專利名稱：用于薄金屬產(chǎn)品的連鑄工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小厚度金屬(特別是鋼)產(chǎn)品的連鑄工藝，在該工藝中，鑄件的凝固是通過液態(tài)金屬與一個(gè)或兩個(gè)其內(nèi)部受到強(qiáng)冷卻作用的轉(zhuǎn)輥相接觸實(shí)現(xiàn)的。
直接連續(xù)鑄造厚度為10毫米或小于10毫米的薄金屬產(chǎn)品的試驗(yàn)?zāi)壳爸饕谙率鰞煞N形式的連鑄設(shè)備上進(jìn)行第一種形式的連鑄設(shè)備是，在該連鑄設(shè)備中，鑄件在一個(gè)由兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)模壁構(gòu)成的鑄模中凝固。這兩個(gè)可移動(dòng)的模壁由兩個(gè)輥?zhàn)拥耐獗砻鏄?gòu)成。這兩個(gè)輥?zhàn)觽€(gè)自繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其軸線相互平行。輥?zhàn)拥膬?nèi)部受強(qiáng)冷卻作用。
第二種形式的連鑄設(shè)備是，該連鑄設(shè)備只具有單個(gè)內(nèi)冷卻輥，該輥舐觸液態(tài)熔體，在輥?zhàn)由闲纬梢粚友杆俟袒谋〗饘賹印?br> 所進(jìn)行的這類試驗(yàn)?zāi)壳斑€沒有生產(chǎn)出完全使人始終滿意的產(chǎn)品。所遇到的主要問題中，其中一個(gè)就是鑄件邊緣部分的質(zhì)量不夠好。這些邊緣部分經(jīng)常出現(xiàn)厚度、平面度和光潔度不均勻的問題，因此鑄造后需要對(duì)這些邊緣部分進(jìn)行修整。再則，邊緣部分的上述缺陷無論在種類上還是在程度上都與在由熱軋一般連鑄板坯獲得的產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的那些缺陷相當(dāng)相似。因此，人們現(xiàn)在想要放棄這些直接連鑄薄金屬產(chǎn)品的方法。
但是，在上述的設(shè)備有能力鑄造大寬度(例如超過1米)的帶材的情況下，如果在同樣的設(shè)備上鑄造欲有正常寬度的產(chǎn)品，且該產(chǎn)品很容易分割成許多寬度較小的帶材的鑄件，將使情況向有益的方向改變。并且這樣的改進(jìn)，顯然也符合這一原則，即，對(duì)一個(gè)設(shè)備進(jìn)行改造不應(yīng)過多地改變?cè)O(shè)備的基本部分。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，修整上述連鑄件的邊緣部分，甚至分割上述連鑄件能夠方便地進(jìn)行。
為了這個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種用于小厚度金屬(特別是鋼)鑄件的連鑄工藝，在該工藝中，液態(tài)金屬的凝固是在至少一個(gè)轉(zhuǎn)輥的冷表面進(jìn)行的，該工藝的特征是，在金屬的固化過程中，至少在鑄件的一個(gè)表面上形成一條基本與鑄件邊緣平行的減強(qiáng)度區(qū)。
本發(fā)明還提供了一種用于完成上述工藝的設(shè)備，其特征在于，至少有一個(gè)輥?zhàn)釉谄渲苊嫔洗嬖谟兄辽僖粋€(gè)表面突變區(qū)。
在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)表面突變區(qū)位于輥?zhàn)拥囊粋€(gè)端部附近，由一個(gè)槽狀刻痕構(gòu)成。該槽狀刻痕中充滿一種絕熱材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，這種表面突變區(qū)由一個(gè)凸紋區(qū)構(gòu)成。
顯然，在鑄造之后，可以沿著凝固時(shí)在鑄件上形成的減強(qiáng)度區(qū)修整鑄件的邊緣部分或分割鑄件。并且，在這種情況下，所使用的切割設(shè)備的結(jié)構(gòu)也可以比切割整個(gè)寬度上強(qiáng)度相等的鑄件所使用的切割設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
下面將參考附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，以便能更好地理解本發(fā)明。在附圖中

