專(zhuān)利名稱(chēng)：冷卻鑄造用傳動(dòng)帶的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用來(lái)連續(xù)鑄造金屬、尤其是鑄造金屬帶材的方法和裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及對(duì)連續(xù)鑄造金屬中所用的鑄造用傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的方法和裝置。
本發(fā)明的背景薄金屬帶材的連續(xù)鑄造法的使用已取得了一定的成功。用來(lái)對(duì)金屬帶材進(jìn)行連續(xù)鑄造的現(xiàn)有方法僅限于較少數(shù)量的合金和制品。人們發(fā)現(xiàn)，隨著各種金屬的合金含量的不斷增大，降低了帶材的表面品質(zhì)。結(jié)果，很多的合金必須利用鑄錠方法來(lái)加以制造。
諸如箔之類(lèi)的較純鋁的產(chǎn)品可以藉助連續(xù)帶材鑄造法而得以大批生產(chǎn)。建筑制品可以以連續(xù)帶材鑄造，這主要是由于這種建筑產(chǎn)品的表面品質(zhì)沒(méi)有諸如罐材之類(lèi)的其它鋁制品來(lái)得重要。但是，隨著鋁的合金含量不斷增大而出現(xiàn)了表面品質(zhì)的問(wèn)題，總的來(lái)說(shuō)，帶材鑄造不太適于在很多的鋁合金制品的制造中使用。
在已有技術(shù)中人們提出了多種連鑄機(jī)。一種傳統(tǒng)的裝置是雙傳動(dòng)帶式帶材鑄造機(jī)，但是，這種鑄造機(jī)在很多的金屬鑄造中，尤其是在具有較寬凝固范圍的金屬合金的鑄造中得不到普遍的認(rèn)可。在這種雙傳動(dòng)帶式帶材鑄造設(shè)備中，兩個(gè)移動(dòng)的傳動(dòng)帶形成了一用于待鑄金屬的移動(dòng)模具。很多的已有技術(shù)方法是在與凝固相鄰的區(qū)域內(nèi)將傳動(dòng)帶冷卻的。但是，由于熔化金屬與傳動(dòng)帶的一側(cè)相接觸，而冷卻劑與傳動(dòng)帶的另一側(cè)相接觸，因此，所述傳動(dòng)帶受到非常高的溫度梯度的變化。動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定的溫度變化使得傳動(dòng)帶變形，因此，不管上傳動(dòng)帶，還是下傳動(dòng)帶都不是平整的。因此，鑄造出來(lái)的金屬帶材就具有一些偏析和多孔的區(qū)域。
有一些系統(tǒng)可以較有效地進(jìn)行連續(xù)帶材的鑄造，這是由于這些系統(tǒng)是在傳動(dòng)帶沒(méi)有與凝固或固體的金屬相接觸時(shí)對(duì)傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的。在以下一些美國(guó)專(zhuān)利中示出了這些裝置，本文將這些專(zhuān)利的全文援引在此作為參考之用，這些專(zhuān)利是美國(guó)專(zhuān)利No.5，470，405、No.5，514，228、No.5，515，908、No.5，564，491、No.5，496，423、No.5，363，902和No.5，356，495。美國(guó)專(zhuān)利No.5，363，902示出了這樣一種冷卻系統(tǒng)，其中，當(dāng)傳動(dòng)帶沒(méi)有與凝固或固體金屬相接觸時(shí)，一冷卻箱放置在傳動(dòng)帶上。但是，仍需要提供一種能利用沒(méi)有變形的傳動(dòng)帶來(lái)鑄造出具有可接受的表面品質(zhì)的合金的裝置。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供了一種用來(lái)對(duì)連續(xù)鑄造中所用的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的裝置。它包括用來(lái)保持和移動(dòng)一傳動(dòng)帶的兩個(gè)或兩個(gè)以上的滑輪，它包括一輸入和輸出滑輪。所述輸出滑輪在其外表面內(nèi)包括多個(gè)周向溝槽，這些溝槽與傳動(dòng)帶內(nèi)表面呈開(kāi)放式接觸。各溝槽朝著一方向延伸，在滑輪外表面上呈一圓形；并且各溝槽包括一些用于傳送液體的進(jìn)給管和收集管，使液體自所述進(jìn)給管流至所述收集管從而與傳動(dòng)帶的內(nèi)表面接觸并使它冷卻。
