用于立式半连续铸造模具的双喷射冷却设备

摘要

本发明的主题是一种用于立式半连续轧制板料或挤压坯料(3)的铸造模具的直接冷却设备，通过双喷射(4和5)进行渐进淬火，第一个喷射具有大致32°的角度，第二个喷射大致具有22°的角度，从单独一个液体腔体(2)中以大致相等的流速和速度同时进行喷射。本发明的另一个主题是一种使用所述的设备的方法，所述设备的工作面上可以具有或不具有石墨嵌入层(1)，并且与多种假底结构相联系。

权利要求

1.用于立式半连续直接冷却轧制板料或挤压坯料(3)的铸造模具的设备，由两排孔构成，所述孔位于整个模具模腔内周、在其下部的板料或坯料(3)出口的位置，每一排孔都被安置为靠近垂直于所述模具纵轴的平面，其特征在于：a)两排孔连接于单独一个冷却液腔体(2)，该冷却液腔体在所述模具体内部，b)第一排所述的孔，即立式模具中最高或相对于液体分布而言的最上游，借助于管道连接于所述的腔体(2)，所述管道使得所述冷却液向所述板料或坯料(3)的喷射(4)以相对于模具纵轴成32°±5°的入射角进行，c)第二排所述的孔，即立式模具中最低或相对于液体分布而言的最下游，借助于管道连接于所述的腔体(2)，所述管道使得所述冷却液向所述板料或坯料(3)的喷射(5)以相对于模具纵轴成22°±5°的入射角进行，d)第二排——最低或相对于液体分布而言的最下游——中的孔，被大致地安置在第一排——即最高或最上游——中的两个孔之间的空隙的二分之一处，相对于模具的纵轴。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于在同一排中和两排中孔的直径均大致相等以在启动阶段和持久铸造机制下均能够同时以大致相等的流速和速度通过两排孔喷射所述的液体。

3.根据权利要求1或2所述的冷却设备，其特征在于两排孔相对于彼此被安置，从而产生喷射(4和5)，所述喷射——若其是直的——在铸造的任何时刻，在启动和持久机制期间，均形成对大致垂直的包含模具工作面的表面的冲击，所述冲击在垂直方向上彼此相距10至

40mm的距离。

4.根据权利要求1或2所述的冷却设备，其特征在于每一排中的每个孔的直径为3±

1mm。

5.根据权利要求1或2所述的冷却设备，其特征在于同一排中的两个相邻的孔的间距在

10和30mm之间。

6.使用根据权利要求1到5之一所述的冷却设备用于立式半连续直接冷却轧制板料或挤压坯料(3)的铸造的方法，其特征在于两排中的所有孔的冷却水的总流速，即流出冷却液腔体(2)的流速，在瞬间铸造启动阶段的起点，在0.3和0.8L/min每厘米模具周长之间，所述瞬间铸造启动阶段即在该阶段内冷却液流速与铸造速度还未达到它们的持久机制值；并随后被提高到持久铸造机制所要求的流速。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述的在瞬间铸造启动阶段起点的水的流速在0.4和0.6L/cm/min之间。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于在铸造启动阶段，冷却液被同时送入两排中的所有孔。

9.根据权利要求6或7所述的使用所述冷却设备的方法，用于轧制板料(3)的立式半连续铸造，其特征在于采用一个具有平的假底的铸造模具，所述假底的边缘位于一个大体水平的平面内。

10.根据权利要求6或7所述的使用所述冷却设备的方法，用于轧制板料(3)的立式半连续铸造，其特征在于采用一个具有弯曲的假底的铸造模具，从而在铸造启动阶段，产品轧制面的中间被冷却液直接冷却，而轧制面上离该面的中间最远的区域还未离开模具。

11.根据权利要求6或7所述的方法，用于轧制板料(3)的立式半连续铸造，其特征在于采用一个具有平的假底和弯曲的假底边缘的铸造模具，从而在铸造启动阶段，产品轧制面的中间被冷却液直接冷却，而轧制面上离该面的中间最远的区域还未离开模具。

