專利名稱：用于連續(xù)鑄造的熔融金屬進(jìn)料器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融金屬的連續(xù)鑄造，皿鋁和鋁合金。更特別的是，本發(fā)明涉及將熔融金屬弓I A^鑄機(jī)的鑄造空腔中的方法以及用于此目的的金屬進(jìn) 茅斗器。
背景技術(shù)：
金屬的連續(xù)鑄造已經(jīng)實施多年，例如ilil使用雙帶式鑄造機(jī)，雙滾筒鑄造機(jī)或者旋轉(zhuǎn)塊鑄造機(jī)。此類型的連鑄ma常具有形成在兩個面對和連續(xù)旋 轉(zhuǎn)鑄造表面之間的，水平的或者略微向下傾斜的鑄造空腔。熔融金屬被引入 空腔的一端，并且當(dāng)通過旋轉(zhuǎn)的鑄造表面牽引其M鑄造空腔時，它進(jìn)行冷 卻和凝固。鑄錠，板坯或者凝固帶在相反端從鑄造空腔顯露出來。通過一些形式的熔融金屬進(jìn)料器，熔融金屬被引入鑄造空腔中，其中該 進(jìn)料器在鑄造表面之間弓i入熔融金屬流。該進(jìn)料器可以是以頂部開放槽形式， 其中熔融金屬禾傭開口槽引導(dǎo)或者導(dǎo)入鑄造空腔(稱為' 腿料")中，或者更 雌利用包圍禾叩蹄鵬融金屬的出口，直到它從出口的駄端處的尖端中顯 露出來。由DC(直擻條)和遊賣的帶坯連鑄機(jī)兩者帝隨的條的錠^(臘出金屬板坯或者帶，這些金屬板還或者帶具有多種類型的表面缺陷。在直接y，法中，這樣的表面缺陷經(jīng)常利用"剝皮"(s卩從鑄造產(chǎn)品中除去細(xì)的表層)除去。然而，在i^賣的帶鑄造中，剝皮不是實際的或者經(jīng)濟(jì)的，并且其需要在最初^f共具有最少^M缺陷的產(chǎn)品。表面缺陷可以由多種機(jī)理產(chǎn)生，包括與金屬供給系統(tǒng)的難熔材料的反應(yīng)以及局部7賴卩非均勻性，并且已經(jīng)進(jìn)行了許多M來M^這樣缺陷的大小和數(shù)目。另一個普通的機(jī)理包括形成"冷疤"的表面氧化物的夾雜。這種缺陷起因 于形成在熔融金屬的彎月面表面上的不可避免的表面氧化物，其中熔融金屬 流出金屬進(jìn)料器以接觸移動模鑄造表面。當(dāng)彎月面表面^通過動模鑄造表 面進(jìn)行拖動時，氧化膜變得拉緊并且破裂，導(dǎo)致不規(guī)則特征的相對大的和明 顯的表面缺陷。這不僅影響鑄造產(chǎn)品的夕卜觀，而且會弓胞導(dǎo)致可靠性問題的 結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。在表面的特殊應(yīng)用中，這種缺陷對寺別關(guān)鍵性的，例如能 ^f諸存的箔片原料，和汽^l反，并且會限制鑄造的速度。先前存在多種參考公開的進(jìn)料器結(jié)構(gòu)以及弓l入金屬到連續(xù)鑄造空腔中的方法，例如1997年6月10日公開的美國專利5， 636， 681，和2004年4月 27日公開的美國專利6， 725， 904。這些專禾忪開的進(jìn)料器結(jié)構(gòu)意圖產(chǎn)頓 入鑄造空腔內(nèi)糊3詣流的金屬流。2003年12月17日授權(quán)給Hazelett Stri，Casting公司的歐洲專利 NO.EP0962271B1 (發(fā)明者Valerie G Kagan)公開了一種具有金屬輸皿置的帶 式鑄造裝置，該金屬輸送裝置"傾注"金屬至l滯上。輸機(jī)置的尖端相距帶的 表面隔開一個距離，并且其終止在一個端面處，該端面設(shè)置與輸魏置的金 屬接觸內(nèi)表面皿角。由Hazelett Strip Casting公司(發(fā)明者是Robert W. Hazelett等)申請，1987 年3月10日授權(quán)的美國專利4， 648， 438公開了一種帶式鑄造機(jī)和;^屬$俞送 驢，其中尖端的端部是'正方形"和設(shè)置與鑄造表面成直角。以下是具有尖端的帶坯連鑄機(jī)的例子，其中該尖端的內(nèi)部是朝向尖端的 錐形由ProlizenzAG申請(發(fā)明者IvanGy0ngy6s)， 1973年11月27日授權(quán) 的美國專利3， 774， 670;由Hunter Engineering公司(發(fā)明者Denis M. Smith) 申請，1997年8月26日授權(quán)的美國專利5， 660， 757;和由美國鋁公司(發(fā) 明者Nai-YiLi等)申請的，2001年授權(quán)的美國專利 6， 173， 755。