專利名稱：金屬連鑄的方法及裝置的制作方法
本專利申請與1992年8月18日提交的美國專利申請第07/931，824號的部分繼續(xù)申請相關(guān)。
本發(fā)明涉及熔融金屬連續(xù)鑄造的方法、機(jī)器和裝置之改進(jìn)，其中，模面以一種基本為橢圓的路線連續(xù)運(yùn)行。更具體來說，本發(fā)明涉及對上述機(jī)器的模面應(yīng)用靜電的絕熱塵或粉末。
絕熱的，非浸潤性模覆蓋一直是并繼續(xù)是消除非均勻熱傳遞問題及其對動(dòng)模連鑄機(jī)帶來的有害影響的戰(zhàn)略的一部分。上述非浸潤性覆蓋包括永久性預(yù)覆蓋或基礎(chǔ)覆蓋，公開于美國專利第4，58，021號中。另外也有施加在基礎(chǔ)覆蓋頂面的基本是暫時(shí)的頂面沉積或頂面覆蓋或暫時(shí)的絕熱沉積或脫模劑。我們知道的所有現(xiàn)有技術(shù)的頂面覆蓋或絕熱沉積會(huì)磨損，變緊及非均勻地變平，因而很快就需要補(bǔ)充或更換。不均勻磨損或變平點(diǎn)的手工補(bǔ)充實(shí)際上不會(huì)重建能形成均勻熱傳遞的頂面沉積。清除后再次施用現(xiàn)有技術(shù)的絕熱覆蓋，一般要用粘合劑，也是不可行的。
大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)的頂面沉積是濕式的。因此，濕式引起的液體殘留有時(shí)會(huì)發(fā)出氣體并在鑄件中引起孔隙和其它問題。我們所知的現(xiàn)有技術(shù)都不能得到本發(fā)明帶來的獨(dú)特效果。
在帶式連鑄機(jī)中有一種現(xiàn)有技術(shù)的金屬連鑄方法，該方法具有將熔融金屬送入由兩條撓性的，連續(xù)移動(dòng)的，水冷卻的帶有工作面的鑄造帶所形成的模區(qū)的操作(1974年3月5是發(fā)布的美國專利第3，795，269，164/73號)。雙層覆蓋施加在每個(gè)鑄造表面上。第一層是包括牢固附著在鑄造帶工作面上的絕熱覆蓋物的基礎(chǔ)覆蓋。第二層是沉積在上述基礎(chǔ)覆蓋上的干粉顆粒的可除去的脫模層。在每個(gè)操作循環(huán)中，隨著鑄造面元件相繼脫離或進(jìn)入與鑄造金屬的接合，鑄造面被清理，除去前面施加的粉末顆粒的脫模層，然后施加新的粉末顆粒的脫模層。設(shè)有兩個(gè)組件，用于分別向兩條鑄造帶施加暫時(shí)的絕熱覆蓋物。
每個(gè)用于施加粉末顆粒的脫模層的組件制成漏斗形，由其撒出一層干粉末顆粒，連續(xù)地覆蓋在鑄造帶上。這種暫時(shí)的脫模層以后借助旋轉(zhuǎn)鋼刷除去(美國專利第3，795，269號)。
我們對美國專利第3，795，269號的評論是，該專利的描述使人無施實(shí)施該發(fā)明。具體來說，絕熱脫模層粉末施加成很薄的覆蓋層，以免沾污鑄件或損傷鑄件表面。另外，所要求的粉末薄覆蓋層必須要有均勻的厚度，以免疑固過程中，在鑄造帶的不同區(qū)域形成不均勻的熱傳遞率，這是在鑄件中形成不良冶金性質(zhì)的狀況。上述專利沒有講清是如何形成這樣薄的，均勻的粉末覆蓋層的。該專利只是提到“一種漏斗分布系統(tǒng)”(第5欄，第37-40行)。曾經(jīng)處理過滑石粉或其它散裝粉末顆粒的任何人都知道，這種不充分的公開不足以讓人知道如何得到一種適當(dāng)薄的，均勻的覆蓋層。上述專利所公開的技術(shù)內(nèi)容是不完善的。需要進(jìn)一步的技術(shù)以便將粉末施加成適當(dāng)薄的，均勻的覆蓋層，而這是在金屬連鑄技術(shù)中在移動(dòng)的冷卻表面上，特別是在撓性的鑄造帶上所需要的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種增加金屬連鑄模面使用壽命的方法和裝置，同時(shí)在模面的工作面和熔融金屬之間相繼的接觸過程中增加熱傳遞的均勻性。
本發(fā)明解決或基本解決了動(dòng)模連鑄機(jī)模壁或工作面上方便地施加和保持頂面絕熱沉積的問題。
按照本發(fā)明的方法，借助高壓電裝置施加及再次施加適當(dāng)?shù)?，?xì)粉狀耐火材料，高壓電裝置使飛揚(yáng)的干燥粉塵顆粒帶電，因此，這些顆粒在吸至鑄模工作面并附著其上之前以基本均勻的方式相互分散。這些干燥的顆粒以自動(dòng)調(diào)勻的方式在大面積上均勻地附著在工作面上。靜電式再施加更多的粉末顆粒使磨損點(diǎn)得到有利的，均勻的自動(dòng)修改復(fù)合攏。而所有粉末顆粒可以繼續(xù)地根據(jù)需要除去并更換。
