CN117062681A - 金属产品铸造中的金属材料密封*** - Google Patents

Abstract

一种密封***(1)，用于在两个铸造构件之间限定的通道的开口侧端处横向密封液态金属材料或液态金属合金，所述***包括尾端为中空端部元件(3)的气动装置(2)，中空端部元件(3)适配成靠近通道的所述开口侧端布置，其中所述中空端部元件(3)在其中限定腔室(4)，其中所述气动装置(2)适配成将压缩气态物质供给到所述腔室(4)中，并且其中，所述中空端部元件(3)设置有至少一个吹气面(6，7)，用于从腔室(4)向用于所述液态金属的侧面密封区吹送所述压缩气态物质。

Description

金属产品铸造中的金属材料密封***

技术领域

本发明涉及一种***，用于在铸造优选地平坦金属产品(例如带材)的操作期间，根据通常被称为双辊铸造(Twin Roll Casting)的技术，或者根据使用两个铸造构件来限定平坦金属产品的其它可替代铸造技术，来密封液态或半液态金属材料(例如铝、锌、镁或任何金属合金)。

背景技术

通常被称为双辊铸造的技术是一种众所周知的技术，自20世纪中叶开始使用，以从液态材料制造固态金属半成品。该技术主要用于制造平坦带材，但也可以适配成用于长产品，如坯段、棒材或类似产品，因为相比其他铸造技术，双辊铸造允许提高薄型产品(通常厚度或直径达到10mm)的生产率，且这类形状能够以高速进行铸造。双辊铸造的另一个优点是使得薄型且小型的半成品的尺寸与最终产品的形状相似，从而减少了后续工艺(轧制、拉拔)中的成型工作，并有助于获得廉价且大量生产的最终产品。

各种材料可用于双辊铸造，例如铁合金和非铁合金，或纯金属。

在传统的铸钢构造中，双辊铸造由二辊机架致动，其中冷却水平辊平行布置并并排放置，其轴位于共同的水平面上；而用于铸造铝、镁、锌和/或其合金的两个冷却水平辊一个放置在另一个之上，例如其轴线位于共同的竖直平面或相对于竖直面倾斜的公共平面上。由铸造辊所限定的空间通过卸料机供给，卸料机将液态金属材料与冷却辊接触以开始固化。在将材料输送和密封的操作中，通过侧挡板或边坝来辅助卸料机，侧挡板或边坝防止液态或半液态材料在其完全固化之前横向扩散，并且侧挡板或边坝可以是卸料机本身的一部分或独立的组件。通常情况下，卸料机通过通道和炉的***来供给，这些通道和炉根据要铸造的材料和其特性而有所不同。一般情况下，液态的材料通过重力或使用泵送手段来传送，并且通道必须采用既具有隔热性质(以防止温度下降和材料的不希望的局部固化)，又具有足够的机械强度，以确保结构完整性和与液态的合金的化学兼容性。

铸造金属带材中最关键的问题之一是液体材料的横向扩散，这是由边缘工作环境和固化参数引起的。

通常情况下，随着铸造负荷的增加，液体的流动条件和低铸造速度能够促进带材边缘的优先冷却，从而导致带材部分横向扩散，改善尺寸控制，并降低泄漏的风险。然而，这也会导致带材局部质量变差，需要对带材的侧面进行修剪。

可以通过改变工作条件以便即使在侧面也具有更均匀的铸造条件，但这会导致增加液态的材料侧面泄漏的风险，液态的材料粘附在铸造辊上并损坏设备，从而导致工序中止。能够通过改进(通过机械屏障)固化前带材的侧面密封来避免这种情况，但在技术角度上获得这些结果存在一定的限制。

事实上，机械侧面密封***或机械边坝不能由与从铸造设备离开的液态材料能够发生反应的材料来制成；而如果由绝缘材料制成，其又无法有效地密封材料。此外，这种材料在与辊的接触时不能过度抵抗辊，以避免由于意外接触而导致辊滑动损坏。一般来说，为了满足这些要求，这种材料优选地是软材料诸如，例如氧化物耐火材料。此外，当铸造负荷减少时，在距离卸料机出口相当远的地点，在靠近辊道间隙出口的位置，即铸造辊之间最小距离的点，也需要确保有有效的侧面密封。并且这需要使用非常长且非常薄的边坝。上述材料不能满足边坝所需的几何形状，或者在以所需的几何形状工作时，容易导致边边坝的变形或损坏铸造辊表面。相反，通过使用例如钢或金属等可替代材料来构建边坝，除了由化学反应、腐蚀和/或磨损现象引起的快速磨损之外，还获得了液态的金属材料(例如铝或其合金)的胶合效果，因此存在损坏铸辊表面的风险。

因此，需要提供一种能够克服上述缺点的密封***。

发明内容

本发明的目的是提供一种***，用于在(优选地平坦的)金属产品的铸造过程中横向密封液态金属材料，尤其是铝、镁、锌或基于这些金属之一的金属合金。所述***能够改善在任何铸造负荷下密封液态金属材料并扩展侧面密封区域的性能，同时避免侧面密封装置与液态金属材料直接接触。