除了其它許多因素之外，人們發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明可以對(duì)連續(xù)鑄造中所用的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻，同時(shí)可以將傳動(dòng)帶的變形和流體泄漏到傳動(dòng)帶鑄造表面上的現(xiàn)象減至最少，同時(shí)還可以保持傳動(dòng)帶的溫度均勻并處在可以連續(xù)地鑄造金屬的適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種用來(lái)對(duì)雙傳動(dòng)帶或單傳動(dòng)帶式連續(xù)鑄造中所用的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的方法和裝置。在雙傳動(dòng)帶式鑄造機(jī)中，包括一輸入和輸出滑輪的兩個(gè)或兩個(gè)以上滑輪可保持一上傳動(dòng)帶并使之移動(dòng)，包括一輸入和輸出滑輪的兩個(gè)或兩個(gè)以上滑輪可保持一下傳動(dòng)帶并使之移動(dòng)。所述上、下傳動(dòng)帶具有內(nèi)表面和外表面，并且所述輸出滑輪在一外表面內(nèi)具有多個(gè)與所述上、下傳動(dòng)帶的內(nèi)表面呈開(kāi)放式接觸的周向溝槽。各溝槽包括一些用于傳送液體的液體進(jìn)給和收集管，所述進(jìn)給管可釋放液體，收集管可將液體吸取出來(lái)，從而可使液體自所述進(jìn)給管流動(dòng)至所述收集歧管而與傳動(dòng)帶的內(nèi)表面直接接觸并使它冷卻。一與所述收集管可操作地相連的真空源有助于收集液體，并且可以設(shè)置一可與所述上、下傳動(dòng)帶的內(nèi)表面接觸的橡皮刮板，以將那些沒(méi)有被收集管吸取出去的多余液體予以除去。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是在一較佳實(shí)施例中采用的一鑄造機(jī)的示意圖。
圖2是在一較佳實(shí)施例中采用的一鑄造機(jī)的立體圖。
圖3是一較佳實(shí)施例的立體圖，在圖中所示的該較佳實(shí)施例中，一上、下出口滑輪具有一根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置。
圖4是一較佳實(shí)施例的立體圖，在圖中所示的該較佳實(shí)施例中，一上、下出口滑輪具有本發(fā)明的冷卻裝置，其中，各管子的長(zhǎng)度有所變化，以改變冷卻區(qū)域。
圖5和圖6是一滑輪的橫剖視圖，所述滑輪在其表面內(nèi)具有一些槽溝，進(jìn)給/收集管位于所述槽溝內(nèi)，其中，圖5示出的是方形槽溝，圖6示出的是圓形槽溝。
本發(fā)明的具體描述本發(fā)明可藉助連續(xù)的單或雙傳動(dòng)帶式鑄造方法對(duì)金屬帶材進(jìn)行鑄造。所述的較佳雙傳動(dòng)帶式帶材鑄造裝置采用了一對(duì)由導(dǎo)熱材料制成的傳動(dòng)帶，它們彼此相鄰設(shè)置，從而形成一模制區(qū)域。所述傳動(dòng)帶安裝在至少兩個(gè)滑輪上，并且每一傳動(dòng)帶繞過(guò)一第一或輸入滑輪，從而可以在所述傳動(dòng)帶穿過(guò)第二或輸出滑輪之后形成一弧面和一基本平整的、最好是水平的表面。所述較佳裝置還采用了這樣一個(gè)裝置，它可以將熔化金屬供送至傳動(dòng)帶的弧形表面，從而可以使熔化金屬在模制區(qū)內(nèi)的傳動(dòng)帶表面上凝固，以形成一鑄造的金屬帶材。熔化金屬由此可將熱量傳遞給傳動(dòng)帶。在傳動(dòng)帶與熔化金屬和鑄造帶材脫開(kāi)接觸時(shí)，基本上所有傳遞給傳動(dòng)帶的熱量都可以從所述傳動(dòng)帶上除去。所述的較佳單傳動(dòng)帶式鑄造裝置的設(shè)置情況和工作情況與雙傳動(dòng)帶式鑄造裝置的下傳動(dòng)帶相同。
較佳的是，熔化金屬是在圍繞輸入滑輪的弧形部分上供送給傳動(dòng)帶的。在已有技術(shù)的一些傳統(tǒng)型傳動(dòng)帶式鑄造機(jī)中，金屬是在傳送帶繞過(guò)輸入滑輪之后，供送至傳送帶的直的部分并且是在凝固時(shí)同時(shí)從背面冷卻的。將熔化金屬供送至傳動(dòng)帶的弧形部分具有以下優(yōu)點(diǎn)它可以提高鑄造用傳動(dòng)帶抵抗熱變形的機(jī)械穩(wěn)定性，使帶材的厚度比較均勻，而且可使得帶材和傳動(dòng)帶之間有較好的熱接觸。這些優(yōu)點(diǎn)可以提高鑄造帶材的表面品質(zhì)。
較佳的是，所述裝置包括兩根傳動(dòng)帶。較佳的鑄造機(jī)是臥式的，一根傳動(dòng)帶位于另一傳動(dòng)帶的上方，從而在上、下傳動(dòng)帶之間形成一基本水平的模制區(qū)。但是，應(yīng)予指出的是，本發(fā)明也可以與一立式鑄造機(jī)一起使用。熔融金屬的供送是來(lái)自于一傳統(tǒng)的澆口盤(pán)，所述澆口盤(pán)設(shè)置有一鑄口，熔化金屬可通過(guò)該鑄口、以液流方式流入到形成在輸入滑輪輥隙之前的兩傳動(dòng)帶之間的空間內(nèi)。熔化金屬在所述模制區(qū)內(nèi)凝固，所述模制區(qū)由鑄口和繞過(guò)輸入滑輪的兩傳動(dòng)帶所形成。鑄造帶材基本上是在它到達(dá)傳動(dòng)帶安裝在其上的輸入滑輪之間的輥隙時(shí)凝固的。在輥隙之前使熔化金屬的水平流流入位于在兩傳動(dòng)帶之間的空間內(nèi)可以確保在對(duì)金屬進(jìn)行鑄造時(shí)使所述熔化金屬與兩傳動(dòng)帶的表面始終保持接觸。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明可以提供這樣一種冷卻裝置，它可以藉助冷卻液對(duì)傳動(dòng)帶進(jìn)行連續(xù)地冷卻，其中傳動(dòng)帶的溫度可以被精確控制。如果需要，可以用一適當(dāng)?shù)臏囟缺O(jiān)測(cè)儀器對(duì)傳動(dòng)帶的溫度加以監(jiān)控，并且可藉助調(diào)整流過(guò)所述冷卻裝置的液體的流率來(lái)對(duì)傳動(dòng)帶的溫度加以控制。此外，液體是以無(wú)泄漏至帶材上的方式容納在所述冷卻裝置內(nèi)部的，這樣，就不再需要采用復(fù)雜且昂貴的密封件。而且，鑄造表面沒(méi)有暴露于冷卻水中，這樣，水中的雜質(zhì)就不會(huì)沉積在鑄造表面上。