對照附圖閱讀對推薦實(shí)施例的詳細(xì)說明將更加理解本發(fā)明的其它目的，方面，特征和優(yōu)點(diǎn)，但是，這并不是對于本發(fā)明的限定，而是舉例說明。具體來說，本說明書介紹的是一種雙帶鑄造機(jī)和這種鑄造機(jī)的上部滑架。在各附圖中相應(yīng)的標(biāo)號表示相同的零件。大輪廓箭頭指示移動(dòng)的鑄模腔縱向(上、下游方向)的下游方向，因此，這些箭頭指示產(chǎn)品從進(jìn)入移動(dòng)模腔至從其流出的方向。一般來說，冷卻水的流向也是向下游方向的。普通的單線箭頭表示空氣和粉塵流動(dòng)的方向。這種單線箭頭也表示鑄造機(jī)各零件運(yùn)動(dòng)的方向。


圖1是一雙帶鑄造機(jī)從外側(cè)看去的視圖。該機(jī)是較寬、薄鋼皮帶式連鑄機(jī)，在該機(jī)中采用本發(fā)明十分有利。
圖2是一對氣刀腔的底視圖，該圖是截?cái)嗟摹?br> 圖3是沿圖2和8中Ⅲ-Ⅲ線的上部滑架的氣刀腔的橫剖圖，為清楚起見未畫剖面線。
圖4是圖3的局部放大橫剖圖，表示氣刀腔的氣流噴射，為清楚起見未畫剖面線。
圖5是向鑄造帶工作面施加覆蓋層的組件的從外側(cè)看去的視圖，包括施粉組件，除粉組件和排出設(shè)備。
圖6A是圖5和8中所示的帶有單管擴(kuò)散器的施粉箱的放大橫剖圖。
圖6B與圖6A相同，但其中的單管擴(kuò)散器6由一個(gè)四腔管狀擴(kuò)散器所替代。
圖6C與圖6B相同，但適用于向下部鑄造帶施加粉末覆蓋層。
圖7是圖5所示組件的設(shè)備的從上游看去的視圖。
圖8是圖5和7所示組件的頂視圖。
這里的描述是針對美國專利第4，588，021號和第3，937，270號所公開的雙帶鑄造機(jī)而撰寫的。在采用一條或多條薄板帶的鑄造機(jī)中，鑄造帶是移動(dòng)的，環(huán)形的，薄的，撓性的，金屬的和水冷卻式的，鑄造帶的構(gòu)件相繼地進(jìn)入和離開一移動(dòng)的模腔。
圖1所示的帶式鑄造機(jī)是一雙帶式鑄造機(jī)1。簡言之，該機(jī)是以下述方式工作的。
熔融金屬從一中間包2送入模區(qū)3的進(jìn)口4，模區(qū)3是由上、下鑄造帶6和7形成的，兩鑄造帶分別沿橢圓路徑繞塔輪13，14和15，16運(yùn)轉(zhuǎn)。金屬鑄造產(chǎn)品5從下游端或排出端4a排出。(產(chǎn)品5的平面也從空間上稱為通過線)兩鑄造帶在電學(xué)上都是接地的。
在按本發(fā)明改進(jìn)的這種鑄造機(jī)中，粉末或塵粒由氣流攜帶流過軟管47(圖7和8)至管形擴(kuò)散器34a，34b或34c(圖6A，6B和6C)。
上述氣流攜帶的粉末顆粒從上述管形擴(kuò)散器壁上的許多孔中噴出，然后由導(dǎo)流板37的內(nèi)面導(dǎo)向，在氣流39中散出，最后以一相對于鑄造帶工作面的沖擊角觸及鑄造帶6，所述沖擊角趨近于直角，也就是說介于大約45°至90°，最好是介于大約60°至90°。在攜帶粉末的氣流39到達(dá)鑄造帶之前，經(jīng)過一產(chǎn)生電暈放電的電極33，電極33穿過鑄造帶的鑄造寬度，因此，粉末氣流39被充電，均勻地撞擊有關(guān)鑄造帶并將其覆蓋。
被覆蓋的上部鑄造帶繞上部滑架組件8上的塔輪13和14運(yùn)轉(zhuǎn)，被覆蓋的下部鑄造帶繞下部滑架組件9上的塔輪15和16運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，熔融金屬可在這樣被覆蓋的兩鑄造帶之間的模區(qū)3被鑄造。
在排出端4a，兩被覆蓋的鑄造帶繞塔輪14和16運(yùn)轉(zhuǎn)，然后，兩被覆蓋的鑄造帶趨近氣刀設(shè)備21a和21b。未附著于鑄造帶的工作面的粉末顆粒由氣刀設(shè)備21a和21b清除。
在氣刀設(shè)備除去粉末顆粒后，被除去的粉末顆粒馬上被施粉組件22和23更換在鑄造帶的工作面上，撒布的粉末顆粒又均勻地覆蓋于每條鑄造帶。在每條鑄造帶的每轉(zhuǎn)中都會(huì)出現(xiàn)這種清除和更換。