12.根据权利要求6或7所述的使用所述冷却设备用于立式半连续直接冷却轧制板料或挤压坯料(3)的铸造的方法，其特征在于使用一种铸造模具，所述模具在其工作面上具有石墨嵌入层(1)。

说明书

用于立式半连续铸造模具的双喷射冷却设备

技术领域

[0001] 本发明涉及通过立式半连续铸造制造半成品，如铝合金制成的轧制板料(plaque de laminage)和挤压坯料(billette de filage)的领域。

[0002] 更具体地讲，本发明涉及一种直接冷却设备及其方法，该设备具有双排喷嘴并为产品在凝固期间，尤其是在铸造开始阶段，提供渐进的和连续的淬火，从而控制并最小化弓形弯曲(cambrure)现象，并允许后续热轧或挤压而无需提前锯掉铸件脚部，且不会发生疲劳或开裂。

[0003] 该锭模(lingotière)可包含或不包含在其工作表面上用于持久机制下改善表面状态的石墨嵌入层。

[0004] 产品能够用于任何板材、带材、型材或通过挤压得到的锻造零件形式的应用。

背景技术

[0005] 轧制板料和挤压坯料通常通过在位于铸坑或铸井上方的铸造台上的立式模具或锭模中进行铸造而被制造。

[0006] 用于板料的模具具有矩形横截面，用于坯料的模具具有圆形横截面，它们具有开放的端部，除了底端在铸造起始时被假底(faux fond)封闭，所述假底借助于一个升降系统在板料或坯料铸造过程中向下运动，并且上端用于金属给料。

[0007] 模具和假底界定了用于铸造金属的型腔。

[0008] 在铸造过程的开始，假底被置于其所能达到的模具内的最高位置。随着金属被浇铸和冷却，一般采用水冷却，该假底以预先设定的速度下降。凝固的金属随后经由模具底部被抽出并因此形成板料或坯料。

[0009] 从模具中抽出的金属通过冷却液的作用被直接冷却，这种类型的铸造被称为直接冷却半连续铸造，通常是直接冷却立式半连续铸造。

[0010] 在半连续铸造中，其困难在于从产品成型开始时的零速度到持久机制下的速度的成功转变。这一转变导致板料脚部的变形，本领域技术人员已了解且术语称为弓形弯曲。当脚部被过于剧烈地冷却时，将发生过于显著的弓形弯曲现象，该弓形弯曲现象可引起本领域技术人员称作的“流出(pissure)”情况，这一情况有时可能进一步恶化为“悬料”，即板料在模具内的一个卡子。该弓形弯曲现象与不适宜的冷却机制相关，可轻度毁灭性地导致脚部断裂或脚部中的裂纹。这些断裂或裂纹是完全不利的，因为它们会以持久机制蔓延并因而导致产品报废，此外，若不锯掉脚部以修复产品的完整，它们至少将妨碍板料的热轧。最后，未引起铸件报废的弓形弯曲现象，若不锯掉板料脚部，仍会导致产品横截面的变化，将妨碍产品的轧制。

[0011] 为了制约弓形弯曲现象，本领域技术人员已知有必要在铸造开始阶段从产品中抽取少于持久机制的热量。对此发展了多种技术(间断法、CO2向起始水中的注入、V形锭模和弯曲假底的使用)。最有效的技术包括在开始阶段充分降低冷却流速以获得稳定的膜态沸腾机制(régime caléfaction)，其抽取的热量远远小于核心沸腾机制或流动机制。另外，已知弓形弯曲比率是启动速度的正相关函数，其导致以一个总体低于持久机制下的铸造速度的速度开始铸造。因此，本领域技术人员已知最重要的参数为填料速度和铸造温度，使用足够少的、具有与其质量相关的适宜的热效率的水在启动阶段的起点进行少量的热量抽取，参照水的初始流速进行启动速度的合理选择，以及最后，在启动阶段的终点，选择铸造速度的增加坡度和冷却水流速的上升坡度。所述坡度使速度和冷却参数与铸造的稳定机制相适应，同时保证脚部的良好状态及最小化弓形弯曲现象。