本发明的***可应用于根据通常称为双辊铸造技术进行的铸造，或者根据使用两个铸造构件来限定平坦金属产品的可替代铸造技术进行的铸造。

本发明的另一个目标是提供一种灵活的密封***，从而允许在不需要更换铸造构件的情况下，铸造不同宽度的金属产品。

本发明通过在两个铸造构件之间限定的通道的开口侧端处的用于横向密封至少部分液态金属材料的密封***，实现上述目标中的至少一个以及其他目标，这些目标将在本说明书的说明下变得清楚。所述***包括用于供给至少一种压缩气态物质的进料装置，

其中所述进料装置设置有中空端部元件，该中空端部元适配成靠近通道的所述开口侧端布置，

其中所述中空端部元件在其中限定至少一个腔室，其中所述进料装置适配成将至少一种压缩气态物质供给到所述至少一个腔室内，

其中，所述中空端部元件设置有至少一个吹气面，该吹气面用于从至少一个腔室向用于所述至少部分液态金属材料的侧面密封区吹送所述至少一种压缩气态物质，

其中，所述至少一个吹气面设有多个通孔；并且其中，还设置有两个或更多个非共面的吹气面，用于不同地定向至少一种气态物质的流动；或者其中设置有单个吹气面，该吹气面中设有两组或更多组通孔，每组通孔与其他组通孔不同地定向。

本发明的另一方面涉及一种用于铸造金属材料产品的铸造机，包括:

-两个铸造构件，其限定具有两个开口侧端的通道，用于固化供给到所述铸造构件之间的空间中的液态金属材料并形成产品；

-如上所述的第一密封***，其被布置成靠近所述通道的第一开口侧端；

-优选地，如上所述的第二密封***，其布置成靠近所述通道的第二开口侧端；

优选地，其中所述两个铸造构件是反向旋转的辊或带或轨道或其组合；

本发明的另一个方面涉及通过前述铸造机执行的用于铸造金属产品的铸造方法，该方法包括以下阶段：

-将液态金属材料供给到两个铸造构件之间的空间；

-在两个铸造构件之间的通道中固化金属材料并形成产品；

其中，通过第一密封***至少在通道的两个开口侧端中的一个处提供液态金属材料的侧面密封；

并且其中，通过将至少一种压缩气态物质供给到所述中空端部元件的至少一个腔室来获得液态金属材料的侧面密封，其通过至少一个吹气面将所述至少一种压缩气态物质从至少一个腔室吹向所述液态金属材料的侧面密封区；

优选地，其中通过所述第一密封***在通道的第一开口侧端处提供液态金属材料的第一侧面密封，并且通过第二密封***在所述通道的第二开口侧端处提供液态金属材料的第二侧面密封。

在本说明书中，以举例的方式提及双辊铸造技术，该技术使用两个反向旋转的辊作为铸造构件。

本发明的解决方案在于提供一种由压缩气态物质组成的屏障，该屏障能够在固化过程中通过在所述边缘上施加力来密封平坦金属产品例如带材的边缘，从而将液态金属材料推向带材的中间，并避免熔融材料的侧向扩散或泄漏。

本发明的原理基于使用至少一种压缩气态物质的进料装置，该装置可能部分成形，以便非常靠近铸造机辊定位，在材料进入辊的一侧或材料从辊离开的一侧，或者也可以在辊本身两翼的侧面。这样的进料装置被配置为将至少一种压缩气态物质(例如空气或惰性气体)从一侧向中间吹入到辊之间的空间内。

这种压缩气态物质具有双重效应：一方面，它冷却带材边缘的液态材料，从而局部地加速固化；另一方面，它施加机械密封作用，防止液态材料的扩散。

这种解决方案有许多优点。

首先，施加机械作用，同时避免了液态金属材料与任何其他材料的接触，从而避免任何化学反应、腐蚀或磨损。

更详细地说，本发明的解决方案既不在中空端部元件和铸造辊的任何表面之间提供任何直接接触，也不在中空端部元件和液态金属材料之间提供任何直接接触。

特别地，当中空端部元件完全位于铸造辊外部时，并且当中空端部元件至少部分地***在所述铸造辊之间(例如其采用楔形形状)时，中空端部元件与铸造辊的任何表面之间的距离始终被设置为不为零。

中空端部元件的至少一个吹气面在不提供其与正在固化的材料的任何接触的情况下，仅仅通过吹送压缩气态物质来施加对金属材料的密封作用，以防止材料从辊侧向逸出。

此外，另一个优点是，密封作用可以施加于辊之间的任何点，而在现有技术中，由于有限的空间，任何物理屏障都不能实现这一点。例如，空气或惰性气体的射流可以朝着辊道间隙的中间定向，也可以用于非常低的铸造厚度。实际上，在这种情况下，由于铸造产品(例如带材)的最终厚度导致的有限的间隙，无法在非常靠近辊道间隙的辊之间设置物理障碍。

最后，吹气作用的显著优点是即使辊的位置发生变化，可以密封辊之间的任何间隙，而无需进行任何调整。例如，本发明的解决方案在软件控制的辊位置的情况下并且由于铸造条件引起负载设定的不期望的变化的情况下继续工作，铸造条件会决定偶然的辊运动。

本发明的密封***能够根据其几何形状产生更集中或分散的射流，从而通过适当调整其以适应操作条件并将空气或惰性气体的消耗最小化来分配密封作用。此外，可以调节吹入气体的压力和机械推力作用，以补偿熔融材料的不同金属静压。

