[其他]生產快速凝固金屬薄帶材的冷卻輥

無效

• 申請號: 87106180
• 申請日: 1987-09-05
• 公開（公告）號: CN87106180A
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發明（設計）人: 佐藤徹;森戶延行;小林真司
• 申請（專利權）人: 川崎制鐵株式會社
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉志平

本發明涉及生產快速凝固金屬薄帶材的冷卻輥。更具體地說，本發明的目的在于：最大限度地減少在熔融金屬冷卻凝固階段不可避免地在冷卻輥外園周表面上生產的熱凸度，以利于生產優質的薄帶材。

直接將熔融金屬送到冷卻輥表面并快速將其冷卻和凝固，連續地制造快速凝固金屬薄帶材的技術，已經被廣泛地用作借助于單輥裝置生產非晶體合金的方法，或者使用雙輥以快速凝固液態金屬的方法。

然而，因為要快速地從熔融金屬中排出熱量，使熔融金屬冷卻到其凝固點以下或其結晶溫度以下，所以，與熔融金屬相接觸的輥的外園周表面的溫度提高了，于是冷卻輥必然發生熱膨脹。這時，在輥的軸向，在與熔融金屬接觸的部分和不接觸的部分之間，產生了溫度梯度，使輥表面變形，成為具有較大曲率的桶形，即形成所謂的熱凸度。

在使用單輥的液態金屬快速凝固方法中，通常使用一個狹窄的長縫形的噴嘴，其嘴部靠近輥表面，其間存在一個窄的空間間隔，其范圍大約在0.1～0.5毫米之間，這樣，當噴嘴窄縫的尺寸，輥的園周速度和噴射熔融金屬的壓力都固定時，薄帶材的厚度在很大程度上受到噴嘴和輥之間間隙的影響。所以，如果在輥外園周表面形成了熱凸度，則噴嘴和輥之間的間隙在薄帶材寬度方向的中間部分就變得較窄，這就引起了一個麻煩：薄帶材中間部分的厚度較薄，而其兩側厚度較厚。

為了解決由于上述熱凸度引起的薄帶材的厚度差，已公開的日本專利申請56-68，559，59-54，445，57-112，954和58-135，751提出了一些技術措施，通過改變輥的中間部分和兩端部的冷卻強度，而使溫度分布均勻，即適當考慮冷卻通道的數量，尺寸和形狀，使輥套寬度方向中間部分的冷卻強度比兩端的強，從而防止出現熱凸度。這些技術措施都可以歸結為這樣一種方法，即，與輥套的兩端部相比，在其寬度方向中間部分相對增加冷卻水量或冷卻面積，以增加從輥寬度方向的中間部分排出的熱量。

然而，上面提到的方法，在要生產的薄帶材的寬度改變時，必須更換冷卻輥，而且，如后面所述的，即使輥的軸向溫度分布均勻了，并不意味著熱膨脹也一致了，因而能使熱凸度減少。

已公開的日本專利申請59-229，263提出了一項以機械方式磨掉因熱膨脹而存在于輥的寬度方向中間部分和兩端部分的厚度差的技術。然而，雖然這種技術可以作為一種設想，但是，這不僅需要配備精密機械的大型設備，而且，該方法還必須在注入熔融金屬的同時對由輥壓制出來的表面作精密研磨。所以它實際上是不能應用的。

公開號為60-51，933的日本專利（美國專利申請號115，517，1980年1月25號提交）提出了一項技術，其中，冷卻通道布置在與輥軸線方向平行的金屬輥套內，使輥徑向的熱膨脹恒定，以減少熱凸度。在此項技術中，必須配備一組與輥軸線方向平行的冷卻水通道，這些通道在園周方向相隔一定間隔，并在輥輪軸端的冷卻水送入側設置冷卻水存留部分，在冷卻水排出側也設置冷卻水存留部分。因此，不用說，在輥輪中央部分必須需要有一套接頭機構。

然而，這項技術僅僅著重考慮輥輪的徑向熱膨脹，及其伴生的徑向熱應力，它完全沒有考慮輥軸向熱膨脹的重要性，而本發明正是著重考慮了這一點。另外，在輥輪中間部分的接頭機構很復雜，而且在輥輪內表面與軸端之間的接頭部位需要很高的尺寸精度。這樣，就需要非常精密的加工。此外，這項技術有一個缺點，不管加工技術和成本怎么高，也不能把熱膨脹減小到令人滿意的程度。

如上所述，在單輥方式的情況下，在澆注工序期間，冷卻輥變形成了桶形，并且在薄帶材寬度方向中央部分，噴嘴和輥之間的間隙變得較窄。結果，產品的中間部分變薄。

非晶體合金的薄帶材就更不用說了，在隨后的軋制加工時，很難校正這種非晶體合金薄帶材的厚度不均勻狀態。

在上述的日本專利公告號，56-68，559和已公開的日本專利申請號：59-54，445，57-112，954和58-135，751中，都是通過適當地設計冷卻輥內部的水冷通道的結構，來控制薄帶材整個寬度上沿輥軸線方向的溫度分布，使其均勻。換句話說，這項技術是基于這樣一種假設：如果溫度分布均勻，那么熱膨脹量就是一致的，就不會產生熱凸度。