[0012] 通过被称为“水孔(Waterhole)”的锭模(有孔模具(moule à trous))能达到上述条件，该水孔的内部结构和孔径能够在保证非常好的沿模具的流速均匀性的同时，达到非常低的流速。

[0013] 这些模具包含水平的一排孔或两排孔，其中的一排位于另一排上方。

[0014] 申请号为WO 2005/092540 A1的申请和序列号分别为US 7,007,739 B2，US 5,518,063,US 5,582,230和US 5,685,359的Wagstaff Inc.的美国专利公开了一种顺序喷射系统，首先采用第一排孔以22°的入射角喷射，其在启动期间提供膜态沸腾机制，然后在其上方加入第二排喷射以45°由孔喷出，其终止膜态沸腾并提供持久机制下的足够的冷却。
Wagstaff Inc.明确公开了采用一排喷嘴以低入射角喷射的机制与通过两排喷嘴喷射、其中一排具有高入射角的机制之间的高度区别。

[0015] 这两个系统(如上述的采用一排或两排)中的每一个具有不足：

[0016] -采用一排孔的“水孔”型模具使有效地达到在每单位长度模具低流速下的膜态沸腾机制，但是它们对水的质量非常敏感。这是由于，首先，使用单排孔的每单位长度的最小流速不如当只有一半的孔喷射产品时的流速低，如在Wagstaff Inc.的被命名为“EpsilonTM”或“LHCTM”(后者的工作表面具有石墨嵌入层)的市售模具中。因此，通过构造，这些具有一排孔的模具的工作点更接近向核心沸腾的转移，例如本领域技术人员了解的所谓的Nukiyama曲线上的Leidenfrost点，也就是说沿着模具的流速的水温或水质量的一个小的改变可轻易使膜态沸腾工作点向核心沸腾倾斜。这是当水过冷或当水的质量受制于季节变化时这些模具不能被正确使用的原因。

[0017] -顺序冷却模具(Wagstaff Inc.中的“EpsilonTM”和“LHCTM”)本身对水的质量非常不敏感，这是由于当只有一半的孔以低入射角度喷射该产品时，启动水流速度非常低，因而该模具的工作点离Leidenfrost点非常远。然而，这一技术具有几点不足：

[0018] -该技术——这一技术明确公开了第一和第二喷射机制之间的区别——的第一个不足是双弓形弯曲现象。这是因为第一弓形弯曲现象发生在以22°入射角喷射的第一排喷嘴启动时。然后，第二弓形弯曲现象发生在喷嘴在45°下启动时。应了解该弓形弯曲的机械现象不会突然停止，而是在铸造期间继续，直到其影响被发现时为时已晚，也就是说1m的铸造长度或更长。这种顺序喷射系统有助于显著延长这一弓形弯曲的瞬间机械机制。在板料随后热轧期间，这会导致第一和第二弓形弯曲之间断裂的风险并由此导致轧制次品。因此，现有技术的模具在专有的铸造复原标准方面已被优化，但在由此形成的板料脚部在轧制下的行为方面则未优化。

[0019] -第二个不足与所谓的脚部隆起(bombé)有关，该脚部隆起由于在第一铸造启动阶段的非常低的喷射速度而被延长。

[0020] -第三个不足是这一技术与所谓的硬质合金的铸造的不相容。这是因为这些通常具有以下特征：一方面对热开裂的高敏感性，及在冷却期间其内部快速出现非常高的应力。需要限制全部的可导致局部非常高的内部应力的局部温度梯度。然而，首先，在非常低的速度下的喷射阶段利于热开裂的发生，原因有两个：危险的凝固部分区域(弱化的残余液体部分的存在)中在处于非常低的22°喷嘴的作用之间前表面金属消耗的过多的时间，以及该
22°喷嘴之间过大的间距，所述间距产生的局部热梯度利于裂纹的萌生，第二，在低角度入射角机制后突然应用高入射角的第二喷射恰好创造了非常高的局部热梯度和相伴而生的应力的产生条件。