本发明的气动***或边坝解决方案还允许满足以下要求：

侧向密封经受高压的金属材料，例如高达100-120mm的液态金属压头；

所涉及的侧面密封区域的长度可以变化，例如从45mm到70mm(缩进距离(setback))；

该***是灵活的，并且允许铸造不同宽度的带材，而无需将铸造辊更换为具有不同长度的其他辊。

根据详细描述的示例性但不是排他性的实施例，本发明的其他特征和优点将更加明显。

从属权利要求描述了本发明的特定实施例。

附图说明

在本发明的描述中，参考了附图，附图以非限制性示例的方式提供，其中:

图1示出了根据本发明的具有侧面密封***的水平铸造机的视图；

图2示出了本发明的***的透视图；

图3示出了铸造机的横截面，其示出了固化区域；

图4示出了图2中***的部件的透视图；

图5示出了***到两个铸造辊之间的所述部件的第一变型的侧视图；

图6示出了图5中部件的横截面视图；

图7示出了所述部件的另一个变型的侧视图；

图8示出了所述部件的另一个变型的侧视图；

图9示出了所述部件的另一个变型的侧视图；

图10示出了所述部件的另一个变型的侧视图；

图11示出了所述部件的另一个变型的侧视图；

图12示出了所述部件的另一个变型的侧视图；

图13示出了所述部件的另一个变型的侧视图；

图14示出了所述部件的另一个变型的侧视图。

在附图中，相同的元件或部件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

本发明的密封***可应用于根据通常称为双辊铸造技术进行的铸造，或者应用于使用两个铸件来限定平坦金属产品的可替代铸造技术进行的铸造。

例如，这种可替代铸造技术可以是以下之一：

-单辊铸造(Single Roll Casting)，其中平坦金属产品通过与单个水冷却旋转辊接触，在由所述辊和卸料机(例如中间包)的喷嘴所限定的空间开始进行固化。这里，两个铸造构件是单个辊和所述喷嘴。

-双带铸造(Twin Belt Casting)或双轨道铸造(twin track casting)(也称为双块铸造((twin block casting)))，其中平坦金属产品分别在两个反向旋转的带或轨道之间的通道中固化；

-组合辊带、辊轨或轨带铸造。

在本详细说明中，以举例的方式提及双辊铸造技术，该技术使用两个反向旋转的辊作为铸造构件。

图1示出了具有两个水平铸造辊20、21的水平铸造机的示例。该两个水平铸造辊20、21中的一个定位在另一个上方，其轴线位于共同的竖直平面上。所述机器包括本发明的一对密封***1、1’。然而，本发明的***也可以用于铸造机，其中两个辊的轴线位于相对于竖直面倾斜的共同平面上。特别地，可以使用立式铸造机，其中两个铸造辊平行布置并并排放置，并且其轴线位于共同的水平平面上。

在图1至图2所示的版本中，为了铸造平坦金属材料产品，例如优选由铝、锌、镁或其合金制成的带材，铸造机包括：

-两个反向旋转且叠放的铸造辊20、21，其限定了待铸造金属材料的出口通道，该通道具有两个开口侧端，用于固化液态金属材料并形成平坦产品；

-进料装置，用于将液态金属材料朝向在两个铸造辊之间限定通道供给到两个铸造辊之间的空间中；

-第一密封***1，靠近通道的第一开口侧端布置；

-优选地，第二密封***1’，靠近所述通道的第二开口侧端布置。

如果有必要仅在所述通道的两个侧端中的一个处横向密封液态金属材料，只需要使用单个密封***就足够了。

进料装置本身是已知的，包括：

-用于收集例如来自入口通道(未示出)的液态金属材料的中间包34；

-卸料机35，优选由陶瓷材料制成，用于将来自中间包34的液态金属材料向由两个铸造辊20、21所界定的通道供给。

可以设置用于移动第一密封***1和/或第二密封***1’的移动装置(未示出)，以便沿着与包括两个铸造辊20、21的旋转轴的平面平行的方向调整它们之间的距离。这种移动装置可以是线性致动器，例如液压、气动、机械致动器，或其组合等。

这允许在不需要更换铸造辊的情况下，铸造不同宽度的金属产品，例如带材。待生产带材从一种尺寸到另一种尺寸的转变只需将两个侧面密封***1、1’中的至少一个在所述方向上相对于铸造辊20、21进行横向位移。这也适用于单个密封***的情况。

因此，在铸造辊的宽度(其是固定的)相等的情况下，可以移动侧面密封***以限定不同宽度的待铸造带材，因此无需像现有技术中那样具有专用的辊组。在现有技术中，密封***无法横向移动，因此每次铸造不同宽度的带材时都需要更换铸造辊。

在图1中，密封***1，1’布置在金属材料(液态金属)进入两个铸造辊20、21之间的空间的一侧；而图2示出了单个密封***1，后者布置在金属材料(铸造产品)从铸造辊20、21离开的一侧。金属材料的进料方向由图2中的箭头F指示。

在另一种变体中，可以在金属材料入口侧和金属材料出口侧都设置一个或两个密封***。

在本发明的所有实施例中，在两个铸造辊20、21之间限定的通道的相应开口侧端处，被铸造材料的每个侧密封***1、1’包括(图2)用于供给至少一种压缩气态物质的进料装置2。该进料装置2设有中空端部元件3，中空端部元件3适配成靠近铸造辊20、21所限定的通道的开口侧端布置。

