專利名稱：金屬薄材的連鑄設備及其橫向壁和連鑄方法
技術領域：
本發明涉及在活動壁間，特別是輥子間連鑄薄型金屬制品，特別是連鑄鋼制品的設備，特別涉及在所述的活動壁的橫向邊緣附近限定鑄造空間的、通常稱作“側壁”(sidewalls)的橫向壁。
各種類型的、在活動壁間進行連鑄的設備都存在一個如何對位于活動壁之間的鑄造空間的橫向端進行密封的問題。
另一個問題是如何防止鑄造金屬粘在該橫向壁上，因為這種粘住有使連鑄制品的邊緣發生破裂的危險。
還有一個問題是如何防止因與頸部以上的活動壁部分接觸而形成凝固的楔形層，所謂頸部是指活動壁之間最狹窄的通過點。
為解決這些問題，已提出采用隔熱橫向壁，以便阻止與橫向壁相接觸時產生的凝固從而阻止形成所述的凝固楔層。本申請人的法國專利申請No.8705234中就描述過一種該類型的裝置。
文件US3038219和EP212423中提及了一種帶有后隙角的橫向壁，即橫向壁的表面是朝著頸部互相對稱地偏斜的。具體地說，這種結構可以允許金屬制品在制備過程中當它接近頸部時成比例地向橫向擴展，而這種擴展是由于對先前凝固的凝固楔的滾壓作用引起的或者說是在凝固過程中發生的。
然而，這種結構并不能制止橫向壁與活動壁之間的液態金屬的滲漏，在該區域內，對液態金屬凝固的控制是很不充分的。事實上，即使該橫向壁有足夠的隔熱作用因而可以阻止與其接觸的鑄造金屬的凝固，在橫向壁與活動壁相交界的區域內仍能發生液態金屬的滲漏。而且，制造這種高隔熱作用橫向壁的材料通常只有很小的機械強度。因此，在金屬與輥子端部的摩擦作用下，它們很快就磨損了，而這樣又加劇了液態金屬的滲漏。
反過來，如果橫向壁隔熱性較小，則與其相接觸的鑄造金屬就會發生凝固。但是，因為這種凝固是難以控制的，所以，即使橫向壁具有后隙角，形成楔形層的問題、發生粘住的問題或金屬制品邊緣不規則的問題依然存在。
本發明的目的是克服上述的不足，促使對連鑄制品的整個寬度，尤其是其大側面的邊緣進行冷卻，但又不使與橫向壁接觸的金屬過早凝固。
根據這個目的，本發明的主題是提出一種用于在活動壁之間連鑄薄型金屬制品的設備的橫向壁，該設備包括兩個互相面對面的冷卻的活動壁，該兩個活動壁同時在同一方面上被驅動并與兩個所述的靜止橫向壁一起限定一個鑄造空間。
根據本發明，該橫向壁的特征在于它包括一靠住活動壁端面的擋板(閉合板)，和兩個由高傳熱材料制成的襯墊(插入物)，兩襯墊伸入活動壁之間的鑄造空間并鄰近于所述活動壁的邊緣，它們有朝向鑄造空間的面，兩襯墊延伸到所述的活動壁之間的頸部附近并且在兩襯墊之間限定一由隔熱材料制成的覆蓋物構成的區域，該覆蓋物的表面可以是平面或凹面。
通過本發明的裝置，與冷卻的活動壁相接觸的凝固金屬表皮延伸在襯墊(插入物)的朝向鑄造空間的面上。所形成的連續表皮覆蓋了活動壁與襯墊相交接的部位，從而阻止了液態金屬在該部位的滲漏。而且，在橫向壁的襯墊內的區域不形成與之接觸的表皮，因為該區域具有高隔熱性能。
根據本發明的特殊結構，由橫向壁面向鑄造空間的表面和由襯墊朝向鑄造空間的面構成的表面及隔熱覆蓋物的表面大體上都帶有后隙角reliefangle。因為有了這種結構，橫向壁的后隙角就能允許連鑄制品的邊緣橫向擴展。與此同時，與襯墊相接觸的表皮的邊緣在液態金屬靜壓力的作用下逐漸地靠在活動壁上。
另一方面，襯墊的面向鑄造空間的所述的面相對于正交于活動壁的垂直面也有所傾斜，其傾斜度從襯墊的上端到下端逐漸減小，在下端處，所述的面向鑄造空間的面大體上垂直于活動壁。
