在薄铸造带过程中对热流进行局部控制的方法和装置的制作方法

专利名称：在薄铸造带过程中对热流进行局部控制的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及由单辊或双辊铸造机铸造钢带的技术领域。
背景技术：
双辊铸造机中，熔融金属被引入一对相反地旋转的水平设置的铸造辊 之间，所述铸造辊被内部冷却以使得金属在移动的辊子表面上结壳固化，并
且使得金属被集合在两辊之间的辊隙(nip)处，从而生产出从铸造辊之间的 辊隙向下传送的固化带产品。上述术语"辊隙"是指两铸造辊相互靠近的区 域。熔融金属可以由钢包倒入小型转炉中，再从小型转炉中流经金属排出喷 嘴，所述喷嘴位于上述辊隙上方，所述辊隙形成了支撑于辊子的铸造表面上 的熔融金属铸造池。铸造池通常被限制在侧板或隔离坝之间，所述侧板或隔 离坝被约束为与辊子的侧端面滑动配合，使得能够阻挡住铸造池的两端，令 熔融金属不能流出。
当使用双辊铸造机铸造带时，铸造池通常将达到超过1550° C的高温， 通常为1600° C以及更高。必须以非常迅速的速度在辊子的铸造表面上将钢 水冷却，以在铸造辊的每个旋转期间，熔化钢铸造池在铸造表面上暴露的短 时间内形成凝固壳。而且，重要的是实现均匀的凝固，以避免固化壳发生变 形，所述固化壳在辊隙处汇合形成钢带。壳的变形能够导致被称为"鳄鱼皮 型表面粗糙(crocodile skin surface roughness)"的表面缺陷。已知，鱼f鱼皮 型表面粗糙发生在重量百分比为0.065 %以上的高含碳量水平情况下，甚至 在重量百分比为0.065 %以下时也会发生。已知，如图l所示的粗糙的聘鱼 皮由于其它的原因而产生。粗糙的鳄鱼皮在5到10毫米的周期内，40到 80微米的周期性地出现在钢带表面上，上述距离由表面光度仪所测量。
我们发现，在碳水平低于重量百分比0.065 %时，鳄鱼皮型表面粗糙的 形成直接地与熔融金属和铸造辊的表面之间的热流(heat flux)相关，并且 粗糙的鲟鱼皮的形成可以通过控制熔融金属和铸造辊的表面之间的热流而 被控制。图2报告了敲裂试验(clip tests),其图示了热流与粗糙的辨鱼皮的
形成之间的关系，所述粗糙的垮鱼皮是在制造薄铸造带(casttrip)时在铸造 辊得表面上的金属壳的形成期间形成的。如图2所示，我们也发现，通过控 制与每个铸造辊的铸造表面外围地接触的旋转刷而控制其施加的能量，在熔 融金属和铸造辊的表面之间的热流，进而在薄钢带上粗糙的聘鱼皮表面的出 现都是能够被控制的。
从熔融金属和铸造辊的表面而来的热流与薄钢带上的鲟鱼皮型表面粗 糙之间的关系已经被发现，与铸造辊是平滑的或具有紋理无关。图3报告了 倾角测试，图示了热流是如何随着铸造辊的铸造表面是平滑的还是具有紋理 的而变化的。我们也发现在铸造期间铸造辊的铸造辊表面得紋理也发生变 化。这个变化可以导致从熔融金属到铸造辊表面上热流得变化，并因此导致 薄钢带上的聘鱼皮型表面粗糙的形成的变化。我们发现了一种方法，通过控 制熔融金属和铸造辊表面之间的热流而直接地控制垮鱼皮型表面粗糙的形 成，避免在铸造期间的金属壳形成时热流发生大的波动，进而控制所生产得 薄钢带上聘鱼皮型表面粗糙的形成。
基于铸造速度，可以通过对驱动抵住铸造表面的刷子旋转的电动、气动 或者液压电动机施加改变的压力或旋转速度或同时改变两者，使得可以被依 次地控制抵住铸造辊的旋转刷的能量。旋转刷的能量能够通过测量旋转电动 机的扭矩而被测量。在熔融金属和铸造辊的铸造表面之间的热流可能被起始 测量并不断地被测量，这样，通过测量在入口和出口之间的围绕铸造辊循环 的冷却水的温差，就能测量到实时热流与起始热流之间的温差，如美国专利 号6，588，493和6,755,234所述。虽然这是一个最新提出的测量热流的最好的 手段，但是，热流还可以通过任何其它可利用得方法来测量。在任何情况下， 通过监测热流并计算起始热流与测量热流之间的差异，通过抵住铸造表面的 刷子所施加的能量就可以通过接收从响应所测量的热流的监^f见器所发出的 电信号的控制系统而被自动的控制，并且能够控制基于起始热流与测量热流 之间差异的抵住铸造辊的刷子所施加的能量。
之前的打算是通过在临近铸造表面的浇铸区域喷射气体来调整铸造辊 的上冠(crown)的形状。参见美国专利5,787,967。然而，该技术方案没有 打算在使用刷子将铸造表面上的氧化物去除的附近喷射气体，去除氧化物是 为了改善浇铸区域内的熔融金属和铸造辊表面之间的局部热流。浇铸区域是 铸造辊之间位于辊隙之上的区域，在该区域形成铸造池。该区域从密封形成
的铸造辊的12点钟位置开始，典型地具有气帘，在旋转的铸造辊表面进入 浇铸区域时，不包括接近铸造辊的临近区域，所述铸造辊位于铸造带从辊隙 卸下的位置与铸造辊的12点钟位置之间。

发明内容
我们将气体输送到铸造辊的铸造表面，以在刷子将氧化物从铸造表面上 去除氧化物之后立即创造出接近铸造表面的气体层。 一种在连续铸造薄钢带
中控制局部热流的方法被揭露，其包括下述步骤
横向地安装一对反向旋转的铸造辊，以形成位于铸造辊的外周铸造表面 之间的辊隙，通过该辊隙金属带能够被铸造出来；
形成熔融金属的铸造熔池，所述熔池被支撑在铸造辊的表面上，并且位 于辊隙上方，从而形成浇铸区域；
在外围安装旋转刷，在浇铸区域内的铸造表面与熔融金属接触之前，所 述刷子与每个铸造辊的铸造表面接触；
通过使每个铸造辊的铸造表面与旋转刷接触，从而去除每个铸造辊的铸 造表面上的氧化物；