鑄造過(guò)程要求藉助以一可控方式使傳動(dòng)帶淬火，將自制品傳遞來(lái)的熱量吸收掉，而且必須對(duì)傳動(dòng)帶溫度加以精確控制，因?yàn)樵摐囟葘?duì)于所述鑄造方法來(lái)說(shuō)是很關(guān)鍵的，它會(huì)影響到正在生產(chǎn)的帶材的厚度和溫度。本發(fā)明可以使傳動(dòng)帶的長(zhǎng)度和寬度上的溫度保持均勻。本發(fā)明的冷卻裝置可以不再需要在其它一些位置，諸如沿著與鑄造帶材相接觸的平整部分或沿著不與鑄造帶材相接觸的其他平整部分對(duì)傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻。
較佳的是，液體(作為淬冷或冷卻媒質(zhì))是容納在冷卻裝置內(nèi)部的。在傳動(dòng)帶淬冷時(shí)，考慮到表面品質(zhì)和安全性，最好是不讓任何淬冷媒質(zhì)進(jìn)入熔化金屬導(dǎo)入?yún)^(qū)域。
由于傳動(dòng)帶與模制區(qū)內(nèi)的熱金屬相接觸時(shí)，沒(méi)有流體冷卻這就會(huì)顯著降低溫度的梯度，并且可以消除在超過(guò)臨界熱流量時(shí)所發(fā)生的薄膜狀沸騰的問(wèn)題。本發(fā)明還可以最大程度地減少冷狀態(tài)，在這種冷狀態(tài)中，冷的傳動(dòng)帶部分存在于三處，即，(1)在金屬進(jìn)入之前，以及(2)在傳動(dòng)帶模制區(qū)兩側(cè)中的每一側(cè)上。這些狀態(tài)能導(dǎo)致傳動(dòng)帶發(fā)生變形。本發(fā)明還可以提供增大的表面面積，即可以在高達(dá)半個(gè)圓周的基礎(chǔ)上，從傳動(dòng)帶中吸熱。
也可以在諸如美國(guó)專(zhuān)利No.08/629，380中所描述的一種采用單根傳動(dòng)帶的方法和裝置中采用本發(fā)明的基本原理，該專(zhuān)利援引在本文中供參考。在美國(guó)專(zhuān)利No.5，363，902附圖的圖6中，示意性地示出了另一實(shí)施例，該專(zhuān)利也援引在本文中供參考之用。在該實(shí)施例中，單根傳動(dòng)帶安裝在一對(duì)滑輪上，每一滑輪均安裝成可以圍繞一軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。藉助一澆口盤(pán)將熔化金屬供送至所述傳動(dòng)帶的表面。鑄造制品從所述傳動(dòng)帶的頂面離開(kāi)。本發(fā)明的裝置可以在傳動(dòng)帶未與傳動(dòng)帶上的熔化金屬接觸時(shí)使傳動(dòng)帶冷卻。所述冷卻裝置可以設(shè)置在輸出滑輪和/或輸入滑輪內(nèi)。
在美國(guó)專(zhuān)利No.5，515，908(’908專(zhuān)利)的圖1和圖2中總體地示出了一種較佳的鑄造機(jī)，該專(zhuān)利的全文援引在本文中作為參考之用?！?08專(zhuān)利的圖1和圖2與本專(zhuān)利的圖1和圖2相類(lèi)似。它們都示出了這樣一種較佳裝置，它包括一對(duì)由一對(duì)上滑輪14和16載送的環(huán)形帶10和12，以及一對(duì)相應(yīng)的下滑輪18和20。輸入滑輪是14和18，輸出滑輪是16和20。所述鑄造機(jī)的其它特征包括一澆口盤(pán)28、一鑄口30、鋼絲刷裝置36、38，以及鑄造帶材50。如圖2所示，每一滑輪均是安裝成可圍繞軸線(xiàn)20、22、24和26旋轉(zhuǎn)。所述滑輪由一種較適當(dāng)?shù)哪蜔岵牧现瞥?，并且上滑?4和16之一或兩者可由一較適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，為了清晰起見(jiàn)，圖中未示出該電動(dòng)機(jī)。下滑輪18和20也是如此。上傳動(dòng)帶10和下傳動(dòng)帶12都是環(huán)形帶，并且最好是由一種與正在鑄造的金屬反應(yīng)較低或不會(huì)起反應(yīng)的金屬制成。本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員都知道，有很多種較適當(dāng)?shù)慕饘俸辖鹗强晒┎捎玫摹２捎娩摵豌~合金傳動(dòng)帶已獲得了良好的效果。