在這種情況下，就能進一步增強使凝固表皮的邊緣逐漸敷設的效果，這些逐漸增寬和增厚的凝固表皮在頸部區域附近形成兩塊在連鑄制品的整個寬度范圍內厚度基本一致的表皮。
具體地說，這種特殊的結構可以使垂直作用在輥子壁上的力減到最小。
事實上，如果表皮邊緣的凝固從液態金屬的高度形成垂直于輥子壁的舌狀部，則當這些舌狀部接近于頸部時將會增厚，而且液態金屬靜壓力就不足以使它們均勻地靠于輥子的冷卻的壁上，這樣，就會產生不規則凝固，而且在兩舌狀部相遇并將要被“滾壓”的頸部附近會產生更大的力。
另外，如果這些舌狀部沒有恰當地靠于冷卻的壁上，就不再能保證輥子與橫向壁之間的密封，液態金屬就有在舌狀部和鄰近的橫向壁之間發生滲漏的危險。而采用上述特殊結構就能有效地清除這種危險。
本發明的另一個主題是提供一種在活動壁之間，特別是輥子之間連鑄薄型金屬制品的設備，該設備的特征在于它有擁有一種上述結構的橫向壁。
本發明還有一個主題是提供一種采用上述設備，連鑄生產薄型金屬制品，特別是厚度較小的鋼帶的方法，在該方法中，將液態金屬送入鑄造空間并使液位高度保持在襯墊和隔熱覆蓋物的上端之下，將兩活動壁同時按同一方面驅動，結果，與所述的冷卻的活動壁相接觸的液態金屬發生凝固，由此，形成了凝固表皮，表皮的邊緣延伸到襯墊朝向鑄造空間的面上，這些表皮隨著活動壁的移動而成比例地增寬和增厚，直到它們在所述的活動壁之間的頸部區域附近相遇為止，最后可向下連續取出凝固的薄型金屬制品。
為了能更好地理解本發明及本發明的其他特征和優點，下面將說明本發明的在輥子之間進行連鑄生產的一個最佳實施例。
供參照的附圖為

圖1-圖10，其中圖1是在輥子之間進行連鑄的設備的部分示意圖，圖中示出了本發明的橫向壁的結構，圖2是圖1中Ⅱ-Ⅱ面的剖視圖;
圖3到圖6示意地表示在圖2所示的各種液態金屬液位高度上制品凝固的變化;
圖7是用于連鑄設備的、按本發明的橫向壁的平面圖;
圖8是沿著圖7中Ⅷ-Ⅷ線剖開的該橫向壁的垂直剖視圖;
圖9是沿圖7中Ⅸ-Ⅸ線剖開的該橫向壁的剖視圖;
圖10是圖7中Ⅹ-Ⅹ線處的另一個水平剖視圖。
圖1到圖6中的示意圖主要是為了說明本發明的內容，圖中故意沒有按照各個零件的相對比例尺寸來畫以便易于了解本發明的主題和目的。
圖1表示了在輥子之間進行連鑄的設備的一端，該設備包括兩個輥子1和2，其中的第二個輥子僅用其壁的端線21示意地表示。
該兩個輥子的軸線互相平行且位于同一水平面P處，兩輥子按照箭頭3和4的相反方向被驅動旋轉，在與穿過輥子軸線的平面P的高度相對應的頸部5的部位，兩輥子所隔開的距離對應于連鑄制品的厚度。
采用一種已知方法將液態金屬送入鑄造空間，該鑄造空間由位于頸部上方的那部分輥子的壁和位于輥子邊緣并與所述的邊緣密封接觸的橫向壁所限定。很顯然，因為橫向壁是靜止的兩輥子的壁是活動的，所以，為了防止兩者的劇烈摩擦及由此引起的磨損，必須在兩者之間留有最小的功能間隙。由于密封不可能是絕對的，存在著液態金屬發生滲漏的危險，因此，降低液態金屬滲漏的危險性是本發明的目的之一。
事實上，正如本說明書一開始提到的那樣，如果橫向壁由具有足夠絕熱性能的材料構成以確保與之接觸的液態金屬不發生凝固，則與輥子的冷卻的側壁相接觸的凝固的金屬表皮就到橫向壁與輥子之間的交界部位為止，因此，在這個部位，滲漏的危險性是很高的。
指導本發明的設想就是特別要通過使凝固的金屬表皮延長到直接與輥子相鄰的那部分橫向壁上，以確保對液態金屬的密封，而與此同時，又要使得這些金屬表皮的邊緣更易于成形并且要防止與橫向壁相接觸的金屬發生凝固。因此，覆蓋在輥子與橫向壁之間交界部位的凝固金屬表皮構成了防止滲漏的密封壁。