造辊的铸造表面上氧化物被去除的位置上形成气体层；以及
使铸造辊相反地旋转，从而使得各铸造辊的铸造表面向辊隙运动，以生
产出从辊隙向下的铸造带。
从每个铸造辊的铸造表面去除氧化物的步骤，以及向每个铸造辊的铸造
表面上输送气体的步骤，可以同时在旋转刷和铸造辊的铸造表面之间的辊隙
发生。气体，或者可取代地，也可以由临近刷子的旋转刷的上游引入。另夕卜，
地，在每个铸造辊的铸造表面上形成气体层以替代去除的氧化物的步骤可以 包括在进入浇铸区域之前令气体充满临近旋转刷的铸造表面。
气体可以包含至少一种从由氮、氩、氢、 一氧化碳、水蒸气、干燥空气、 氦或上述气体中者两种或两种以上混合物中选择的气体。
以或者不可以伸展到上述气层上。
可选择地， 一种在连续铸造薄钢带中局部控制热流的方法被揭露，其包
括下述步骤
横向地安装一对反向旋转的铸造辊，以形成位于铸造辊的外周铸造表面
之间的辊隙，通过该辊隙金属带能够被铸造出来；
形成熔融金属的铸造熔池，所述熔池被支撑在铸造辊的表面上，并且位 于辊隙上方，从而形成浇铸区域；
在外围安装旋转刷，在免铸区域内铸造表面与熔融金属接触之前，该刷 子与每个铸造辊的铸造表面接触；
通过使每个铸造辊的铸造表面与旋转刷相接触，从而去除每个铸造辊的 铸造表面上的氧化物；
在旋转刷和浇铸区域的进入处之间上，在至少三个沿着铸造辊的铸造表 面伸展的区域，向铸造表面输送气体，以在每个铸造辊的铸造表面上氧化物 被去除的位置上形成气体层；以及
使铸造辊相反地旋转，从而使得各铸造辊的铸造表面向辊隙运动，以生 产出从辊隙向下的铸造带。
喷射到各区域的气体可以在组分、配比、压力或者至少两种或两种以上 它们的组合上存在差异。此外，气体可以在至少5个区域沿着铸造辊的铸造 表面伸展。在任何情况下，在各铸造辊的铸造表面上的气体输送可以接近于 形成在旋转清洁刷与铸造辊的铸造表面之间的辊隙。另外，输送气体以形成
个铸造辊的铸造表面输送气体以取代去除的氧化物的步骤可以包括令气体 充满铸造表面临近的旋转刷。
铸造辊的铸造表是不连续凸起的随机分布的紋理。另外，部分凸起可以 或者不可以伸展到上述气层上。
气体喷嘴可以能够向各个区域输送不同气体组分、配比、压力或者至少 以上两种情况的组合。另外，所述气体可以包含至少一种从由氮、氩、氢、 氦、水蒸气、 一氧化碳、二氧化碳或者上述气体中者两种或两种以上混合物 中选择的气体。
此外，公开了一种用于连续铸造薄铸造带的装置，其包括 一对相反地旋转的铸造辊，横向地间隔设置，所述铸造辊具有外周铸造 表面，以在铸造辊之间形成辊隙，通过上述辊隙薄铸造带能够向下地排出， 并且上述铸造辊在其外周铸造表面上接近辊隙的位置支撑了熔融金属的铸
造池，从而形成了浇铸区域；
旋转刷，能够去除每个铸造辊的铸造表面上的氧化物，所述刷子被设置
在远离浇铸区域的位置从铸造表面上去除氧化物；以及
气体喷嘴，沿着铸造辊的铸造表面设置，能够直接地将气体输送到位于 旋转刷和浇铸区域之间的铸造辊的铸造表面上，以在铸造辊的铸造表面上氧 化物已经被去除的区域形成气体层。
所述用于连铸薄铸造带的装置要求保护具有能够向接近旋转刷的位置 输送气体，以及能够使得气体充满接近刷子的每个铸造辊的铸造表面的喷 嘴。另外，可以给各个旋转刷提供外壳，所述外壳也支撑至少一些气体喷嘴。
可选择地， 一种用于连续铸造薄铸造带的装置被揭露，其包括
一对相反地旋转的铸造辊，横向地间隔设置，所述铸造辊具有外周铸造 表面，以在铸造辊之间形成辊隙，通过上述辊隙薄铸造带能够向下地排出， 并且上述铸造辊在其外周铸造表面上接近辊隙的位置支撑了熔融金属的铸 造池，从而形成了浇铸区域；
旋转刷，能够去除每个铸造辊的铸造表面上的氧化物，所述刷子被设置 在远离浇铸区域的位置从铸造表面上去除氧化物；
控制系统，在大多数铸造表面上的凸起暴露的情况下，能够测量和控制 铸造辊的铸造表面的清洁所需的程度，并且通过控制在铸造过程中旋转刷施 加的能量提供铸造表面与铸造池的熔融金属之间的湿接触点；以及
气体喷嘴，能够直接地将气体送到在刷子邻近的铸造辊的铸造表面上， 以在氧化物已经被去除掉的铸造辊的铸造表面上形成气体层。
上述用于连铸薄铸造带的装置可以具有气体喷嘴，所述喷嘴能够直接地 将气体送到铸造辊的表面上，以在浇铸区域之前充满接近刷子位置的区域。
可选择地， 一种具有局部热流控制的用于连续铸造薄铸造带的装置被揭 露，其包括
一对相反地旋转的铸造辊，横向地间隔设置，所述铸造辊具有外周铸造 表面，以在铸造辊之间形成辊隙，通过上述辊隙薄铸造带能够向下地排出，
融金属的铸造池，从而形成了浇铸区域；
旋转刷，能够去除每个铸造辊的铸造表面上的氧化物，所述刷子被设置 在远离浇铸区域的位置从铸造表面上去除氧化物；以及 气体喷嘴，能在旋转刷和浇铸区域的进入处之间，在至少三个长的铸造 辊的铸造表面伸展的区域，向铸造表面输送气体，以在每个铸造辊的铸造表 面上氧化物被去除的位置上形成气体层。
所述气体喷嘴可以能够向各个区域输送不同气体组分、配比、压力或者 至少以上两种情况的组合。气体喷嘴能够向沿着铸造辊的铸造表面的至少5 个区域上向铸造表面输送气体。同时，气体喷嘴可以能够向每个接近辊隙的 铸造辊的铸造表面输送气体，所述间隙形成在旋转清洁刷和铸造辊的铸造表 面之间。此外，气体喷嘴能够使气体充满铸造表面临近的旋转刷。另外，可 以给旋转刷提供外壳，并且气体喷嘴能够将气体穿过该外壳形成气体层。
另外，铸造辊的铸造表面可以具有不连续凸起的随机分布的紋理。
