專利名稱：雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備及其連續(xù)鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括一對(duì)冷卻滾筒并用于連續(xù)鑄造薄板的雙滾筒式薄板鑄造設(shè)備，其中，每個(gè)冷卻滾筒的一個(gè)端面與側(cè)壩接觸的部分可以有效地被潤滑。還有，本發(fā)明涉及用于通過上述雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的連續(xù)鑄造方法。
背景技術(shù)：
最近，曾經(jīng)以強(qiáng)烈的興趣研究了一種以溶融金屬如鋼水直接生產(chǎn)薄板的方法，該薄板所具有的厚度為成品厚度的幾個(gè)毫米。與傳統(tǒng)的連續(xù)鑄造方法不同，當(dāng)采用上述連續(xù)鑄造方法時(shí)，不需要設(shè)置包括大量加工階段的熱軋過程，此外，只要稍微對(duì)薄板進(jìn)行軋制就足以得到成品。因此，有可能簡化工藝和生產(chǎn)線上的設(shè)備。
所開發(fā)的用于完成上述目的的連續(xù)鑄造方法之一是在日本未審查專利公報(bào)(kokai)No.60-137562中公開的雙滾筒式連續(xù)鑄造方法。
圖1是用于說明上述雙滾筒式連續(xù)鑄造方法的概況的透視圖。在此系統(tǒng)中，有一對(duì)水平設(shè)置的沿反向旋轉(zhuǎn)的冷卻滾筒1a、1b。在冷卻滾筒1a、1b和側(cè)壩2a、2b之間形成一下凹部分。此下凹部分被用作熔融金屬池3，在該處，容納有熔融金屬。熔融金屬從像中間包這樣的容器通過一排出口被倒入此熔融金屬池3，一部分被容納在此熔融金屬池3中的熔融金屬4與冷卻滾筒1a、1b接觸并被冷卻和凝固，以便能形成一凝固的外皮。
此凝固的外皮隨著冷卻滾筒1a、1b的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。在一對(duì)冷卻滾筒1a、1b到達(dá)彼此最靠近的位置，即在滾筒間隙部分6，分別在冷卻滾筒1a、1b的表面上形成的凝固的外皮彼此相壓，以致可以得到一目標(biāo)薄板鑄件5。在此情況下，參考數(shù)字15為冷卻滾筒的端面，而參考數(shù)字16則為滑動(dòng)面。
如同在日本未審查實(shí)用型公報(bào)(Kokai)No.60-90548中所公開的那樣，連續(xù)薄板坯鑄造設(shè)備的每個(gè)側(cè)壩2a，2b包括容納在側(cè)壩外殼中的熱絕緣體；一附在熱絕緣體上的基體構(gòu)件；一裝在基體構(gòu)件的與冷卻滾筒對(duì)應(yīng)的部分上的陶瓷板。由于上述布置，側(cè)壩在鑄造時(shí)被推靠在冷卻滾筒的端面上，而陶瓷板則在其與冷卻滾筒的端面接觸時(shí)被磨去，以致可以消除陶瓷板與冷卻滾筒的端面之間的間隙。因此，有可能防止熔融金屬泄漏。如同在日本未審查專利公報(bào)(Kokai)No.61-266160中所公開的那樣，側(cè)壩通常是振蕩的，以致陶瓷板的磨耗被加速。
在上述薄板連續(xù)鑄造設(shè)備中，被鑄造的鋼的量由在冷卻滾筒的端面上滑動(dòng)的側(cè)壩的陶瓷板的磨耗速度決定。因此，非常重要的是，降低陶瓷板的磨耗，以增加被鑄造的鋼的量。
陶瓷板的磨耗受到這樣一些因素的影響，例如它的硬度、表面溫度和表面粗糙度。為了降低陶瓷板的磨耗，向滑動(dòng)地與冷卻滾筒的端面接觸的陶瓷板的磨耗表面供以潤滑劑。由上所述，磨耗可以通過潤滑劑的作用減少，進(jìn)而可以降低陶瓷板的表面溫度并使冷卻滾筒的端面變光滑。因此，有可能減小冷卻滾筒的滑動(dòng)表面與陶瓷板的磨耗表面之間的摩擦因數(shù)。其結(jié)果為，有可能防止側(cè)壩打開。因此，密封性能可以改進(jìn)，以致能防止熔融金屬泄漏。
就用于向陶瓷板的磨耗表面供給潤滑劑的措施而言，日本未審查專利公報(bào)(Kokai)No.63-248547公開了一種方法，其中，固體潤滑劑通過氣缸的操作被推靠在冷卻滾筒的端面上或側(cè)壩的陶瓷板的磨耗表面上，或是按另一種方案，將分散在液體中的固體潤滑劑細(xì)粉噴灑并使其附著在冷卻滾筒的端面上或側(cè)壩的陶瓷板的磨耗表面上。
不過，當(dāng)如同在日本未審查專利公報(bào)(Kokai)No.63-248547中所公開的那樣，采用普通的側(cè)壩并且簡單地使固體潤滑劑附著在滑動(dòng)表面上時(shí)，不一定能夠在滑動(dòng)表面上得到充分的潤滑效果。也就是說，當(dāng)已經(jīng)附著在冷卻滾筒的端面上的潤滑劑量小時(shí)，或即使?jié)櫥瑒┝孔銐虼蠖?dāng)潤滑劑被與冷卻滾筒的端面接觸的側(cè)端陶瓷板的進(jìn)入(進(jìn)口)部分11刮下時(shí)，不可能得到足夠大的潤滑作用，該進(jìn)入部分11用圖2(a)中的箭頭指出并位于滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)。另一方面，當(dāng)已經(jīng)附著在冷卻滾筒的端面上的潤滑劑量過大時(shí)，被從冷卻滾筒的端面和側(cè)端陶瓷板之間的間隙中擠出的潤滑劑進(jìn)入鋼水池中。因此，鋼水受到污染。當(dāng)將冷卻滾筒的端面與側(cè)端陶瓷板之間的間隙延伸，以防止上述問題時(shí)，鋼水有被嵌入的傾向。
發(fā)明概述本發(fā)明已經(jīng)做到能解決上述問題。本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一側(cè)壩，它能執(zhí)行重要的潤滑功能，以致能在長的時(shí)間段內(nèi)穩(wěn)定地進(jìn)行連續(xù)鑄造。還有，本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種連續(xù)鑄造方法，通過該方法，可以用其中含有上述側(cè)壩的連續(xù)鑄造設(shè)備進(jìn)行連續(xù)鑄造。
