中有不同熱通量，具體說，在圖8實驗的結果中，按整個浸潤實驗的順序K值減小。這些不同是由於隨著實驗的進行鎳-磷合金基底表面熔化造成的。為了在商用的澆注高熔點的鋼帶坯的帶坯鑄機中得到長壽的附層，希望改進這種具體的合金的成分，以便增加其熔點。但是，實驗證明通過低的潤溼角可實現顯著改善的效果，實驗的鎳-磷合金完全適於應用在澆注例如銅等其它金屬的情況下。
圖9是沉積在鎳-磷合金基底上的MO6鋼凝固殼的顯微金相照片，而圖10是沉積在傳統的鉻合金基底上的MO6鋼凝固殼的顯微金相照片，兩個照片的放大倍數均為100倍。可以看出，沉積在鎳-磷合金基底上的凝固殼的厚度幾乎是沉積在鉻基底上的凝固殼的兩倍，這反映了鎳-磷合金基底的熱通量更高，凝固速度更快。這證明可獲得更高的凝固速度，從而本發明可使得帶坯可在比目前所想到的更高的生產速度下進行。另外，可以看出，沉積在鎳-磷合金基底上的凝固殼的顯微結構比沉積在傳統的鉻基底上的凝固殼的顯微結構明顯細化，這在整個凝固殼上更顯著。這樣的顯微結構顯示了原奧氏體晶粒邊界，其精確地沿枝晶晶粒邊界，這證明液態的碳鋼直接凝固成奧氏體。在這樣的凝固過程下，不存在產生鱷魚皮缺陷的可能，因為這些缺陷只在δ和γ相存在於凝固的鋼殼中時才會出現。已發現鎳-磷合金的增強的潤溼性是由於其非晶態結構。液體通常與其它液體有較強的表面親和力，這是由於它們沒有優先取向，我們發現當潤溼一非晶態固體時會產生類似的作用。因此如果附層材料是完全非晶態的，液態金屬在附層表面的潤溼性可顯著提高。含有10％磷的鎳-磷合金(在圖8和9所示的實驗中使用該成分的合金)大致為共晶結構，可容易地通過化學的工藝沉積，以具有有效的總非晶態結構。如果磷的含量變化而顯著偏離了共晶成分，沉積的鎳-磷合金附層顯示部分晶態結構，而不是完全非晶態。另外，通過在附層沉積後對附層高溫退火也可產生晶態結構，該現象用於在某些應用場合增加附層的硬度。
為了證明根據本發明非晶態附層具有增強的潤溼性和熱通量，我們進行了一系列進一步的實驗，其中鋼水在不同的磷含量的鎳-磷合金基底上凝固，在實驗前經過了高溫退火的鎳-磷合金基底上凝固，還在光滑的鎳基底上凝固，以得出標準或對照數據。另外，為了進一步證明根據本發明鋼直接凝固成奧氏體枝晶，進行了進一步的實驗，包括包晶類鋼的沉積殼，它通常會由於同時凝固成δ和γ相而在凝固時產生顯著的變形。該實驗的結果顯示在圖11-16中。
圖11是多個浸潤實驗的K值的結果。浸潤實驗1-27都使用了上述MO6成分的鋼水。在實驗1-9中，鋼殼沉積在Ra值為5.6的光滑的鎳基底上和含有10％磷的鎳-磷合金基底上，其平均的粗糙度Ra值為8.7。
實驗1-9中使用的鎳-磷合金基底通過化學工藝沉積，不退火。可以看出，與作為對照數據實驗的光滑的鎳基底相比，這樣的基底有很高的K值。這樣的結果非常類似於圖8的結果。
圖11還顯示實驗10-15的結果，其中鎳基底作為對照實驗，與在含磷5％，算術平均粗糙度Ra值為6.6的鎳-磷合金基底上凝固相比較。可以看出，含磷5％的合金所獲得的K值顯著低於實驗1-9的含磷10％的合金，儘管基底更光滑，這證明在含磷5％的合金中不可避免的部分晶態結構減小了潤溼性和總的熱通量。
圖11還顯示實驗16-23的結果，其中MO6鋼殼沉積在光滑的鎳-磷合金基底上，這些鎳-磷合金都含有10％的磷，但是其中之一在化學的沉積之後經過了400℃、1.5小時的退火，另一個基底沒有任何退火。可以看出，沒有經過退火的基底具有高的K值，如實驗1-9的結果，而經過退火的基底與純鎳基底類似具有較低的K值。圖12是在實驗11中沉積在鎳基底上的凝固殼顯微金相照片，圖13是在實驗18中沉積在退火基底上的凝固殼顯微金相照片，圖14是在實驗18中沉積在沒退火的鎳-磷基底上的凝固殼顯微金相照片。可以看出，沉積在實驗11中的鎳基底上的凝固殼中的顯微結構與沉積在實驗18中的退火基底上的凝固殼中的顯微結構類似。兩種情況下凝固殼相對較薄，具有粗的顯微結構，表示初始凝固成鐵素體。圖14的沉積在無退火的合金基底上的凝固殼非常厚，說明根據本發明顯微結構細小，說明凝固速度很快這樣初始凝固直接成為奧氏體。
