[发明专利]利用凸度控制铸造金属带的方法

说明书

本发明提供了通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的方法和设备。用于通过控制辊凸度来连续地铸造薄带的设备包括至少两个膨胀环，至少两个膨胀环定位在圆柱形管内并与圆柱形管相邻，并且在铸带的在铸造作业期间形成在铸辊的相对端部部分上的边缘部分的450mm内间隔。替代地或附加地，该设备包括至少一个膨胀环，该至少一个膨胀环在铸造作业期间在圆柱形管内在对应于铸辊上形成的铸带的中央部分的位置。每个膨胀环具有至少一个加热元件和其上的隔绝涂层，并且适配为在径向尺寸上增大，使得在铸造期间圆柱形管膨胀改变铸辊的铸造表面的辊凸度和铸带的厚度轮廓。

本申请是提交于2015年11月20日的美国申请No.14/946,872的国际申请。

技术领域

本发明涉及通过双辊铸机中的连铸而铸造金属带。

背景技术

在双辊铸机中，熔化金属被引入在被冷却的一对相反旋转的水平铸辊之间，使得金属壳在移动的铸辊表面上凝固并在水平辊之前的辊隙处被带到一起，以产生凝固的带产品，带产品被从铸辊之间的辊隙朝下递送。本文中使用术语“辊隙(nip)”来指代铸辊最接近在一起处的总体区域。熔化金属可以从钢水包(ladle)被到入较小容器或一系列较小容器中，其从较小容器流动通过金属递送嘴(nozzle)和位于辊隙上方的嘴，形成熔化金属的铸池，铸池被支撑在铸辊的紧挨着辊隙上方并沿着辊隙的长度延伸的铸造表面上。此铸池通常由在保持与铸辊的端部表面滑动接合的侧板或侧封板之间被限定，从而限制铸池的抵抗流出的两个端部。

双辊铸机能够由通过定位在塔台(turret)上的钢水包的序列的熔化的钢连续地制造铸带。熔化金属被从每个钢水包倒出，进而倒入浇口盘，并且然后在流动通过金属递送嘴到铸池中之前被倒入到可移动浇口盘(tundish)。浇口盘允许在塔台上用满的钢水包交换空的钢水包，而不会打断铸带的制造。

在由双辊铸机铸造薄带中，总体上由铜或铜合金制成的、通常涂覆有铬或镍的铸辊在铸造期间被用冷却水内部冷却，允许高热通量以及进而带的快速凝固，其中铸辊经受来自暴露于熔化金属的可观的热变形。铸辊的铸造表面的凸度在铸造作业期间变化。铸辊的铸造表面的凸度进而确定由双辊铸机制造的薄铸带的带厚度轮廓，即，截面形状。具有凸面(即，正凸度)铸造表面的铸辊制造具有负(即，中央低陷的)截面形状的铸带。相反地，具有凹面(即，负凸度)铸造表面的铸辊制造具有正(即，中央升高的)截面形状的铸带。如此，在典型铸造条件下，铸辊的铸造表面的辊凸度用于制造期望的带截面厚度轮廓。

在薄带铸造中，铸辊通常在冷时被机加工为具有初始凸度，初始凸度基于在铸造期间的铸辊的铸造表面的预计的凸度。然而，铸辊的铸造表面在冷条件与铸造条件之间的形状的差异是难以预测的。此外，铸造作业期间的铸辊的铸造表面的凸度可能显著地变化。铸辊的铸造表面的凸度在铸造期间可能由于供给到铸机的铸池的熔化金属的温度上的改变、由于铸辊的铸造旋转上的改变以及由于诸如熔化的钢成分上的轻微改变的其他铸造条件而变化。

铸辊凸度控制的之前的提案依赖于机械装置来使铸辊物理地变形；例如，通过铸辊内的变形活塞或其他元件的移动或通过对铸辊的支撑轴施加弯曲力。然而，这些用于铸辊凸度控制的之前的提案具有局限。例如，日本专利No.2544459(本文中，“JP‘459”)描述了具有内部“嵌入在两个端部部分中的水冷却的辊加热构件”的铸辊，其在铸造期间用来控制在每个辊端部经历的变形。参见，JP‘459，段：“为了解决问题所采用的构件”。铸辊是固体金属辊，其具有内部冷却通道，其需要铸辊的端部处的水加热构件。美国专利No.5,560,421(本文中，“‘421专利”)讨论了JP‘459中所公开的铸机的局限，其声称“要加热的每个圆筒(drum)01的热容是大的，要控制的圆筒的外表面的形状的变形响应度是低的，并且将难以或不可能即使控制工件”。‘421专利，列1，ll.64–列2，ll.1。‘421专利继续解释，“将不可能适当地控制要连续地铸造的工件的形状”。同上，列2，ll.6-7。‘421专利提出了解决方案，其中固体铸辊具有端部切口，端部切口具有由水加热的大的外部环状元件(去往固体辊)。这些环状元件用来改变铸辊的轮廓。‘421专利，列2，ll.37-42。