中空端部元件3可以至少部分地具有楔形，以便其在通道的开口侧端处尽可能地被***(至少部分地)在两个铸造辊之间。

作为楔形的替代选择，中空端部元件3可以具有矩形或金字塔形平行六面体的形状，或适于将所述中空元件在两个铸造辊之间限定的通道附近定位的任何其他形状，所述中空端部元件3尽可能地在通道的开口侧端处至少部分地***在两个铸造辊之间。

在附图的示例中，中空端部元件3是楔形的。

优选地，每个进料装置2以及相应的中空端部元件3都被侧向定位，且相对于卸料机35所占用的区域位于外部位置，例如完全外部位置。

中空端部元件3在其中限定了至少一个腔室4，例如在图6的非限制性变型中所示出的单个腔室。在其他变型中，可以设置两到六个腔室。然而，并不排除具有大于-甚至远大于-六个腔室的变型。例如，如果腔室对应于制造中空元件3的材料的孔隙率。

进料装置2被配置成在至少一个腔室4内供给至少一种压缩气态物质，例如空气或惰性气体。

有利的是，中空端部元件3设有至少一个吹气面，吹气面用于从所述至少一个腔室4朝向铸轧辊20、21之间的正在铸造的金属材料的侧面密封区吹压缩气态物质。

如图2的非限制性示例所示，每个密封***1可以在其第一端处安装在下铸造辊21的支座23上，并且设有支撑臂24。支撑臂24在***的与第一端相对的第二端处，用于支撑相应的中空端部元件3。

可以设置用于移动一个或两个密封***1、1’的中空端部元件3的移动装置40，以便沿着与包含两个铸造辊20、21的旋转轴的平面平行的方向来调整其彼此之间的距离。

例如，针对每个密封***1、1’设置一个移动装置40。

特别地，移动装置40被配置成沿着与包含两个铸造辊20、21的旋转轴的平面平行的方向来移动中空端部元件3的支撑臂24。

这样的移动装置40可以例如是线性致动器，诸如液压、气动或机械致动器。优选地，至少一个吹气面设有多个通孔，该多个通孔与至少一个腔室4相通，或者该至少一个吹气面由多孔基体材料制成，以确保空气或惰性气体射流的释放。

在本发明的所有实施例中，中空端部元件3包括第一外表面10，该第一外表面10适配成面向侧面密封区并包括至少一个吹气面。

优选地，中空端部元件3还包括：

-第二外表面11，其与第一表面10相对，优选包括至少一个入口孔5，该至少一个入口孔5用于至少一种压缩气态物质。

-第三外表面8和第四外表面9，两者彼此相对，并且将第一表面10连接至第二表面11。

在一非限制性示例中，中空端部元件3至少部分地具有楔形形状，该楔形形状适于尽可能地***在两个铸造辊之间。

此处，第三外表面8和第四外表面9限定中空端部元件3的楔形形状(图7至图14)。

第三表面8和第四表面9可以是平坦的或曲线的，或者部分平坦的和部分曲线的，并朝向中空元件3的中心平面Z收敛，以便限定楔形形状。

在表面8和9是曲线的或部分曲线的情况下，其曲率半径大致等于相应铸造辊的外半径。

举例来说，在本发明的密封***的运作期间，中空端部元件3与铸造辊20、21之间的最小距离，也就是表面8、9与相应铸造辊之间的最小距离，大约为0.5至2mm，例如约为1mm。优选地，中空端部元件3与液态金属材料边缘之间的距离大约为8至12mm，例如10mm。

在中空端部元件3的变型中，至少一个入口孔5可以设置在第五表面16(图4)中，该第五表面远离楔形的尖端25并且其将第一表面10连接到第二表面11同时将第三表面8连接到第四表面9。

在图4和图5的示例中，限定楔形形状的第三表面8和第四表面9是曲线形的，但是也设有相应平坦部分8’、9’，平坦部分8’、9’邻近所述第五表面16。用于至少一个腔室4的至少一个入口孔也可以或专门地设置在平坦部分8’和/或平坦部分9’中。也可以不设置平坦部分8’和9’；在这种情况下，第三表面8和第四表面9是完全曲线的表面，其限定中空端部元件3的楔形形状。

优选地，第三表面8和第四表面9相对于中空元件3的中心平面Z对称布置。

有利地，在本发明的所有实施例中，中空端部元件3可以通过3D打印机制造成一体化的结构，优选地由选自以下的材料制成：石墨、硅酸钙、铜、青铜。

可替代地，中空端部元件3可以由几个零件制成，也可以由彼此不同的材料制成。

例如，包括至少一个吹气面的零件或部件，或者包括相应吹气面的零件或部件，可以由多孔基体材料制成，例如烧结青铜或陶瓷泡沫，或者由编织的金属丝限定，或者其中所述基体是通过增材制造技术获得的。

优选地，但不是必须地，进料装置2可以是气动装置或适配成压缩和供给气态物质的任何装置。

在中空端部元件3的第一实施例中，第一表面10设置有彼此不共面的两个或多个吹气面，该两个或多个吹气面用于不同方向地引导气态物质流向密封区。这种构造允许在至少两个方向上吹空气或惰性气体的射流，并且因此吹向两个铸造辊之间封闭的空间的至少两个不同区域，用于改善液态金属材料的侧面密封和/或增加密封区域的扩展。