用于達(dá)到上述目的的本發(fā)明的概況將說明如下(1)一雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，它包括一對(duì)冷卻滾筒；一對(duì)布置成與冷卻滾筒的端面接觸的側(cè)壩；一用于容納熔融金屬的熔融金屬池，該熔融金屬池由冷卻滾筒和側(cè)壩形成，其中，熔融金屬被倒入熔融金屬池中并在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)的周向表面上被冷卻和凝固；和一用于將固體潤滑劑推靠在側(cè)壩在其上滑動(dòng)的冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上，以便連續(xù)供給固體潤滑劑的潤滑機(jī)構(gòu)，其中，在固體潤滑劑被推靠在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的地方的后方，側(cè)壩板與冷卻滾筒的端面的接觸角為一銳角，或是側(cè)壩板的一部分的構(gòu)形做成圓弧形。
(2)根據(jù)第1項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，它進(jìn)一步包括一在供給固體潤滑劑時(shí)用于將固體潤滑劑導(dǎo)至滑動(dòng)表面上的導(dǎo)管，該導(dǎo)管包括一水冷裝置。
(3)根據(jù)第2項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，其中，固體潤滑劑在還原氣體氛圍或惰性氣體氛圍中被連續(xù)地送至側(cè)壩在其上滑動(dòng)的冷卻滾筒的滑動(dòng)面上，同時(shí)在導(dǎo)管內(nèi)送入還原氣體或惰性氣體。
(4)用按照1至3項(xiàng)中的任一項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2的表面壓力將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
(5)用按照1至3項(xiàng)中的任一項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/min的推送速度將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
(6)根據(jù)4或5項(xiàng)的連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，固體潤滑劑為燒結(jié)體，它包括具有2％～60％的孔隙度的孔隙，在固體潤滑劑使用的溫度范圍內(nèi)為液體的液體潤滑劑被浸漬入孔隙中。
(7)按照4至6項(xiàng)中的任一項(xiàng)的用雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，固體潤滑劑做成棒形燒結(jié)體，沿縱向在燒結(jié)體中至少形成一個(gè)通孔，液體潤滑劑在固體潤滑劑使用的溫度范圍內(nèi)被埋入通孔中。
(8)按照4至7項(xiàng)中的任一項(xiàng)的用雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，在冷卻滾筒的端面與側(cè)壩板接觸的位置的前方并與側(cè)壩分離的位置上，固體潤滑劑被推靠和供給。
(9)按照4至7項(xiàng)中的任一項(xiàng)的用雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，在冷卻滾筒的端面與側(cè)壩板接觸的位置上，固體潤滑劑被推靠和供給。
(10)一雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，它包括一對(duì)冷卻滾筒；一對(duì)用自潤滑陶瓷做的、布置成與冷卻滾筒的端面接觸的側(cè)壩；一用于容納熔融金屬的熔融金屬池，熔融金屬池由冷卻滾筒和側(cè)壩形成，其中，熔融金屬被倒入熔融金屬池中并在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)的周向表面上被冷卻和凝固；和一用于將固體潤滑劑推靠在側(cè)壩在其上滑動(dòng)的冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上，以便連續(xù)供給固體潤滑劑的潤滑機(jī)構(gòu)，其中，在固體潤滑劑被推靠在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的位置的后方，側(cè)壩板與滑動(dòng)滾筒的端面的接觸角為一銳角，或是側(cè)壩板的一部分的構(gòu)形做成圓弧形。
(11)用根據(jù)第10項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2的表面壓力將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
(12)用根據(jù)第10項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/min的推送速度將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