圖1是一示意圖，表示液態(tài)金屬在具有一個(gè)溝槽的冷卻輥表面上固化或凝固的過程;
圖2是一示意圖，表面一個(gè)按照本發(fā)明設(shè)置的、在兩輥之間進(jìn)行鑄造的設(shè)備，其中，所說的兩輥彼此相對(duì)固定;
圖3是一個(gè)按照本發(fā)明構(gòu)成的類似設(shè)備的示意圖，其中，輥?zhàn)涌梢匝剌S線方向、彼此相對(duì)移動(dòng)。
本發(fā)明來自對(duì)下述事實(shí)的觀察，即，一個(gè)在一個(gè)輥?zhàn)由匣騼蓚€(gè)輥?zhàn)又g進(jìn)行連續(xù)鑄造的設(shè)備中，輥?zhàn)由弦粋€(gè)意外的凹痕在鑄件固化過程中，便會(huì)在鑄件中產(chǎn)生裂紋和結(jié)構(gòu)不均勻。這種結(jié)果和機(jī)理如圖1所示。液態(tài)鋼1與輥?zhàn)?的外表面接觸。輥?zhàn)?具有圖中未示出的冷卻裝置，諸如一個(gè)其中有循環(huán)水通過的內(nèi)管道。輥?zhàn)友叵笳餍缘募^3，3′方向吸取液態(tài)金屬的熱量，使其形成固態(tài)金屬層4。這層固態(tài)金屬在輥?zhàn)雍腿詾橐簯B(tài)的金屬之間，其厚度隨著輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)而增加，直至完全固化的鑄件從輥?zhàn)由戏蛛x。如果輥?zhàn)颖砻嬗幸粋€(gè)溝槽5，并且該溝槽能夠窄到使液態(tài)金屬由于表面張力現(xiàn)象不能進(jìn)入該溝槽的程度，那么位于與該溝槽相對(duì)準(zhǔn)的固化或凝固殼層的局部，其熱量的散失比鄰近部分要小。顯然，與鄰近部分相反，該殼層不能與輥?zhàn)拥睦鋮s表面直接接觸。因此，在溝槽前面的金屬固過程進(jìn)行異常的慢，這樣產(chǎn)生了一個(gè)比正常厚度要薄的凝固厚度。這一現(xiàn)象通過上述殼層較薄凝固部分的熱應(yīng)力積累而加劇，這就引起上述殼層在溝槽邊緣附近離開輥?zhàn)?。這一過程的結(jié)果是，在溝槽前面所進(jìn)行的凝固過程使鑄件與該處相應(yīng)之處具有特別的結(jié)構(gòu)特征。這些特別的結(jié)構(gòu)特征增加了鑄件的易碎性，并促使鑄件生成裂紋。而鑄件一般是不能允許裂紋存在的，因?yàn)榱鸭y的確是鑄件破裂的根源。
這就解釋了鑄造輥表面為什么原則上必須消除能夠產(chǎn)生無規(guī)則分布缺陷的凹痕的原因。但從另一方面考慮，本發(fā)明人認(rèn)為，如果在鑄件邊緣附近并平行于這些邊緣，有意識(shí)地制造結(jié)構(gòu)異形，則會(huì)在存在結(jié)構(gòu)異形的區(qū)域增加鑄件的易碎性，甚至可立即產(chǎn)生裂紋。當(dāng)修整鑄件邊緣部分時(shí)，這些缺陷便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與預(yù)計(jì)一樣的斷面，因而，這樣鑄件的修邊工作可以由一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的裝置完成，而不必使用用在輥式帶材軋制裝置輸出側(cè)的整邊機(jī)。因?yàn)樵诒景l(fā)明的情況下，只要將鑄件的邊緣部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的折疊，就足以將其與鑄件的其余部分分離。
在某些情況下，鑄件一凝固，甚至于僅靠從側(cè)面封閉鑄模的耐熱側(cè)壁對(duì)鑄件邊緣部分的摩擦，就足以使該邊緣部分發(fā)生斷裂。
圖2示意性圖示了一個(gè)用于在兩輥2，2′之間進(jìn)行連續(xù)鑄造的設(shè)備。其中，兩個(gè)輥?zhàn)?，2′在鑄造期間彼此保持固定。鑄造空間的兩端由兩個(gè)耐熱壁板7，7′(術(shù)語稱“側(cè)壩”)封閉。這兩個(gè)耐熱壁板頂靠在輥?zhàn)拥亩瞬?，鑄件的邊緣部分則頂靠在這二個(gè)壁板上凝固。輥?zhàn)?，2′在每一端部附近的圓周面上都具有一個(gè)表面突變區(qū)，這些表面突變區(qū)分別由溝槽5，5′，5″，5構(gòu)成。每一個(gè)溝槽都可以在鑄件上形成一條靠近鑄件邊緣的減強(qiáng)度區(qū)。在鑄造后，可以沿著該減強(qiáng)度區(qū)修整鑄件的邊緣部分。當(dāng)然，作用于鑄件同一邊緣部分的相反表面的溝槽(一端為5和5″，另一端為5′和5)最好彼此相對(duì)而置，以便由這些溝紋所形成的減強(qiáng)度區(qū)在修整邊緣時(shí)，能夠彼此相互影響，共起作用。
