一種改進的連續(xù)鑄造模具和方法，這種改進模具和方法涉及采用既是非金屬又是熱導(dǎo)體并且比常規(guī)材料更耐剝蝕的材料（如金剛石）制成的模具表面以及用在模具表面上的涂層。在一個實施方案中，所述非金屬材料粘接在常規(guī)的模具襯層上。在第二個實施方案中，采用所述非金屬材料制成完整的模具壁。本發(fā)明專利技術(shù)的另一方面，由于象金剛石那樣的材料在紅外波段是透明的，所以可以在不干擾鑄造過程的情況下透過所述非金屬材料監(jiān)視鑄件外層的溫度，并且可以把這種信息用于控制一個或多個鑄造變量。（*該技術(shù)在2019年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)的
這項專利技術(shù)涉及采用連續(xù)鑄造工藝制造和加工金屬的
更具體地說，這項專利技術(shù)涉及改進用于連續(xù)鑄造機的模具表面，以及適合在機器運行時通過實際監(jiān)視模具表面的鑄件溫度來控制鑄造過程的系統(tǒng)和方法。本專利技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)自從大約30年前大規(guī)模引進連續(xù)鑄造技術(shù)以來，利用它生產(chǎn)的金屬已日漸增長，現(xiàn)在它已在鋼以及其它金屬的生產(chǎn)中占有相當大的百分比。眾所周知，連續(xù)鑄造裝置包括具有兩個基本上平行對置的寬壁和兩個基本上平行對置的窄壁，后者與寬壁合作定義橫截面為矩形的鑄造通道。熔融金屬被源源不斷地供應(yīng)到鑄造通道的頂端中，并且模具是為冷卻而設(shè)計的，以致在這樣形成的扁錠或長錠(strand)鑄造通道底部伸出之前形成外層鑄皮。為了使熔融金屬有效地散熱，模具的鑄造表面通常用銅做襯或者具有銅合金的表面層，并且包含許多流水的通道，以便在模塑成型過程中進行快速熱交換。在某些情況下，模具是通過對著模具襯層的冷卻器一側(cè)直接噴水冷卻的。長錠在它離開模具繼續(xù)移動時通過噴淋進一步得到冷卻，直到它完全變成固體為止。然后，可以進一步把它加工成中間產(chǎn)品或終產(chǎn)品，例如通過傳統(tǒng)技術(shù)(如軋制)使它變成鋼板、薄鋼板或盤圓鋼材。模具的鑄造表面(也稱為模具的“灼熱面”)長期暴露在高溫的鋼液和腐蝕性的模內(nèi)流動下。銅是非常有效的熱導(dǎo)體，但是它比較軟并因此對早期的磨耗和其它類型的剝蝕是敏感的。在正常的鑄造條件下，模具的灼熱面經(jīng)歷比較快的剝蝕，如磨耗、龜裂以及液流和化學(xué)腐蝕。這種作用在力圖在更高的溫度下運行的高速模具中更為嚴重，其中銅材開始進一步軟化。這項專利技術(shù)的受讓人(A.G.Industries股份有限公司)是北美最大的連續(xù)鑄造裝置的制造和維修服務(wù)供應(yīng)商，它十分精通在鑄造期間在模具面上發(fā)生的剝蝕和磨耗。為了盡可能長地延長模具表面的壽命，通常是用耐磨蝕材料預(yù)先涂敷銅模具。保護模具壁表面的其它技術(shù)已被提出和/或已經(jīng)進入工業(yè)應(yīng)用。例如，美國專利第5,499,672號揭示了一種保護銅模具表面的方法，其方法是將金屬碳化物防護材料涂在模具表面上。另一種防護涂層技術(shù)涉及用熱噴鍍法將鎳鉻合金鍍在銅模具面上。這種方法是在Nippon Steel Corporation and MishimaCo.有限公司1989年5月的出版物“連續(xù)鑄造模具窄面的鎳鉻合金熱噴鍍(Ni-Cr Alloy Thermal Spraying of the Narrow face ofContinuous Casting modl)”中介紹的。盡管迄今已經(jīng)研制的涂層能夠在某種程度上降低模具的磨耗速率和嚴重性，但是模具面必須定期清除和更換或維修在連續(xù)鑄造工業(yè)中仍然是活生生的事實。為了這樣做必須使模具與襯層分離，這意味著必須支付給鋼鐵工人相當高的費用，或許多達每小時1萬5千美金。長錠或扁錠在模具中開始形成時具有非常薄的鑄皮。這層鑄皮的破裂無論如何必須避免，因為它能引起被稱為“跑火”的情況，即熔融金屬通過鑄皮逸出到模具的下方。嚴重的跑火能夠?qū)⒃谄渎窂街械臋C器零部件包埋在熔融金屬中，使那些零部件報廢因此必須更換和修理。在確定是否會跑火時一個重要因素是在鑄件通過模具移動時鑄皮是否有一定的厚度。從理論上說，鑄皮厚度可以在鑄造期間通過監(jiān)視扁錠的紅外輻射就地測量，但是實際上這是不可行的，因為整個扁錠被模具包圍著，因此不可能進行測量。一些系統(tǒng)試圖通過在模具襯層中選定的位置進行溫度采樣，借此將鑄件厚度模型化，但是這些系統(tǒng)可能不夠精確，因為在傳感器和鑄件表面之間銅材厚度是變化的。在連續(xù)鑄造工業(yè)中需要一種與常規(guī)的模具面相比較少受鑄造期間的磨耗和剝蝕傷害的模具面。因此，需要一種連續(xù)鑄造模具，這種模具可以更好地監(jiān)視通過模具移動的鑄件，因此可以防止跑火和其它有害情況。本專利技術(shù)的概述因此，本專利技術(shù)的一個目的是提供一種適合連續(xù)鑄造的模具面設(shè)計，這種設(shè)計與常規(guī)的模具面相比較，少受鑄造期間的磨耗和剝蝕傷害。本專利技術(shù)的另一個目的是提供一種連續(xù)鑄造模具，該模具可以更好地監(jiān)視通過模具移動的鑄件，因此可以防止跑火和其它有害情況。