附圖的簡要說明圖1是一透視圖，它示出了傳統(tǒng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備的概況。
圖2(a)是傳統(tǒng)的側(cè)壩的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的放大的剖視圖。圖2(b)和2(c)是本發(fā)明的側(cè)壩的結(jié)構(gòu)的例子的放大的剖視圖。
圖3是正視圖，示出了傳統(tǒng)的側(cè)壩的布置。
圖4是透視圖，示出了本發(fā)明的固體潤滑劑推送裝置的概況。
圖5是一曲線圖，示出了給予固體潤滑劑的推送表面壓力與陶瓷側(cè)壩板的磨耗率之間的關(guān)系。
圖6是一曲線圖，示出了給予固體潤滑劑的推送表面壓力與潤滑劑消耗指數(shù)之間的關(guān)系，給予固體潤滑劑的推送表面壓力與在滾筒滑動(dòng)表面上的潤滑劑附著指數(shù)之間的關(guān)系，給予固體潤滑劑的推送表面壓力與由潤滑劑引起的有缺陷的薄板鑄件出現(xiàn)指數(shù)之間的關(guān)系，和給予固體潤滑劑的推送表面壓力與熔融金屬嵌入指數(shù)之間的關(guān)系。
圖7是本發(fā)明的固體潤滑劑推送裝置的導(dǎo)管的透視圖。
圖8是沿圖7的A’-A’線的放大的剖視圖，它示出了與冷卻滾筒端面在一起的結(jié)構(gòu)。
圖9是沿圖7的B’-B’線的放大的剖視圖，它示出了與冷卻滾筒端面在一起的結(jié)構(gòu)。
圖10是一透視圖，它示出了在本發(fā)明的固體潤滑劑推送裝置中的惰性氣體的氛圍的概況。
圖11是沿圖10的C-C線的放大的剖視圖，它示出了與冷卻滾筒端面在一起的結(jié)構(gòu)。
圖12是一示意的剖視圖，它示出了本發(fā)明的固體潤滑劑的一個(gè)例子。
圖13是一示意的剖視圖，它示出了本發(fā)明的固體潤滑劑的另一個(gè)例子。
圖14是一曲線圖，它示出了給予固體潤滑劑的推送表面壓力與在滾筒滑動(dòng)表面上的潤滑劑附著指數(shù)之間的關(guān)系。
圖15是一曲線圖，它示出了例1中的滑動(dòng)距離與滾筒端面的磨耗量之間的關(guān)系。
圖16是一曲線圖，它示出了例1中的滑動(dòng)距離與陶瓷板的磨耗量之間的關(guān)系。
圖17是一曲線圖，它示出了例1中的陶瓷板的位置與陶瓷板的磨耗量之間的關(guān)系。
圖18是一曲線圖，它示出了例2中的滑動(dòng)距離與摩擦因數(shù)之間的關(guān)系。
圖19是一曲線圖，它示出了例2中的滾筒滑動(dòng)表面的磨耗量與滑動(dòng)距離的關(guān)系。
圖20是一曲線圖，它示出了例2中的滑動(dòng)距離與陶瓷板的磨耗量之間的關(guān)系。
圖21是一曲線圖，它示出了例2中所消耗的固體潤滑劑的費(fèi)用指數(shù)。
圖22是一曲線圖，它示出了例3至7和對(duì)比例1至3中的滑動(dòng)距離與摩擦因數(shù)的關(guān)系。
圖23是一曲線圖，它示出了例3至7和對(duì)比例1至3中的滾筒滑動(dòng)面的磨耗量與滑動(dòng)距離之間的關(guān)系。
圖24是一曲線圖，它示出了例3至7和對(duì)比例1至3中的陶瓷板磨耗量與滑動(dòng)距離之間的關(guān)系。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式下面描述本發(fā)明的特征。在此雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備中，在由一對(duì)冷卻滾筒和一對(duì)側(cè)壩形成的區(qū)域中設(shè)置一熔融金屬池，在池中容納熔融金屬。熔融金屬被倒入此熔融金屬池中。當(dāng)熔融金屬在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)的周向表面上被冷卻和凝固時(shí)，就可生產(chǎn)薄板。當(dāng)固體潤滑劑被推靠在冷卻滾筒與側(cè)壩之間的滑動(dòng)表面上時(shí)，固體潤滑劑被連續(xù)送至側(cè)壩上。側(cè)端板的形狀要如此形成，即從側(cè)壩至滾筒端面的距離要在其到達(dá)接觸起點(diǎn)時(shí)逐步減小。本發(fā)明提供結(jié)合在薄板連續(xù)鑄造設(shè)備中的上述潤滑側(cè)壩的結(jié)構(gòu)。
圖3中所示的側(cè)壩2a的組成如下。在側(cè)壩2a的外面設(shè)有側(cè)壩外殼7。在側(cè)壩2a內(nèi)，依次地設(shè)置有容納在側(cè)壩外殼7中的絕熱體8、基體構(gòu)件9和裝在基體構(gòu)件9上的陶瓷板10。陶瓷板10沿直接在冷卻滾筒端面15的滑動(dòng)表面16上滑動(dòng)的磨耗表面20布置。如圖2(b)和2(c)所示，按照本發(fā)明，陶瓷板10在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的進(jìn)入部分11用一平面或曲面倒棱(倒角)。在這方面，圖2(a)是一視圖，它示出了傳統(tǒng)的陶瓷板10，其在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的進(jìn)入部分11沒有倒棱。
圖4是一視圖，它示出了用于本發(fā)明的固體潤滑劑推送裝置的一個(gè)例子。在此固體潤滑劑推送裝置中，固體潤滑劑塊14a、14b用缸17a、17b以預(yù)定的表面壓力被推靠在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面16上。