圖8還有實驗24-27的結果，其中凝固殼沉積在含磷10％但僅部分退火400℃、45分鐘的鎳-磷合金基底上，與在實驗1-15中使用過的鎳對照基底相比較。可以看出，部分退火的基底的K值通常在實驗16-23的未退火和退火的基底的K值之間，進一步證明非晶態附層的作用，以及隨晶態結構在附層中的程度K值和熱通量遞級減小。
圖11還有實驗29-31的結果，其中凝固殼由含碳0.13％的包晶鋼沉積在含磷10％的鎳-磷合金基底上。通常這樣成分的鋼不能通過定向薄帶坯鑄造技術澆注出表面質量好的產品，因為鋼同時凝固成δ和γ相，在凝固殼中產生顯著的變形。但是在本實驗中，包晶鋼成分產生的凝固殼顯示與MO6鋼在鎳-磷合金基底上的顯微結構相同，K值相同，表明在凝固時相似的熱通量。
實驗30的包晶鋼的凝固殼的凝固結構顯示在圖15中，沉積在織構鉻基底上相同鋼的凝固殼的凝固結構顯示在圖16中。可以看出，圖15的結構與圖9和14的結構很相似，展示初始奧氏體晶粒邊界，證明液態碳鋼直接凝固成奧氏體。另外，即使在凝固進行到冷卻速度降低的階段也未發現任何鐵素體生長。這表示當根據本發明在帶坯鑄造過程中奧氏體凝固開始時，完全轉變為奧氏體，而沒有鐵素體的生長，儘管當然在帶坯離開澆注表明後在低溫下會有轉變。
在本發明的實踐中，輥子的澆注表面的材料必須具有比金屬凝固時澆注表面的溫度高的熔點。澆注表面的溫度依賴於熔融金屬在澆注表面的潤溼角。具體說，該澆注表面附層要經歷的溫度將隨潤溼角的減小而升高。因此可選擇附層材料以便在高的熱通量和快速凝固和保持附層溫度在附層的凝固溫度以下的安全溫度之間進行權衡。
圖8和11的對於未退火鎳-磷合金基底的實驗結果顯示由於附層的腐蝕，性能逐漸下降。對於高溫鑄鋼，根據本發明可用其它的雙金屬非晶態附層。對於選擇合適的附層，需要考慮附層的熔點，澆注時界面溫度，和附層的退火溫度。表1列出了對於一些可能的根據本發明用於薄帶鋼的澆注的合金附層的相關判據。
表1
表1中，界面溫度是根據1650℃的鋼與25℃的附層的完美接觸的假設得出的。
圖17-21是可用於本發明的雙輥帶坯連鑄機的示意圖。該鑄機包括一主機架11，其從車間的地面12豎起。機架11支承鑄輥支架13，該支架13可在組裝工位14和澆注工位15之間水平移動。支架13承載一對平行的鑄輥16，在澆注過程中熔融金屬從澆包17通過中間包18和輸送嘴19輸送到鑄輥16以產生澆注熔池30。鑄輥16被水冷，以便在移動的輥子表面16A上形成凝固殼，並匯集到輥縫處，在輥子的出口形成凝固的帶坯產品20。該帶坯產品被輸送到一標準的卷繞機21，並可再傳遞給第二個卷繞機22。一容器23安裝在機架上靠近澆注工位處，熔融金屬可通過中間包的溢流槽24或如果在澆注時出現嚴重的產品質量惡化或其它的嚴重工作不良，通過移去一在中間包一側的緊急塞25引入該容器。
輥子支架13包括通過輪子32安裝在軌道33上的支架框31，該軌道沿主機架11的一部分延伸，從而輥子支架框13整體地沿軌道33移動安裝。支架框31承載一對輥子託架34，輥子16可轉動地安裝在其中。輥子託架34通過嚙合輔助滑動件35、36安裝在支架框31上，以使託架在液壓缸單元37、38的作用下可在支架上移動，以調整輥子16之間的輥縫，當需要在帶坯的橫向上形成一弱的橫線時，可將輥子迅速移動離開一短暫的時間，下面將詳細描述。通過雙動液壓活塞和缸體單元39的致動，支架整體可沿軌道33移動，該單元安裝在輥子支架上的驅動臂40和主機架之間，以便在組裝工位14和澆注工位15之間或反過來移動輥子支架。
澆注輥16通過由安裝在支架框31上的電機和傳動裝置出來的驅動軸41反向旋轉。輥子16具有銅製周壁，其帶有一系列縱向延伸、周向間隔的水冷通道，通過輥子端部由輥子驅動軸41中的供水管提供冷卻水，該供水管通過旋轉密封蓋43與供水軟管42連接。輥子一般為直徑500mm，最長達2000mm，以便生產2000mm寬的帶坯產品。
澆包17完全為傳統的形式，通過軛45支承在上面的吊車上，從而其可由熱金屬接收工位移動到澆注位置。澆包配有一制動杆46，由一伺服缸控制以便使得熔融金屬從澆包通過出口47和耐火材料套進入中間包18。