所述气体可以包含下述至少一种气体氮、氩、氢、氦、水蒸气、干燥 空气、 一氧化碳、二氧化碳或者上述两种或两种以上气体的混合物。
所述要求保护的用于连铸薄铸造带的装置，还可以具有控制系统，所述 系统包括
液压电动机，能够控制刷子与每个铸造辊的铸造表面的接触，所述接触 在浇铸区域之前；以及
监控装置，能够监控液压电动机的扭矩，利用所需要的清洁度作为清洁 铸造辊的铸造表面上暴露的大多数凸起的参考，控制抵住铸造辊的铸造表面 的旋转刷所施加的能量，并且提供浇铸区域的熔融金属与铸造表面之间的湿 润4妻触。
所述监控装置能够通过流进液压电动机的工作液体在入口和出口之间 的压力差异而监测液压电动机的扭矩。可选择地，所述监控装置能够测量液 压电动才几和座(chock)或者电动机支架之间的扭矩。


为了能够更加全面地解释本发明，下面将参照附图详细描述特定的实施
例
图1是由本发明控制的鳄鱼皮型表面粗糙的显微照片； 图2为图示了局部热流的控制与鳄鱼皮型表面粗糙的形成的控制之间关 系的图表；
图3为图示了局部热流的控制与垮鱼皮型表面粗糙的形成控制之间关系
的图表，其中铸造辊表面为平滑或者具有纹理；
图4图示了具有一对按照本发明的刷子装置的双辊铸造机； 图5图示了其中一个刷子装置； 图6为刷子装置的主刷的正视图； 图7为刷子装置的扫描刷的正视图8为在改进装置中的扫描刷的正视图，所述改进装置中的扫描刷被驱 动电动才几主动;也驱动；
图9至11为图示了具有紋理的铸造辊表面的显微照片，其铸造辊的凸 起被按照本发明所清洁；
图12和13为具有紋理的铸造辊表面的显微照相，出于图示的目的所述 铸造辊并没有被按照本发明清洁；
图14为图示了扫描刷的旋转速度和铸造机的铸造速度之间关系的图表；
图15图示了具有一对按照本发明的刷子装置以及气体喷射器的双辊铸 造机；
图16图示了图15所示的气体喷射器的一个实施例； 图17为铸造辊的铸造表面的一部分的示意图；以及 图18为图示了在氮开始和终止充气时对热流的影响。
具体实施例方式
参照图4至图8，描述了双辊铸造机的实施例。图示的双辊铸造机包括 主机框架11，其支撑了一对平行的铸造辊12，铸造辊的外围铸造表面12A 通常具有紋理。在铸造操作期间，供给碳的重量百分比小于0.065%的普通 碳钢的熔融金属，所述铸造操作从钢包13经过耐火钢包出口护罩(shroud ) 14到中间包15,并且从中间包，经过位于铸造辊12之间辊隙17之上的喷 嘴16 (也称为核心喷嘴)。从而熔融金属被输送，并形成位于辊隙上方由铸 造表面12A支持的熔融金属铸造池10。所述熔池通过一对侧面隔板或侧面 隔渣板18被限制在辊子的两端，所述隔渣板可能通过一对液压缸单元(未 示出)的动作而被抵住铸造辊阶梯端部地保持。熔池10的上表面(通常被 称为"弯月面")可以上升到输送喷嘴16的低端以上，使得输送喷嘴的下端 浸没在熔池内。
铸造辊12被水冷，使得在铸造表面12A上的固化壳作为铸造表面移动
到与铸造池10相接触。所述铸造表面可以具有紋理，例如，在2002年2月
15曰提交的申请号为no. 10/077,391的申请以及2002年9月12日公开的美 国专利2002-0124990中所描述和要求保护的，具有不连续凸起的随机分布 的紋理。所述壳被集合在铸造辊之间的辊隙17中，以在辊隙制造出固化的 薄铸造带产品。在典型的加工中，薄的铸件产品可以被供给到标准的缠巻装 置(未示出)。
迄今所描述的图示的双辊铸造机，属于在澳大利亚专利631728号以及 我们的美国专利5,184,668号中所详细图示和描述的类型，并且可以参考这 些专利中适当的结构细节，这些结构细节不构成本发明的一部分。
通常被标示为21的一对辊子刷被设置在临近一对铸造辊的位置，使得 它们能够在铸造辊的铸造表面与铸造池10的熔融金属接触之前，在辊隙17 相对的两侧与铸造辊12的铸造表面12A相接触。
每个刷子装置21包括刷子框架20，其支撑了用于在铸造周期内清洁铸 造辊12的铸造表面12A的主清洁刷22，以及可选择地，用于在铸造周期的 开始和结束时清洁铸造辊12的铸造表面12A的独立的扫描刷23。如果需求 的话，主清洁刷可以是分段的，但是通常它是一个穿过每个铸造辊12的铸 造辊表面12A伸展的刷子。框架20可以包括基板41和直立的侧板42，主 清洁刷22被安装在直立侧板上。基板41可以配备了滑动板43，所述滑动板 可以沿着轨道元件44滑动，以允许框架20被移向和远离任一铸造辊12，并 且，从而通过操作主刷致动器28来移动安装在框架20上的主刷22。如果介 绍的话，扫描刷23可以被安装在框架20上，以通过扫描刷致动器28A的操 作独立于主刷22而移动，所述移动是从内缩位置移动到与铸造辊12的铸造 表面12A接触的工作位置，从而使得无论是扫描刷23或者主刷22或者两者 同时都可能对铸造辊的铸造表面进行刷操作，不会在它们进行刷操作过程中 发生中断。
重要的是通过控制抵住铸造辊12的铸造表面12A的清洁刷22所施加的 能量，使得在铸造周期内铸造辊子表面的清洁被维持在某个特定的水平上， 并且在薄铸造带表面上形成的粗糙的聘鱼皮的情况也相应地得到控制。基于 对从铸造池10中的熔融金属到铸造辊12的铸造表面12A上的热流的测量， 通过控制刷子在铸造辊上的压力，或者控制清洁刷22的旋转速度，或者同 时控制两者，从而控制在铸造表面12A上刷子施加的能量。这里的压力和旋
转速度将按照铸造周期内的铸造速度而改变。这里的控制可能如本发明所述 的手工地或自动地实现。