應(yīng)當(dāng)指出，推送裝置并不限于此特殊例子。只要固體潤滑劑塊能以預(yù)定的壓力被推靠在冷卻滾筒滑動(dòng)表面16上，也可以用拉伸彈簧和其它東西代替壓力缸17a、17b。
本發(fā)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?？捎玫臐櫥瑒┑睦佑蠦N，石墨，二硫化鉬，二硫化鎢，云母，滑石和CaCO3。
下面將參看


本發(fā)明的原理。
圖5是一曲線圖，它示出了給予固體潤滑劑BN的推送表面壓力與側(cè)壩的陶瓷板的磨耗率之間的關(guān)系，其中，陶瓷板的磨耗率是用于表明潤滑劑的潤滑效果的最重要的指數(shù)。在此曲線圖中，示出了兩種情況。一種情況是，其中，側(cè)壩的陶瓷板的在滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的部分用平面或曲面倒棱；另一種情況是，其中側(cè)壩的陶瓷板的在滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的部分未倒棱。就此而論，當(dāng)陶瓷板的這部分被倒棱時(shí)，平面與曲面之間并無差別。因此，兩種情況在圖中都用一條曲線表示。
當(dāng)側(cè)壩的陶瓷板的在滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的部分用平面或曲面倒棱時(shí)，固體潤滑劑可以被流暢地送入冷卻滾筒的滑動(dòng)面與陶瓷板的磨耗表面之間的間隙中。另一方面，當(dāng)在這部分未倒棱時(shí)，潤滑劑被陶瓷板的在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的部分刮落，以致潤滑劑不能被流暢地送至滑動(dòng)面上。因此，必須通過加大推送表面壓力，使?jié)櫥瑒└鼜?qiáng)烈地附著在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上，從而實(shí)現(xiàn)潤滑功能。
在這方面，按照第一發(fā)明，銳角最好在1°～60°的范圍內(nèi)。當(dāng)銳角小于1°或大于60時(shí)，潤滑劑被刮落，以致它不能被充足地加到滑動(dòng)表面上。
雖然根據(jù)固體潤滑劑的物理性能，絕對(duì)值有一點(diǎn)點(diǎn)差別，但是當(dāng)給予潤滑劑的表面壓力低于2kgf/cm2時(shí)，附著在滑動(dòng)表面上的潤滑劑量是很小的。因此，不可能在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面與陶瓷板的磨耗表面之間的間隙中供給足夠大的潤滑劑量。其結(jié)果是，不可能完成足夠大的潤滑功能。
圖6是一曲線圖，它示出了給予固體潤滑劑BN的推送表面壓力與潤滑劑消耗指數(shù)之間的關(guān)系，給予固體潤滑劑BN的推送表面壓力與在滾筒滑動(dòng)表面上的潤滑劑附著指數(shù)之間的關(guān)系，給予固體潤滑劑BN的推送表面壓力與由潤滑劑引起的有缺陷的薄板鑄件出現(xiàn)指數(shù)之間的關(guān)系，和給予固體潤滑劑BN的推送表面壓力與熔融金屬嵌入指數(shù)之間的關(guān)系。在此情況下，潤滑劑消耗指數(shù)和潤滑劑附著指數(shù)都是在推送表面壓力為20kgf/cm2的情況下所消耗的潤滑劑量為1時(shí)的相對(duì)值。有缺陷的薄板出現(xiàn)指數(shù)和熔融金屬嵌入指數(shù)都是在所有試驗(yàn)的數(shù)值取為1的情況下的相對(duì)的發(fā)生頻率。
所消耗的固體潤滑劑量隨著推送表面壓力的加大而增加。另一方面，就所消耗的潤滑劑量而言，當(dāng)考慮到已經(jīng)附著在滾筒的滑動(dòng)表面上的潤滑劑量時(shí)，它的增加與給予潤滑劑的推送表面壓力的增加成正比，直至推送表面壓力達(dá)到15kg/cm2為止。不過，當(dāng)推送表面壓力已經(jīng)達(dá)到15kgf/cm2時(shí)，已經(jīng)附著在滑動(dòng)表面上的潤滑劑量就飽和，即附著在滑動(dòng)表面上的潤滑劑量不再增加。換句話說，當(dāng)給予預(yù)定的推送表面壓力時(shí)，可以使足夠大的潤滑劑量附著在滾筒的滑動(dòng)表面上，以便執(zhí)行所要求的潤滑功能。即使給予高于預(yù)定的推送表面壓力的表面壓力，潤滑功能也不能增加，而潤滑費(fèi)用則提高。
當(dāng)提高推送表面壓力并加大潤滑劑消耗時(shí)，被從滾筒端面與陶瓷板之間的滑動(dòng)部分?jǐn)D出并進(jìn)入熔融金屬中的潤滑劑量加大。這樣擠出的潤滑劑被卷入薄板坯中，于是有缺陷的薄板的出現(xiàn)就如圖6所示迅速增加。當(dāng)增加附著在滾筒的滑動(dòng)表面上的潤滑劑的量時(shí)，附著的潤滑劑層的厚度也增加。因此，滾筒端面與陶瓷板之間的間隙加大。其結(jié)果為，如圖6所示，在滾筒端面與陶瓷板之間的間隙中積極地產(chǎn)生熔融金屬嵌入，它在連續(xù)鑄造的操作中產(chǎn)生各種問題。
就推送側(cè)壩板的操作與潤滑效果之間的關(guān)系而言，當(dāng)側(cè)壩板的陶瓷板用軟的BN材料制造時(shí)，陶瓷板的磨耗的進(jìn)行與側(cè)壩的推送方式一致。因此，軟的BN材料的密封性能卓越，能阻止熔融金屬泄漏。不過，除非側(cè)壩被連續(xù)推送，否則密封性能要降低。根據(jù)發(fā)明人所做的試驗(yàn)結(jié)果，可以得到下列各點(diǎn)。如果給予側(cè)壩的表面壓力不超過2kg/cm2，則不能保證阻止熔融金屬泄漏的密封性能。當(dāng)加入固體潤滑劑并執(zhí)行潤滑功能時(shí)，即使側(cè)壩不被連續(xù)推送，也有可能保證表面壓力高于2kg/cm2。滑動(dòng)距離增加得越長，陶瓷板的磨耗被抑制得越多。