圖3示意性地圖示了一臺(tái)連鑄設(shè)備。其中，輥?zhàn)?固定，輥?zhàn)?“可以沿其軸線，按箭頭方向移動(dòng)。也就是說，這兩個(gè)輥?zhàn)友剌S線方向可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)。側(cè)壩8和8′分別與輥?zhàn)?和2″的側(cè)端部分別連接，并可滑動(dòng)地分別支靠在輥?zhàn)?″和2的工作面上。這樣的設(shè)計(jì)可以改變鑄件的寬度，包括澆鑄時(shí)的寬度。考慮到輥?zhàn)?和2″能夠有多個(gè)彼此相對(duì)的位置，故不可能象前述例子那樣來刻劃溝槽，來使它們各自的溝槽每時(shí)共起作用。因此，每個(gè)輥?zhàn)由?，只有在與側(cè)壩8、8″相連的端部附近，才具有一條溝槽5，5′，這樣，鑄件上形成的減強(qiáng)度線，每側(cè)邊只有一條。因而，這就產(chǎn)生了一個(gè)問題，即要求它們的效果與前述例子的減強(qiáng)度區(qū)的效果相似，以便仍然能容易地修整鑄件的邊緣部份。在使用兩端到有溝槽的單個(gè)輥?zhàn)舆M(jìn)行連鑄時(shí)，也存在同樣的問題，即鑄件每側(cè)邊緣部分只在一面形成一個(gè)減強(qiáng)度區(qū)，因?yàn)殍T件另一表面的固化過程是自由進(jìn)行的，但是，由于按照該技術(shù)連鑄的鑄件通常比在兩輥之間連鑄的鑄件，其厚度要小，故上述的問題也就不那么嚴(yán)重。因而，鑄件邊緣部件的修整也是相應(yīng)要方便一些。
溝槽，一方面必須足夠地窄，并且輪廓清晰，以防止液態(tài)金屬進(jìn)入溝槽的底部;另一方面又必須足夠的寬和深，以充分干擾鑄件的冷卻方式。溝槽的尺寸大約可以是0.5毫米寬，0.5毫米深。溝槽的截面可以任何形狀，如三角形，但最好是一個(gè)大致的方形或矩形。選擇后者的確可以盡最大可能地避免液態(tài)金屬對(duì)溝槽的浸潤(rùn)作用，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)谳佔(zhàn)颖砻娈a(chǎn)生的突變區(qū)比三角截面的溝槽要清晰。
此外，溝槽中可以充滿絕熱材料。這樣得到的減強(qiáng)度區(qū)與用簡(jiǎn)單溝槽得到的寬，因?yàn)橛眠@種方式，可以避免金屬對(duì)溝槽的浸潤(rùn)問題。
減強(qiáng)度區(qū)必須離鑄件邊緣足夠遠(yuǎn)，以有利于修整工具的工作，在不需除去過量完好鑄件的情況下，就能將缺陷部分完全除去。鑄件每一側(cè)的修剪寬度，例如可以是10毫米。
正如前面已經(jīng)提到的那樣，這種技術(shù)也可以方便地用于分割鑄件。此時(shí)，輥?zhàn)由系臏喜垡话阋h(yuǎn)離輥?zhàn)舆吘?，以在鑄件上形成與其相應(yīng)的一條或多條減強(qiáng)度區(qū)，用于在鑄造之后，沿這些區(qū)將鑄件分割。這樣就可以將一臺(tái)例如通常鑄造1500毫米寬鑄件的連鑄機(jī)改造成一臺(tái)最終能得到兩個(gè)750mm寬鑄件的連鑄機(jī)。進(jìn)行這樣的改造，只需用一個(gè)或多個(gè)其中部圓周面具有溝槽的輥?zhàn)犹鎿Q通常使用的普通輥?zhàn)雍褪褂靡慌_(tái)切割機(jī)床。后者可以放置在連鑄機(jī)輥?zhàn)虞敵鰝?cè)，或單獨(dú)放置，只是在鑄件鑄造并卷繞之后，再用于鑄件。
須知，本發(fā)明的范圍并不僅限于上述的實(shí)施例。也可采用能在鑄件上形成減強(qiáng)度區(qū)的其它方式。特別是采用其它任何形式的凹痕，如一組兩兩相鄰的溝槽，甚至采用能局部減5小鑄件厚度，有利于修整鑄件邊緣部分或切割鑄件的凸?fàn)顓^(qū)域，如凸棱、點(diǎn)狀凸起，都可以替換輥?zhàn)由系臏喜?。此外，雖然減強(qiáng)度區(qū)的一般方向是大致平行于邊緣部分的，但它們也可以是波形的。
本發(fā)明還包括這樣的情況，即，輥?zhàn)釉谄湔麄€(gè)表面上具有由許多尺寸大約為0.1毫米的窄淺凹痕構(gòu)成的皺紋，以使用一個(gè)或多個(gè)輥?zhàn)臃奖愕仳?qū)動(dòng)鑄件，改善鑄件的表面狀態(tài)。因而，這些皺紋在其尺寸和作用方面，與按照本發(fā)明、能在鑄件的特定區(qū)域上形成減強(qiáng)度區(qū)的溝槽有嚴(yán)格的區(qū)別。