圖1示出了一由垂直平板61構成的橫向壁或“側壁”6，該平板61相對于輥子1和2的端部，亦即相對于輥子1和2圓筒形表面的端面留有一功能間隙。平板61帶有兩個由高導熱材料制成的襯墊7和8。每個襯墊均為厚度很小的薄片，其厚度最好大約為連鑄制品厚度的一半，它們按照輥子的曲率彎曲，而且從平板61朝著鑄造空間的內部突出，以便與圓筒壁的邊緣相配合。同一橫向壁的兩襯墊的下端71、81最好在略高于頸部5的高度處會合。兩襯墊從平板61突出的寬度從其上端72、82到其下端71、81逐漸減小。襯墊面向鑄造空間的面73、83在任何高度上相對于輥子在該高度處的母線均呈傾斜狀，其傾斜度由襯墊的上端朝著下端逐漸增加，在下端處，傾斜度大約為90°。換言之，各個襯墊的面73、83均為扭曲面，在襯墊的上端72、82處，面73、83的水平母線與各自相鄰的輥子的相應的母線分別構成了一個角度例如為135°的純角，該角度朝著下方逐漸減小，直到在襯墊的下端處大體上等于90°。
位于同一“側壁”兩襯墊之間的區域是由一塊板或一隔熱耐火材料的覆蓋物9構成，該覆蓋物面向鑄造空間的表面91最好呈平面狀且相對于垂直方向呈傾斜狀，從而構成上面已經提到過的后隙角，這個后隙角在圖2中可以清楚地看出，這樣就能與兩襯墊的面73、83一起構成一連續表面，且在它們的交界線處光滑過渡。耐火材料9的表面最好經過硬化處理，以防鑄造金屬使其過快磨損。
當然，應該理解，在連鑄生產過程中，液態金屬的液面高度必須控制在襯墊及耐火材料的上限之下。
如圖2所示，襯墊的下端相對于平板61可形成陡然收進的部分62，類似于前述的文件EP212423所述的情形，這樣便于鑄造制品的邊緣在頸部區域自由橫向擴展。然而，正如下文將要詳細說明的，最好能確保襯墊的面73、83和耐火材料表面91與緊接其下的橫向壁部63的連續性。
兩襯墊的面73、83也可以是與耐火材料9的表面91共面的面，這樣，所述的襯墊的制作便得以簡化。而且還能確保輥子與襯墊之間的界面區域內的凝固表皮的連續性。然而，從下面參照圖3到圖6的說明可以看出，這種結構對所述表皮的成形和所希望的變化的幫助不大。
圖3-圖6表示了在連鑄生產過程中如圖2所示的各個高度上的該連鑄設備的相應的水平剖視圖。
圖3示意示出了一位于接近液態金屬高度N的高度Ⅲ處的剖視圖。熔融金屬10與輥子1和2的冷卻的壁相接觸而發生凝固并在每個輥子上形成了厚度較小的凝固表皮101、102。這些表皮延伸出一個與襯墊7、8相接觸而凝固的舌狀部103、104部分，襯墊7、8是能導熱的，它們因接近于輥子冷卻的壁且與平板61的金屬相接觸而被冷卻。與此相反，鑄造金屬與隔熱耐火材料9相接觸時卻不會凝固。從圖中可見，凝固的表皮從上部高度起確保了輥子與襯墊之間的部位105、106的密封。
圖4是當表皮101、102被旋轉的輥子的壁送到中部高度Ⅳ時在該高度處的剖視圖。與此同時，舌狀部103、104伴隨著這一移動而滑到襯墊的面73、83上。
表皮101′、102′和舌狀部103′、104′的厚度隨著鑄造金屬的繼續冷卻而增加。各個襯墊的面73、83的寬度因該面相對于輥子壁的傾斜度的增加而減小。與此同時，由于橫向壁的退縮，凝固表皮與輥子的接觸寬度增加，而且，在熔融金屬靜壓力作用下，舌狀部相應地貼靠在輥子壁上。由于耐火材料9的表面91有后隙角，所以鑄造空間的寬度也得以增加。
在襯墊的下端高度Ⅴ處(圖5)，表皮101″、102″的厚度進一步增加。在兩個襯墊上形成的兩舌狀部分別貼靠在輥子的壁上并且同時在108處相遇。
