專利名稱：用于導(dǎo)引和穩(wěn)定無端鑄帶并帶有翼片的磁化支撐軋輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融金屬的連鑄領(lǐng)域，亦即通過把熔融金屬澆注到帶型鑄機(jī)上，該帶型鑄機(jī)使用一個或者多個無端、柔性、移動的傳熱鑄帶例如象金屬鑄帶，用于形成一個移動的模腔或者模室，這個帶或者這些帶沿著該模腔連續(xù)移動，使得每一個鑄帶的連續(xù)區(qū)域進(jìn)入模腔、沿著模腔移動并順序離開移動的模腔。由該連鑄方法制成的產(chǎn)品通常是一個連續(xù)的厚板、板、薄板、長條帶或者一個通常為矩形截面的連續(xù)桿體。
本發(fā)明特別涉及一種帶有翼片的支撐軋輥，該軋輥具有多個由軟磁鐵磁性材料制成的翼片，這些翼片被包含在軋輥內(nèi)的對移動的柔性薄層傳熱軟磁鐵磁性材料鑄帶產(chǎn)生伸展式磁引力的多個永磁體所磁化，從而當(dāng)鑄帶沿著模腔移動時導(dǎo)引和穩(wěn)定鑄帶而克服受熱變形。鑄帶模腔的正面被熔融金屬所加熱，而在背面則被泵入的液體冷卻劑所冷卻。
在使用至少一個移動的柔性薄層傳熱鑄帶例如象金屬鑄帶的鑄機(jī)上進(jìn)行熔融金屬的連鑄過程中，使得移動的鑄帶沿著預(yù)定的路徑運行是非常重要的，這就要求，盡管由于熱金屬的存在以及進(jìn)入鑄帶正面的熱金屬形成的炙熱熱量和背面被合適的冷卻劑冷卻所導(dǎo)致的熱應(yīng)力的存在，金屬鑄帶本身還是應(yīng)當(dāng)具有一定的均勻度和平整度。在使用的鑄帶的鑄機(jī)上對熔融金屬進(jìn)行連鑄經(jīng)常受到受熱所導(dǎo)致的鑄帶的翹曲、彎曲、褶皺或者皺褶(這里稱為“變形”)。Hazelett以及其他人的美國專利3937270、4002197、4062235、4082101每一個專利的附圖8以及Allyn以及其他人的美國專利4749027的附圖5說明了在這樣的一個鑄帶上由于受熱產(chǎn)生的橫向翹曲以及所產(chǎn)生的皺褶。在這種鑄帶中也可能發(fā)生熱翹曲或者熱皺褶。這些鑄帶變形的產(chǎn)生可能非常突然，就象當(dāng)一個真空容器的蓋被打開后空氣沖入容器所導(dǎo)致蓋的突然爆裂聲一樣。而且，鑄帶上這種變形的程度和特定位置可能是無規(guī)律的和無法預(yù)測的，而當(dāng)鑄帶沿著模腔移動時，鑄帶本來應(yīng)當(dāng)是均勻的，不具有任何變形。
這種受熱變形在模腔的入口區(qū)域附近更容易發(fā)生，在該入口區(qū)域移動的鑄帶首先經(jīng)歷進(jìn)入模腔的熱熔融金屬或者剛剛進(jìn)入模腔內(nèi)的熱熔融金屬的炙熱加熱效應(yīng)。熱熔融金屬的最初凝固產(chǎn)生或者發(fā)生在入口區(qū)域附近，在這個凝固過程中產(chǎn)生的鑄帶變形可能導(dǎo)致鑄造產(chǎn)品具有裂隙、污點或者合金各個組分的分離。而鑄造產(chǎn)品的這些缺陷又導(dǎo)致出現(xiàn)關(guān)于強(qiáng)度、易加工性和外觀等問題。
C.W.Hazelett在美國專利2640235(第7欄)中描述了一個用于上冷卻帶和下冷卻帶的上冷卻裝置和下冷卻裝置。這些冷卻裝置在操作中是類似的，每一個冷卻裝置包括一個由易于磁化的合適材料制成的板，該磁化材料構(gòu)成一個電磁鐵的軟鐵芯。該板的功能就是當(dāng)電流流動時把冷卻帶拉向帶本身。為防止帶的向板移動，使用銅或者黃銅隔離件，這些隔離件在冷卻帶和板之間形成一個腔。在這些腔中引入冷卻水以冷卻該帶。正如說明書中所指出的那樣，即使冷卻水以很大壓力引入從而會導(dǎo)致冷卻帶變形，但由于磁性的板緊緊把冷卻帶擠壓向剛性的隔離件的影響，這種變形也不會發(fā)生。在這種方式下，正如說明書中所指出的那樣，在冷卻冷卻帶的同時能夠?qū)б捅３掷鋮s帶克服變形，因此能夠保持鑄造產(chǎn)品具有精確的尺寸。
William Baker以及其他人在美國專利3933193中公開了一種用于在移動的鑄帶之間對金屬長條帶進(jìn)行連鑄的設(shè)備。其中的鑄帶通過外部施加的一個吸引力被保持緊靠在分開一定的距離的支撐表面上，這種吸引力是通過在鑄帶的背面施加一個負(fù)壓或者用于同樣目的的磁引力形成的。