權(quán)利要求
1.用于薄金屬(特別是鋼)產(chǎn)品的連鑄的工藝，在該工藝中，液態(tài)金屬至少在一個(gè)旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)拥睦鋮s表面上固化，其特征在于，在金屬的凝固過程中，鑄件至少一個(gè)表面上，至少形成一條基本與該鑄件邊緣平行的減強(qiáng)度區(qū)。
2.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的減強(qiáng)度區(qū)基本位于鑄件的一個(gè)邊緣附近。
3.用于連鑄薄金屬(特別是鋼)鑄件、實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述工藝的設(shè)備，在該設(shè)備中，金屬的凝固是在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)輥冷卻表面上進(jìn)行的，其特征在于，所說的輥?zhàn)釉谄鋱A周面上至少有一個(gè)表面突變區(qū)。
4.按照權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所說的突變區(qū)位于輥?zhàn)拥囊粋€(gè)端部附近。
5.按照權(quán)利要求3或4所說的設(shè)備，其特征在于，所說的表面突變區(qū)是由一種槽狀刻痕構(gòu)成的。
6.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所說的槽狀刻痕是由一條溝槽構(gòu)成的。
7.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所說的溝槽充填有絕熱材料。
8.按照權(quán)利要求3或4所述的設(shè)備，其特征在于，所說的表面突變區(qū)是由一個(gè)凸?fàn)顓^(qū)構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求3至7中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，它由兩個(gè)位置固定的輥?zhàn)咏M成，所說的輥?zhàn)釉诳拷佔(zhàn)拥拿恳欢瞬刻幎季哂幸粋€(gè)表面突變區(qū)。
10.按照權(quán)利要求3-7中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，這是由兩個(gè)彼此能在軸向方向相對(duì)移動(dòng)的輥?zhàn)咏M成，每一個(gè)所說的輥?zhàn)又辉谳佔(zhàn)拥囊粋€(gè)端部附近具有一個(gè)表面突變區(qū)，所說的表面突變區(qū)以這樣的方式設(shè)置在輥?zhàn)由希矗硅T件的每側(cè)邊緣部分都能受到一個(gè)突變區(qū)作用。
11.金屬鑄件的連鑄工藝，它基本是前面參照附圖2或3描述的，如附圖2或3所示的工藝。
12.金屬鑄件的連鑄設(shè)備，它基本是前面參照附圖2或3所描述的，如附圖2或3所圖示的形狀。
全文摘要
用于薄金屬(特別是鋼)鑄件的連鑄工藝，其中，液態(tài)金屬是貼靠在至少一個(gè)被冷卻的旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)由系哪痰?，其特征在于，在金屬的固化過程中，至少在鑄件的一個(gè)表面上形成一條與鑄件邊緣平行的減強(qiáng)度區(qū)。一個(gè)用于完成該工藝的設(shè)備，其特征在于，至少有一個(gè)輥?zhàn)?，在其表面上具有一個(gè)表面突變區(qū)，諸如一個(gè)凹槽或一個(gè)凸?fàn)顓^(qū)。本發(fā)明的目的是使鑄件的邊緣修整或鑄件的切割能夠方便地進(jìn)行。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1049989SQ9010736
公開日1991年3月20日 申請(qǐng)日期1990年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月18日
發(fā)明者菲利普·布林, 克里斯托夫·岡瑟, 耶斯·格倫吉尼沃, 詹·魯克·扎奎奧特, 勞倫特·索辛 申請(qǐng)人:余西諾爾·撒西羅爾公司