對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，有可能人們希望能采用一根或多根與正在鑄造的金屬相接觸的傳動(dòng)帶表面上具有極其微小的縱向凹槽的傳動(dòng)帶。這些凹紋/凹槽會(huì)影響正在鑄造的金屬的表面結(jié)構(gòu)。如美國(guó)專(zhuān)利No.4，934，443中所描述的那樣，在單滾筒式鑄造機(jī)中采用了這種凹槽。一種較佳的傳動(dòng)帶可以參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No.08/543，445，該專(zhuān)利援引在本文中作為參考之用。
可以將一組相應(yīng)的輔助輥安裝成與所述上傳動(dòng)帶切向接觸，這樣就可以在所述傳動(dòng)帶上產(chǎn)生足夠大的壓力，從而在將所述帶材從熔化金屬轉(zhuǎn)變至一固體帶材時(shí)，可以保持傳動(dòng)帶與所述帶材相接觸(參見(jiàn)’908專(zhuān)利的圖4)。較佳的是將上面的一組輔助輥設(shè)置在垂直狹槽內(nèi)，這樣，重力就可以起作用，從而可以封閉間隙并保持傳動(dòng)帶和鑄造帶材之間有一定的熱接觸。
所述鑄口和傳動(dòng)帶最好形成一模制區(qū)，熔化金屬液流可沿著一基本水平的方向從所述鑄口流入模制區(qū)內(nèi)，從而填滿(mǎn)每一傳動(dòng)帶的彎曲部分和滑輪輥隙之間的模制區(qū)(參見(jiàn)’908專(zhuān)利的圖3)。熔化金屬開(kāi)始凝固，并且在鑄造帶材到達(dá)滑輪輥隙的那一位置基本上被凝固。通過(guò)使熔化金屬液流水平地流入所述模制區(qū)，可以限制傳動(dòng)帶的變形，在所述模制區(qū)，熔化金屬將與傳動(dòng)帶上那一繞過(guò)滑輪的弧形部相接觸。
人們發(fā)現(xiàn)，采用厚度為0.08英寸鋼制傳動(dòng)帶，對(duì)厚度為0.100英寸的鋁帶材可以提供300°F的返回溫度和800°F的出口溫度。歐洲專(zhuān)利出版物EP 583867的圖7和圖8，以及共同待批的對(duì)應(yīng)美國(guó)專(zhuān)利No.07/902，997、08/184，581、08/184，870、08/799.448，對(duì)傳動(dòng)帶的出口溫度和傳動(dòng)帶以及帶材厚度之間的相互關(guān)系進(jìn)行了比較詳細(xì)的描述，這些專(zhuān)利的全文援引在本文中作為參考之用。例如，對(duì)于利用一厚度為0.06英寸的鋼制傳動(dòng)帶來(lái)鑄造一厚度為0.100英寸的鋁帶材來(lái)說(shuō)，當(dāng)返回溫度是300°F時(shí)，出口溫度是900°F，當(dāng)返回溫度是400°F時(shí)，出口溫度是960°F。
較佳的是，本發(fā)明的鑄造機(jī)包括一沿著傳動(dòng)帶邊緣、可防止熔化金屬沿橫向自傳動(dòng)帶向外流動(dòng)的裝置。這可以采用一種傳統(tǒng)的邊擋板，諸如可以在雙滾筒式鑄造機(jī)中看到的那些邊擋板。所述邊擋板包括一對(duì)從傳動(dòng)帶表面垂直延伸出來(lái)以防止熔化金屬自模制區(qū)向外流動(dòng)的壁面?？捎糜谶厯醢宓牟牧习ㄢ?、碳纖維、不銹鋼、高強(qiáng)度碳鋼、鐵，以及涂有一種或多種用來(lái)電鍍的諸如鉻和鋅等的元素的這些材料中的任何一種。
本發(fā)明的較佳冷卻裝置包括一不同于’908專(zhuān)利所示的裝置。本發(fā)明的較佳冷卻裝置最好是用在輸出滑輪16和20中。本發(fā)明的圖3-6中示出了本發(fā)明的幾個(gè)較佳實(shí)施例。
圖3示出了上輸出滑輪16和下輸出滑輪20，圖中除去了傳動(dòng)帶，以示出本發(fā)明的一實(shí)施例。所述的較佳冷卻裝置可在傳動(dòng)帶與熔化金屬再次接觸之前對(duì)傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻。所述冷卻裝置最好是用在輸出滑輪16和20中。但是，一種略較的較佳的實(shí)施例可以在輸入滑輪12和14或者輸入和輸出滑輪內(nèi)采用所述冷卻裝置。但是，如果所述冷卻裝置是位于輸入滑輪12和14內(nèi)，則傳動(dòng)帶的冷卻部最好是不與熔化金屬相接觸。所述冷卻裝置包括一可使冷卻液體與傳動(dòng)帶內(nèi)側(cè)直接接觸以除熱的結(jié)構(gòu)。一種較佳的裝置是在輸出滑輪16和20內(nèi)采用了周向凹槽或溝槽102，并在溝槽102內(nèi)采用了進(jìn)給管106和收集管108。較佳的是，液體從一供送歧管105流入一進(jìn)給管106內(nèi)和流入溝槽102內(nèi)，在所述溝槽內(nèi)，液體與傳動(dòng)帶相接觸并對(duì)傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻，然后液體流至一收集管108和一抽吸歧管110。較佳的是，收集管108具有一真空源通過(guò)一吸出器或排放器設(shè)施以有助于將液體從冷卻裝置中吸出來(lái)。人們非常希望一定要能夠避免液體溢流到傳動(dòng)帶的外表面上，這樣水或水中的雜質(zhì)就不會(huì)留在傳動(dòng)帶上。上述歧管和管道可以構(gòu)造成多種形狀、橫截面、尺寸，并且可以有多種材料可用以制成這些管子或管道?？偟膩?lái)說(shuō)，要采用一些能實(shí)現(xiàn)上述目的的設(shè)計(jì)，即，能有效地冷卻傳動(dòng)帶同時(shí)還能制造出一種可被其使用目的所接受的金屬薄片材。此外，可以將供水軟管或回水軟管112與歧管105、110相連，以供送水或除去水。雖然圖中所示的軟管是與供送歧管105相連的，但是，也可以將一回收軟管與抽吸歧管的另一側(cè)相連。