Olivio Sivilotti以及其他人在美國專利4190103(2欄38-44行)中指出“因此在上述設(shè)備中的一個實際的實施例中，由于充滿水的腔室內(nèi)的負(fù)壓的作用導(dǎo)致鑄帶被緊緊拉向支撐物的表面。另外一種涉及是提供磁性裝置，通過一個鐵磁支撐作用到一個鐵磁鑄帶上，從而把鑄帶保持在需要的路徑上”。
本發(fā)明的申請人Hazelett Strip-Casting公司對與移動的鑄帶的背面滑動接觸的帶有翼片的靜態(tài)的電磁帶支撐的壓板進(jìn)行了試驗，注意到其產(chǎn)生的過度磨損和摩擦，對于鑄帶的連續(xù)性未能取得令人滿意的結(jié)果。而且，這些帶有翼片的電磁壓板未能可靠地把移動的鑄帶保持或者穩(wěn)定在平整狀態(tài)。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，C.W.Hazelett、Sivilotti以及其他人或者Baker以及其他人在現(xiàn)有技術(shù)中所描述的裝置在熔融金屬的連鑄領(lǐng)域中不具有工業(yè)實用性，因為它們的磁引力，例如施加到鑄帶或者帶上的拉力作為鑄帶或帶和磁性裝置之間的距離(間隙)的函數(shù)，降低得太快、太突然，以至于不能把移動的鑄帶或者帶的熱變形部分拉向鑄帶或者帶本身從而達(dá)到具有所需平整狀態(tài)的程度。這些現(xiàn)有技術(shù)中的鑄帶上的裝置的磁引力沒有伸展(reach-out)穿過較大距離，因此不能恰當(dāng)?shù)匕谚T帶或者帶由于熱變形所導(dǎo)致的顯著偏離所需平整狀態(tài)的部分拉回。問題在于未能產(chǎn)生或者缺少“伸展式磁引力”亦即未能產(chǎn)生或者缺少“伸展式拉力”。
Baker以及其他人沒有給出任何關(guān)于我們所發(fā)現(xiàn)的有關(guān)我們所說的“伸展式磁引力”(亦即“伸展式拉力”)關(guān)鍵點的啟示。
這種作用在軟磁鐵磁性材料薄層帶上的較強(qiáng)伸展式磁引力(reach-outattration force)(拉力)與傳統(tǒng)的材料例如象阿爾尼科(鋁鎳鈷合金)5號不同，在上述的帶有翼片的支撐軋輥中，當(dāng)鑄帶與磁化翼片之間產(chǎn)生較大距離例如1.5mm(0.060 inch)的距離時這種材料將失去大部分磁引力或拉力。因此，由伸展式磁體磁化的翼片能夠把移動的鑄帶的變形部分拉向旋轉(zhuǎn)的翼片，用于把鑄帶緊密保持限制在所需的穩(wěn)定的移動的鑄帶的平整狀態(tài)，在該狀態(tài)下，移動的鑄帶由帶有翼片的支撐軋輥支撐和穩(wěn)定從而克服其熱變形，其中，鑄帶沿著該翼片運行。
在我們的發(fā)明中，這種伸展式拉力是通過這里所述的特定的永磁材料形構(gòu)成的伸展式永磁體形成的，該伸展式永磁體安置在具有翼片的支撐軋輥的內(nèi)部的磁路中，該支撐軋輥具有多個由軟磁鐵磁性材料構(gòu)成的翼片。當(dāng)鑄帶沿著模腔移動時，這些翼片可以被包括在支撐軋輥內(nèi)部的伸展式永磁體磁化，以導(dǎo)引和穩(wěn)定一個移動的柔性薄層傳熱軟磁鐵磁性材料鑄帶，克服其熱變形，在鑄帶的移動過程中，其正面被來自熔融金屬的熱量所加熱，背面被泵入的液體冷卻劑所冷卻。
依據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一個具有翼片的細(xì)長支撐軋輥，用于導(dǎo)引一個無端柔性傳熱鑄帶，該鑄帶含有軟磁鐵磁性材料。這樣的一個支撐軋輥包括多個翼片，每一個翼片具有一個環(huán)形的圓周邊，該圓周邊與軋輥的旋轉(zhuǎn)軸同心。這些翼片由軟磁鐵磁性材料構(gòu)成，沿著軸向分隔一定距離安置在軋輥上。翼片可以被磁化，在軋輥上按照一定順序，翼片被安置在細(xì)長軋輥內(nèi)的多個伸展式永磁體磁化，其圓周邊交替具有南磁極和北磁極，每個磁體以三維方式在翼片的邊緣和錐形側(cè)面形成伸展式磁引力，這種磁引力適合于穩(wěn)定移動的鑄帶。
在本發(fā)明的一個說明性的實施例中，一個具有翼片的支撐軋輥包括一個細(xì)長的、可以旋轉(zhuǎn)的非磁性軸，該軋輥用于導(dǎo)引和穩(wěn)定一個含有軟磁鐵磁性材料的無端柔性傳熱鑄帶。多個由軟磁鐵磁性材料構(gòu)成并具有周邊的環(huán)形翼片固定到該軸上，在軸上連續(xù)的翼片之間插入圓筒形伸展式永磁體。沿著軋輥的整個長度上，翼片和永磁體交錯排列，翼片可以被伸展式永磁體所磁化，從而使得沿著軋輥，翼片環(huán)形周邊按照一定順序交替具有南磁極和北磁極。