如上文所述，在铸造周期内，该方法可以通过控制旋转刷所施加的能量
以维持铸造辊12的铸造表面12A的清洁来实现。这可以通过清洁铸造辊12 的铸造表面的大多数暴露的凸起，并且测量在熔融金属和铸造辊之间的起始 热流(heatflux),来实现。所述热流在随后的铸造周期内被不断地实时测量， 或者连续地或者间歇地，并且随之，测量出实时热流与起始热流之间的差异， 以控制通过铸造辊12的铸造辊子表面12A上的清洁刷22所施加的能量。如 美国专利号6,588,493和6,755,234所述，起始热流和实时热流都能够通过对 入口和出口之间的在铸造辊中循环的冷却水的测量来测量。虽然这是一个最
新提出的测量热流的最好的手段，但是，热流还可以通过任何可利用得方法 来测量。
如上文所述，热流的起始测量与铸造辊表面12A所需求的清洁度相关， 以控制在铸造周期内粗糙的垮鱼皮的形成。对热流的不断地进行测量，以及 测量到的在起始热流和实时热流之间的差异，被用于控制铸造表面12A上的 清洁刷所施加的能量，从而对铸造辊子表面12A的清洁受到控制，进而在铸 造带表面上的粗糙的辨鱼皮的形成受到控制。
该方法可以通过以下手段实现自动化，即提供对监控热流的传感器起 反应的控制系统(未示出)；计算热流相对于起始测量热流的差异；并且基 于热流相对于起始测量热流的差异控制抵住铸造表面的刷子所施加出的能 量。清洁刷22,也就是主清洁刷，可以采用具有中心体45的圆柱形的桶刷 (barrel brush)的形式，所述中心体被支撑在轴34上，并且配备有金属丝 制刚毛46的圆柱形顶盖。轴34可以可旋转地安装在框架20的侧板42上的 轴承47上，并且可以将一个液压的、气动的或者电驱动的电动机安装在这 些侧板之中与刷子轴34相联系的一个侧板上，从而在与铸造辊12的铸造表 面12A的旋转相反的方向上旋转地驱动清洁刷22。虽然主刷22被图示为圆 柱形的桶刷，但是应当理解，这个刷子也可以采用其它形式，如美国专利 5,307,861中所揭示的拉长的矩形刷、5,575,327中揭示的旋转刷装置或者澳 大利亚的专利申请P07602中揭示的枢轴刷。主刷到底是何种形式对于本发 明来说并不重要。重要的是，通过控制相对铸造表面的清洁刷的能量，使得 在铸造周期内对铸造辊暴露的铸造表面的清洁被控制，进而，在铸造带上形
成的粗糙的垮鱼皮的情况也相应地得到控制。抵住铸造辊12的铸造表面12A 的清洁刷22所施加的能量可能基于对驱动刷子旋转的电动、气动或液压电 动机施加压力和旋转速度的控制而被地控制，其中所述电动机驱动刷子与铸 造速度相应地旋转。
旋转刷的能量、压力或旋转速度能够通过测量旋转电动机的扭矩而被测 量。清洁毛刷22的旋转速度可以被测量，例如，采用测量流经驱动清洁毛 刷22旋转的液压电动机的工作液体的流量计。电动机得扭矩可以通过测量 流经液压电动机的工作液体在入口和出口之间的压力差来监测。可选择地， 电动机的扭矩可以通过在电动机和轴承47的支架(即，座)之间或者在电动机 和其它电动机的安装结构中方便的一部分之间使用应变传感器(strain gauge )、载荷传感器或其它装置来测量扭矩而实现监测。
虽然主清洁刷22可以在与铸造辊的旋转方向相反的方向上被驱动，但 是主刷22通常还是在与铸造辊的旋转方向相同的方向上被驱动，如图2中 箭头36所示。标记意味着铸造表面12A在相反于抵住铸造辊的铸造表面的 刷子22的刚毛运动的方向上移动。
如果使用，分离的扫描刷23,该刷子外围地包含在本发明构思的最佳方 式之中，可以采用圆柱形的桶刷的形式，所述刷子被安装在框架20上，以 至于可以在框架上移动，从而使其可以与铸造辊12的铸造表面12A相配合， 或者通过扫描刷致动器28A的操作缩回到远离铸造表面的位置，无论主刷是 否与铸造辊的铸造表面相配合。这使得扫描刷23能够独立于主刷地移动， 并且能够只在铸造过程开始和结束时开始运行，同时能够在正常的铸造过程 中被去除，如下文所述。扫描刷可以与主刷串联地或者独立于主刷22地被 旋转驱动。扫描刷23也可以以不同于铸造辊12的速度在与铸造辊12的铸 造表面12A相同的方向上被驱动。这样，在扫描刷23与铸造表面12A相接 触的位置上，在铸造过程开始和结束时可能生成的大规模的堆积物，较少可 能地被横穿过铸造表面12A地牵引，并导致铸造表面12A的划痕，其中上 述扫描刷23是相反于铸造表面的运动方向运动的。
如果使用，扫描刷23可以具有支撑在轴25上的中心体24,并且配备有 金属丝刚毛26的圓柱形护罩。刷轴25可以可旋转地安装在刷子的支架结构 27上，该结构能够通过快动液压缸28的操作而往复运动，以将刷子23向内 抵住铸造辊12或者缩回到远离铸造辊的位置。所述辊子支架结构27可以采
用具有边翼30的宽轭的形式，其中刷轴25可旋转地安装在轴承31上。刷 子23、刷子的支架结构27和致动器28可以被支撑在刷子装置21的主框架 20上，以便于扫描刷23总是在清洁主刷22之前正确地设置。所述辊子支架 结构27也可以支撑一个拉长的刮板29,该刮板在贯穿通刷23的宽度上伸展， 并且向刚毛26的护罩凸出。刮板29可以由淬火钢制成并且具有锋利的边缘。
扫描刷23可以纯粹地由于其刚毛26的护罩与铸造辊12之间的摩擦接 合而旋转，在这样情况下，它可以简单地可旋转地被安装在框架20的侧板 42上，而不需要任何驱动力来驱动其旋转，如图4所示。然而， 一般，如果 使用扫描刷23,其一般通过提供气动的、电动的或液压驱动电机48来主动 驱动，如图8所示。