在頸部區域(高度Ⅵ，圖6)，兩部分表皮完全相接觸并成形成了具有所需橫截面形狀的制品109，而且因為鑄造空間的寬度最后的增加，所以在滾壓作用下，連鑄制品的邊緣有向橫向擴展的余地，直到它與壁部63相接觸為止。
至此已完全可以清楚，本發明的設備可以保證鑄造空間的密封;
允許連鑄制品橫向擴展;
控制凝固表皮、尤其是它的邊緣(舌狀部)的形成和變化，并且阻止在橫向壁上形成凝固表皮。
圖7到圖10示出了本發明的一個“側壁”的最佳實施例。
在該實施例中，平板61是由幾個零件用螺釘組裝成的，這樣可以固定襯墊7、8。它包括一平面支撐板64，兩塊支承板65、66用螺釘111固定于其上且通過定心銷112定位，該兩支承板的表面將置于與輥子的端部相對的位置，其邊緣67、68具有與輥子相同的曲率而且在它們的延伸部內正好與輥子相切。
金屬襯墊7、8貼靠于彎曲邊緣67、68上而且與支撐板64相接觸。它們通過銷子74定位，銷子74緊固在支承板65、66上且穿過襯墊上的橢圓孔75，這樣就能阻止襯墊7、8沿平行于輥子軸線的方向發生移動，但與此同時卻允許它們沿平行于支承板的邊緣方向略微移動，以允許所述的襯墊的縱向伸展。
襯墊的厚度為常數(例如2毫米)。其寬度從上端到下端是變化的，在上端處，它們從支承板的表面突出幾毫米(例如5到10毫米)，而在下端處，突出量明顯減少(例如1到2毫米)。這里的這些數據僅作為舉例說明，它們是視設備的具體的總體尺寸大小而定的。這些數據與襯墊的以及耐火材料覆蓋物的大約為1°到3°的后隙角相對應。襯墊7、8的面73、83的形狀如前所述，因此它們相對于輥子壁的傾斜度的變化為均勻的變化。因此，襯墊的上端處為一大致呈45°角度的斜角橫截面，該角度隨著襯墊向下方延伸而增加，到下端處，襯墊的橫截面成為一直角形橫截面。
一塊金屬中間板69，其兩側按照襯墊的曲率成形，被插入在兩襯墊之間，從而使兩襯墊貼靠于支承板65、66的彎曲的邊緣67、68上。該中間板69用螺釘113緊固于支撐板64上。
中間板69的厚度小于支承板65、66，這樣就可以將一塊隔熱耐火材料9置于中間板69和兩襯墊之間，該耐火材料9的面向鑄造空間的面91與襯墊的面73、83齊平。該隔熱耐火材料可以是與中間板69相接合的一塊預制板，也可以用例如噴涂技術把材料噴涂在上面。
襯墊、中間板69和隔熱耐火覆蓋物9的下端均位于略高于頸部的同一高度。在該高度處兩襯墊的下端略微分開，以便在隔熱耐火材料的“尖端”留有一定寬度，從而防止該尖端脆裂。
在該高度的下方(與圖2的高度Ⅴ相對應)，橫向壁通過一用螺釘114緊固在支撐板64上的導向靴120而延伸。該導向靴的后部121插入支承板65、66上的相應的凹槽122、123內。導向靴的前部124被加工成具有與支承板65、66的邊緣67、68的曲率相對應的曲率的端面125、126。該導向靴面向鑄造制品的面在頸部上方具有一作為耐火覆蓋物9的延伸部的后隙區(reliefzone)127，而在頸部下方(平面P的高高度處)，具有一與支承板65、66的表面共平面的垂直面區128。
該導向靴120由具有良好耐磨性的材料，例如鑄鐵制成。
特別是與圖2所示的收進部分62有關的后隙區127，上述的導向靴120的結構的優點在于它能確保橫向壁與連鑄制品連續接觸，從而能防止襯墊與耐火覆蓋物的下端過快磨損或破裂。
當然，本發明并不局限于上述舉例性質的實施例。對橫向壁的各組成零件及其裝配方法可以有多種技術上的變化。
例如，襯墊可以不用單一金屬材料制成，而可以用象氮化硼類、BN與SiALON或Si3N4或Al N或Si C之類的復合材料制成。