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于改善熔融金屬的遊賣鑄造，特別是熔融鋁和它的合金， 特別為的是M^、鑄造產(chǎn)品的表面缺陷并且更特別減少結(jié)合入鑄件表面內(nèi)的氧 化的發(fā)生率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于將熔融金屬輸送入鑄型(mold又 稱為結(jié)晶器)內(nèi)的進(jìn)料器，其中該鑄型形成在連續(xù)鑄造機(jī)(又稱連鑄機(jī))的 相面對的鑄造表面之間。該進(jìn)料器包括凸出尖端的出口 (nozzle)，該尖端包 括至少一個壁，這些壁裝配有熔融金屬接觸內(nèi)表面，外表面和在內(nèi)表面和外 表面之間延伸的尖端的外部末端處的端面。內(nèi)表面和端面在一條直線處相互
連接并且形成小于88。的夾角，并且出口的壁在鄰近于 :線處具有0.5至 3繊勺厚度。根據(jù)另一個實施例，提供一種連續(xù)鑄造機(jī)，其包括一對穿過鑄造空腔彼 此面對的環(huán)形的鑄造表面，以相同的速度，在相同的方向上移動鑄造表面的 裝置，和用于在空腔的一端處將熔融金屬引入鑄造空腔內(nèi)的進(jìn)料器。該進(jìn)料 器包括凸出尖端的出口，該尖端包括至少一個壁，這些壁裝配有熔融金屬接 觸內(nèi)表面，外表面和在內(nèi)表面和夕卜表面之間延伸的尖端的外部^^處的端面。 內(nèi)表面和端面在一條直線處相互連接并且形成小于88度的夾角。該壁在鄰近 于該直線處具有0.5到3 范圍內(nèi)的厚度，并且在鑄造期間i亥直線定位在 與相鄰的鑄造表面間隔為0.5到3毫米的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，提供一種對熔融金屬進(jìn)fi^續(xù)的帶鑄造以 形成鑄it金屬帶產(chǎn)品的處理方法。該方^^括將從具有凸出出口尖端的出口 出來的熔融金屬供給到至少一個移動鑄造表面上，其中i亥熔融金屬與空氣接 觸時會產(chǎn)生氧化層，從而使得金屬形成彎月面，該彎月面具有在尖端的末立罱 和鑄造表面之間的金屬氧化物的表面涂層。該金屬從尖^iS行供給，該尖端 具有裝配有內(nèi)表面和端面的壁，該內(nèi)表面和端面在一條直線處相互連接并且 形成小于88度的夾角。該壁在鄰近于i趙線處具有0.5至U 3 的厚度，并 且在鑄造期間i亥直線定位在與相鄰的鑄造表面的間隔為0.5到3毫米的范圍 內(nèi)。本發(fā)明涉及獲得優(yōu)良表面質(zhì)量的連續(xù)鑄造的帶產(chǎn)品。當(dāng)發(fā)明者通自鑄 造技斜口體進(jìn)行普通的改進(jìn)獲得表面質(zhì)量方面的改善時，他們注意到存在 延伸通過鑄造產(chǎn)品的周期曲面條紋與鑄造的方向成直角。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)這些條 紋，至少部分是因為，形成在鑄造尖端和鑄造表面之間的彎月面的振動導(dǎo)致 的。當(dāng)鑄造活$餘屬，例如鋁時，彎月面表面鍍有金屬氧化物層，并且彎月 面的振動會,致使這層 。因此，暴露的底層金屬在與空氣反應(yīng)后鵬地 生成新的氧化層，但是當(dāng)該氧化層形成在鑄造表面時，該破l^在鑄型產(chǎn)品 的表面形成明顯的缺陷。理論上彎月面的振動^i鑄機(jī)所固有的，至少在用 于鑄造鋁和它的合金，以及其它的活潑金屬的帶式鑄造機(jī)中，并且它們不能 完全地消除。因此發(fā)明者采取了另一種途徑，也就是增加振動的均勻性以產(chǎn) 生具有小的，有規(guī)則間隔條紋的鑄造產(chǎn)品，因為這些產(chǎn)品的規(guī)則和精細(xì)的外 觀，這些產(chǎn)品不會在它們本身顯示出表面缺陷。特別地，人們發(fā)現(xiàn)要求至少 50赫的彎月面的振動，例如在50到200赫范圍內(nèi)，以給鑄型產(chǎn)品產(chǎn)生可接 受的外觀。