本發(fā)明成功地解決或者幾乎克服或者減少了上述由于連鑄機(jī)中的一個移動的、無端、薄層傳熱鑄帶的熱變形所導(dǎo)致的永久的問題。
在適用于一個主要是由鋼制成的傳熱鑄帶中使用的術(shù)語“薄層”的意思是鑄帶的厚度小于1/10英寸(約2.5mm)，通常小于0.070英寸(約2.0mm)。
軟磁鐵磁性材料的磁導(dǎo)率定義為B/H，其中，B為材料的磁通密度，單位為高斯(Gauss),H是施加到材料上的矯磁力，單位是奧斯特(Oersteds)。這里所用的術(shù)語“軟磁鐵磁性材料”是指其最大磁導(dǎo)率至少為空氣或者水或者真空的磁導(dǎo)率的500倍的材料，空氣、水或者真空的磁導(dǎo)率大約為1。例如，普通的變壓器鋼的最大磁導(dǎo)率為5450，它是在磁感應(yīng)強(qiáng)度B為6000高斯而矯磁力H為1.1奧斯特下測量的，參見1965-1986年第66卷的CRC物理和化學(xué)手冊的E-115頁。在“軟磁鐵磁性材料”中所使用的術(shù)語“軟磁”是指材料相對比較容易磁化和去磁。因此，形容詞“軟”是與形容詞“硬”相對而言的，“硬”是指材料需要較大的矯磁力才能被磁化或者去磁，使得這些材料很難被磁化和去磁。普通的變壓器鋼以及四分之一硬度軋制的低碳薄層鋼適合應(yīng)用于雙帶連鑄機(jī)，屬于“軟磁鐵磁性材料”類。
在美國材料試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)A340-93，涉及磁性測試的標(biāo)準(zhǔn)符號和定義中，“剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br”被定義為“當(dāng)磁性材料對稱循環(huán)承受磁化狀態(tài)時相應(yīng)于零磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值”。
一個硬磁材料的磁導(dǎo)率定義為ΔB/ΔH，是在去磁曲線中有用的部分測量的，該曲線則被定義為B-H磁滯曲線的部分，亦即位于第二象限(或者第四象限)內(nèi)的B-H磁滯曲線或者B-H磁滯環(huán)?！罢４艤€”在美國材料試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM中有定義。
參照本發(fā)明下面的最佳實施例以及附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他一些目標(biāo)、方面、特點和優(yōu)點將會更加清楚，這些描述只是說明性的，不是對本發(fā)明的限制，這些說明不主要是限定一個范圍，而是為了清楚地說明本發(fā)明的原理。在各個附圖中對應(yīng)的附圖標(biāo)記表示類似的結(jié)構(gòu)或者部件。


圖1是沿圖2中線1-1的局部側(cè)視剖面圖，表示帶有多個用于導(dǎo)引并穩(wěn)定無端柔性鑄帶的磁性翼片的細(xì)長形的帶翼片支撐軋輥；圖1也表示用于輥的適當(dāng)支承接合的端部連接件。
圖2是圖1所示的支撐軋輥的端部連接件的端部立面圖。
圖3是沿圖1中面3-3所截取的支撐軋輥的橫截面圖。
圖4表示切過雙帶連鑄機(jī)中移動模腔部分的側(cè)視截面圖，表示出多個導(dǎo)引和穩(wěn)定上下鑄帶的帶翼片支撐軋輥。該圖中省略了帶冷卻劑施加裝置和冷卻劑本身，為了更清楚地描述，相對于圖3來說輥的橫截面圖被放大。
圖5是沿描述輥部分的圖4中線5-5截取的放大圖，表示本發(fā)明的與一由軟磁鐵磁性材料制成的柔性、熱導(dǎo)鑄帶作用相連的一帶翼片支撐軋輥提供的磁路。
本發(fā)明的細(xì)長的帶翼片支撐軋輥8(圖1、2和3)包括沿軸向的軸10，其每一端通過一螺釘14擰入到軸的端部制有螺紋的孔16中而連接到一接頭12上。將端部接頭上的一軸節(jié)18插入到軸端插口20上，所述軸節(jié)與插口均與輥8的旋轉(zhuǎn)軸線22同心。在一連鑄機(jī)中，端接頭12可用作與鑄帶的邊緣區(qū)域配合的軋輥。這些端接頭具有與如連續(xù)鑄造現(xiàn)有技術(shù)中所公知的適當(dāng)?shù)闹С屑嗯浜系陌惭b座24，使得軋輥8可繞其軸線22自由轉(zhuǎn)動。