進(jìn)給管106和收集管108可以取向成能使其流動(dòng)方向與傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)方向相同或相反。傳動(dòng)帶和流體方向會(huì)影響到收集管108上的流體壓力。例如，當(dāng)流動(dòng)方向與傳動(dòng)帶的方向相同時(shí)，液體的流速與傳動(dòng)帶的速度是相似。但是，如果流體的流動(dòng)方向與傳動(dòng)帶的方向相反時(shí)，所述液體的流速就要大些，諸如液體流速為每分鐘400-600英尺(fpm)。較佳的是，至進(jìn)給歧管105的供水壓力是在50至85psig的范圍內(nèi)。所述供水壓力決定于供水泵的壓力，它最好約為65psig。在抽吸歧管110處的較佳真空源不超過(guò)15psia，更佳的是不超過(guò)10psia。較佳的是，所述流體壓力不小于3psia，更佳的是不小于7psia。對(duì)于除水效率來(lái)說(shuō)，在抽吸歧管110處的壓力最好是4psia。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員知道，當(dāng)壓力降低時(shí)，水將在一較低的溫度下沸騰。在計(jì)算傳動(dòng)帶的理想最終溫度時(shí)，應(yīng)該考慮到這個(gè)變量。此外，所述流動(dòng)可以相對(duì)于重力來(lái)取向。在一實(shí)施例中，進(jìn)給管106是位于臥式鑄造機(jī)的輸出滑輪16和20上，位于一低于收集管108的位置處。在該實(shí)施例中，重力可以降低收集管108處的流體壓力，從而可以降低泄漏的可能性。事實(shí)上，進(jìn)給管106和收集管108可以位于輸出滑輪16和20外的任何一處，只要它們被定位得可以使流體從進(jìn)給管106流至收集管108同時(shí)可與傳動(dòng)帶內(nèi)表面相接觸以使整個(gè)傳動(dòng)帶冷卻即可。
較佳的是，待冷卻的傳動(dòng)帶的最長(zhǎng)部分不超過(guò)滑輪周長(zhǎng)的180°左右，更佳的是，不超過(guò)165°。較佳的是，冷卻部分不小于30°，更佳的是不小于45°。被冷卻的傳動(dòng)帶部分可以根據(jù)所需要的最終冷卻溫度來(lái)加以調(diào)整。請(qǐng)參閱圖4，例如，可以改變各進(jìn)給管106和收集管108之間的間距或夾角，以改變?nèi)菁{流體的溝槽102的長(zhǎng)度，因此可提供較大或較小的冷卻作用。例如，滑輪外緣上的進(jìn)給管106和收集管108之間的間距(和夾角)可以小于內(nèi)部管子之間的間距(和夾角)。顯然對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員來(lái)說(shuō)，可以對(duì)冷卻管裝置的設(shè)計(jì)加以?xún)?yōu)化，以在傳動(dòng)帶上獲得一較理想的冷卻分布。
在一較佳實(shí)施例中，所述管子可以位于多個(gè)溝槽102內(nèi)。例如，可以為每一對(duì)進(jìn)給管/收集管設(shè)置一溝槽。但是，其它的實(shí)施例也可以包括一較大的溝槽或其數(shù)量少于管子根數(shù)的溝槽，理想的是，傳動(dòng)帶被適當(dāng)冷卻，并且液體不會(huì)從所述冷卻裝置中泄漏出來(lái)。溝槽102最好是沿著各滑輪的外表面周向地取向。這里，外表面的定義包括溝槽102，所述溝槽例如在滑輪外表面內(nèi)的深度可以高達(dá)1英寸。例如溝道可以是1英寸或甚至5/8英寸深。較佳的是，所述溝槽的深度至少為1/4英寸，更佳的是至少為1/2英寸。圖3-圖6示出了一種較佳的溝槽設(shè)置情況，其中，各溝槽是沿著滑輪的弧形面呈一圓周線(xiàn)。
根據(jù)一較佳實(shí)施例，各溝槽102具有相同的寬度，并且相互隔開(kāi)一均勻的間距，該間距可以小于、等于或大于各溝槽的寬度。在另一實(shí)施例中，各溝槽可以彼此隔開(kāi)相同或不同的間距。因此，由這些溝槽所形成的凸肩-凹槽面積之比可以被最優(yōu)化，以最大程度地減少傳動(dòng)帶上的過(guò)熱點(diǎn)，同時(shí)為張緊的傳動(dòng)帶最大程度地提供機(jī)械支承作用。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖5和圖6，圖中示出了位于滑輪表面處的輸出滑輪16、20的橫截面。各溝槽102可以對(duì)液體的流動(dòng)加以導(dǎo)引，而且溝槽支承件或側(cè)面114可以形成各溝槽102，并且可以為傳動(dòng)帶提供支承作用。