彎月面傾向于與它的表面成直角進(jìn)行振動，它傾向于變得更圓，然后在 從出口延伸到鑄造表面的區(qū)域中變得更少的圓形，其中^這樣的循環(huán)^ 一個振動。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)彎月面振動的頻率會詢多受多個參數(shù)的影響，例如外力的應(yīng)用， 例如在出口和鑄造帶之間的小間隙中的壓縮空氣壓力，和在彎月面的區(qū)域內(nèi) 的變化的磁場的應(yīng)用。然而，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)最有效的增加振動頻率的方式魏 過改善用于噴射熔l^屬到鑄造表面上的出口的結(jié)構(gòu)和布置。關(guān)于鑄造出口的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的出口使用一對凸出壁，這些壁限定了在相 面對的內(nèi)部金屬接觸表面之間的熔l^屬通道。該M在出口的尖端具有排 出口，其中凸出壁終止在平端表面處，該平端表面與內(nèi)部金屬接觸表面成直 角地進(jìn)行延伸。該壁還具有外表面，其在4OT時沿著具有小間隙的鑄造表面 進(jìn)行延伸。在4柳此類型的出口時，人們注意妾懷僅彎月面的振動頻率是緩 慢和不穩(wěn)定的，而且該振動會弓胞金屬與出口壁的端面相接觸，導(dǎo)致氧化須 的形成和增大，從而進(jìn)一步導(dǎo)致與該振動的粘附和干涉。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)M"修 剪"該端面，在一定禾號以上會M^或消卩総些效果。這意n精致使端面在從 與內(nèi)部金屬接觸面相接觸的直線的向后方向上進(jìn)行傾斜，以形成小于88度的 夾角(在出口壁的材料內(nèi)的角度)，更優(yōu)選85度或更少，特別優(yōu)選80度， 少，并且最雌75度或更少。最小角度 是15度，因為用于構(gòu)造出口的 更小的角度當(dāng)前是不切實際的(盡管如果結(jié)構(gòu)局限性能夠克服的話，所需的 效果仍然是明顯的)。用于修剪的更合乎需要的下限是30度。更優(yōu)選下限 是45度。最 地，出口壁的端面沿著它的全長是平坦的，那就是ij^人與 內(nèi)壁和外壁的交叉點，和從一側(cè)到另一側(cè)穿過出口。這具有更規(guī)則地構(gòu)造條 紋的優(yōu)點，特別是穿過鑄造空腔的寬度。上述的接觸線(夾角的頂端)形鵬于彎月面的所謂的"分接點"，也就 是在該點處，熔融金屬脫離與出口的接觸，并且在與鑄造表面接mt前由表 面張力暫時支撐。有必要提供這樣一種直線(即方向的突然變化，其中通常 平坦的表面以銳角接觸)。在沒有對本發(fā)明的工作原理限制的情況下，發(fā)現(xiàn) 該直線和在此位置處的銳角會固定金屬偏離尖端的點，從而使得其不會在出 口壁的斷面上移動。金屬的振動反而呈現(xiàn)出在移開線處的局部化，其中當(dāng)金
屬離開該尖端時，它們以規(guī)則和頻繁標(biāo)準(zhǔn)鵬該氧化層，從而導(dǎo)致在最終產(chǎn)品上出WG則和精細(xì)的條紋。再次，在沒有對理論限制盼瞎況下，看缺彎月面振動的振幅隨辦造 速度(g卩鑄造帶的速度) 一起增加。振動的更大振幅增加了彎月面"徘徊"到 出口的端面上的風(fēng)險，如此隨著鑄^I度的增加，"修剪"角度可以如所需的減少(即端面與內(nèi)表面的角te該希望制成更小，例如在15到80度范圍內(nèi))。 為了快速的鑄造，角度應(yīng)該 構(gòu)造為不大于75度，和70度，或者甚至65 度是更優(yōu)選的上限值。理想地，應(yīng)該使得至少X寸于鋁或者鋁合金，彎月面以50赫到大約200赫 的頻率進(jìn)行振動。頻率范圍取決于金屬的物理性能，例如密度，粘度和表面 張力，但是僅4觀于在這些性能上的重大變化。在鋁合金之中的變化是相當(dāng) 微小的，但是基底金屬的改變(例如鋁到銅)可能會產(chǎn)生更顯著地影響振動 的重大變化。在本發(fā)明中，人們發(fā)現(xiàn)在"分接點"和鑄造表面之間的間隔應(yīng)該相當(dāng)特定 的。