参照图4所示的布置，扫描刷23通过缸单元28的驱动被偏斜地向内抵 住铸造辊12，使得它被刚毛26的护罩与辊子表面之间的摩擦结合可旋转地 驱动，以便于它在铸造表面上与铸造表面12A相接合的区域以相反的转动方 向(相同的外周)旋转，如图5中箭头32、 33所示。扫描刷23的旋转可以 通过其内部与刮板29的内部接合而延迟，从而使得扫描刷23以一个比铸造 辊12的边缘速度(peripheral speed)被驱动。在辊子与刷子23之间的相对 速度可以导致有效的扫描作用，并保证与铸造辊相接合的刚毛连续地变化。 所述刮板29也有效地清洁扫描刷23上的污染物质，所述污染物质是从辊子 12的铸造表皮12A上扫描而得的，从而使得清洁的刚毛能够连续地出现在 铸造辊12的表面上。可以提供一个如图8所示的扫描刷驱动电动机48，使 得扫描刷23能够以一个独立于铸造辊12的速度之外的另一个固定的速度被 积极地驱动。通常，扫描刷被驱动，使得其刚毛按照与辊子12的表面的转 动方向相同的方向运行，但是具有不同的速度(更高或更低)。扫描刷23的 旋转速度能够变化以使得这个速度差最优化。
在铸造开始之前，扫描刷23移动到与铸造辊12的铸造表面12A相接触， 在铸造情况稳定之后扫描刷移动到远离铸造表面的位置。并且，在铸造刚刚 要终止之前，扫描刷再次移动到与铸造表面相接合。铸造情况稳定的点，也 扫描刷23脱离铸造表面的点，通常大约为熔融金属的熔池10的水平达到给 定点(setpoint)的时间点，而所述扫描刷23再次接合的点，通常大约是在 铸造过程的结束接近时，熔池10的给定点的水平即将下降的时间点。扫描 刷23被用于防止主刷22以及铸造辊12的铸造表面12A发生损坏，该损坏
是由于铸造过程的起始及终止时产生的碎片的传送所造成的。
如果使用清洁带来实现本方法，则在铸造过程开始之前，最好在铸造辊 的端部为每个铸造辊12准备一个清洁带(未示出)。这可以通过在铸造辊的
铸造表面12A上提供白粉笔标记或者皂石标记来实现，通过旋转铸造辊来沿 着外周表面制造标记。这里的白粉笔或皂石标记可以设置在铸造辊12的每 个端部，以保证冷机器辊子的冠(crown )不受到铸造辊上的清洁带创造的 影响。最好是，清洁带被设置在距离铸造辊的端部8英寸的位置上，每个带 子的宽度为15毫米。在白粉笔或皂石形成到铸造辊表面上之后，清洁刷22 被施加到铸造辊的铸造表面12A上，以在其旋转时创造清洁区。所述清洁带 的特点在于，具有大的中央"清洁区域"，该区域具有朝向外面的羽毛状的外 观，也就是刷子与铸造辊表面的接触逐渐减少的位置。清洁带是指通过刷子 22与铸造表面12A的接触形成的清洁区域，不包括羽毛状部分。在随后的 铸造过程中，单个清洁带(多个)为抵住铸造辊表面12的主刷22所施加的 能量提供了参考，以保持铸造辊表面是按照本发明所要求被清洁的。可选择 地方案尤其用于在铸造过程中抵住铸造辊的旋转刷所施加能量的位置受到 观测铸造辊的铸造表面的操作者的控制的情况。
为了图示按照本发明的清洁完成的结果，图9至11图示了具有紋理的 铸造辊表面12A的显微照片。如图所示，铸造辊的表面并不是开始就是干净 的。在低的区域还存在残留物，并且不是所有的 铸造辊的暴露的凸起均得到 有效的清洁。然而，如图所示，相当数量的凸起在暴露表面上是明显的，并 且是被足够地清洁的，使得在铸造期间粗糙的絝鱼皮的形成受到了抑制或者 去除。如图9至11所示通过旋转刷对铸造辊表面的清洁，铸造辊的表面12A 可以被铸造池10中的熔融金属所润湿，并且，在铸造表面与铸造池相接触 的时候，热流可以有效地从熔融金属传输到铸造辊，同时粗糙的鲟鱼皮也得 到抑制。
图12和13是为了比较的目的而提供的。图12和13'图示了具有紋理的 铸造辊表面12A的凸起的位置"隐藏"在熔化的熔体之下，并且铸造表面不是 暴露的，从而使得有效的热流按照本发明从熔融金属传送到铸造辊表面。
我们还发现，出于清洁效率方面的考虑，要求在扫描刷的清洁刷的旋转 速度与铸造机的铸造速度之间保持一个关系，图14是图示了已经实现的本 发明的一个实施例的关系的图表。本发明的其它实施例中类似的关系能够经
验地导出。上述关系的提供是为了抵住铸造表面的刷子所施加的能量的控制 的目的，以在铸造过程中得到保持。
图17为示意图，图示了在旋转刷22刚刚从铸造表面12A上去除了氧化 物和污染物之后的铸造辊12的铸造表面的一部分。如示意性地显示，具有 紋理的铸造辊的铸造表面具有凸起204，并且在铸造表面的大多数区域都仍 旧"隐藏"在氧化物中时，图示的大多数的凸起204能够被暴露。在铸造过程 中，氧化物和其它污染物202形成在铸造辊表面12A上。旋转刷22去除这 些氧化物202中的一些，以在离开覆盖氧化物的区域200时，将铸造表面12A 的凸起204暴露。已经发现，如图17所示的，在铸造表面输送边界层气体 可以在铸造期间改善热流的控制。
转到图15和16，其中图示了在铸造辊12的铸造表面上输送气体的方法 和装置以及在铸造辊12的铸造表面上氧化物已经被旋转刷去除的地方形成 气体的边界层的方法和装置。气体120从气体源穿过多个阀122A、 122B、 122C、 122D和122E被输送到气体头110。在一个实施例中，气体120从气 体源而来，所述气体原未示出，穿过气体阀进入沖洗或分配头110。所述气 体头110可能提供沿着每个铸造辊12的铸造表面12A伸展的一系列的5个 区域123A、 123B、 123C、 123D和123E。气体头110可以内部地连接在头 的内部或者被保持为一个分割的间格。从气体头110开始，气体流经多个沿 着铸造辊12的铸造表面12A设置的喷嘴112A至U2E，被直接地喷射到铸 造辊的铸造表面上。气体流进空间200，在这个空间旋转刷22刚刚去除掉氧 化物202,如图17所示。形成边界气体层的一个目的就是防止其它污染物， 例如铸造空间气氛、湿气、灰尘等等，沉积在刚刚被清洁干净的铸造辊表面 12A上。