例如，每个吹气面的通孔是相互平行的，并且相对于其他吹气面的通孔倾斜非零角度。

优选地，中空端部元件3内部可以设置与吹气面数量相等的腔室4，每个腔室供给相应的吹气面。

在第一实施例的图5、6、7、8、9和11所示的变型中，中空端部元件3具有楔形形状，但是如上所述，所述中空元件可以具有除楔形形状之外的其他形状。

如图5所示，所述第一实施例的第一变型在第一表面10上设置两个吹气面6、7。

吹气面6限定平面X，并且吹气面7限定入射到平面X的平面Y，吹气面7优选地与吹气面6相邻。

吹气面6远离中空端部元件3的尖端25，而吹气面7靠近所述尖端。

例如，吹气面6是平坦的且呈矩形形状，优选为细长的。而吹气面7是平坦的且呈三角形状，优选为等腰三角形，其中等腰三角形的底边优选地与吹气面6的矩形形状的两个较小边之一相邻。

中心平面Z将两个吹气面6、7分成两个相等的部分。

当密封***安装在两个相对旋转的铸造辊20、21之间限定的通道的开口侧端处时，吹气面6与金属材料进料平面垂直布置，而吹气面7具有第一端部以及第二端部，第一端部靠近吹气面6和侧面密封区，第二端部远离吹气面6和所述侧面密封区。

换句话说，当吹气面7靠近辊道间隙时，其相对于铸造辊的中心平面偏离，该中心平面垂直于同时包含所述多个铸造辊的旋转轴的平面。因此，考虑到金属材料的进料方向，如果***设置在材料进入辊之间的一侧，则吹气面7相对于金属材料进入轧辊之间的边缘发散；或者如果***设置在材料离开辊的一侧，则吹气面7相对于金属材料离开轧辊的边缘收敛。相反，吹气面6基本上平行于所述边缘。这种构造允许在两个铸造辊之间的空间中，将空气或惰性气体的射流吹向材料的边缘，也吹向靠近辊道间隙的最内部区域，用于增强针对现有机械屏障较难通过的区域中的侧面密封。

在图5的例子中，吹气面6设有多个通孔14，而吹气面7设有多个通孔15。

通孔14可以相互平行，并且相对于相互平行的通孔15倾斜，例如成锐角，优选地在5°和45°之间，更优选地在10°和35°之间。图6中的箭头A和B分别表示从通孔14和15离开的射流的方向。

作为通孔的替代，吹气面6、7可以由多孔基体材料制成。

如图7所示，所述第一实施例的第二变型提供了第一表面10，该第一表面10设有四个非共面的吹气面6、7、12，用于不同方向地引导气态物质流向密封区。

除了第一变型的两个吹气面6、7之外，该第二变型提供了两个侧吹气面12，这两个侧吹气面12邻近吹气面6并且相对于中空端部元件3的中心平面Z对称地布置，该中心平面Z将吹气面6和吹气面7均分成两个相等的部分。

当密封***安装在两个铸造辊之间限定的通道的开口侧端处时，两个吹气面12具有各自的第一端，该第一端相对于其各自的第二端靠近吹气面6但远离侧面密封区域，该第二端远离吹气面6但靠近侧面密封区域。

换句话说，每个吹气面12限定入射到吹气面6的平面X且与平面X相邻的各自平面，并且从平面X开始，相对于中心平面Z发散，以便允许吹出额外的空气或惰性气体射流汇聚，例如从顶部和从底部(在水平铸造机的情况下)汇聚到金属材料的供给平面，特别是在铸造过程中朝着金属材料的边缘汇聚，以增强对液态金属的侧面密封。

特别地，侧吹气面12和中心吹气面6限定第一表面10的凹槽。

仅举例来说，吹气面12是平坦的，形状为矩形或梯形，优选为直角梯形，直角梯形的最大底边优选与吹气面6的矩形的两个较大边之一相邻。

在图7的例子中，吹气面6设有多个通孔14，吹气面7设有多个通孔15，以及两个吹气面12设有多个通孔17。

通孔14可以相互平行，并相对于相互平行的通孔15倾斜，例如成锐角，优选在5°至45°之间，更优选地在10°至35°之间。

通孔17也可以相互平行，并相对于通孔14倾斜，例如成锐角，优选在5°至45°之间，更优选在10°至35°之间。然而，吹气面12的通孔17的轴线相对于吹气面7的通孔15的轴线偏斜。

作为通孔的替代，吹气面6、7、12可以由多孔基体材料制成。

如图8所示，所述第一实施例的第三变型提供了第一表面10，该第一表面10设有四个非共面的吹气面6、7、13，用于不同方向地引导气态物质流向密封区。

除了第一变型的两个吹气面6、7之外，该第三变型提供了两个侧吹气面13，这两个侧吹气面13邻近吹气面7，并且相对于中空端部元件3的中心平面Z对称地布置，该中心平面Z将吹气面6和吹气面7均分成两个相等的部分。