如果它變得過大，它慰隹以或者不可能保持穩(wěn)定的彎月面，因為其會"徘 徊"在尖端的端壁上并M屬會向后運動到出口的尖端下面。該流動特性的改 變變得更類似傾注流體而不是腿鑄造。然而，間隔應(yīng)該足夠大以允許彎月 面形成在分卞妾點和鑄造表面之間。ilil構(gòu)造方法和對尖端稍微隔3W造表面 的需要，最短距離ffiil設(shè)置在尖端上的節(jié)流口進(jìn)行控制。tt^間隔(到鑄造 表面的分接線)是大約在1 *0.5就。然而，具有正常出口壁厚度(通 常大約1 者1/32英寸)和達(dá)到大約3 ^t的間隔。該金屬能夠從常規(guī)流料箱或者澆口盤注入閉式出口或者頂部開放式出口 中。本發(fā)明可以^頓兩者類型的出口，但是雌閉式出口。當(dāng)出口是閉式時，形成出口的兩個壁可以是平坦的并且在它們的長度是 平行的，或者在最后它們可以是'擴(kuò)口"或者"分叉的"，也就是鄰近于金屬輸出 端的壁向外以通常不大于大約8度的角度進(jìn)行彎曲。這允許MM在尖端的 :t^端處的小角度朝向鑄造表面進(jìn)行iB^。本發(fā)明可〗柳水平的和站連鑄機(jī)兩者，例如成對帶式鑄造機(jī)，旋轉(zhuǎn)塊 連鑄機(jī)，甚至雙滾筒連鑄機(jī)(當(dāng)本發(fā)明i頓時，雙滾筒連鑄機(jī)tt^運行在高 速下)。附圖簡述

圖1是本發(fā)明使用的雙帶式鑄造機(jī)(無金屬進(jìn)料，)，的部分橫截 面?zhèn)纫晥D；圖2是本發(fā)明i頓的雙帶式鑄造機(jī)類型的金屬進(jìn)料器和相鄰部分的截面 視圖；圖3是示出了金屬彎月面的生成，現(xiàn)有技術(shù)出口和相鄰鑄造帶和熔融金 屬流動的一部分的橫截面4見圖；圖4是類似于圖3的視圖，但是示出了根據(jù)本發(fā)明的出口的部分。 圖5是用于在下述例子中的i離設(shè)備的頂部平面圖； 圖6是圖5的i，設(shè)備的剖視圖；圖7A， 7B， 7C和7D示出f頓于下述例子l中的尖端的橫截面視圖；圖8示出了采用在內(nèi)表面和端面之間具有93度的角度的現(xiàn)有技術(shù)出口 ， 鋁合金，件的表面的放大照片；圖9示出了采用在內(nèi)表面和端面之間具有88度角度的根據(jù)本發(fā)明的出 口，鋁合金帶鑄件的表面的放大照片；圖10示出了采用在內(nèi)表面和端面之間具有78度角度的根據(jù)本發(fā)明的出 口，鋁合金帶鑄件的表面的放大照片；圖11示出了采用在內(nèi)表面和端面之間具有48度角度的根據(jù)本發(fā)明的出 口，鋁合金帶鑄件的表面的放大照片；禾口圖12示出了采用在內(nèi)表面和端面之間具有33度角度的根據(jù)本發(fā)明的出 口，鋁合金帶鑄件的表面的放大照片。實施本發(fā)明的最佳方式如上戶，，對金屬進(jìn)行連續(xù)鑄造以形成帶產(chǎn)品(經(jīng)常稱為薄板，板， 板坯，錠，鋼坯，層等)已經(jīng)實施許多年并且可實施在不同類型的連 續(xù)鑄造機(jī)中。例如，Alcan研究與開發(fā)有限公司(發(fā)明者Olivo Giuseppe Sivilotti)申請的，1977年12月6日授權(quán)的雙帶式鑄造機(jī)已經(jīng)在美國 專利4， 061， 177中詳細(xì)公開，并且此類型(以及其它的)的鑄造機(jī) 適合于實施本發(fā)明。此專利的公開內(nèi)容在此作為參考進(jìn)行結(jié)合，并且 簡短和簡化的描述將提供在下面。示出的雙帶式鑄造機(jī)10具有上下環(huán)形的旋轉(zhuǎn)金屬帶12和14，它
們設(shè)置使得帶的緊密間隔的移動面對鑄造表面16， 18基本上彼此平行 設(shè)置，通過一個區(qū)域，其中它們限定從空腔入口 21到空腔出口 22的 鑄造空腔(鑄型)20。當(dāng)帶旋轉(zhuǎn)通過在鑄造空腔的入口和出口之間的 適當(dāng)?shù)臋E圓形或者另外的回路返回通路時，對這些帶進(jìn)行導(dǎo)向。上部 帶12圍繞圓柱形傳動輥24傳遞，然后沿著上部通路行進(jìn)，其中它進(jìn) 一步，如果需要的話，由惰輥排等(未示出)支撐，然后圍繞半滾柱 軸承25。下部帶跟隨基本上相同的但是鏡像成像的通路，包括主動輥 26和類似于緊接著上方設(shè)置的半滾柱軸承27。