在任何情况下，输送到各个区域的气体可能在成分、配比、压力或者之 上上述两种组合上存在差异，所述气体是通过对阀122A、 122B、 122C、 122D 和122E的手工或者自动控制而输送到铸造表面上的。具有多个气阀，以控 制气体输送到铸造辊12的铸造表面12A上得输送速度，并且在输送超过一 种气体时的配比。阀122A、 122B、 122C、 122D和122E既可以是手动控制 也可以受到计算机系统(未示出)的自动控制。特别具有实用性的实施例， 例如，与铸造辊12的铸造表面12A得中心区域相比较，由于在临近铸造辊 的端部的热梯度的差异，需要提供具有不同气体配比、压力或者组分的气体。
另外，经过阀122A、 122B、 122c、 122D和122E而被输送到一个或多个沿 着铸造辊12的铸造表面12A的区域上气体的组分、配比或者压力可以在铸 造期间以相似的方式变化，以使得热流能够从熔融金属到铸造辊的转移受到 控制，获得所需的结果。
在任何情况下，从由氮、氩、氦、氢、水蒸气、 一氧化碳、二氧化碳、 干燥空气或上述气体中任意气体的混合物中选取的 一种或多种气体可以被 用于这些目的。
具有的气体头110可以被用来将气体输送到刷子22和铸造辊12的铸造 表面12A之间的辊隙之中，如图15所示，同时在氧化物被去除时将气体输 送到铸造表面上，或者如图15所示沿着铸造辊的铸造表面设置在刷子22附 近。如果需要，气体可以穿过外壳21的输送，所述外壳被设计为用于捕获 被刷子22去除的氧化物，并同时将氧化物输送到合适的捕获和处理系统之 中(未示出)。在任何情况下，气体头的位置应该位于刷子和在低于气帘密 封101位置的12点钟位置进入浇铸区域111的入口之间。希望的是，气体 头110输送气体到氧化物被旋转刷去除的位置的距离越靠近，那么控制热流 的方法和装置就会越有效。
需要意到，图16中图示了 5个区域，但是出于这一目的，也可以提供 少至3个区域的方案，或者也可以提供任何数量大于3个区域的方案，用于 对铸造辊的铸造表面的气体输送进行分段控制。同时，也可以提供超过一个 气体头110的方案，用于沿着铸造辊的铸造表面平行地设置，以为将气体输 送到铸造辊的铸造表面上做准备。而且，向每个铸造辊的铸造表面输送气体 以取代去除的氧化物的步骤可以包括令气体充满铸造表面临近的旋转刷。
参照图18，本发明的有效性通过在双辊铸造机的铸造周期内的传导实验 得到证明。在铸造周期内铸造辊的热流和温度被测量，并分别以兆瓦和华氏 度作为单位。该装置与图15和16所示装置类似。在图18中，氮气开始被 输送到铸造表面上的点被标记为"N2开始"。如图所示，热流立即开始上升并 且持续上升直至图18中所示的气体被关闭的第二个标记"N2关闭"，在这里 铸造辊的温度达到了控制的限制点。因为氮气而达到这一温度限制点，人们 相信大气中的氧作为结果被引入气层之中，但是，本发明的优点已经得到实 验的确认。
虽然上文中已经参考几个具体实施例结合附图和说明将本发明图解和 详细描述了，但是，应当理解，以上描述只是说明性的，而不是限制性的， 因此本发明并不受限于所公开的实施例。而且，本发明覆盖了本发明的精神 和范围内的全部变化、修改和等效结构。基于以上的详细说明，对于本领域 技术人员来说，给本发明的附加特征变得显而易见，哪一个方案是最佳的执 行本发明的方式很快就能够被发现。如上所述，许多针对本发明的修改都没 有脱离本发明的精神和范围。
本申请为2004年12月13日提交的申请序列号No. 11/010,625的后续申
i巧》
权利要求
1.一种在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部控制的方法，该方法包括下述步骤横向地安装一对反向旋转的铸造辊，以形成位于铸造辊的外周铸造表面之间的辊隙，通过该辊隙金属带被铸造出来；形成熔融金属的铸造熔池，所述熔池被支撑在所述铸造辊的表面上，并且位于辊隙上方，从而形成浇铸区域；在外围安装旋转刷，在铸造表面与浇铸区域内的熔融金属接触之前，所述刷子与每个铸造辊的铸造表面接触；通过每个铸造辊的铸造表面与旋转刷接触，去除每个铸造辊的铸造表面上的氧化物；向所述旋转刷和浇铸区域的进入处之间的铸造表面输送气体，以在每个铸造辊的铸造表面上氧化物被去除的位置上形成气体层；以及使铸造辊相反地旋转，使得各铸造辊的铸造表面向辊隙运动，从而生产出从辊隙向下的铸造带。
2. 如权利要求1所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于向每个铸造辊的铸造表面上输送气体的过程邻近于形成在旋转清洁刷 和铸造辊的铸造表面之间的间隙。
3. 如权利要求1所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于向每个铸造辊的铸造表面输送气体以取代被去除的氧化物的步骤包 括，令邻近旋转刷的铸造表面上充满气体。