分別具有工作面6a和7a的上、下鑄造帶6和7，在其間形成鑄模腔3，并分別由上、下滑架裝置8和9上的塔輪13，14和15，16支承和驅(qū)動(dòng)。當(dāng)鑄造帶6和7沿移動(dòng)的模腔3運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由兩滑架8和9上的復(fù)式的，自由轉(zhuǎn)動(dòng)的支承滾輪10導(dǎo)向和支承。為圖示清晰起見，圖中只畫出幾個(gè)上述支承滾輪。
上部滑架8包括兩個(gè)主要的滾筒形塔輪13(交咬塔輪)和14(張緊塔輪)。繞此二塔輪上部鑄造帶運(yùn)轉(zhuǎn)，如單線箭頭11所示。同樣，下部鑄造帶繞下部交咬塔輪15和張緊塔輪16運(yùn)轉(zhuǎn)，如箭頭12所示。兩個(gè)側(cè)向間隔開來的多塊式，運(yùn)轉(zhuǎn)的邊壩17(圖中只能見到一個(gè))一般繞滾輪18運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)入移動(dòng)的鑄造模腔3。冷卻水應(yīng)用于鑄造帶6和7的內(nèi)側(cè)表面，如現(xiàn)有技術(shù)所知，這種冷卻水沿鑄造帶6和7的內(nèi)側(cè)表面縱向流動(dòng)。
下面的件號一般同樣地適用于上、下滑架8和9的零件，描述則一般針對上部滑架8的設(shè)備進(jìn)行，一般應(yīng)理解為在下部滑架9上的相同部位有相似的設(shè)備。至于固定于下部滑架上的裝置，支承結(jié)構(gòu)與上部滑架是不同的，部分原因是下部鑄造帶當(dāng)松緩時(shí)是下垂的，當(dāng)抽出松緩的下部鑄造帶以定期更換時(shí)，必須保證使松緩的鑄造帶不觸及下部粉末設(shè)備19。
圖1，5，7和8表示上部滑架組合20和下部滑架組合19。包括除去粉末覆蓋層的組件21a(為上部鑄造帶6)和21b(為下部鑄造帶7)，以及施加覆蓋層的組件22(為上部鑄造帶6)和23(為下部鑄造帶6)。金屬框架24及其機(jī)用螺釘和托架將上述組合支承在鑄造機(jī)上靠近上、下鑄造帶6和7處(圖5，7和8)。上部滑架組合的借助鋼纜組件25，螺絲扣26，托架28和一對滾輪27固定于上部滑架8的結(jié)構(gòu)76上。施加覆蓋層的組件22與除去覆蓋層粉末的組件21的相對高度可借助金屬框架24中的螺釘槽28(圖5)調(diào)整，而整個(gè)組合20可借助螺絲扣26上、下和朝向及背離鑄造帶調(diào)整。成對滾輪27則適應(yīng)這樣的上、下調(diào)整。
相應(yīng)的下部組合19由缸29和桿30支承，桿30上帶有在樞軸32上轉(zhuǎn)動(dòng)的搖桿31。
每個(gè)施加覆蓋層的組件22或23具有至少一個(gè)電暈放電電極33，一個(gè)粉末管狀擴(kuò)散器34a，34b或34c，一個(gè)無底噴盒35(對下部鑄造帶7而言則是無頂噴盒)及沿上述噴盒周邊的間隙48。
按照本發(fā)明準(zhǔn)備施加粉末覆蓋層的鑄造帶可以是裸露的，也可以明顯地預(yù)先熱噴耐火材料層，在美國專利第4，537，243號，第4，487，790號或第4，487，157號中我們稱之為基礎(chǔ)覆蓋。上述專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明相同的受讓人。這樣熱施加的基礎(chǔ)覆蓋位于在本發(fā)明的暫時(shí)絕熱的干燥絕熱顆粒的塵墊沉積層之下。但是如果沒有下面的基礎(chǔ)覆蓋，即將本發(fā)明的塵墊沉積層應(yīng)用于裸露的金屬鑄造帶上，所獲的成功是有限的。
在推薦實(shí)施例中，橫向的電暈放電電極，例如，一個(gè)或多個(gè)電暈放電電極33(圖5，6A，6B，6C和8)，放置在靠近彎曲的或傾斜的導(dǎo)流板37處，在粉末顆粒路徑上與鑄造帶的工作面間隔開來，粉末顆粒是由管狀擴(kuò)散器34a或四腔管狀擴(kuò)散器34b或34c噴出的氣流攜帶的。電暈放電絲33一般可用0.012英寸直徑的奧氏體不銹鋼絲制成。電暈放電絲33拉在彎曲的或傾斜的導(dǎo)流板37(圖5，6A，6B，6C和8)的長度上，噴來的將附著于鑄造帶上的粉末(38和39)緊靠電暈放電絲通過。絲33一般靠近凹面40，靠近其引導(dǎo)粉末的出口緣41，如圖6A，6B和6C所示，與出口緣41相隔開大約0.3英寸(8毫米)。這種長的電暈放電絲33由高壓電源42充電。直流的或至少是無方向極性的電壓通過一層體45施加，示于標(biāo)號44處，導(dǎo)體45具有適當(dāng)?shù)慕^緣套46。這種電暈放電是粉末顆粒充電的關(guān)鍵(見米勒的論文)。