熔融金屬通過進(jìn)料器30 (未在圖l示出，但是在圖2中示出)引入鑄造空腔中，該進(jìn)料器30 結(jié)合具有凸出尖端34的噴嘴(nozzle) 32，該凸出尖端34在該尖端的 外部末端(最末端)36處安裝有熔融金屬出口 35。因此，熔融金屬 從進(jìn)料器30以箭頭A (圖1)所示的方向進(jìn)入裝置中，該金屬凝固在 鑄造空腔20之內(nèi)，并且鑄件帶產(chǎn)品在鑄造空腔的出口處，以箭頭B所 示的方向上從該裝置中顯露出來。鑄件帶的反向(內(nèi)部)表面17， 19 通常利用冷卻水的射流進(jìn)行冷卻，例如在23所示。圖2示出鄰近于鑄造空腔20的入口 21的鑄造機(jī)的端部的放大視 圖。帶12和14以點劃線示出。如上所述，該裝置裝配有熔融金屬進(jìn) 料器30，其可以為公開的類型，例如Alcan國際有限公司申請的，1997 年6月10日授權(quán)的美國專利5， 636， 68 (該公開在此作為參考進(jìn)行結(jié) 合)。進(jìn)料器30包括頂部和底部固定件38，其保持金屬輸送出口32 在適當(dāng)?shù)奈恢?，從而使得它的尖?4伸出在帶式鑄造機(jī)的兩個運送帶 12和14之間。固定件38是螺栓連接到鑄造機(jī)的結(jié)構(gòu)(未示出)上并 且支撐出口 32，從而使得上游開口 40能夠與用于將熔融金屬供給到鑄 造機(jī)的澆口盤或者加料箱(未示出)中的類似開口相配合。彈性耐熔 的密封(同樣未示出)使用在出口的上游面41和澆口盤或者加料箱之 間。出口 32由耐熔的材料制成，例如在美國專利No. 5， 636， 681中 所述的，并且尖端34具有如所示的略微分叉的形狀。墊片46，以金屬 絲網(wǎng)或者金屬帶形式，提供在出口的外表面和相鄰的鑄件帶之間，以 在出口和帶之間保持固定和可控的間隔。出口包括耐熔的壁53，其具 有彼此面對的內(nèi)部熔融金屬接觸面55，它們穿過熔融金屬傳送通道50， 從上游開口到金屬出口 35。該壁具有在直線65處與內(nèi)表面55相互連
接的端面56。該壁還具有外表面54，其面對鑄件帶12和14。本發(fā)明主要涉及在出口尖端34的區(qū)域中熔融金屬輸送入鑄造空腔 內(nèi)。這些將參見圖3和4更詳細(xì)的描述。圖3示出傳統(tǒng)的出口尖端34，其中僅僅示出了相鄰于下部鑄件帶 14的尖端的底壁53。該尖端的頂壁和上部鑄件帶能夠想象為下部的 鏡像成像。示出的尖端具有外表面54，其通常平行于相鄰的鑄件帶14 的表面，熔融金屬接觸內(nèi)表面55進(jìn)行延伸，并且狹窄的端面56設(shè)置 與尖端的內(nèi)表面55 (如通過小矩形示出)成直角。在熔融金屬的輸送 和鑄造過程中，彎月面58 (即未支撐的金屬表面)橋接出口尖端34 和相鄰的鑄造帶14之間的間隙。對于活潑金屬(即當(dāng)與空氣接觸時， 自然地形成氧化層的金屬)，例如鋁和它的合金，該彎月面由氧化層 60所覆蓋。當(dāng)帶14移動通過鑄造空腔時，氧化層60沿著通過該帶并 由摩擦進(jìn)行牽引，并且受到在彎月面區(qū)域附近的應(yīng)力。人們發(fā)現(xiàn)在彎 月面上的氧化層將周期性地破裂并且暴露的金屬將立即形成新的氧化 層。產(chǎn)生氧化破損和再生長導(dǎo)致在鑄造產(chǎn)品中的表面缺陷。本發(fā)明的 發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過以可控的而不是隨機(jī)的方式確保氧化薄膜頻繁破 裂，在表面質(zhì)量上不可避免的氧化破裂效果能夠得到減少或者最小化。特別地，發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過使得彎月面在至少50赫的可控制的 頻率處自由振動，氧化層破裂的影響得到控制和減少。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù) 本發(fā)明設(shè)計和使用的出口尖端結(jié)構(gòu)，例如如圖4所示，將允許這樣規(guī) 則的振動和氧化破裂發(fā)生。