4. 如权利要求1所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于所述输送气体以形成气体层的步骤包括将气体？I入设置在旋转刷周围 的外壳之中。
5. 如权利要求1所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于
6. 如权利要求1所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部控制的方法，其特征在于所述气体包括至少一种从由氮、氩、氢、氦、水蒸汽、干燥空气、一 氧化碳、二氧化碳或上述气体之中一种或两种的混合物所组成的集合中选取 的气体。
7. —种在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部控制的方法，该 方法包括下述步骤横向地安装一对反向旋转的铸造辊，以形成位于铸造辊的外周铸造表 面之间的辊隙，通过该辊隙金属带被铸造出来；形成熔融金属的铸造熔池，所述熔池被支撑在铸造辊的表面上，并且 位于辊隙上方，从而形成浇铸区域；在外围安装旋转刷，在浇铸区域内铸造表面与熔融金属接触之前，该 刷子与每个铸造辊的铸造表面接触；令每个铸造辊的铸造表面与旋转刷相接触，从而去除每个铸造辊的铸 造表面上的氧化物；在至少三个沿着铸造辊的铸造表面伸展的区域中、旋转刷和浇铸区域 的进入处之间的铸造表面处，向铸造表面输送气体，以在每个铸造辊的铸造 表面上氧化物被去除的位置上形成气体层；以及使铸造辊相反地旋转，使得各铸造辊的铸造表面向辊隙运动，从而生 产出从辊隙向下的铸造带。
8. 如权利要求7所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于分别被喷射到所述至少三个区域的气体之间在组分、配比、压力或者 至少其中两个因素上存在差异。
9. 如权利要求7所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于至少设置五个沿着铸造辊的铸造表面伸展的区域。
10. 如权利要求8所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于向每个铸造辊的铸造表面上输送气体的过程邻近于形成在旋转清洁刷 和铸造辊的铸造表面之间的间隙。
11. 如权利要求8所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部控制的方法，其特征在于向每个铸造辊的铸造表面输送气体以取代被去除的氧化物的步骤包括令邻近旋转刷的铸造表面充满气体。
12. 如权利要求8所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于输送气体以形成气体层的步骤包括将气体引入设置在旋转刷周围的 外壳之中。
13. 如权利要求8所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部 控制的方法，其特征在于所述铸造辊的铸造表面具有不连续凸起的随机分布的紋理。
14.如权利要求8所述的在连续铸造薄铸造带的过程中对热流进行局部控制的方法，其特征在于所述气体包括至少一种从由氮、氩、氬、氦、水蒸汽、干燥空气、一氧化碳、二氧化碳或上述气体之中 一种或两种的混合物所组成的集合中选取的气体。
15. —种对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的装置，其包括 一对相反地旋转的铸造辊，所述铸造辊的外周铸造表面横向地间隔开，以在铸造辊之间形成辊隙，薄铸造带通过上述辊隙向下地排出，并且上述铸 造辊在其外周铸造表面上接近辊隙的位置支撑熔融金属的铸造池，从而形成 浇铸区域；旋转刷，去除每个铸造辊的铸造表面上的氧化物，所述刷子被设置成 在离开浇铸区域的位置从铸造表面上去除氧化物；以及气体喷嘴，其沿着铸造辊的铸造表面设置，直接地将气体输送到位于 旋转刷和浇铸区域之间的铸造辊的铸造表面上，以在铸造辊的铸造表面上氧 化物已经被去除的区域形成气体层。
16. 如权利要求15所述的对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述气体喷嘴向每个铸造辊的铸造表面上邻近于形成在旋转清洁刷和 铸造辊的铸造表面之间的间隙的位置输送气体。
17. 如权利要求15所述的对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述气体喷嘴令铸造表面上邻近旋转刷的位置充满气体。
18. 如权利要求15所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，还包括旋转刷周围的外壳，同时气体喷嘴将气体51入并输送经过上述外壳， 以形成气体层。
19. 如权利要求15所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述铸造辊的铸造表面具有不连续凸起的随机分布的紋理。
20. 如权利要求15所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述气体包括至少一种从由氮、氩、氬、氦、水蒸汽、干燥空气、一 氧化碳、二氧化碳或上述气体之中一种或两种的混合物所组成的集合中选取 的气体。