許多由例如象430鉻不銹鋼這種型號的軟磁鐵磁性材料制成的環(huán)形翼片26以均勻的間距安裝在軸10上。例如，這些翼片的中心沿軸10的間距優(yōu)選為約1英寸(約25毫米)且可以延伸到11/4英寸(約32mm)。這些環(huán)形翼片26是相同的，具有一與軸線22同心的中心通口27，且這些環(huán)形翼片的內(nèi)徑(I.D.)依據(jù)軸的直徑而定，使其合適地配合到軸10上。翼片的圓周(邊緣)28(圖3)與軸線22同心，且這一邊緣是平的，即，它是邊緣厚度為T的圓柱形(圖5)。例如在所描述的實施例中，所示的邊緣厚度T可以是約0.08英寸(約2mm)。翼片帶有一定的斜錐度，其邊緣較薄，靠近其中心孔26的部分較厚。例如，所示的翼片體在靠近其中心孔部分的厚度為約0.18英寸(約5mm)。邊緣28的外徑(O.D.)的尺寸范圍為約3.30英寸(約84mm)到約4英寸(約102mm)。在所述的一更優(yōu)選的實施例中，該邊緣外徑O.D.為約3.37英寸(約85.6)。
在軸10上相鄰的翼片之間安裝許多延伸的(reach-out)永磁體30。軸10和端接頭12都是由非磁性材料制成的，例如304號奧氏體不銹鋼。每一永磁體30的形狀呈帶有一圓柱形通孔32的空心圓筒，內(nèi)徑(I.D.)尺寸使得該空心圓筒合適地配合到軸10上。所述軸的直徑的尺寸范圍為約2.30英寸(約58mm)到約3英寸(約76mm)，以及在所述的一更優(yōu)選的實施例中，所述軸的直徑為約2.34英寸(約59.4mm)。這些延伸圓筒30的外徑(O.D.)的尺寸范圍可以是從約2.70英寸(68.6mm)到約3.44英寸(約87mm)。所述的這些延伸圓筒的徑向壁厚至少為約0.2英寸(約5mm)，更優(yōu)選為至少約0.22英寸(約5.6mm)。所述的這些圓筒的軸向長度至少為約0.8英寸(約20mm)，更優(yōu)選為至少約0.82英寸(約20.8)。
而且，最好邊緣28徑向向外超出圓筒30內(nèi)表面的距離為徑向間距“r”(圖3和5)，其至少為約1/4英寸(約6mm)，更優(yōu)選為至少約0.29英寸(約7.4mm)，以便在圓筒的外表面和鑄帶40的背表面34之間提供足夠的間隙，以如現(xiàn)有技術(shù)那樣容許沿帶背表面34通過施加適當(dāng)?shù)囊后w冷卻劑(未示出)冷卻所述帶。
移動的柔性薄層導(dǎo)熱鑄帶40(圖4和5)是由軟磁鐵磁性材料制成；例如它們可由如四分之一硬度(quarter-hart)軋制低碳薄板鋼這樣的金屬材料制成。
為了調(diào)節(jié)圓筒和翼片相對于軸10的不同的熱膨脹，沿軸10上某處安裝一彈性裝置36。優(yōu)選地這一裝置36如圖1那樣安裝在端接頭12和靠近軸端部的磁體圓筒30之間。例如，這一彈性裝置36可以是如波形墊圈或錐形螺旋夾緊盤簧或彈膠性墊圈這樣的彈性金屬墊圈。
圖4表示在一對間隔開的鑄帶40間限定的一移動模腔C的一部分的截面圖，所述帶40沿如箭頭41所示向下游方向移動。該帶從入口(未示出)進(jìn)入模腔并向著一出口(未示出)移動。這兩條帶如現(xiàn)有技術(shù)那樣由一機(jī)器支撐并驅(qū)動，這種機(jī)器通常稱為一雙帶連鑄機(jī)。帶40與許多上下支撐軋輥8上的翼片26的邊緣28滾動接觸，軋輥8用于導(dǎo)引和穩(wěn)定所述上下移動帶。在圖4中的接觸范圍29是一小面積區(qū)域，在該區(qū)域移動帶的背表面34沿切向與相應(yīng)的邊緣28滾動接觸。
如圖4所示，在模腔C中示出熔融金屬42，例如鋁或鋁合金。這些熔融金屬在鄰近帶前表面46的凝固層44中開始固化。移動帶的背表面34以與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式由液體冷卻劑(未示出)冷卻。這種液體冷卻劑如現(xiàn)有技術(shù)那樣例如是包含防腐劑的水。注意到當(dāng)增加的熔融金屬量凝固時凝固層的厚度沿下游方向逐漸增加。相鄰輥軸22之間的間距S，即軸中心到中心的間距優(yōu)選為小于約1-3/4倍的翼片26的外徑O.D.，以便圖4中的相鄰接觸區(qū)域29沿移動帶縱向間隔不超過所述間距。而且，圖1中所示的端接頭12的外徑O.D.等于翼片的外徑O.D，以便這些端接頭可以沿移動帶的邊緣滾動接觸。