由于上述理由，按照本發(fā)明，將側(cè)壩的陶瓷板的在滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的部分倒棱成平面或曲面，并用2～15kgf/cm2的表面壓力推送一塊固體潤滑劑。這就有可能得到預(yù)定的潤滑效果，并在一長的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行連續(xù)鑄造。
根據(jù)固體潤滑劑的類型，如果由固體潤滑劑形成的本體的強(qiáng)度是低的，則不可能通過控制表面壓力穩(wěn)定地將潤滑劑送到滑動(dòng)表面上。在上述情況下，當(dāng)推送速度被控制為0.1～10mm/min時(shí)，就有可能進(jìn)給固體潤滑劑。不過，當(dāng)推送速度小于0.1mm/min時(shí)，則附著在滾筒滑動(dòng)表面上的潤滑劑的量是小的，不可能在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面與陶瓷板的磨耗表面之間的間隙中送入足夠大的量的潤滑劑。由于上述情況，不可能提供足夠高的潤滑效果。由于上述原因，推送速度的下限被設(shè)定為0.1mm/min。另一方面，當(dāng)推送速度提高到高于10mm/min的值時(shí)，附著在該筒滑動(dòng)表面上的潤滑劑的量飽和，以致不能提高潤滑效果，進(jìn)一步反而提高潤滑費(fèi)用。此外，提高了擠出并進(jìn)入鋼水的潤滑劑的量，增加了有缺陷的薄板坯的出現(xiàn)。因此，推送速度的上限被設(shè)定為10mm/min。
下面將說明在側(cè)壩上放有潤滑劑燒結(jié)體的系統(tǒng)。圖7、8和9是用于示出該系統(tǒng)的概況的視圖。如同在這些視圖中所示出的那樣，陶瓷板10裝在與冷卻滾筒端面15的滑動(dòng)表面16接觸的表面上，也就是說，陶瓷板10沿磨耗表面20安裝。在位于側(cè)壩的上部的磨耗表面20上的兩個(gè)位置18a、19a形成潤滑劑進(jìn)給口，其中，此上部不與熔融鋼接觸。在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)，此潤滑劑進(jìn)給口的陶瓷板的段50做成曲面，以使所進(jìn)給的潤滑劑可以容易地進(jìn)入至滾筒端面15與陶瓷板10之間。
在潤滑劑進(jìn)給口中設(shè)有一導(dǎo)管22，潤滑劑塊14a可移動(dòng)地被插入該管中。潤滑劑推送裝置由缸17a和一潤滑劑支承部分21組成，該支承部分裝在缸17a的活塞桿的前端上。潤滑劑塊14a由支承部分21支承并以預(yù)定的表面壓力被推靠在冷卻滾筒端面的滑動(dòng)表面16上。只要推送裝置能以預(yù)定的表面壓力將潤滑劑塊推靠在滑動(dòng)表面上，任何類型的推送裝置都可以采用。參考數(shù)字13是一個(gè)用于振蕩(振動(dòng))側(cè)壩的振蕩裝置。
下面對(duì)一種情形提供說明，在該情形中，潤滑劑塊布置在側(cè)壩的某個(gè)位置上，在導(dǎo)管中布置有水冷裝置。
圖10和11是示出該情形的概況的視圖。如同在這些圖中所示，在進(jìn)給口處設(shè)置有導(dǎo)管22，其中含有冷卻裝置，導(dǎo)管伸入側(cè)壩2a中。一固體潤滑劑塊14a被插入此導(dǎo)管22中。一用于導(dǎo)入惰性氣體的氣體導(dǎo)管23與此導(dǎo)管22相連，并使水24在導(dǎo)管22的外面流動(dòng)，以使其能被水冷。
下面描述潤滑劑的冷卻狀況。當(dāng)固體潤滑劑未被冷卻時(shí)，其溫度為1200℃(因?yàn)閷?dǎo)管伸入側(cè)壩內(nèi)，其溫度非常高)，而當(dāng)固體潤滑劑被冷卻時(shí)，其溫度不超過150℃。由于上述情況，就有可能采用像石墨、二硫化鉬和二硫化鎢這樣的固體潤滑劑，它們?cè)跍囟鹊陀谄錂C(jī)械強(qiáng)度降低的溫度范圍時(shí)的熱阻是低的。就將惰性氣體導(dǎo)入設(shè)備的氛圍而言，當(dāng)導(dǎo)入氮?dú)饣駻r氣時(shí)，有可能將氧的濃度降低至不超過0.5％的值。由于上述情況，有可能防止抗氧化性能低的固體潤滑劑如石墨，二硫化鉬和二硫化鎢被氧化。
潤滑劑推送裝置由缸17a和一潤滑劑支承部分21組成，該支承部分裝在缸17a的活塞桿的前端上。潤滑劑塊14a由支承部分21支承并以預(yù)定的表面壓力被推靠在冷卻滾筒端面的滑動(dòng)表面16上。
下面說明潤滑劑的特性。
按照本發(fā)明，采用了一種固體潤滑劑體(示于圖12中)。固體潤滑劑是這樣形成的，即將BN的燒結(jié)體(成形體)浸漬以在使用溫度范圍為液體的潤滑劑。還采用了一種固體潤滑劑體(示于圖13中)，它是這樣形成的，即在BN的棒形燒結(jié)體(成形體)中沿縱向形成一通孔，在通孔中充填以在使用溫度范圍為液體的潤滑劑。當(dāng)采用上述固體潤滑劑的燒結(jié)體時(shí)，與BN在其中作為簡單的物質(zhì)使用的情況相比，BN在滾筒滑動(dòng)表面上的附著效率得到提高(示于圖14中)。由于上述情況，潤滑效果可以在同樣的推壓表面壓力下得到提高。因此，有可能減少潤滑劑的消耗。因此，費(fèi)用可以減少。
為了利用浸漬的潤滑劑提高固體潤滑劑的附著效率，燒結(jié)體的孔隙度必須至少為2％。根據(jù)保持剛性的觀點(diǎn)，燒結(jié)體的孔隙度最好不超過60％。
固體潤滑劑的燒結(jié)體材料不限于BN。例如，具有自潤滑性能的材料如石墨、云母、二硫化鎢、二硫化鉬、滑石或CaCO3都可以使用。
被浸漬的物質(zhì)或被埋入的物質(zhì)可以是在使用溫度范圍為液體的潤滑劑如潤滑油、潤滑脂、蠟和其熔點(diǎn)不大于600℃的玻璃。