21. 如权利要求15所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其还包括控制系统，所述控制系统包括液压电动机，控制刷子与每个铸造辊的铸造表面的接触，所述接触在 浇铸区域之前；以及监控装置，监控液压电动机的扭矩，利用所需要的清洁度作为参考来 清洁铸造辊的铸造表面上暴露的大多数凸起，控制抵住铸造辊的铸造表面的 旋转刷所施加的能量，并且提供浇铸区域的熔融金属与铸造表面之间的湿润 接触。
22. 如权利要求21所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其中，所述监控装置通过测量流经液压电动机的工作液体在入口与出 口之间的压力差异来监控液压电动机的扭矩。
23. 如权利要求21所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其中，所述监控装置通过测量液压电动机与座或电动机支架之间的扭 矩来监控液压电动机的扭矩。
24. —种对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的装置，其包括 一对相反地旋转的铸造辊，所述铸造辊的外周铸造表面横向地间隔开，以在铸造辊之间形成辊隙，薄铸造带通过上述辊隙向下地排出，并且上述铸 造辊在其外周铸造表面上接近被封闭的辊隙的位置支撑熔融金属的铸造池， 从而形成了浇铸区域；旋转刷，其去除每个铸造辊的铸造表面上的氧化物，所述刷子被设置成在远离浇铸区域的位置从铸造表面上去除氧化物；以及气体喷嘴，其在至少三个长的铸造辊的铸造表面伸展的区域中、在旋 转刷和浇铸区域的进入处之间，向铸造表面输送气体，以在每个铸造辊的铸 造表面上氧化物被去除的位置上形成气体层。
25. 如权利要求24所述的对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述气体喷嘴分别向所述至少三个区域输送气体，所述气体之间在组 分、配比、压力或者至少其中两个因素上存在差异。
26. 如权利要求24所述的对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述气体喷嘴将气体输送到至少五个沿着铸造辊的轴排列的区域中的 铸造表面上。
27. 如权利要求24所述的对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述气体喷嘴向邻近形成于清洁刷和铸造辊的铸造表面之间间隙的每 个铸造辊的铸造表面上输送气体。
28. 如权利要求24所述的对局部热流进行控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述气体喷嘴令铸造表面上邻近旋转刷的位置充满气体。
29. 如权利要求24所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其中，还包括旋转刷周围的外壳，且所述气体喷嘴将气体卩1入并输送经过上述外壳， 以形成气体层。
30. 如权利要求24所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于所述铸造辊的铸造表面具有不连续凸起的随机分布的紋理。
31. 如权利要求24所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其特征在于 所述气体包括至少一种由下述集合之中选取的气体氮、氩、氢、氦、 水蒸汽、干燥空气、 一氧化碳、二氧化碳或上述气体之中一种或两种组成的 混合气体。
32. 如权利要求24所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其还包括控制系统，所述控制系统包括液压电动机，其控制使得每个铸造辊的铸造表面的接触在浇铸区域内 的熔融金属与铸造表面的接触之前实现；以及监控装置，其监控液压电动机的扭矩，利用所需要的清洁度作为参考 来清洁铸造辊的铸造表面上暴露的大多数凸起，控制抵住铸造辊的铸造表面 的旋转刷所施加的能量，并且提供浇铸区域的熔融金属与铸造表面之间的湿 润接触。
33. 如权利要求32所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其中，所述监控装置通过测量流经液压电动机的工作液体在入口与出 口之间的压力差异来监控液压电动机的扭矩。
34. 如权利要求32所述的对热流进行局部控制的连续铸造薄铸造带的 装置，其中，所述监控装置通过测量液压电动机与座或电动机支架之间的扭 矩来监控液压电动机的扭矩。
全文摘要
本发明提供一种在连续铸造薄铸造带过程中对热流进行局部控制的方法和装置，其包括在浇铸区域之前通过使旋转刷与铸造辊的铸造表面相接触从而将氧化物从每个铸造辊的铸造表面上去除；向旋转刷与浇铸区域入口之间的铸造表面输送气体，以在每个铸造辊的铸造表面上氧化物已经被去除的区域形成气体层。向旋转刷与浇铸区域的入口之间的铸造表面的气体输送，优选在沿着铸造辊的轴向上至少三个区域上完成，以在每个铸造辊的铸造表面氧化物已经被去除的区域上形成气体层，被喷射气体的各区域上的气体可以在组分、配比、压力或上述因素的结合方面不同。
文档编号B22D11/06GK101115578SQ200580047998
公开日2008年1月30日 申请日期2005年12月13日 优先权日2004年12月13日
发明者尤金·B·普雷托里斯, 沃尔特·布莱德杰, 马克·施利赫廷 申请人:纽科尔公司