在此尖端中，在內(nèi)表面55和端面56之間 的角度a (稱為"修剪角度"和此外稱為"夾角")是小于88°的銳角，優(yōu) 選在15和85度之間，更優(yōu)選在15和80度之間，更優(yōu)選在30和80 度之間，甚至更優(yōu)選在30到75度之間。當(dāng)使用這樣一種角度時，彎 月面58自由地振動，并且不存在任何外部影響，具有由熔融金屬的物 理性，熔融金屬和移動基層(鑄造帶)之間的接觸摩擦以及尖端到帶 距離的間隔(在圖4中示出的間隔"S")能確定的"固有的"頻率。修剪 的銳角a的使用，結(jié)合尖端到帶的精確限定間隔S，意味著彎月面的幾 何結(jié)構(gòu)可靠地控制在鑄造帶12的鑄造表面61和交會線65 (稱為"分接 點"或者"分接線")之間，該交會線65在內(nèi)表面55和出口尖端的端面 56之間，從而使得振動頻率是穩(wěn)定的。修剪的銳角a的使用確保了在
熔融金屬和出口之間的接觸終點限制在尖端上的固定位置處，也就是交會線65。在這一點上，熔融金屬表面從支撐狀態(tài)(由出口支撐)轉(zhuǎn)換到未支撐的狀態(tài)(以彎月面的形式)，并且當(dāng)彎月面發(fā)生振動時， 在金屬表面上的氧化膜沿著這直線反復(fù)地破裂。氧化破裂具有與振動 頻率相同的規(guī)則的頻率，并且少量發(fā)生和規(guī)則破裂，從而在金屬表面 上創(chuàng)造規(guī)則的和最小的缺陷。如果修剪的角度a不是銳角(例如，如在傳統(tǒng)的出口尖端中的90 度)，該彎月面58在振動期間能夠接觸尖端的端面56。這樣在尖端的 端面上迅速地形成氧化須，接著使得在低于交會線65處，彎月面粘附 到端面56上。這種附著力是可變的并且防止彎月面的規(guī)則和自由振 動的發(fā)生。因此，在氧化層中的破裂是不規(guī)則和延遲的，并且產(chǎn)生的 表面缺陷較大。彎月面振動的振幅顯得在一定程度上與鑄造速度有關(guān)，也就是更 快的鑄造速度發(fā)生更大的振幅。因為更大的振幅會導(dǎo)致彎月面更難以 固定在出口上，需要在更快的鑄造速度情況下減少角度a，并且對于快 鑄造速度而言，不大于75度的角度通常是合乎需要的。另一方面，如 果修剪角度小于15度，它變得難以構(gòu)造具有必要的剛性和強(qiáng)度性能的 出口尖端。間隔S (其是在彎月面接觸該表面的點處，在"分接點"65 和鑄造帶的鑄造表面61之間的距離)影響澆鑄過程的性能。對于大多 數(shù)的合金和鑄造運行，間隔S應(yīng)該在0.5到3.0毫米范圍內(nèi)。間隔S 包括在尖端處的底壁53的厚度，因此此厚度還必須在0.5到3.0毫米 范圍內(nèi)。對于間隔S，最優(yōu)選的距離是1±0.5毫米。這通過用礬土-硅 酸鹽纖維板(例如鋁硅陶瓷纖維R))構(gòu)造側(cè)壁53來實現(xiàn)，其具有1 毫米的厚度，在尖端處稍微壓縮有硬化劑。當(dāng)材料稍微壓縮并且在使 用期間由于熱膨脹在厚度上稍微改變時，間隔S能夠保持與形成側(cè)壁 53和鑄造表面之間的輕微間隙大約1毫米。盡管它的狹窄的厚度，該 示出材料具有足夠的強(qiáng)度和硬度，并且它如所需地還具有相對低的導(dǎo) 熱性。參考下面的例子以進(jìn)一步具體地示出本發(fā)明而非意圖限制本發(fā)明 的范圍。組在利用具有滑動底座的頂部開口盒的單個鑄型平面(水冷式的) 上的不同進(jìn)料器尖端角度的效果進(jìn)行研究，以模擬從固定的進(jìn)料器尖端到水流冷卻帶上的金屬流動狀態(tài)。該裝置在圖5 (平面圖)和圖6 (垂直縱向截面)中示出。金屬被澆注到箱70中，并且底板71以預(yù)定的速度和熔融金屬溫 度水平地進(jìn)行牽引，以允許金屬75從移動底板的端部72流動到薄鋼 板鑄型73上，在此處，其朝向移動底板逐漸凝固。移動底板(形成細(xì) 的滑板)以用于連續(xù)鑄造的進(jìn)料器的尖端相同的材料制成，并且右手 端如圖7A到7D所示的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行變化，以研究在凝固金屬上這種 改變的效果，例如彎月面虛線和其它的錠表面缺陷。抽出底板的速度 進(jìn)行改變，以模擬尖端到型面上的不同的金屬流動速度和狀態(tài)。