對于我們所發(fā)現(xiàn)的有價(jià)值的材料而言，陰極的工作情況較陽極好。被粉末覆蓋的鑄造帶6和7接地，如標(biāo)號43所示(圖6A，6B和6C)，否則由于排斥粉末的電荷聚積，操作者會(huì)受到電擊。電暈放電電極33，一般為金屬絲，可被除去，用一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵格或板替代，用作另一種電極，但絲33是我們推薦的方式。曾成功地使用了大約30，000伏特(直流)電壓。按照靜電理論，越小直徑的電極絲33可使用越低的電壓、無論如何，對鑄造帶絕熱耐火粉末所應(yīng)用的靜電的電極電壓應(yīng)為產(chǎn)生電暈放電的電壓。
一個(gè)流化漏斗(未畫)，以及為每條鑄造帶的一個(gè)抽吸泵(未畫)通過軟管47供應(yīng)粉末。流化，攜帶和輸送粉末的空氣或氣體必須十分干燥，毫無油類物質(zhì)。軟管47直接通向管狀擴(kuò)散器34a(圖6A)或直接通向四腔管狀擴(kuò)散器34b(圖6B)或34C(圖6C)的前腔58，上述擴(kuò)散器可用導(dǎo)電材料也可用非導(dǎo)電材料制成，不過不應(yīng)接地，以免過大的電暈放電電流不當(dāng)?shù)丶釉陔娫?2上。
在管狀擴(kuò)散器34a，34b或34c的輸送腔59內(nèi)的空氣或氣體的壓力(相對于大氣壓)不應(yīng)大于大約1英寸(大約25毫米)水柱。
軟管47通入孔58a并運(yùn)載攜帶粉末的氣流。至于上部滑架8，耐火粉末最終從組件22向下出現(xiàn)在鑄造帶6上沉積為覆蓋層49。至于下部滑架9，組件23使耐火粉末向上附著在鑄造帶7上。
下面對粉末覆蓋操作本身的描述主要是針對向上部鑄造帶6沉積粉末的裝置進(jìn)行的，操作是借助圖6A和6B以及圖1，5，7和8的組件22進(jìn)行的。如圖6A，6B(和6C)所示，攜帶粉末38的氣流最初是通過擴(kuò)散孔63a，63b(和63c)噴出的，其方向最終收攏于接地的金屬的鑄造帶6的工作面6a上。圖6A和6B中的導(dǎo)流板37有利地向下改變攜帶顆粒的氣流38，因此，當(dāng)氣流攜帶的顆粒39基本指向鑄造帶6流動(dòng)時(shí)經(jīng)過電極33。在圖6B中，擴(kuò)散器頂件59b的孔63b的指向使粉末流向?qū)Я靼?7。因此，基本所有攜帶充電粉末的氣流39向下以至少與工作面成大約45度的角度落到工作面上。如圖6A，6B(和6C)所示，基本所有帶電顆粒39以推薦的相對于工作面的角度范圍即大約60°地收攏向工作面，圖中自由運(yùn)行的帶電顆粒39基本直接地趨向鑄造帶6的工作面6a。
穿過裝置的有些粉末如不防止會(huì)因重力而沉降堆積在管狀擴(kuò)散器34a，34b或34c的下部。由于粉末積累會(huì)不適時(shí)地出現(xiàn)，導(dǎo)致不均勻地沉積，因此希望限制粉末的積累。另外，停滯的積累粉末對其它粉末顆粒會(huì)有不利的電學(xué)影響。
為解決粉末沉降問題，我們研制了一種四腔管狀擴(kuò)散器34b，34c，作為我們的推薦結(jié)構(gòu)。底座59d通過螺釘58b連接于側(cè)壁59a和頂壁59b(上部滑架)或頂壁59c(下部滑架)。如圖6B和6C中的箭頭62所示，前腔58將氣流攜帶的粉末送入輸送腔59。一隔板60分隔兩個(gè)腔58和59。隔板60上的間隔均勻的成排的孔61的總面積相應(yīng)于且基本等于下面將要討論的均勻間隔開的出口孔63的總面積。隔板孔61和出口孔63的這種相應(yīng)的總面積使粉末的分布基本是均勻的，而不管進(jìn)孔58a距軟管47的位置如何。
在腔58和59下分別采用兩流化送氣腔56和57，以防止粉末在前腔58和輸送腔59中的沉積。多孔隔板56a和57a使流化送氣腔56和57中的空氣具有小的壓力，從而再次浮起落在多孔隔板56a和57a頂面上的任何粉末。多孔隔板由0.19英寸(5毫米)厚的聚乙烯塑料制成，孔徑一般為30微米。
在裝置的工作中要考慮到重力因素。為在下部鑄造帶7上施加覆蓋層，要求對結(jié)構(gòu)作出改變。不能將圖6B所示四腔管狀擴(kuò)散器倒置而用于下部鑄造帶7，因?yàn)檫@里在倒置位置上，多孔隔板56a和57a不再能用作沉降粉末的飄浮底板。耐火粉末流38，39必須向上而不是向下指向鑄造帶7。如圖6C和組件23中所示，四腔管狀擴(kuò)散器34c滿足了上述需要。這里，彎曲或傾斜的導(dǎo)流板37與擴(kuò)散器頂件59c上出口孔63c配合，使粉末流38和39向上指向鑄造帶7的工作面7a。