在圖5中虛線50表示由延伸圓筒30產(chǎn)生的磁路。每一磁路可以從永磁體30的北磁極N’進(jìn)入翼片26且在翼片內(nèi)徑向向外延伸到接觸區(qū)域29，在該接觸區(qū)域邊緣28與鑄帶40的背表面34滾動接觸。每一個磁路50在軟磁鐵磁性帶40內(nèi)從第一接觸區(qū)29延伸到相鄰翼片的第二接觸區(qū)。然后，每一磁路50在該相鄰翼片內(nèi)徑向向內(nèi)延伸到永磁體的南磁極S’。在所述磁體內(nèi)從南磁極S’到其北磁極N’完成每一磁路。注意到這些延伸圓筒磁體30沿與軸線22平行的方向被磁化。如果這些圓筒是由易腐蝕的材料制成，則它們被適當(dāng)涂覆以防腐蝕，例如鍍鎳。
在每一延伸圓筒30中永磁材料強(qiáng)烈地磁化磁路50(圖5)，也強(qiáng)烈地磁化整個翼片26，用以在包含軟磁鐵磁性材料的移動鑄帶40上提供強(qiáng)有力的延伸吸引力(拉力)，所述永磁體材料有一定的非常重要的臨界特性(1)這種永磁體材料的樣品具有通常的磁滯曲線(B-H曲線)，該磁滯曲線在一點橫穿B軸，在所述這一點樣品具有磁通密度等于或大于約8000高斯的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br。(2)這種永磁體材料樣品具有通常的磁滯曲線(B-H曲線)，其中與在第二和第四象限中的曲線部分的中點相切的直線具有一斜率，表示等于或小于約4的中點微分的去磁磁導(dǎo)率(Δ高斯/Δ奧斯特)，而空氣、冷卻劑、水、或真空磁導(dǎo)率取1。而且，這種永磁性材料需要有很大程度的永久性，即，粗略地講它需要難于被去磁，也就是說在磁性方面是“硬”的，即需要一個非常大的去磁矯頑力來使這一永磁材料去磁。
這里所用的術(shù)語永磁材料樣品的“中點微分的去磁磁導(dǎo)率”意思是由直Δ高斯/Δ奧斯特所表示的直線斜率，所述直線與樣品在第二和第四象限中的曲線部分的中點處的B-H曲線相切。應(yīng)當(dāng)清楚樣品的B/H曲線是依據(jù)各個點而繪出的，其中在該點B和H的值沿相應(yīng)的縱軸和橫軸標(biāo)出，使得當(dāng)在同一點時真空B/H或ΔB/ΔH，即由給真空施加一矯頑力H而得出的磁通密度B的斜率總是1；換句話說，在真空施加矯頑力的情況下，在相同點繪出的磁通密度的變化量ΔB相對于變化量ΔH之比總是1。在下表中我們列出關(guān)于這些重要臨界特性的優(yōu)選值。
表1磁體32中的永磁體材料樣品有一B-H曲線，該曲線在一點橫穿B軸，在所述這一點剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br具有用高斯表示的磁通密度一般的 等于或大于8000優(yōu)選的 等于或大于約9000更優(yōu)選的 等于或大于約10000最優(yōu)選的 大于約11000表2磁體32中的永磁體材料樣品有一用Δ高斯/Δ奧斯特表示的中點微分去磁磁導(dǎo)率優(yōu)選的 等于或小于約4更優(yōu)選的等于或小于約2.5最優(yōu)選的等于或小于約1.2
在由穿過這些邊緣接觸區(qū)域29的磁路50中的磁通提供的在接觸區(qū)29向著邊緣28吸引帶的磁吸引力的輔助關(guān)系中，延伸圓筒30具有適合于提供由多條虛線f(圖4和5)表示的額外磁通的獨特特性，所述虛線穿過空氣和/或冷卻水(未示出)在偏離接觸區(qū)29的許多地方進(jìn)入帶。這一額外的延伸(reach-out)磁通f向帶施加額外的磁吸引力將其拉向邊緣28。應(yīng)當(dāng)清楚考慮到圖4和圖5兩種情況，這種延伸磁通縱翼片的邊緣和翼片的錐形側(cè)表面向外延伸到被導(dǎo)引和穩(wěn)定的所述帶，由此呈三維方式在上游和下游方向延伸(圖4)，且該延伸磁通f還包括從每一翼片向著左右端的橫向延伸(圖5)。
我們預(yù)見任何由表現(xiàn)出上述很重要的臨界特性的永磁材料制成的永磁體30都能夠成功地起到本發(fā)明實施例所公開的作用。我們優(yōu)選采用包含商業(yè)上稱之為稀土磁性材料的永磁材料的筒形磁體30，所述稀土磁性材料例如是包括至少一種“稀土”化學(xué)元素(57到71的鑭族系列化學(xué)元素)的磁性材料的磁體，例如，優(yōu)選為包含包括稀土化學(xué)元素釹或釤的永磁材料的磁體。可以使用例如包含包括鈷和釤的(Co5Sm)化合物的永磁材料的磁體，所述鈷和釤的(Co5Sm)化合物具有約20MGOe(兆-高斯-奧斯特)的最大能積，因為其B-H磁滯曲線的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br為約9000高斯，也可以使用含有具有范圍為約22到約28 MGOe的最大能積的Co17Sm2材料的磁體，因為其B-H曲線具有范圍為約9000高斯到約11000高斯的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br。