中間包18也是傳統的結構。它形成為寬的盤形，由例如MgO的耐火材料製成。中間包的一側用於接收來自澆包的熔融金屬，帶有前述的溢流槽24和緊急插塞25。中間包的另一側帶有一系列縱向間隔的金屬出口52。中間包的下部帶有安裝臂53，用於將中間包安裝在輥子支架框31上，該安裝臂帶有孔，用於接收支架框上的分度柱，以便精確定位中間包。
輸送嘴19形成為長形體，由例如氧化鋁石墨的耐火材料製成。其下部製成錐形，以便向內、向下收縮，這樣其可插入輥子16的輥縫中。它帶有安裝臂60，從而將它支承在輥子支架框上，其上部帶有向外伸的側緣55，位於安裝臂上。
輸送嘴19可有一系列水平間隔的大致垂直延伸的流道，以在輥子的整個寬度上產生合適的低速金屬液的排出，將金屬液輸送到輥縫之間，而不直接打在發生初始凝固的輥子的表面上。另外，輸送嘴也可有單一的連續出口槽，以直接將低速的熔融金屬幕輸送到輥縫處和/或輸送嘴可沉沒在熔融金屬熔池中。
在輥子的端部熔池被一對側擋板56限定，側擋板在輥子支架位於澆注工位時支承在輥子的臺階端57上。側擋板56由強耐火材料製成，例如氮化硼，其可具有裙狀花邊形側端部81以與輥子的臺階端部57的曲面配合。側擋板可安裝在板支承82上，該支承在澆注工位可由一對液壓缸單元83驅動移動，從而將側板與澆注輥的臺階端嚙合，以在澆注過程中形成在澆注輥上的熔融金屬熔池的端擋。
在澆注過程中，澆包製動杆46被驅動以使得熔融金屬通過金屬輸送嘴從澆包注入中間包，從而金屬液流向澆注輥。帶坯產品20的乾淨的頭端被一板臺96導引到卷繞機21的顎口。板臺96從主機架的樞軸安裝件97懸垂下來，在乾淨的頭端形成後，可由液壓缸單元98的驅動向卷繞機擺動。板臺96可向著由活塞和缸體單元101驅動的上部帶坯導引折板99運動，帶坯產品20可限定在一對垂直的側輥102之間。在頭端被引導到卷繞機的顎口後，卷繞機旋轉，將帶坯產品纏繞，板臺可擺動回其不工作位置，此時它自然地從機架懸垂下來，離開被直接送到卷繞機的帶坯產品。所得的帶坯產品20隨後可輸送到卷繞機22，形成最終的帶坯卷以從鑄機中運走。
圖11至15中所示的雙輥鑄機的更多的細節在美國專利5,184,668和5,277,243，以及國際申請PCT/AU93/00593中有更全面的描述。
權利要求
1.一種連續澆注金屬帶的裝置，包括澆注輥，其具有澆注表面與熔融金屬的澆注熔池接觸；和冷卻澆注輥的澆注表面的裝置，以使得金屬凝固於澆注輥上，其特徵在於，輥子表面由一層附於輥子的一熱導體上的固體提供，該附層由兩種金屬的大致非晶態合金構成。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，兩種組分中一個為磷。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，附層合金是鎳-磷合金。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，附層合金含磷約10％。
5.一種澆注輥，包括一導熱的圓柱形輥子體，被一固體附層覆蓋，形成一圓筒形金屬澆注表面，其特徵在於，附層由兩種組分的大致非晶態合金構成。
6.如權利要求5所述的澆注輥，其特徵在於，兩種組分中一個為磷。
7.如權利要求6所述的澆注輥，其特徵在於，附層合金是鎳-磷合金。
8.如權利要求7所述的澆注輥，其特徵在於，附層合金含磷約10％。
9.一種鑄鋼帶，其特徵在於，由具有不大於0.13％重量份的碳當量的鋼通過連鑄製成，其顯微結構為直接從熔融金屬凝固成奧氏體，然後進行低溫轉變。
10.如權利要求9所述的鑄鋼帶，其特徵在於，該鋼具有大致的包晶結構。
11.如權利要求10所述的鑄鋼帶，其特徵在於，該鋼的碳含量約為0.13％重量份。
全文摘要
本發明提供一種連續澆注金屬帶的裝置，包括澆注輥，其具有澆注表面與熔融金屬的澆注熔池接觸；和冷卻澆注輥的澆注表面的裝置，以使得金屬凝固於澆注輥上，其特徵在於，輥子表面由一層附於輥子的一熱導體上的固體提供，該附層由兩種金屬的大致非晶態合金構成。本發明還提供用於該裝置的輥子和由其生產的鑄鋼帶。
文檔編號B22D11/00GK1445033SQ0211919
公開日2003年10月1日 申請日期2002年5月13日 優先權日1997年6月2日
發明者拉扎爾·斯特雷佐夫 申請人:卡斯特裡普公司