[发明专利]薄带的铸造方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属薄带的铸造方法和装置，尤其是一种采用液态冷却剂间接冷却的金属薄带的铸造方法和装置。

背景技术

金属薄带的铸造方法和装置已为FR 2 289 271 A、GB 2 310 155 A、US 5 411075 A、US 4 671 340 A、JP 63 192 541 A等专利文献所揭示，上述专利文献揭示的技术中均采用水作为冷却剂。其他的专利文献，如本申请人申请的EP 1 452252 A也揭示了薄带的铸造方法和装置，则采用了液态金属和离子液作为冷却剂。

薄带的铸造装置通常可以具有多种形式，如：设有一个或两个传送带，不设传送带而设置两个旋转辊、两个旋转辊的相对面之间形成一个缝隙，设有一个旋转辊和一个传送带，或者仅仅设置一个旋转辊。这些铸造装置中都设有一个行进铸模，在本申请的说明书和权利要求书中统称为“薄带铸造”。

当铸造机设有两个辊时，铸造金属通过一个特殊的进料装置进入间隙并在间隙中凝固或至少表面凝固，以使得成型的金属薄带可处理。一般采用间接冷却，即水直接喷洒在传送带的尾部或辊的相对面内侧，而不是直接喷洒在薄带上。除了上述装置外，还可以采用设有一个空腔的辊和一个靠近空腔的传送带的铸造机进行铸造，辊的内侧通过喷水冷却，传送带的外侧也通过喷水冷却。在单辊铸造机中，铸造熔体位于未设有空腔的单辊上，辊自内部冷却，冷却仅仅从薄带的一侧开始。除了双辊铸造机之外，单辊铸造机也可能在未来获得广泛应用。

一般来说，采用薄带铸造作为连续铸造方法是获得半成品和成品的一种有效途径，产品可以呈片状、薄带状、线状或杆状，铸造材料可以是钢等黑色金属以及铜、铝、镁、镍或其合金等有色金属。

薄带的连续铸造方法中一般采用行进铸模，以获得几乎零摩擦，提高铸造速度、节约成本。

薄带的连续铸造方法一般采用水作为冷却剂，但是，水作为冷却剂具有以下几个明显的缺点：由低蒸发温度决定的低操作温度，以及直接与热的铸造金属接触时容易引起爆炸。由高温快速冷却到低温容易在行进铸模上产生很大的温度梯度，并导致在一定的操作时间后形成裂纹，降低行进铸模的使用寿命。

在一些薄带铸造机(如旋转薄带铸造机)中，传送带一侧由水引起的强冷却会导致薄带的收缩，并在薄带与铸模之间形成一个气体间隙。气体间隙会阻碍热的传递，导致连续铸造的铸造速度降低、偏析、辊壳弯曲、表面裂纹和细胞尺寸变化等缺陷。高的铸造速度需要强的冷却，但并不是冷却到非常低的温度。

采用水作为冷却剂工艺不稳定，因为水的低蒸发温度会导致待冷却面的传热显著变化，即使铸造金属进料速度的很小改变都可能会导致冷却速度的明显变化，影响产品的冶金性能。

采用水作为冷却剂时，行进铸模上的温度梯度很大，限制了铸模的使用寿命。如果形成表面裂纹，甚至可以在铸造产品上看到表面裂纹，因此采用水作为冷却剂不一定能获得理想的产品质量，或者行进铸模的使用寿命不长。

以上的缺陷是采用水作为冷却剂所导致的固有缺陷，因此，确有必要提供一种简单、可靠的薄带的铸造方法和装置，以克服现有薄带铸造方法和装置中的缺陷，并保持现有薄带铸造方法和装置的优点。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供一种简单、可靠的薄带的铸造方法和装置。

为了实现上述发明目的，本发明的薄带的铸造方法采用液态金属或离子液作为冷却剂，冷却剂以紊流形式流经冷却装置，以确保冷却特性可控。

离子液是一组盐的名字，包括有机阳离子和绝大多数的无机阴离子，熔点在100℃以下。离子液在最高的工作温度下不分解，在给定的环境条件下不与铸造装置发生反应。此外，需要说明的是，水和其他液体虽然也含有少量的离子，但是并不是本发明所称的离子液。

为了区别待铸造的金属和作为冷却剂的金属，本说明书将前者称为“铸造金属”，将后者称为“液态金属”。

在间接冷却的作用下，铸造金属或合金发生凝固。根据本发明的一个实施方式，间接冷却使用液态金属，如铅、锡、铋、镓、铟或其合金，以及其他在铸造金属或合金的凝固温度以下呈液态的金属或合金。

薄带铸造中采用液态金属间接冷却可以确保冷却操作连续、可控，冷却强度可以通过调节冷却剂的流速和冷却剂的进给温度来调整，从而提高铸模的冷却侧的温度和降低铸模的温度梯度，避免产生在旋转铸造和单辊铸造中薄带与行进模具之间形成的气体间隙。