具有最大能積約為20 MGOe的Co5Sm永磁材料具有約1.08的中點微分去磁磁導(dǎo)率。具有最大能積約為22到28 MGOe的Co17Sm2永磁材料具有約1.15到約1.0的中點微分去磁磁導(dǎo)率。
我們現(xiàn)在最優(yōu)選的永磁體30包含基于鐵、釹和硼三元素(三元化合物)的永磁材料，已知的通常為釹-鐵-硼，Nd-Fe-B或NdFeB，其具有約25到約35 MGOe的最大能積。這種磁體可稱之為“釹磁體”，具有約32到約35 MGOe的釹磁體在目前是最優(yōu)選的。具有最大能積為約25到35 MGOe的NdFeB永磁材料的B-H曲線的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br的范圍為約10700高斯到約12300高斯，且具有約1.15的中點微分去磁磁導(dǎo)率。釹磁體的防腐性低，因此它們均被鍍有鎳。
我們設(shè)想到將來其他的永磁材料例如三元化合物如鐵-釤-氮化物和其他還未知的三元化合物永磁材料和四元化合物永磁材料可在市場上得到，并具有其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br如表1所示足夠高的B-H曲線，且也可以表現(xiàn)出如表2所示的足夠低的中點微分去磁磁導(dǎo)率而適合于在本發(fā)明實施例中使用。
雖然這里詳細(xì)介紹了本發(fā)明的具體優(yōu)選實施例，但應(yīng)明白這里所描述的本發(fā)明的這些實施例僅是為了描述。這些公開內(nèi)容不打算用來限定本發(fā)明的范圍，因為對于連續(xù)鑄造領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，為了使這些裝置和方法在連續(xù)鑄造金屬過程中的連鑄機(jī)器操作時適宜于與適當(dāng)?shù)陌洿盆F磁性材料的旋轉(zhuǎn)、循環(huán)、柔性、熱導(dǎo)鑄帶保持齊平，且為了進(jìn)一步應(yīng)用于各種不同的特定帶式連鑄機(jī)或各種帶式鑄機(jī)安裝場合，在不偏離下述權(quán)利要求的保護(hù)范圍的情況下所描述的裝置和永磁材料在細(xì)節(jié)方面可被修改。
權(quán)利要求
1．一種帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，用于導(dǎo)引一個無端、柔性的傳熱鑄帶，該鑄帶包含有軟磁鐵磁性材料，所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥包括多個翼片，每一個翼片具有一個環(huán)形的圓周邊，該圓周邊與軋輥的旋轉(zhuǎn)軸線同心；所說的翼片由軟磁鐵磁性材料構(gòu)成，沿著軸向分隔一定距離安置在軋輥上；多個伸展式永磁體，每一個永磁體的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等于或者大于約9000高斯，每一個永磁體的中點微分去磁磁導(dǎo)率(a midpoint differentialdemagnetizing permeability)等于或者小于約4Δ高斯/Δ奧斯特；以及所說的永磁體磁化所說的翼片，使得翼片的圓周邊沿著軋輥交替具有南磁極和北磁極。
2．權(quán)利要求1所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，包括一個非磁性軸，與所說的軸同心；所說的翼片沿著軸向分開一定距離安置在所說的軸上。
3．權(quán)利要求2所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體安置在軸上翼片之間的位置上，至少一個永磁體位于相鄰的兩個翼片之間。