此外，外側(cè)溝槽102可以為傳動(dòng)帶提供一凸肩118，以將液體密封在溝槽102內(nèi)。較佳的是，凸肩118高于并且可以寬于其它的溝槽支承件114。較佳的是，凸肩118可以比溝槽支承件114高出0.005至0.020英寸，并且可以寬于溝槽支承件0.005至0.030英寸。在另一實(shí)施例中，還可以完全除去所述凸肩，這樣，它可以使所述傳動(dòng)帶的邊緣不受支承。而且，為了防止液體與傳動(dòng)帶直接接觸，在傳動(dòng)帶與溝槽支承件114相接觸的地方可能會(huì)有一些溫度較高的過(guò)熱點(diǎn)。這些過(guò)熱點(diǎn)可藉助與傳動(dòng)帶的較冷部分進(jìn)行熱傳導(dǎo)而消除。但是，由于冷卻部分非常小從而使得冷卻需求變得更為強(qiáng)烈，因此，在輸入滑輪冷卻器內(nèi)就可能不能充分地消除所述過(guò)熱點(diǎn)。例如，在一輸入滑輪上，模制區(qū)通常是3至5英寸。
溝槽102的較佳橫截面形狀是如圖5所示呈矩形，或者如圖6所示呈弧形。溝槽102應(yīng)該能容納那些位于凹槽內(nèi)用于進(jìn)給管106和收集管108的配件(未示)。較佳的是，所述配件的形狀可以將凹槽的端部密封住，從而可以最大程度地減少液體從凹槽中泄漏出來(lái)的情況。例如，所述配件可以是1/2英寸的方形件，并具有一用來(lái)承接進(jìn)給管或收集管的螺紋開(kāi)口和一用來(lái)供給液體或從凹槽中除去液體的出口。在所述的較佳實(shí)施例中，各配件呈矩形，并可以容納各管子，而且由一種與滑輪金屬相容的材料制成。也就是，由于希望所述配件能使滑輪內(nèi)的凹槽和圍繞所述滑輪的傳動(dòng)帶之間具有良好的滑動(dòng)配合，因此，也希望配件能自潤(rùn)滑且能避免磨損。所述較佳的配件由黃銅制成。此外，所述滑輪可以用一種諸如鉻之類(lèi)的金屬鍍敷。但是，所述配件也可以由其它能最大程度地減小磨損和摩擦并且能使耐久性為最大并且能最大程度地減小變形的材料制成。其它材料的例子包括青銅、石墨、以及諸如“TORLON”塑料等。
用來(lái)冷卻傳動(dòng)帶的較佳液體是水，因?yàn)樗亲顚?shí)用的工業(yè)冷卻劑。但是，也可以?xún)H僅使用其它的添加劑，或與水(溶液或混合在一起)結(jié)合起來(lái)使用。其它的添加劑包括普通的冷卻劑，諸如乙二醇、碳酸鈉、防銹劑、油等。
較佳的是，在鑄造鋁帶材時(shí)，水量與傳動(dòng)帶的速度和熱量相關(guān)，以獲得不超過(guò)300°F、更佳的是不超過(guò)260°F的最終傳動(dòng)帶溫度。較佳的是，傳動(dòng)帶的溫度不小于160°F，更佳的是，不小于230°F，最佳的是不小于240°F。較佳的是，溫度足夠高從而可以將鑄造表面上的濕氣蒸發(fā)掉。例如，如果冷卻劑的溫度超過(guò)其沸點(diǎn)，例如，當(dāng)冷卻劑為水時(shí)，當(dāng)溫度超過(guò)大約210°F，就可以迅速將殘留在傳動(dòng)帶上的水蒸發(fā)掉，由此可以避免鑄造帶材受污。
用來(lái)降低液體泄漏到傳動(dòng)帶上的可能性的另一方法是增大傳動(dòng)帶的張緊力。較佳的是，傳動(dòng)帶的張緊力可以達(dá)到切合所述裝備實(shí)際的高度。一種較佳的傳動(dòng)帶張緊力是至少為20，000psi，更佳的是至少為30，000psi。較佳的是，傳動(dòng)帶張緊力不超過(guò)90，000psi，更佳的是不超過(guò)60，000psi。此外，在將傳動(dòng)帶離開(kāi)滑輪之后，可以將諸如橡皮刮板之類(lèi)的清潔裝置設(shè)置在傳動(dòng)帶的內(nèi)表面上。還可以采用排氣裝置以使所述內(nèi)表面干燥，沒(méi)有任何殘留的水。張緊力、橡皮刮板和排氣裝置只是用來(lái)將那些沒(méi)有被收集管從上、下傳動(dòng)帶的內(nèi)表面中吸取出來(lái)的多余液體予以除去的技術(shù)的幾個(gè)例子。由于需要將液體從傳動(dòng)帶的各表面和各側(cè)面上除去，因此可以采用一種與美國(guó)專(zhuān)利No.5，389，372所示相同的裝置。
下面將結(jié)合以下給出的一最佳實(shí)施例的例子對(duì)本冷卻裝置和冷卻方法進(jìn)行描述。但是，應(yīng)予注意的是，該實(shí)施例只是供舉例說(shuō)明用的，因此不應(yīng)視為本發(fā)明限于這個(gè)實(shí)施例。
例子采用一種與美國(guó)專(zhuān)利No.5，515，908所示的相同的連鑄機(jī)以使金屬熔化并加以鑄造。其中利用本發(fā)明的淬冷系統(tǒng)，將寬度為9英寸厚度為0.080英寸的連續(xù)式鋼制傳動(dòng)帶冷卻。傳動(dòng)帶以每分鐘280英尺的線(xiàn)速度工作，并可利用60g.p.m.的供水來(lái)冷卻。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在所有的試驗(yàn)中，都可以使水冷卻劑獲得完整的密封。而且，鑄造鋁帶材具有可為人們接受的品質(zhì)。