圖7A 的幾何結(jié)構(gòu)對應(yīng)于本發(fā)明，具有75度的修剪角度。圖7B具有120度 的修剪角度，也就是在本發(fā)明的范圍外。圖7C具有復(fù)合表面，但是 在內(nèi)部轉(zhuǎn)角("分接點")處的角度是120度。第二角度不影響彎月面， 因為它不形成分接點。圖7D具有彎曲的外表面，并且因此存在不清楚 的內(nèi)部轉(zhuǎn)角或者"分接點"。圖7B， 7C和7D中所有的狀態(tài)導(dǎo)致在凝 固接合處不希望的氧化破裂，除了在圖7A所示的狀態(tài)，75度的底切 尖端角度，其產(chǎn)生良好的結(jié)果。對于在圖7A的同樣的結(jié)構(gòu)，底切角度 轉(zhuǎn)換為60和30度，所有的良好的結(jié)果，可通過在圖7A的銳利的上緣 獲得。飽使用具有多個修剪角度的金屬輸送出口 ，在試驗規(guī)模帶式鑄造機(jī) 中可實施一系列的鑄造。在銅帶上，以8至10米/分鐘的速度，使用 鋁合金AA5754鑄造10毫米厚度鑄件可進(jìn)行鑄造。鑄造帶的表面被 觀測和照相。其結(jié)果在圖8到12中示出并且總結(jié)在下面的表1中。
表l修剪角度圖號觀察結(jié)果93度8不規(guī)則i也間隔^J勺30 ^的嚴(yán)重的氧化帶ltt折痕88度9不規(guī)貝哋間隔^勺30 '就的氧化帶^#折痕78度10娥1就間隔的規(guī)則駒的帶48度11^J勺1 S^間隔的規(guī)則M^ffl的帶33度12大約1毫米間隔的規(guī)則精細(xì)的帶93和88度的修剪角度在本發(fā)明的角度范圍之外，并且使用以這樣 的角度的尖端的薄板鑄件顯示出不能接受的氧化折痕或者帶。這樣的 帶通常的，30毫米的間隔相應(yīng)于大約4到6赫的頻率。小于88度的修 剪角度示出了不存在這樣沉重的帶的情況，而是展示了更精細(xì)，更規(guī) 則表面，標(biāo)有大約l毫米的間隔，相當(dāng)于超過100赫的頻率。
權(quán)利要求
1.一種用于將熔融金屬輸送入鑄型中的進(jìn)料器，該鑄型形成在連續(xù)鑄造機(jī)的相面對的鑄造表面之間，該進(jìn)料器包括具有凸出尖端的出口，該尖端包括至少一個壁，這些壁裝配有熔融金屬接觸內(nèi)表面，外表面和在內(nèi)表面和外表面之間延伸的尖端的外部末端處的端面，其特征在于內(nèi)表面和端面在一條直線處相互連接并且形成小于88°的夾角，并且所述至少一個壁在鄰近于所述直線處具有0.5至3毫米的厚度。
2. 如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料器， 其特征在于所述夾角在15到85度范圍內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料器， 其特征在于所述夾角在15到80度范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求3所述的進(jìn)料器， 其特征在于所述夾角在15到75度范圍內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求3所述的進(jìn)料器， 其特征在于所述夾角是選自30到70度的范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料器， 其特征在于所述厚度是1±0.5毫米。
7. 如權(quán)利要求3所述的進(jìn)料器，其特征在于該尖端具有兩個彼此對 齊的所述壁，其中所述金屬接觸內(nèi)表面跨過金屬輸送通道而彼此相面 對。
8. 如權(quán)利要求7所述的進(jìn)料器，其特征在于所述尖端的所述壁在朝 向所述外部末端延伸的方向上彼此偏離。
9. 如權(quán)利要求8所述的進(jìn)料器，其特征在于所述壁偏離尖端的縱軸 大約8度的角度。