耐火覆蓋物的表面91也可以是凹面而不是平面。
襯墊也可以進一步插入輥子之間，以此方式，導向靴也可同樣插入輥子之間，從而突出于支承板。
也可以通過采用一種局部冷卻裝置，在襯墊(插入物)附近，局部冷卻支承板和/或支撐板及導向靴，或直接對襯墊進行冷卻以幫助凝固表皮的舌狀部的形成。
權利要求
1.一種用于在活動壁之間連鑄生產金屬制品，特別是薄型制品的設備的橫向壁，該設備包括兩個互相面對面的、并同時在同一方面3、4上被驅動的冷卻的活動壁，該兩活動壁與兩個所述的靜止橫向壁6一起限定一個鑄造空間，其特征在于，該橫向壁包括一靠住活動壁1、2端面的擋板(閉合板)和兩個由高導熱材料制成的襯墊(插入物)7、8，該兩襯墊伸入活動壁之間的鑄造空間并鄰近于所述活動壁的邊緣11，其上有朝向鑄造空間的面73、83，兩襯墊延伸到所述的活動壁之間的頸部5附近并在兩襯墊之間限定一由隔熱材料9制成的覆蓋物構成的區域，該覆蓋物的表面91可以是平面或凹面。
2.如權利要求1所述的橫向壁，其特征在于，由橫向壁面向鑄造空間的表面和由襯墊朝向鑄造空間的面73、83構成的表面91、73、83及隔熱覆蓋物的表面91大體上均帶有后隙角(relief angle)。
3.如權利要求1或2所述的橫向壁，其特征在于，襯墊的面向鑄造空間的所述的面73、83相對于正交于活動壁的垂直面傾斜，其傾斜度從襯墊的上端72、82到下端71、81逐漸減小，在下端處，所述的面73、83大體上垂直于活動壁。
4.如權利要求2所述的橫向壁，其特征在于，所述的后隙角大約為1°到3°。
5.如權利要求3所述的橫向壁，其特征在于，襯墊的面向鑄造空間的面73、83在襯墊上端處相對于鄰近活動壁的母線的傾斜度大約為135°。
6.如權利要求1到5所述的橫向壁，其特征在于，在襯墊和耐火覆蓋物的下方且鄰近于它們的下端處，橫向壁帶有一導向靴120，其面向鑄造空間的表面在頸部5的上方具有一作為襯墊和耐火覆蓋物的表面91、73、83的延伸部的后隙區(relief zone)127，而在頸部5的下方為一垂直平面區128。
7.一種在活動壁間，特別是輥子間連鑄生產薄型金屬制品的設備，其特征在于，該設備包括一種如權利要求1到6所述的橫向壁。
8.一種連鑄生產薄型金屬制品的方法，其特征在于，采用如權利要求7所述的設備，將液態金屬送入鑄造空間，使液態金屬的液位高度保持在襯墊和隔熱覆蓋物的上端的下方，將活動壁同時按同一方面驅動，結果，與所述的冷卻的活動壁相接觸的液態金屬發生凝固，形成了凝固表皮，表皮的邊緣延伸到襯墊朝向鑄造空間的面上，這些表皮隨著活動壁的移動成比例地增寬和增厚，直到它們在所述的活動壁之間的頸部區域附近相遇為止，最后可向下連續取出凝固的薄型金屬制品。
全文摘要
一種連鑄薄型金屬制品的設備的橫向壁，該設備包括兩個面對面的、且同時按同一方向3、4驅動的冷卻的活動壁，和兩個所述的橫向壁6，以共同限定一鑄造空間，其中，橫向壁帶有兩個高導熱襯墊7、8，它們鄰近于活動壁的邊緣11，其上有朝向鑄造空間的面73、83，兩襯墊延伸到活動壁之間的頸部5附近并在它們之間限定一由隔熱材料9制成的覆蓋物構成的區域，該覆蓋物9的表面91是平面或凹面。本發明尤其適用于在輥子間連鑄薄鋼制品。
文檔編號B22D11/06GK1041123SQ8910704
公開日1990年4月11日 申請日期1989年9月1日 優先權日1988年9月14日
發明者里布·保羅·維克多 申請人:法國鋼鐵冶金研究所