下面將說明本發(fā)明的一個(gè)例子。
就陶瓷板的磨耗量而言，當(dāng)磨耗量在滑動(dòng)3km的距離的情況下不超過0.7mm時(shí)，則有可能在一次鑄造作業(yè)中處理360噸的鑄件。在此情況下，滾筒端面的磨耗量最好不超過10μm每3km。在BN的情況下，潤滑劑的消耗不超過0.4mm/min(在滑動(dòng)3km的距離的情況下，潤滑劑的消耗為20mm)。當(dāng)用推送潤滑劑的燒結(jié)體來控制表面壓力時(shí)，軟質(zhì)材料傾向于很快地被消耗掉。例子例1作為例子，進(jìn)行了下列試驗(yàn)。在試驗(yàn)中所用的水冷滾筒1a、1b用SUS 304制造。側(cè)壩的陶瓷板10用50％的BN和50％的AIN制造。側(cè)端板靠在水冷滾筒的端面上的推壓表面壓力為3kg/cm2。鑄造速度為80m/min。陶瓷板10與水冷滾筒的端面15的滑動(dòng)表面16的接觸長度為470mm。
在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)的潤滑劑進(jìn)給口處，其厚度為10mm的陶瓷板10的一個(gè)端部如圖9中的參考數(shù)字50所示用10R倒棱。
在此設(shè)備中，采用其截面為圓形的固體潤滑劑塊，它用通過熱壓燒結(jié)的BN材料制造。此固體潤滑劑以2.5kg/cm2的表面壓力被推靠在冷卻滾筒滑動(dòng)表面上，以便強(qiáng)制潤滑。圖15是一曲線圖，它示出了滑動(dòng)距離與滾筒端面的磨耗量之間的關(guān)系。圖16是一曲線圖，它示出了滑動(dòng)距離與陶瓷板10的磨耗量之間的關(guān)系。在兩種情況下，都通過采用潤滑劑而達(dá)到顯著的效果。
在圖17中示出了陶瓷板10的輪廓曲線，板在從潤滑劑進(jìn)給口至陶瓷板的最下端的滑動(dòng)地方的區(qū)域中磨損。就磨損的陶瓷板10的輪廓曲線而言，當(dāng)潤滑劑進(jìn)給口未用R倒棱時(shí)，在靠近潤滑劑進(jìn)給口的地方的磨耗量是小的，不過，磨耗量的增加與滑動(dòng)距離的增加成正比。這就說明了潤滑劑在其中到達(dá)滑動(dòng)表面上的本發(fā)明的效果。例2在例2中，試驗(yàn)在下列條件下進(jìn)行。采用了同一個(gè)薄板連續(xù)鑄造設(shè)備。制備了用石墨和二硫化鉬做的圓柱形固體潤滑劑塊，其外徑為10mm。使水在導(dǎo)管的水冷管中流動(dòng)。在側(cè)端板以預(yù)定的表面壓力被推靠在水冷滾筒的滑動(dòng)表面上的同時(shí)，強(qiáng)制地進(jìn)行潤滑。
水冷滾筒的滑動(dòng)表面與陶瓷構(gòu)件的磨耗表面之間的摩擦因數(shù)由水冷滾筒的轉(zhuǎn)矩值求得并示于圖18中。與未采用固體潤滑劑的對(duì)比例相比，本發(fā)明中的摩擦因數(shù)大大減小。
圖19示出了冷卻滾筒的端面在此時(shí)的磨耗量。圖20示出了陶瓷構(gòu)件的磨損表面在此時(shí)的磨耗量。在上述情況下，采用了固體潤滑劑，并在每個(gè)1km的滑動(dòng)距離進(jìn)行了測量。從表1可以看出，按照本發(fā)明，與對(duì)比例的磨耗量相比，滾筒端面的滑動(dòng)表面的磨耗量或陶瓷構(gòu)件的磨耗表面的磨耗量都顯著減少。
表1

在本發(fā)明的情況下的磨耗量低于對(duì)比例的原因可以考慮如下。按照本發(fā)明，當(dāng)導(dǎo)管被冷卻的同時(shí)，固體潤滑劑經(jīng)過導(dǎo)管被進(jìn)給。由于上述情況，可以達(dá)到下列作用(1)冷卻滾筒的滑動(dòng)表面在陶瓷構(gòu)件的磨耗表面上滑動(dòng)時(shí)，可以提高潤滑效果。
(2)降低了陶瓷構(gòu)件的磨耗表面的表面溫度。
(3)可以減少冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的凹凸不平的產(chǎn)生。
下面，研究這樣一種情況，此時(shí)，采用了與上述例子相同的薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，并且在采用二硫化鉬固體潤滑劑時(shí)，使N2氣體在同樣條件下在導(dǎo)管中流動(dòng)。作為研究結(jié)果，有可能得到與用石墨作為潤滑劑而且導(dǎo)管用水冷、未使N2氣體在導(dǎo)管中流動(dòng)的情況相同的卓越潤滑效果。
另一方面，當(dāng)導(dǎo)管未用水冷而且導(dǎo)管內(nèi)部充以大氣，同時(shí)用石墨作為固體潤滑劑時(shí)，在石墨中產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)。因此，石墨被氧化而且磨損。其結(jié)果為，不可能用這種氧化的石墨作為固體潤滑劑。當(dāng)采用二硫化鉬時(shí)，達(dá)到了與上面所描述的相同的效果。因此，不可能用氧化的二硫化鉬作為固體潤滑劑。
在這方面，圖21是一曲線圖，其中用指數(shù)表示了用BN、石墨和二硫化鉬作為固體潤滑劑的情況的固體潤滑劑費(fèi)用。從圖中可以看出，當(dāng)按照本發(fā)明采用比較廉價(jià)的固體潤滑劑時(shí)，鑄造費(fèi)用可以減少。例3在此例子中，固體潤滑劑在離開側(cè)端板一個(gè)距離的地方被推靠在滾筒端面上。將二硫化鎢固體潤滑劑做成圓柱形體，其外徑為10mm，其形狀用蠟保持。在此情況下，冷卻滾筒的滑動(dòng)表面受到強(qiáng)制潤滑，同時(shí)推壓表面壓力保持為6kgf/cm2。