10. —種連續(xù)鑄造機(jī)，其包括一對環(huán)形的鑄造表面，該對鑄造表面跨過鑄造空腔而彼此面對； 用于在相同的方向和以相同的速度移動鑄造表面的裝置；和 用于在所述空腔的一端引入熔融金屬到所述鑄造空腔內(nèi)的進(jìn)料器；其中所述進(jìn)料器包括具有凸出尖端的出口，該尖端包括至少一個 壁，這些壁裝配有熔融金屬的接觸內(nèi)表面，外表面和在內(nèi)表面和外表 面之間延伸的尖端的外部末端處的端面，其特征在于所述內(nèi)表面和所述端面在一條直線處相互連接并且形 成小于88度的夾角，所述至少一個壁在鄰近所述直線處具有0.5至3 毫米的厚度，并且在鑄造期間所述直線保持在與相鄰的鑄造表面間隔 為端面0.5到3毫米的范圍內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求10所述的鑄造機(jī)，其特征在于所述夾角在15到85 度范圍內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求10所述的鑄造機(jī)， 其特征在于所述夾角在15到80度范圍內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求12所述的鑄造機(jī)， 其特征在于所述夾角在15到75 度范圍內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求12所述的鑄造機(jī)， 其特征在于所述夾角在30到70度的范圍內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求10所述的鑄造機(jī)，其特征在于所述間隔是1±0.5 毫米。
16. 如權(quán)利要求12所述的鑄造機(jī)，其特征在于該尖端具有兩個彼此 對齊的所述壁，其中所述金屬接觸內(nèi)表面彼此相面對的通過金屬輸送通道o
17. 如權(quán)利要求16所述的鑄造機(jī)，其特征在于所述尖端的所述壁在 朝向所述外部末端延伸的方向上彼此偏離。
18. 如權(quán)利要求17所述的鑄造機(jī)，其特征在于所述壁偏離尖端的縱 軸大約8度的角度。
19. 一種對熔融金屬進(jìn)行連續(xù)的帶鑄造以形成鑄造金屬帶產(chǎn)品的處 理方法，該方法包括將從具有凸出出口尖端的出口出來的熔融金屬供 給到至少一個移動鑄造表面上，其中該熔融金屬當(dāng)與空氣接觸時會產(chǎn) 生氧化層，從而使得金屬形成彎月面，該彎月面具有在尖端的末端和 鑄造表面之間的金屬氧化物的表面涂層，其特征在于所述金屬從尖端 進(jìn)行供給，該尖端具有內(nèi)表面和端面，該內(nèi)表面和端面相互連接在一 條直線上并且形成小于88度的夾角，所述至少一個壁在鄰近所述直線 處具有0.5到3毫米的厚度，并且在鑄造期間對所述直線定位在與鄰接 的一個所述鑄造表面的間隔為0.5至3毫米的范圍內(nèi)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于通過提供尖端以內(nèi)部金 屬接觸面和端面，在熔融金屬和尖端之間的最終的接觸限制在尖端上 的固定位置，其中內(nèi)部金屬接觸面和端面相互連接在一條直線上并且 具有從15到80度范圍內(nèi)選出來的夾角，并且導(dǎo)致熔融金屬流過所述 相互連接的直線到所述鑄造表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于將熔融金屬輸送入鑄型內(nèi)的進(jìn)料器，其中該鑄型形成在連續(xù)鑄造機(jī)的相面對的鑄造表面之間。該進(jìn)料器包括凸出的出口尖端，該尖端包括至少一個底壁，這些底壁裝配有熔融金屬接觸內(nèi)表面，通常平坦的外表面和在內(nèi)表面和外表面之間延伸的尖端的外部末端處的端面。內(nèi)表面通常是平坦的并且優(yōu)選地設(shè)定在移動朝向尖端的末端，以不超過8度的傾斜角度的方向上朝向外表面傾斜。端面通常是平坦的并且在遠(yuǎn)離尖端的末端的方向上相對于內(nèi)表面，在小于88度的銳角的情況下從內(nèi)表面延伸到外表面，例如在15到80度的范圍內(nèi)。該進(jìn)料器鑄造的金屬板產(chǎn)品具有降低的由鑄造期間金屬氧化物的破裂引起的表面缺陷。
文檔編號B22D11/06GK101128277SQ200680006003
公開日2008年2月20日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者J·蘇爾茲, W·M·T·加勒內(nèi)奧特 申請人:諾韋利斯公司