管狀擴(kuò)散器34a，34b或34c發(fā)出的粉末由無底面噴盒35(圖5，6A，6B，7和8，對于圖6所示的下部鑄造帶7來說是無頂面噴盒)限制。該盒的目的是防止耐火粉末逸入人們呼吸的空間范圍。盒35具有一頂面和四個(gè)側(cè)壁，大約6 1/2 英寸(165mm)寬，即在方向11或14上與被施加覆蓋層的鑄造帶6的“鑄造寬度”或“工作面寬度”一樣長。在裝配時(shí)盒35的長度延伸橫跨鑄造帶6。鑄造帶6的總寬度一般至少比“鑄造寬度”寬大約8英寸(200毫米)。盒35是由非導(dǎo)電材料如適當(dāng)?shù)乃芰现瞥傻?，或至少?5襯有非導(dǎo)電材料。我們已成功地應(yīng)用了剛性較好的商用聚氯乙烯塑料板制造盒35。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用這種聚氯乙烯塑料制成的盒35在吸引帶電粉末上競爭不過鑄造帶6。
在壁35的底緣和移動(dòng)的鑄造帶6或7(箭頭11或12)之間的間隙大約為0.08至0.32英寸(大約2至8毫米)時(shí)，可防止氣流攜帶的顆粒逸入大氣中。不從盒中排出空氣證明是保護(hù)環(huán)境所需要的。
從鑄造帶上除去粉末的設(shè)備，即氣刀，對上部滑架8來說標(biāo)為21a，對下部滑架9標(biāo)為21b。壓力為大約18至21英寸水柱的單級鼓風(fēng)機(jī)(未畫)的空氣64進(jìn)入一對上部滑架8的氣刀腔65a。來自鼓風(fēng)機(jī)的空氣64通過軟管66進(jìn)入氣刀腔，產(chǎn)生刀樣氣流67(圖4)，從而吹松已施加在鑄造帶工作面6a上的粉末和已被鑄上的粉末。一系列傾斜的氣流槽68(圖3中也可見到)在靠近鑄造帶的每個(gè)腔65a或65b上切成，成為交錯(cuò)的兩排(圖3和4)。圖中所示的這些槽大約0.025英寸(0.6mm)寬，一般3至4英寸(75至100mm)長，槽的有效部分相互交疊大約0.08英寸(2mm)以保證在鑄造帶上不留下未清除粉末的條紋。氣刀腔65a經(jīng)調(diào)整距鑄造帶工作面的間隙70為大約0.25英寸(6mm)?？沙デ?5的端蓋71以清理內(nèi)表面，或平整制造中留下的內(nèi)部毛刺。
氣刀腔65a和65b裝在一個(gè)非導(dǎo)體的底部敞開的塑料吸盒72(圖5和8)中，其結(jié)構(gòu)與施加粉末的組件22和23基本相似。在鑄造帶和該底部敞開的吸盒72之間的間隙73大約為0.08至0.32英寸(大約2至8mm)，通過這個(gè)間隙，空氣在盒72內(nèi)的低于大氣壓大約12英寸(大約305mm)水柱的出口真空作用下進(jìn)入吸盒，以免被清除的粉末進(jìn)入大氣。如圖4所示，槽68相對于鑄造帶有大約60度的傾角，其相對收斂傾角使大部分氣流67指向位于吸盒72內(nèi)介于兩氣刀腔65a或65b之間的通風(fēng)區(qū)域74，從那里攜帶粉末的空氣通過通往遠(yuǎn)處的過濾和集塵設(shè)備(未畫)的軟管55抽走。在遠(yuǎn)處的過濾設(shè)備中我們使用干燥的，表面處理的過濾器，將粉塵排入過濾器下面的漏斗而自動(dòng)清理。定期的背氣壓吹送清除這樣積累的粉塵。
最初的粉末分布49(圖6A，6B和6C)本身十分均勻，當(dāng)將分布的粉末薄層的厚度調(diào)節(jié)成半透明時(shí)，可以觀察到這一事實(shí)。由于鑄造帶的運(yùn)轉(zhuǎn)并在其上反復(fù)鑄造，如不對粉末沉積連續(xù)地進(jìn)行補(bǔ)充，粉末覆蓋層就會(huì)越來越薄。粉末分布49的正常維護(hù)方式是應(yīng)用靜電細(xì)微地施加粉末覆蓋層。這樣粉末的靜電再沉積，不用干擾正在進(jìn)行的鑄造操作，就可以再次形成高質(zhì)量的，均勻的對磨損點(diǎn)和擦傷的自動(dòng)修復(fù)。
如果形成的粉末分布49受到污染或變得太厚，清除起來并不困難，最普通的是借助前述氣刀裝置21a或21b產(chǎn)生的氣流67。然后可借助施加覆蓋層裝置22或23立即更新粉末覆蓋層，而所需產(chǎn)品的鑄造則連續(xù)進(jìn)行。對于某些粉末，氣刀清除是例行的，且立即進(jìn)行再次施加覆蓋層的工作。