4．權(quán)利要求3所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體環(huán)繞相鄰翼片之間的軸；所說的伸展式永磁體沿著平行于軸線的方向被磁化，因此在每一個永磁體的相對的軸向端部分別具有南磁極和北磁極；以及類似的極性的磁極與翼片的相對側(cè)相對。
5．權(quán)利要求4所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體是一個具有通孔的圓筒，該圓筒可以固定到非磁性軸上；所說的翼片的形狀是環(huán)形的，具有一個中心通口，該翼片可以固定到非磁性軸上，并被定位在連續(xù)的伸展式永磁體圓筒之間。
6．權(quán)利要求5所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中一個端接頭連接到軸的每一個端部，用于保持軸上的伸展式永磁體圓筒和翼片；所說的伸展式永磁體圓筒的一端靠近每一個端接頭；該端接頭由非磁性材料制成；以及一個彈性裝置定位在靠近一個伸展式永磁體的一個端部的位置上，用于容納伸展式永磁體和翼片相對于軸進(jìn)行熱膨脹的差異。
7．權(quán)利要求1所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體由一種通常稱為釹-鐵-硼材料的材料構(gòu)成，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為10700高斯。
8．權(quán)利要求4所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體由一種通常稱為釹-鐵-硼材料的材料構(gòu)成，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為約10700高斯；以及所說的伸展式永磁體的長度至少為約0.8英寸(約20mm)。
9．權(quán)利要求5所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體圓筒在徑向方向的壁厚至少為約0.2英寸(約5mm)；以及所說的伸展式永磁體圓筒的軸向長度至少為約0.8英寸(約20mm)。
10．權(quán)利要求9所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體圓筒由永磁材料制成，該永磁材料的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等于或者大于約10000高斯；以及所說的永磁材料的中點微分的去磁磁導(dǎo)率等于或者小于約2.5Δ高斯/Δ奧斯特。
11．權(quán)利要求9所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的翼片的環(huán)形周邊與所說的伸展式永磁體徑向向外分開一定距離“r”，該距離至少為約1/4英寸(大約為6mm)。
12．一種帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，用于導(dǎo)引一個無端、柔性的傳熱鑄帶，該鑄帶由軟磁鐵磁性材料制成，所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥包括細(xì)長、可以轉(zhuǎn)動的非磁性軸，該非磁性軸具有一個轉(zhuǎn)軸線；多個由軟磁鐵磁性材料制成的環(huán)形翼片，每一個翼片具有一個圓周邊和一個與周邊同心的中心通口，該通口的尺寸適合于固定到軸上；多個伸展式永磁體；所說的永磁體制成圓筒形狀，每一個圓筒具有一個通孔，其尺寸適合于固定到軸上，每一個圓筒平行于通孔被磁化，從而在每一個圓筒上形成南磁極，而在相對的一端形成北磁極；所說的圓筒和翼片被順序交錯地組裝，相同極性的磁極與每一個翼片的相對側(cè)相鄰以磁化翼片。所說的翼片徑向向外伸出，超過圓筒，沿著軋輥交替具有北磁極和南磁極。
13．權(quán)利要求12所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中一個與所述軸同心的端接頭連接到軸的每一個端部，用于保持軸上的永磁體圓筒和翼片；該端接頭由非磁性材料制成；以及一個彈性裝置定位在靠近一個圓筒的一個端部的位置上，用于容納永磁體圓筒和翼片相對于軸進(jìn)行熱膨脹之差。