冷卻滾筒的滑動(dòng)表面與陶瓷磨耗表面之間的摩擦因數(shù)可用冷卻滾筒的轉(zhuǎn)矩值求得。如此得到的摩擦因數(shù)示于圖22中。從圖22可以看出，與未采用固體潤滑劑即未進(jìn)行潤滑的情況相比，本發(fā)明中的摩擦因數(shù)大大地減少。
圖23是一曲線圖，它示出了滾筒的滑動(dòng)表面的磨耗量，其中，磨耗量是按每1km的滑動(dòng)距離測量的。圖24是一曲線圖，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的滑動(dòng)距離測量的。與未采用固體潤滑劑的情況相比，當(dāng)采用本發(fā)明時(shí)，滾筒端面的滑動(dòng)表面和陶瓷板的磨耗表面兩者的磨耗量都顯著地降低。磨耗量減少的原因可以考慮如下(1)按照本發(fā)明，提高了潤滑效果。
(2)按照本發(fā)明，降低了表面溫度。
(3)按照本發(fā)明，減少了冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的凹凸不平。例4在例4中，采用了與例3相同的設(shè)備和條件，并且采用了用BN做的固體潤滑劑。試驗(yàn)結(jié)果示于圖22、23和24中，與采用二硫化鎢作為固體潤滑劑的例3的情況相同，例4達(dá)到了卓越的潤滑效果。例5在此例子中，采用BN的燒結(jié)體作為固體潤滑劑，并且采用變速型推送裝置作為潤滑劑進(jìn)給裝置。其它設(shè)備和條件與例3的相同，而且固體潤滑劑以與6kgf/cm2的推送表面壓力對(duì)應(yīng)的0.5mm/min的進(jìn)給速度被進(jìn)給。試驗(yàn)結(jié)果示于圖22、23和24中。在此例子中，達(dá)到了與例3相同的卓越的潤滑效果。例6在此例子中，采用了與例3相同的設(shè)備和條件，并且采用了固體潤滑劑燒結(jié)體，該燒結(jié)體以這樣一種方式形成，即在正常壓力下燒結(jié)的BN燒結(jié)體在真空中被浸漬以菜子油，燒結(jié)體的孔隙度為45％。試驗(yàn)結(jié)果示于圖22、23和24中。例6示出的潤滑效果好于例3和4的潤滑效果。例7在此例子中，采用了與例3相同的設(shè)備和條件，同時(shí)如下制造固體潤滑劑。在棒形BN熱壓燒結(jié)體中沿縱向做出一通孔。在通孔中埋入硬脂酸蠟。試驗(yàn)結(jié)果示于圖22、23和24中。例7示出的潤滑效果好于例3和4的潤滑效果。其結(jié)果示于表2中。
表2

對(duì)比例1在此例子中，側(cè)壩的陶瓷板在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)入側(cè)的部分沒有倒棱，而是保持為垂直于滾筒端面的形狀。其它條件與例3的相同。在上述條件下進(jìn)行鑄造試驗(yàn)。其結(jié)果為，與沒有進(jìn)行潤滑的情況相比，陶瓷板的磨耗速度降低，但是，它不可能達(dá)到像上述例子中所示的那樣的顯著的潤滑效果。對(duì)比例2接著，在下列條件下進(jìn)行鑄造試驗(yàn)。以這樣一種方式進(jìn)行強(qiáng)制潤滑，即將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的表面壓力設(shè)定為1kgf/cm2，其它條件均與例3的相同。其結(jié)果為，附著在滾筒端面上的潤滑劑的量減少，以致不能達(dá)到與上述例子相同的顯著的潤滑效果。對(duì)比例3在此對(duì)比例中，如下進(jìn)行鑄造試驗(yàn)。將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的表面壓力保持為20kgf/cm2，以便進(jìn)行強(qiáng)制潤滑，其它條件均與例3的相同。其試驗(yàn)結(jié)果為，雖然附著在冷卻滾筒端面上的潤滑劑處于良好狀態(tài)，但是熔融金屬在鑄造過程中被擠入。因此，鑄造作業(yè)在中途停頓。發(fā)明人研究了如此得到的薄板。作為研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，潤滑劑以夾渣的形式集中在薄板坯的端部。由于這種夾渣，薄板有缺陷。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，按照本發(fā)明，當(dāng)采用固體潤滑劑時(shí)，鑄造時(shí)間可以延長，進(jìn)而由于滑動(dòng)表面的摩擦因數(shù)降低而可以防止側(cè)壩的振蕩，以致冷卻滾筒端面或陶瓷板的壽命可以延長。因此，有可能在長的時(shí)間段內(nèi)穩(wěn)定地進(jìn)行薄板連續(xù)鑄造。
權(quán)利要求
1．一雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，它包括一對(duì)冷卻滾筒；一對(duì)布置成與冷卻滾筒的端面接觸的側(cè)壩一用于容納熔融金屬的熔融金屬池，該熔融金屬池由冷卻滾筒和側(cè)壩形成，其中，熔融金屬被倒入熔融金屬池中并在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)的周向表面上被冷卻和凝固；和一用于將固體潤滑劑推靠在側(cè)壩在其上滑動(dòng)的冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上，以便連續(xù)供給固體潤滑劑的潤滑機(jī)構(gòu)，其中，在固體潤滑劑被推靠在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的地方的后方，側(cè)壩板與冷卻滾筒的端面的接觸角為一銳角，或者側(cè)壩板的該部分的構(gòu)形做成圓弧形。