但是，我們注意到，連續(xù)的，很輕微的再次施加粉末(無需有意的清除)會(huì)自動(dòng)地和自我調(diào)節(jié)地修補(bǔ)，有效地修復(fù)嚴(yán)重裸露部位，而且在鑄造帶幾轉(zhuǎn)內(nèi)就可做到這一點(diǎn)。經(jīng)修復(fù)的區(qū)域也許不會(huì)立刻顯得均勻，但在鑄造產(chǎn)品上的效果卻可認(rèn)為是均勻的。這種方法顯然可以滿足對傳入或傳出被修復(fù)的以前裸露部位的熱傳遞率基本均勻的所有重要要求。這種滿意的均勻性與現(xiàn)有技術(shù)的頂面沉積和粉末覆蓋形成鮮明的對照，在現(xiàn)有技術(shù)中，在鑄造帶的覆蓋層磨損后不可能再次得到熱傳遞的均勻性。
若干細(xì)致劃分的耐火粉末可應(yīng)用于本發(fā)明的方法和裝置。粉末必須能耐受迂到的溫度，不浸潤于所鑄造的熔融金屬。滿足上述要求的材料包括鋯石，氮化硼，硅酸錳和硅酸鋁等。
硬粉末可以使用，但是最好應(yīng)該顆粒微小。某些耐火材料軟得足以保證其后的軋制和拉延將使其被壓碎，被裂成更小，無害的微粒?；?，主要是硅酸錳，不硬，可以使用。作為個(gè)人使用的滑石具有分層的結(jié)構(gòu)。在我們的微觀檢驗(yàn)下，可以觀察到較大的滑石顆粒具有薄的細(xì)軟的翹曲的片狀三維結(jié)構(gòu)，很象一些干燥的樹葉。另一種軟材料是火成無定形二氧化硅(CAS注冊第112945-52-5號或第7631-86-9號，CAS表示ChemicalAbstractsService，Colum-bus，Ohio，U.S.A.)，這種材料提供很柔軟的特性，不過一般的二氧化硅卻是硬質(zhì)材料。一般來說，上述兩種軟材料是半透明的。這兩種材料的可辨認(rèn)顆粒在90X放大率下觀察其主要尺寸在大約3微米至大約300微米的尺寸范圍內(nèi)，其大多數(shù)顆粒的主要尺寸小于50微米。當(dāng)這種材料帶靜電施加時(shí)，顆粒的收集頂面看起來象從地球大氣上方看去的積云，這對熔融金屬提供一種不規(guī)則性，我們認(rèn)為，這有利于解釋其絕熱性。
另一種可適當(dāng)充以靜電的耐火粉末是粒度接近于1微米的氮化硼粉末。另一種是碳，粒度在大約5微米至大約1微米之間的石墨粉末。與氧化物相比，碳如石墨或煤煙算不上電或熱的絕緣體，然而，其低絕熱性在雙帶鑄造機(jī)上連鑄銅棒時(shí)(需要高速鑄造，通常在無油影響下會(huì)出現(xiàn)一些鑄造帶的翹曲)卻是有用的，這是由于銅棒不是一種銅的合金，銅棒窄小表面上的任何不規(guī)則性都可通過軋制消除。石墨是一種良好的脫模材料，也就是說，它可防止鑄造帶粘結(jié)在或焊接在疑固的金屬或熱的鑄造產(chǎn)品上。另外，當(dāng)石墨混有其它絕熱性更好的粉末材料時(shí)，可以得到任何所需要的絕熱度，因而能夠在鑄造中調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)及疑固的速度。煤煙也很有用，但是比起石墨來說，較難于在氣流中輸送。
上述干燥的材料作為覆蓋層用靜電施加時(shí)，不僅很方便，而且比起其它施加方法來說，在撓性的鑄造帶上鑄造時(shí)可取得更均勻和更耐用的效果。
在我們設(shè)計(jì)粉末分布裝置的研究中，我們知道，自由飛離充靜電裝置的帶靜電粉末顆粒，在我們所知的任何條件下，會(huì)在兩秒或更短的時(shí)間后失去其電荷。當(dāng)用氮?dú)?，氬氣或二氧化碳取代空氣作為運(yùn)載氣體時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)這種失去電荷的現(xiàn)象。一般認(rèn)為高濕度會(huì)加速這種電荷損失，但是據(jù)我們觀察，即使當(dāng)濕度減小至水蒸汽的百萬分之一，也會(huì)出現(xiàn)電荷損失。
當(dāng)帶靜電的顆粒在自由飛揚(yáng)的不到1秒的時(shí)間內(nèi)撞擊鑄造帶時(shí)，當(dāng)其附著時(shí)許多顆粒假定仍帶有電荷。這些顆粒一經(jīng)貼附將保持貼附，能抵抗中等程度用嘴吹直至用機(jī)械方法除去。這種粘附可保持在裸露的鑄造帶上，也可保持在熱噴陶瓷覆蓋層的鑄造帶上。但是，如果用(例如)括擦的方法從基底上除去這些顆粒，那么，這些顆粒就會(huì)失去再次粘附在基底上的能力。