14．權(quán)利要求12所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體圓筒的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等于或者大于約9000高斯；以及所說的伸展式永磁體圓筒的中點微分的去磁磁導(dǎo)率等于或者小于約4Δ高斯/Δ奧斯特。
15．權(quán)利要求13所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體圓筒的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等于或者大于約9000高斯；以及所說的伸展式永磁體圓筒的中點微分的去磁磁導(dǎo)率等于或者小于約2.5Δ高斯/Δ奧斯特。
16．權(quán)利要求12所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體圓筒的軸向長度至少為約0.8英寸；以及所說的伸展式永磁體圓筒為釹磁體，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為約10700高斯。
17．一種帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，用于導(dǎo)引一個無端、柔性的傳熱鑄帶，該鑄帶由軟磁鐵磁性材料制成，所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥包括細(xì)長、可以轉(zhuǎn)動的非磁性軸，該非磁性軸具有一個旋轉(zhuǎn)軸線；多個由軟磁鐵磁性材料制成的環(huán)形翼片，每一個翼片具有一個圓周邊和一個與周邊同心的中心通口，該通口的尺寸適合于固定到軸上；多個伸展式永磁體圓筒，每一個圓筒具有一個通孔，其尺寸適合于固定到軸上，所說的伸展式永磁體圓筒被平行于通孔磁化，從而在每一個圓筒上形成南磁極，而在相對的一端形成北磁極；所說的圓筒和翼片被按照相同極性的磁極與每一個環(huán)形翼片的相對側(cè)相鄰的順序交替排列組裝以磁化翼片；所說的環(huán)形翼片在中心通口附近的厚度比在其圓周邊處厚；所說的環(huán)形翼片徑向向外伸出，超過伸展式永磁體圓筒，并被磁化沿著軋輥交替具有北磁極和南磁極。
18．權(quán)利要求17所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的環(huán)形翼片在靠近伸展式永磁體的磁極處的厚度比在其圓周邊處厚度大兩倍。
19．權(quán)利要求18所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的環(huán)形翼片徑向向外伸出超過伸展式永磁體至少約1/4英寸(大約6mm)。
20．權(quán)利要求17所說的帶有翼片的細(xì)長支撐軋輥，其中所說的伸展式永磁體圓筒的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等于或者大于約10000高斯；以及所說的伸展式永磁體圓筒的中點微分的去磁磁導(dǎo)率等于或者小于約約2.5Δ高斯/Δ奧斯特。
全文摘要
一種帶有可磁化翼片的細(xì)長支撐軋輥,當(dāng)鑄帶沿著模腔移動而被加熱時,用于導(dǎo)引一個無端、柔性的軟磁鐵磁性材料制成的傳熱鑄帶而克服熱變形,鑄帶的反面被流動的液體冷卻劑所冷卻。每一個帶有翼片的支撐軋輥包括一個細(xì)長的非磁性軸(10),該非磁性軸可以繞其軸(22)旋轉(zhuǎn),具有多個有軟磁鐵磁性材料制成并分開一定距離固定到軸環(huán)形的翼片(26)。這些翼片具有環(huán)形周邊(28),用于與一個鑄帶(40)的反面(34)滾動接觸。插入其中的伸展式永磁體(30)安裝到兩個連續(xù)的翼片之間。翼片和伸展式永磁體圓筒在軋輥的整個長度上按照一定順序交替排列。伸展式永磁體沿著軋輥的軸向方向平行的方向上被磁化。
文檔編號B22D11/06GK1225181SQ97196277
公開日1999年8月4日 申請日期1997年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月10日
發(fā)明者瓦萊亞·G·根, R·威廉姆·哈茨來特 申請人:哈茨來特帶鋼公司