当密封***安装在两个铸造辊之间限定的通道的开口侧端时，两个吹气面13具有各自的第一端，该第一端相对于其各自的第二端同时靠近吹气面7和侧面密封区，该第二端同时远离吹气面7和侧面密封区。

换句话说，每个吹气面13限定入射到吹气面7的平面Y且与平面Y相邻的相应平面，并从平面Y开始相对于中心平面Z发散，使得两个吹气面13一个朝向铸轧辊20且另一个朝向铸轧辊21，并且因此不朝向金属材料的供给平面。这允许对着铸造辊20和铸造辊21吹送额外的空气或惰性气体射流，使得同一铸轧辊将空气限定在其之间的空间中，从而在正在铸造的产品的边缘前形成增加的压力区域，进一步减少液态金属在辊道间隙附近的扩散。

仅举例来说，所述吹气13是平坦的并且是矩形或梯形的，优选地，梯形的最小底边靠近吹气面7的等腰三角形的两个相等边之一。

在图8的例子中，吹气面6设有多个通孔14，吹气面7设有多个通孔15，以及两个吹气面13设有多个通孔18。

通孔14可以相互平行，并且相对于相互平行的通孔15倾斜，例如成锐角，优选地在5°和45°之间，更优选地在10°和35°之间。

通孔18可以相互平行，并且相对于通孔15倾斜，例如成锐角，优选地在5°和45°之间，更优选地在10°和35°之间。

优选地，吹气面13的通孔18的轴线相对于吹气面6的通孔14的轴线倾斜。

作为通孔的替代，吹气面6、7、13可以由多孔基体材料制成。

图9所示出的所述第一实施例的第四变型提供了第一表面10，该第一表面10设置有六个非共面的吹气面6、7、12、13，用于不同方向地引导气态的物质流向密封区。

除了第一变型的两个吹气面6、7之外，该第四变型提供了在第三变型中提供的两个附加吹气面13和在第二变型中提供的两个附加吹气面12。

图11所示出的所述第一实施例的第五变型提供了第一表面10，该第一表面10设有三个非共面的吹气面6’、12’，用于不同方向地引导气态物质流向密封区。

中央吹气面6限定了第一平面X，而两个侧面吹气面12’与吹气面6相邻，并且相对于中空端部元件3的中心平面Z对称排列，该中心平面Z将吹气面6分成两个相等的部分。

当密封***安装在两个铸造辊之间限定的通道的开口侧端时，两个吹气面12’具有相应的第一端，该第一端相对于相应的第二端靠近吹气面6’但远离侧面密封区，其相应的第二端远离第一吹气面6但靠近侧面密封区。

换句话说，每个吹气面12’限定了入射并邻近吹气面6’的平面X的相应平面，并且从平面X开始，相对于中心平面Z发散，以便允许吹出附加的空气或惰性气体射流汇聚，例如在水平铸造机的情况下同时从顶部和底部汇聚到金属材料的进料平面，特别是在浇铸步骤期间朝向金属材料的边缘汇聚，以增加液态金属的侧面密封。

特别地，侧吹气面12’和中心吹气面6’限定了第一表面10的凹槽。

例如，中心吹气面6’是平坦的三角形状，优选为等腰三角形的形状，而吹气面12’是平坦的矩形或梯形状，其中一条边与吹气面6’的等腰三角形的等边中的一条边相邻。

在图11的例子中，吹气面6’设有多个通孔14’，以及两个吹气面12’设有多个通孔17’。

每个侧吹气面12’的通孔17’可以相互平行，并且相对于通孔14’倾斜，例如成锐角，优选地在5°和45°之间，更优选地在10°和35°之间。

作为通孔的替代，吹气面6’、12’可以由多孔基体材料制成。

在中空端部元件3的第二实施例中，第一表面10设置有单一的吹气面，其中设置有两组或多组通孔，优选地具有不同的尺寸，每组通孔与其他组不同方向，以不同的方向引导气态物质流向密封区。这种构造允许在至少两个方向上将空气或惰性气体射流吹向材料的边缘，并且因此吹向两个铸造辊之间封闭的空间的至少两个不同区域，从而提高了侧面密封并增加了密封区域的延伸。

例如，每组通孔的通孔相互平行，并与其他组的通孔成非零角度倾斜。

优选地，在中空端部元件3内部设置一个、两个或者超过两个的腔室4。

在该第二实施例的图10、12、13和14中所示的变型中，中空端部元件3具有楔形形状，但是如上所述，所述中空元件可以有除楔形以外的其他形状。

图10所示出的所述第二实施例的第一种变体提供了第一表面10上的单个吹气面6，该吹气面优选地在所述第一表面10的凹槽中制造。

中心吹气面6是平面或曲面。

当密封***安装在两个反向旋转的铸造辊之间限定的通道的开口侧端处时，如果吹气面6是平坦的，则吹气面6垂直于金属材料进料平面来布置。

相反，在曲线面的情况下，当其靠近辊道间隙时，所述面相对于铸造辊的中心平面发散，该中心平面垂直于同时包含所述铸造辊的两个旋转轴的平面。因此，考虑金属材料的进料方向，如果***设置在材料进入辊之间的一侧，则吹气面6相对于进入铸造辊之间的金属材料的边缘发散，或者如果***设置在材料离开辊的一侧，则吹气面6相对于金属材料离开铸造辊的边缘会聚。这种构造允许在两个铸造辊之间的空间中，将空气或惰性气体的射流吹向材料的边缘，也吹向靠近辊道间隙的最内部区域，以增强现有的机械屏障较难进入的区域中的侧面密封。