隨著耐火粉末顆粒在鑄造帶上著陸，平方反比的力變得大得足以引起強(qiáng)烈的高速?zèng)_擊。因此假定這種高速?zèng)_擊的顆粒會(huì)穿透吸附的空氣膜，從而緊密地與鑄造帶相接觸，這種范德瓦(vanderWaals)引力就變成一種高效的附著力。
不管上述觀察得來的理論是否正確，采用本發(fā)明的方法和裝置可取得上述有成效的結(jié)果。我們的試驗(yàn)表明，在雙帶連鑄機(jī)1中鑄鋁合金和鑄銅可取得有利的效果。我們認(rèn)為，上述有利的效果并不限于鑄造任何具體的金屬產(chǎn)品。
雖然上面已詳述了本發(fā)明的具體的推薦實(shí)施例，但是顯然上述實(shí)施例只是用作說明的目的。上述公開并不限定本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸緦I(yè)技術(shù)人員可將上面已描述的方法和裝置用于各種不同的鑄造機(jī)并在細(xì)節(jié)上做出改變，以便使這些方法和裝置適應(yīng)于具體的鑄造機(jī)或?qū)嶋H情況，這并不超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.在鑄造區(qū)(3)中連續(xù)鑄造融熔金屬的方法，其中，至少一個(gè)活動(dòng)的，具有工作面(6a或7a)的導(dǎo)電模(6或7)作運(yùn)行以便所述工作面沿鑄造區(qū)從進(jìn)口(4)移至鑄造區(qū)的排出端(4a)，并使所述工作面從排出端(4a)返回進(jìn)口(4)，所述方法的特征在于使模(6或7)接地，當(dāng)所述工作面從排出端(4a)返回進(jìn)口(4)時(shí)，在工作面(6a或7a)上施加干燥的，帶靜電的(33，45，42，43)的，絕熱的，耐火粉末顆粒(39)的覆蓋層(49)；以及在所述鑄造區(qū)(3)內(nèi)連續(xù)鑄造熔融金屬，與工作面(6a或7a)上的覆蓋層接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述鑄造區(qū)(3)連續(xù)鑄造熔融金屬過程中，施加所述覆蓋層(49)基本是連續(xù)進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在許多氣流中擴(kuò)散所述干燥的，絕熱的，耐火粉末顆粒(38)，上述氣流以第一方向從在所述工作面(6a或7a)寬度上間隔開來的許多孔中流出，借助導(dǎo)流板(37)的表面(40)改變擴(kuò)散的顆粒(38)的流向，使所述氣流從第一方向改變?yōu)榛疽缘诙较蛄鲃?dòng)，第二方向比第一方向更直接地朝向所述工作面，以及在基本以第二方向流動(dòng)的顆粒(39)到達(dá)工作面(6a或7a)之前，使顆粒充靜電。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述模(6或7)是具有所述工作面(6a或7a)的，環(huán)形的，薄的，撓性的，水冷卻的，金屬的鑄造帶。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述工作面上載有預(yù)先施加的，熔接的，熱噴的，永久的耐火材料覆蓋層。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)工作面(6a或7a)從排出端(4a)返回至進(jìn)口中(4)的過程中將氣流(67)噴射在所述覆蓋層(49)上，以便從工作面上除去所述覆蓋層(49)，以及在從工作面(6a或7a)上除去所述覆蓋層(48)之后，以及在工作面返回進(jìn)口之前，再次向工作面上施加干燥的，充靜電(33，45，42，43)的，絕熱的，耐火粉末顆粒(39)的覆蓋層(49)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述干燥的，充靜電(33，45，42，43)的，絕熱的，耐火粉末顆粒(39)是從下述一組物質(zhì)中選取的石墨，火成不定形二氧化硅，氮化硼，鋯石，硅酸鎂，硅酸鋁和賣給個(gè)人使用的滑石。