以上已結(jié)合幾個(gè)特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述。但是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員來(lái)說(shuō)，還可以對(duì)上述實(shí)施例作出種種不背離所附權(quán)利要求的精神和范圍的變化和替換，所有這些經(jīng)變化和替換的種種應(yīng)用都擬包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種用來(lái)對(duì)連續(xù)鑄造中所用的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的裝置，其特征在于，它包括用來(lái)保持和移動(dòng)一傳動(dòng)帶的兩個(gè)或兩個(gè)以上滑輪，它包括一輸入和輸出滑輪；所述傳動(dòng)帶包括一內(nèi)、外表面；所述輸出和/或輸入滑輪包括至少一個(gè)與所述傳動(dòng)帶的內(nèi)表面呈開(kāi)放式接觸的溝槽，所述溝槽位于所述滑輪的外表面上；并且所述溝槽包括至少一個(gè)用于傳送液體的液體進(jìn)給管和收集管，從而使液體在所述溝槽內(nèi)、自所述進(jìn)給管流至所述收集管，同時(shí)與傳動(dòng)帶的內(nèi)表面直接接觸并使它冷卻。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，有多個(gè)溝槽。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，對(duì)于每一需要冷卻的溝槽來(lái)說(shuō)，都有一給送和收集管。
4．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，一真空源與所述收集管可操作地連接。
5．如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述真空的吸力在15和3psia之間。
6．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述各溝槽圍繞所述滑輪的表面圓周向地延伸。
7．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述進(jìn)給管位于一低于各收集管的位置。
8．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述滑輪具有一外溝槽，所述外溝槽具有一外凸肩，所述外凸肩高于和(任選地)寬于那些形成各溝槽的滑輪部分。
9．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)帶的冷卻部分是一在滑輪圓周的180°和30°之間延伸的圓周部分。
10．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)帶是被冷卻至一在300°F和160°F之間的溫度，并且/或者所述傳動(dòng)帶的張緊力至少為20，000psi。
11．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)帶是被冷卻至一在260°F和230°F之間的溫度。
12．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述冷卻用溝槽僅僅設(shè)置在輸出滑輪上。
13．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述溝槽具有均勻的寬度，并且各溝槽由均勻的間距相互隔開(kāi)。
14．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述供給和收集管的入口和出口由沿滑輪寬度變化的間距而彼此相互隔開(kāi)。
15．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，有配件與所述進(jìn)給管和收集管相連，每一配件可在所述凹槽內(nèi)提供一滑動(dòng)配合，從而可最大程度減少液體從凹槽泄漏出去的可能性。
16．一種用來(lái)對(duì)用于雙傳動(dòng)帶臥式連續(xù)鑄造機(jī)中的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的裝置，其特征在于，它包括用來(lái)保持和移動(dòng)一上傳動(dòng)帶的兩個(gè)或兩個(gè)以上滑輪，它包括一輸入和輸出滑輪；用來(lái)保持和移動(dòng)一下傳動(dòng)帶的兩個(gè)或兩個(gè)以上滑輪，它包括一輸入和輸出滑輪；所述上、下傳動(dòng)帶具有內(nèi)表面和外表面；所述輸出滑輪包括多個(gè)與所述上、下傳動(dòng)帶的內(nèi)表面呈開(kāi)放式接觸的周向溝槽，所述溝槽位于所述輸出滑輪的外表面上；每一溝槽包括一用于液體傳送的液體進(jìn)給和收集管，所述進(jìn)給管釋放液體，所述收集管將液體吸取出來(lái)，從而使液體自所述進(jìn)給管流至所述收集管，同時(shí)與傳動(dòng)帶的內(nèi)表面相接觸并使它冷卻；-與所述收集管可操作地相連的真空源，其吸力在5和15psia之間，以有助于收集液體；并且-可將那些沒(méi)有被收集管從上、下傳動(dòng)帶的內(nèi)表面吸取出去的多余液體予以除去的任選清潔裝置。