在图10的示例中，吹气面6是三角形的，其顶点位于楔形中空端部元件3的尖端25处。

中心平面Z将吹气面6分为两个相等的部分。

在图10的示例中，吹气面6上设有多个通孔14。

可以设置两组或更多组通孔14，例如不同尺寸的通孔，每组通孔具有与其他组不同的方向或倾斜角度，以不同方向地将气态物质的流向密封区。因此，不同方向的空气或惰性气体射流可以以类似于利用第一实施例的各种变型获得的射流的方式获得，第一实施例提供了两个或更多个吹气面。

如图12所示，所述第二实施例的第二变型等同于图10中的变型，除了具有大致三角形的吹气面6，具有优选为圆形的顶点，该顶点方便地与楔形中空端部元件3的尖端25间隔开。

分别在图13和图14中示出的所述第二实施例的第三和第四变型提供了完全平坦或曲线的第一表面10，该第一表面10与唯一的吹气面重合。

表面10设置有两组或更多组的通孔，优选地具有不同尺寸，每个组与其他组的方向不同，以不同地定向气态物质朝向密封区的流动。

例如，可以设置两组或更多组通孔，每组孔相对于其他组具有不同的方向或倾斜度，以获得不同方向的空气或惰性气体射流，其获取方式类似于利用提供两个或更多个吹气面的第一实施例的各种变型来获得射流。

在图13的示例中，通孔在表面10上以不同的方式分布，但排他地在表面10的中央区域中。特别地，通孔可以分为六组，分别对应于图9中变型的通孔14、15、17和18，该变型提供了六个吹气面。

在图14的示例中，通孔14以不同的方式分布，但基本上遍布整个表面10。

在以上所示的所有变型中(图5至图14)，通孔可以在一个或多个吹气面上以蜂窝构造来布置，即通过偏移行来分布通孔。优选地，获得中空端部元件3的表面10上的孔的密度，使得表面10上的孔的总面积在表面10的面积的50％至70％之间。

图1至图3示出了通过铸造机的液态金属材料的固化过程。在这个过程中，产品(例如带材或板材)通过将液态金属材料从卸料机35供给到两个冷却且反向旋转的铸造辊20、21之间直接铸造。固化区域的横截面如图3所示。一旦液态金属材料接触到辊20、21，就会开始形成固体壳，该固体壳通过向出口通道38移动而增大。附着在上辊20和下辊21上的固体壳仅在出口通道38之前的固化点36相遇(对于铸造速度约为1.2米/分钟、金属板厚度为5mm的常规工艺，通常总固化长度约为10至20mm)，金属产品从那里通过铸造辊20、21变形，从而获得铸造产品37。

本发明的任一个实施例中的密封***可以特别用于在铸造过程中，沿着贮槽深度39(图3，对应于实际固化长度)施加压力来操纵液态金属或液态金属合金。这种压力完全由进料装置2吹出的气体或惰性气体产生，该压力控制卸料机35和出口通道38之间的区域中的金属材料的侧边缘的位置，在该区域中不存在真正的物理密封。

本发明的密封***也可以用于出口通道38的下游，以密封仍然存在于铸造辊出口处的液态金属材料。

Claims (16)

1.一种密封***(1)，用于在两个铸造构件之间限定的通道的开口侧端处横向密封至少部分液态金属材料，所述***包括：

进料装置(2)，用于供给至少一种压缩气态物质，

其中所述进料装置(2)设置有中空端部元件(3)，所述中空端部元件(3)适配成靠近所述通道的所述开口侧端布置，

其中在所述中空端部元件(3)中限定至少一个腔室(4)，

其中所述进料装置(2)适配成将所述至少一种压缩气态物质供给到所述至少一个腔室(4)中，

其中，所述中空端部元件(3)设置有至少一个吹气面(6，7)，所述至少一个吹气面(6，7)用于将所述至少一种压缩气态物质从所述至少一个腔室(4)吹向所述至少部分液态金属材料的侧面密封区；

其中所述至少一个吹气面(6，7)设有多个通孔(14，15)；

并且，其中设置有两个或多个非共面的吹气面(6，7；6’，12’)，用于不同地定向所述至少一种气态物质的流动，或者其中仅设置有一个吹气面，所述吹气面中设有两组或多组通孔，每组通孔与其他组通孔不同地定向。

2.根据权利要求1所述的***，其中，在设置有两个或多个非共面吹气面(6，7；6’，12’)的情况下，每个吹气面的所述通孔相互平行，并相对于其它吹气面的所述通孔以非零的角度倾斜，

或者其中，在仅设置有一个吹气面，所述吹气面具有两组或更多组通孔的情况下，每组的所述通孔相互平行，并且相对于其他组的所述通孔倾斜非零的角度。

3.根据权利要求1或2所述的***，其中，所述中空端部元件(3)至少部分地具有楔形形状，所述楔形形状适用于尽可能地***在两个铸造构件之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述中空端部元件(3)包括至少一个第一外表面(10)，所述第一外表面(10)适配成面向所述侧面密封区，并且包括所述至少一个吹气面(6，7)；