8.實(shí)施如權(quán)利要求1所述的在鑄造區(qū)(3)中連續(xù)鑄造融熔金屬的方法的裝置，其中，使至少一個(gè)可移動(dòng)的，導(dǎo)電的，具有一工作面(6a或7a)的模(6或7)運(yùn)轉(zhuǎn)，以便使所述工作面沿鑄造區(qū)(3)從進(jìn)口(4)移入鑄造區(qū)至一排出端(4a)并且使工作面從排出口(4a)返回進(jìn)口(4)，所述裝置的特征在于使模(6或7)接地的裝置，以及在工作面從排出端(4a)近回進(jìn)端(4)的過程中將干燥的，充有靜電(33，45，42，43)的，絕熱的，耐火粉末顆粒(39)的覆蓋層施加在工作面上的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于管形擴(kuò)散裝置，具有至少一個(gè)腔，其上帶有在所述工作面(6a或7a)的寬度上間隔開來的許多孔(63a，63b或63c)，以便以第一方向使許多所述干燥的，絕熱的，耐火粉末顆粒(38)流擴(kuò)散，將空氣攜帶的粉末顆粒輸送進(jìn)所述腔的裝置(47)，導(dǎo)流板裝置(37)，具有改變被擴(kuò)散顆粒流方向的表面(40)，使其從以第一方向移動(dòng)改為以比第一方向更直接朝向工作面的第二方向移動(dòng)，以及至少一個(gè)與靜電充電裝置(45，42，43)配合工作的電極(33)，用于在基本從第二方向移動(dòng)的顆粒(39)到達(dá)工作面(6a或7a)前使其充靜電。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述擴(kuò)散裝置包括至少兩個(gè)腔，所述腔之一是前腔(59)，另一個(gè)腔是輸送腔(59)，所述輸送氣體攜帶的粉末顆粒的裝置(47)與所述前腔連通，所述前腔通過隔板960)上的孔(61)與所述輸送腔連通，所述孔(63a，63b或63c)在所述輸送腔的壁上，第一和第二流化腔(56和57)分別位于所述前腔(58)和所述輸送腔(59)之下，以及第一和第二多孔隔板(56a和57a)分別使第一和第二流化腔與所述前腔和所述輸送腔相分隔，以便使所述第一和第二流化腔的加壓空氣再次浮起在所述前腔和所述輸送腔中因重力沉下的任何粉末顆粒。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述模(6或7)是具有工作面(6a或7a)的，環(huán)形的，薄的，撓性的，水冷卻的，金屬的鑄造帶。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述工作面(6a或7a)載有預(yù)先施加的，熔化接合的，熱噴的，永久的耐火材料基礎(chǔ)覆蓋層作為所述覆蓋層(49)的基底。
13.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于設(shè)有裝置(21，21a或21b)，用于在工作面(6a或7a)從排出端(4a)返回進(jìn)口(4)的過程中將氣流(67)噴射在所述覆蓋層(49)上，以便從工作面除去所述覆蓋層，以及在所述工作面移過所述將氣流(67)噴射到所述覆蓋層上的裝置(21，21a或21b)之后，所述工作面移過向工作面(6a或7a)施加覆蓋層(49)的所述裝置(34a，34b或34c)。
14.如權(quán)利要求9，10，11或12所述的裝置，其特征在于所述管狀擴(kuò)散器裝置(34a，34b或34c)，所述導(dǎo)流板裝置(37)和所述電極(33)裝在一個(gè)向工作面(6a或7a)敞開的盒(35)中，以及所述盒具有側(cè)壁，其邊緣與工作面間隔開來并與工作面上的覆蓋層(49)間隔開一個(gè)每個(gè)側(cè)壁和工作面之間的間隙(48)。
全文摘要
在連鑄機(jī)的動(dòng)模工作面用靜電附著干燥的絕熱粉末，其中，工作面基本沿橢圓形路徑運(yùn)轉(zhuǎn)。耐火粉末借助在工作面寬度上均勻隔開的許多氣流攜帶而施加在工作面上。氣流由導(dǎo)流板導(dǎo)向工作面后，在接觸工作面前由靜電裝置使粉末顆粒帶電，工作面接地以吸引帶電粉末。這樣形成的覆蓋層很均勻。鑄造過程中在工作面上連續(xù)重復(fù)這樣施加覆蓋層可立即有效地修復(fù)或更換覆蓋層上失去的粉末。氣刀可除去粉末覆蓋層，然而再用靜電施加新的粉末覆蓋層。
文檔編號B22D11/06GK1089891SQ9311642
公開日1994年7月27日 申請日期1993年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月18日
發(fā)明者托馬斯·S·格雷厄姆, 奧特克·塞澤皮奧斯克, 杰羅姆·B·艾倫, 迪安·A·布贊, 喬治·迪瑟希, 諾曼·伯杰恩, R·威廉姆·海澤里特, 約翰·彼鈉西, S·里查德·海澤里特 申請人:哈茨來特帶鋼公司