17．一種用來(lái)對(duì)用于連續(xù)鑄造中的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的方法，其特征在于，它包括使一傳動(dòng)帶式鑄造機(jī)工作，它具有輸入滑輪和輸出滑輪，所述滑輪攜帶有至少一根傳動(dòng)帶；使液體流動(dòng)穿過(guò)至少一個(gè)位于所述輸入和/或輸出滑輪內(nèi)的至少一個(gè)溝槽內(nèi)的進(jìn)給管，每一進(jìn)給管都被約束在一溝槽內(nèi)；通過(guò)使傳動(dòng)帶的一內(nèi)表面與所述溝槽內(nèi)的液體相接觸，對(duì)因連續(xù)鑄造而變熱的所述傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻；以及藉助通過(guò)一收集管的真空源，將液體從所述溝槽中除去。
18．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述滑輪具有一外溝槽，所述外溝槽具有一外凸肩，所述外凸肩高于和任選地寬于形成各溝槽的滑輪部分。
19．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，多個(gè)溝槽圍繞所述滑輪的表面圓周向地延伸。
20．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述傳動(dòng)帶的冷卻部分是一在滑輪圓周的180°和30°之間延伸的圓周部分。
21．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，將所述傳動(dòng)帶被冷卻至一在300°F和160°F之間的溫度，和/或?qū)⑺鰝鲃?dòng)帶處于至少為20，000psi的張緊力之下。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，將所述傳動(dòng)帶冷卻至一在280°F和230°F之間的溫度。
23．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，將液體只供送給在所述輸出滑輪內(nèi)的各溝槽內(nèi)。
24．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述各溝槽內(nèi)的液體可將傳動(dòng)帶上的過(guò)熱點(diǎn)減至最少，并且藉助傳動(dòng)帶式鑄造機(jī)可鑄造鋁帶材。
25．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)給管和收集管上的配件滑動(dòng)地嚙合所述滑輪和傳動(dòng)帶的表面，從而可將液體從各凹槽中泄漏出來(lái)的現(xiàn)象減至最少。
26．一種用來(lái)對(duì)用于雙傳動(dòng)帶式連續(xù)鑄造中的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的方法，其特征在于，它包括使一水平、雙傳動(dòng)帶式鑄造機(jī)工作，它具有輸入滑輪和輸出滑輪，所述滑輪攜帶有上、下傳動(dòng)帶；使液體流動(dòng)穿過(guò)多個(gè)位于所述輸入和/或輸出滑輪內(nèi)的各溝槽內(nèi)的進(jìn)給管，每一進(jìn)給管均限束在一溝槽內(nèi)；通過(guò)使傳動(dòng)帶的一內(nèi)表面與所述溝槽內(nèi)的液體相接觸，對(duì)因連續(xù)鑄造而變熱的每一傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻；藉助通過(guò)一收集管的真空源，將液體從所述溝槽中除去；可以任選的是，在傳動(dòng)帶離開(kāi)滑輪之后，可利用一清潔裝置，將殘留在傳動(dòng)帶上的液體從所述傳動(dòng)帶上除去。
全文摘要
用來(lái)對(duì)單或雙傳動(dòng)帶式鑄造機(jī)的傳動(dòng)帶進(jìn)行冷卻的方法和裝置。所述傳動(dòng)帶可藉助由供給管(106)和收集管(108)組成的系統(tǒng)而與傳動(dòng)帶內(nèi)表面相接觸的液體來(lái)得到冷卻。液體從供給管(106)流出、流入一與變熱傳動(dòng)帶的內(nèi)表面相連通的溝槽(102)內(nèi),并且藉助一真空源,可將液體從各收集管(108)中除去。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1279629SQ98811323
公開(kāi)日2001年1月10日 申請(qǐng)日期1998年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月20日
發(fā)明者G·F·懷亞特－馬爾 申請(qǐng)人:阿爾蔻股份有限公司