為了實現(xiàn)本專利技術(shù)的上述和其它目的，按照本專利技術(shù)的第一方面適合在連續(xù)鑄造裝置中使用的改進的模具壁組件包括結(jié)構(gòu)和布局適合在運行期間將熱量從模具襯層中傳導(dǎo)出去的內(nèi)層部分，以及形成模具的鑄造表面的外表面，其中外表面包括具有高導(dǎo)熱性的耐剝蝕的非金屬材料，借此使模具襯層在連續(xù)鑄造裝置運行期間呈現(xiàn)良好的耐磨耗和熱轉(zhuǎn)移特征。按照本專利技術(shù)的第二方面，制作連續(xù)鑄造材料的方法包括下述步驟(A)將熔融金屬引入模具，該模具包括許多模具表面，其中至少一個模具表面具有包括具有高導(dǎo)熱性的耐剝蝕非金屬材料的外涂層；(B)通過熱傳導(dǎo)使熱量通過外涂層從熔融金屬中散發(fā)出去冷卻熔融金屬，同時將鑄件移出該鑄模。本專利技術(shù)的第三方面涉及一種用于連續(xù)鑄造裝置的改進的模具組件，該組件包括許多模具壁，每個模具壁至少有一個模具表面，這些模具表面一起定義一個有上開口和下開口的鑄造空間；其中至少一個模具表面是用具有高導(dǎo)熱性的耐剝蝕的非金屬材料制造的，借此使該模具組件在連續(xù)鑄造裝置運行期間呈現(xiàn)高級的耐磨耗和熱轉(zhuǎn)移特征。。本專利技術(shù)的第四方面涉及制作連續(xù)鑄造材料的方法，該方法包括如下步驟將熔融金屬引入包括許多模具表面的模具；借助傳導(dǎo)型熱轉(zhuǎn)移使熱量通過外涂層從熔融金屬中散發(fā)出去使熔融金屬得到冷卻；以及借助通過至少一個所述模具表面發(fā)生的輻射型熱轉(zhuǎn)移使模具內(nèi)的熔融金屬得到進一步的冷卻。按照本專利技術(shù)的第五方面，適合在連續(xù)鑄造裝置中使用的改進的模具組件包括一個形成模具的鑄造表面的表面，該表面至少對紅外波段內(nèi)的輻射是部分透明的，借此該模具能夠借助通過該表面發(fā)生的輻射型熱轉(zhuǎn)移冷卻模具內(nèi)的熔融金屬。在權(quán)利要求書中具體地指出這些和其它描述本專利技術(shù)特征的優(yōu)點以及新穎性特征。但是，為了更好地理解本專利技術(shù)、它的優(yōu)點、以及通過它的應(yīng)用所獲得的效果應(yīng)當進一步參照構(gòu)成這份說明書的一部分的本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方案的附圖以及這些附圖的文字說明。附圖簡要說明附圖說明圖1是按照本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方案用于連續(xù)鑄造裝置的模具壁組件的不完整的水平截面圖；圖2是通過圖1所示組件的一個零部件截取的垂直截面圖；圖3是圖1和圖2所示組件中的優(yōu)選特征的示意圖；圖4是描述用于圖1至圖3所示組件的優(yōu)選的控制系統(tǒng)的示意圖；圖5是按照本專利技術(shù)的第二優(yōu)選實施方案構(gòu)成的用于連續(xù)鑄造裝置的模具壁組件的不完整的水平截面圖；圖6是按照本專利技術(shù)的第三優(yōu)選實施方案構(gòu)成的用于連續(xù)鑄造裝置的模具壁組件的不完整的垂直截面圖。本專利技術(shù)的詳細敘述現(xiàn)在參照附圖，其中相同的參考數(shù)字在這些附圖中始終指的是相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。具體地參照圖1，用于連續(xù)鑄造裝置10的改進的模具壁組件12包括許多模具壁，其中包括對置的一對窄面壁14、16和對置的一對寬面壁18、20。每個模具壁14、16、18和20都具有至少一個模具表面，這些模具表面一起定義具有上開口和下開口的鑄造空間26。這個模具壁組件12是象常規(guī)組件那樣設(shè)計的，以致熔融金屬源源不斷地供應(yīng)到鑄造空間26的頂端中并且在這樣形成的扁錠或長錠從鑄造通道的底部伸出之前金屬經(jīng)過冷卻形成外層鑄皮。象常規(guī)模具那樣，冷卻劑供應(yīng)管22、24是為了把水冷劑分別提供給窄面壁14、16和寬面壁18、20而提供的?，F(xiàn)在參照圖2，該圖是通過圖1所示寬面壁之一20截取的垂直截面圖，從中本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種在連續(xù)鑄造設(shè)備中使用的改進的模具壁組件，包括：內(nèi)層部分，該部分的結(jié)構(gòu)和布局適合在操作期間將熱量通過熱傳導(dǎo)排出模具襯層；以及外表面，該表面形成模具的鑄造表面，所述外表面包括具有高導(dǎo)熱性的耐剝蝕的非金屬材料，借此在連續(xù)鑄造設(shè)備中模具 襯層在其操作期間將呈現(xiàn)高級良好的耐剝蝕和熱轉(zhuǎn)移特征。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吉姆斯B肖爾斯，約翰L諾布爾，
申請(專利權(quán))人：AG工業(yè)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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