2．如權(quán)利要求1的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，它進(jìn)一步包括一在供給固體潤滑劑時(shí)用于將固體潤滑劑導(dǎo)至滑動(dòng)表面上的導(dǎo)管，該導(dǎo)管包括一水冷裝置。
3．如權(quán)利要求2的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，其中，固體潤滑劑在還原氣體氛圍或惰性氣體氛圍中被連續(xù)地送至側(cè)壩在其上滑動(dòng)的冷卻滾筒的滑動(dòng)面上，同時(shí)在導(dǎo)管內(nèi)送入還原氣體或惰性氣體。
4．用按照權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2的表面壓力將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
5．用按照權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/min的推送速度將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
6．如權(quán)利要求4或5的連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，固體潤滑劑為燒結(jié)體，它包括具有2％～60％的孔隙度的孔隙，該在固體潤滑劑使用的溫度范圍內(nèi)為液體的液體潤滑劑被浸漬入孔隙中。
7．如權(quán)利要求4至6中的任一項(xiàng)的用雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，固體潤滑劑做成棒形燒結(jié)體，沿縱向在燒結(jié)體中形成至少一個(gè)通孔，在固體潤滑劑使用的溫度范圍內(nèi)為液體的液體潤滑劑被埋入通孔中。
8．如權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)的用雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，在冷卻滾筒的端面與側(cè)壩板接觸的位置的前方并與側(cè)壩分離的位置上，固體潤滑劑被推靠和供給。
9．如權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)的用雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，其中，在冷卻滾筒的端面與側(cè)壩板接觸的位置上，固體潤滑劑被推靠和供給。
10．一雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備，它包括一對(duì)冷卻滾筒；一對(duì)用自潤滑陶瓷做的、布置成與冷卻滾筒的端面接觸的側(cè)壩；一用于容納熔融金屬的熔融金屬池，熔融金屬池由冷卻滾筒和側(cè)壩形成，其中，熔融金屬被倒入熔融金屬池中并在冷卻滾筒的旋轉(zhuǎn)的周向表面上被冷卻和凝固；和一用于將固體潤滑劑推靠在側(cè)壩在其上滑動(dòng)的冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上，以便連續(xù)供給固體潤滑劑的潤滑機(jī)構(gòu)，其中，在固體潤滑劑被推靠在冷卻滾筒的滑動(dòng)表面上的位置的后方，側(cè)壩與滑動(dòng)滾筒的端面的接觸角為一銳角，或者側(cè)壩的該部分的構(gòu)形做成圓弧形。
11．用按照權(quán)利要求10的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以2～15kgf/cm2，的表面壓力將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
12．用按照權(quán)利要求10的雙滾筒式薄板連續(xù)鑄造設(shè)備連續(xù)鑄造薄板的方法，它包括以0.1～10mm/nin的推送速度將固體潤滑劑推靠在冷卻滾筒的端面上的步驟。
全文摘要
一種通過將熔融金屬注入在一對(duì)冷卻滾筒和側(cè)壩之間形成的澆注池部分并通過旋轉(zhuǎn)用于凝固的冷卻滾筒的周向表面冷卻熔融金屬的用于生產(chǎn)薄鑄件坯的連續(xù)鑄造方法,它能由于潤滑作用而進(jìn)行穩(wěn)定的長期的鑄造,同時(shí)又防止由于潤滑劑供應(yīng)不足和熔融金屬污染而不能實(shí)現(xiàn)潤滑作用,并防止與過量的潤滑劑供應(yīng)有關(guān)的多余澆注,該方法的特征為,在加工溫度的范圍內(nèi),通過使用在陶瓷板的滾筒旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)入側(cè)部分倒棱的側(cè)壩,在進(jìn)行鑄造的同時(shí),將固體潤滑劑連續(xù)地壓靠在位于側(cè)壩的滾筒旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)入側(cè)的上游位置的冷卻滾筒的端面上,該陶瓷板與冷卻滾筒的端面滑動(dòng)接觸,固體潤滑劑以2kgf/cm
文檔編號(hào)B22D11/06GK1216487SQ97193902
公開日1999年5月12日 申請(qǐng)日期1997年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月17日
發(fā)明者竹內(nèi)友英, 齋藤達(dá)己, 濱井和男, 澤野清志, 江頭政信 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社