并且，优选地，其中所述中空端部元件(3)还包括：

第二外表面(11)，与所述第一表面(10)相对，

第三外表面(8)和第四外表面(9)，所述第三外表面(8)和所述第四外表面(9)彼此相对，并且将所述第一表面(10)连接至所述第二表面(11)。

5.根据权利要求4所述的***，其中，所述第三外表面(8)和所述第四外表面(9)限定所述中空端部元件(3)的楔形形状。

6.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，设置有限定第一平面X的第一吹气面(6)和限定第二平面Y的第二吹气面(7)，所述第二平面Y入射到所述第一平面X，

并且其中，当所述***安装在所述通道的开口侧端处时，所述第一吹气面(6)与金属材料进料平面垂直布置，并且所述第二吹气面(7)具有同时靠近所述第一吹气面(6)和所述侧面密封区的第一端，以及同时远离所述第一吹气面(6)和所述侧面密封区的第二端。

7.根据权利要求6所述的***，其中，所述中空端部元件(3)具有垂直于所述平面X的中心平面，并且其中，设置有与所述第一吹气面(6)相邻并且相对于所述中心平面对称布置的两个第三吹气面(12)，

并且其中，当所述***安装在所述通道的开口侧端处时，所述第三吹气面(12)具有相应的第一端，所述第一端相对于相应的第二端靠近所述第一吹气面(6)但远离所述侧面密封区，所述第二端远离所述第一吹气面(6)但靠近所述侧面密封区。

8.根据权利要求6或7所述的***，其中，所述中空端部元件(3)具有垂直于所述平面X的中心平面，并且其中，设置有与所述第二吹气面(7)相邻并且相对于所述中心平面对称布置的两个另外的吹气面(13)，

并且其中，当所述***安装在所述通道的开口侧端处时，所述另外的吹气面(13)具有相应的第一端，所述第一端相对于相应的第二端同时靠近所述第二吹气面(7)和所述侧面密封区，所述第二端同时远离所述第二吹气面(7)和所述侧面密封区。

9.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述中空端部元件(3)以一体件的方式制造，优选地由选自以下的材料制成:石墨、硅酸钙、铜、青铜。

10.一种铸造机，用于铸造金属材料产品，包括:

两个铸造构件(20，21)，其限定具有两个开口侧端的通道，用于固化供给到所述铸造构件之间的空间内的液态金属材料并形成产品；

根据前述权利要求中任一项所述的第一密封***(1)，其靠近所述通道的第一开口侧端布置；

优选地，根据前述权利要求中任一项所述的第二密封***(1’)，其靠近所述通道的第二开口侧端附近布置；

优选地，其中所述两个铸造构件(20，21)是反向旋转的辊或带或轨道或其组合。

11.根据权利要求10所述的铸造机，其中，所述两个铸造构件(20，21)是两个铸造辊，所述两个铸造辊一个位于另一个上方，所述两个铸造辊的旋转轴位于共同平面上；优选地，其中所述金属材料是铝或镁或锌或基于这些金属之一的金属合金。

12.根据权利要求11所述的铸造机，其中，设置有移动装置(40)，所述移动装置(40)用于移动所述第一密封***(1)的所述中空端部元件(3)和/或所述第二密封***(1’)的所述中空端部元件(3)，以便沿着与包含所述两个铸造辊(20，21)的所述旋转轴的平面平行的方向来调整彼此之间的距离。

13.根据权利要求11或12所述的铸造机，其中，所述第一密封***(1)的所述中空端部元件(3)和优选地所述第二密封***(1’)的所述中空端部元件(3)至少部分地具有楔形形状，用于至少部分地***在所述两个铸造辊(20，21)之间。

14.根据权利要求13所述的铸造机，其中，当所述中空端部元件完全位于所述铸造辊外部时，并且所述中空端部元件至少部分地***在具有楔形形状的所述铸造辊之间时，所述中空端部元件(3)与所述铸造辊(20，21)的任何表面之间的距离不为零。

15.一种铸造方法，用于铸造金属材料产品，所述方法能够通过根据权利要求11或12所述的铸造机来执行，所述方法包括以下阶段:

将所述液态金属材料供给到所述两个铸造构件(20，21)之间的空间内；

在所述两个铸造构件(20，21)之间的所述通道中固化所述金属材料并形成产品；

其中，通过第一密封***(1)至少在所述通道的所述两个开口侧端中的一个处提供所述液态金属材料的侧面密封；

并且其中，通过将至少一种压缩气态物质供给到所述中空端部元件(3)的所述至少一个腔室(4)来获得所述液态金属材料的所述侧面密封，所述中空端部元件通过所述至少一个吹气面(6，7)将所述至少一种压缩气态物质从所述至少一个腔室(4)吹向所述液态金属材料的所述侧面密封区；

优选地，其中通过所述第一密封***(1)在所述通道的第一开口侧端处提供所述液态金属材料的第一侧面密封，并且通过第二密封***(1’)在所述通道的第二开口侧端处提供所述液态金属材料的第二侧面密封。

16.根据权利要求15所述的铸造方法，其中，所述至少一个吹气面(6，7；6’、12’)仅通过吹送所述压缩气态物质来实施对所述金属材料的侧面密封作用，而不提供所述至少一个吹气面与正在固化的金属材料的任何接触。