[0021] 存在的问题

[0022] 本发明目的在于提供一种用于解决，尤其对于硬质合金，板料脚部双弓形弯曲和板料脚部质量问题的方案，而不具有尤其是已被指出的先有方案的不足。

[0023] 其目的在于不仅在启动期间的复原标准方面而且在对于后续的热轧转变的适用标准方面优化铸造启动。

[0024] 其目的也在于扩展所有种类的铝合金的应用领域。

[0025] 关于此发明应当指出的是，本发明下文中涉及的所有的铝合金除非特别指出，否则均遵从定期发布的注册记录丛书(Registration Record Series)中的由铝业协会(Aluminum Association)命名的名称。

发明内容

[0026] 本发明的主题是一种用于立式半连续直接冷却轧制板料或挤压坯料(3)的铸造模具的冷却设备，该设备包含两排孔，所述孔位于整个模具模腔内周、在其下部的板料或坯料(3)出口的位置，每一排孔都被安置为靠近垂直于所述模具纵轴的平面，其特征在于：

[0027] a)两排孔连接于单独一个冷却液腔体(2)，该冷却液腔体在所述模具体内部，[0028] b)第一排所述的孔，即立式模具中最高或相对于液体分布而言的最上游，借助于管道连接于所述的腔体(2)，所述管道使得所述冷却液向所述板料或坯料(3)的喷射(4)以相对于模具纵轴成32°±5°的入射角进行，

[0029] c)第二排所述的孔，即立式模具中最低或相对于液体分布而言的最下游，借助于管道连接于所述的腔体(2)，所述管道使得所述冷却液向所述板料或坯料(3)的喷射(5)以相对于模具纵轴成22°±5°的入射角进行，

[0030] d)第二排——最低或相对于液体分布而言的最下游——中的孔，被大致地安置在第一排——即最高或最上游——中的两个孔之间的空隙的二分之一处，相对于模具的纵轴。

[0031] 根据一个优选的实施方式，两排孔和所述的管道相对于冷却液腔体(2)被构建，以在启动阶段和持久铸造机制下均能够同时以大致相等的流速和速度通过两排孔喷射所述的液体。这通过使用在同一排中和两排中直径均大致相等的孔获得。

[0032] 理想地，所述的冷却设备的两排孔相对于彼此被安置，从而产生喷射(4和5)，所述喷射——若其是直的——在铸造的任何时刻，在启动和持久机制期间，均形成对大致垂直的包含模具工作面的表面的冲击，所述冲击在垂直方向上彼此相距10至40mm的距离。

[0033] 同样理想地，所述的每一排中的每个孔的直径为3±1mm。

[0034] 有利地，同一排中的两个相邻的孔的间距在10和30mm之间。

[0035] 本发明的另一个主题是一种使用所述的如前面描述的冷却设备用于立式半连续直接冷却轧制板料或挤压坯料(3)的铸造的方法，并且使得两排中的所有孔的冷却水的总流速，即流出冷却液腔体(2)的流速，在瞬间铸造启动阶段的起点，在0.3和0.8L/min每厘米模具周长之间，所述瞬间铸造启动阶段即在该阶段中冷却液的流速与铸造速度还未达到持久机制值，例如在“背景技术”部分描述的值；并随后被提高到持久铸造机制所要求的流速，一般为1L/cm/min或更高。

[0036] 更理想地，所述的在瞬间铸造启动阶段起点的水的流速在0.4和0.6L/cm/min之间。

[0037] 有利地，在铸造启动阶段，冷却液被同时送入两排中的所有孔，从而该弓形弯曲现象以蔓延的连续的方式逐渐发生，并同时由于所述液体的流速而被最小化。

[0038] 根据一个具体实施方式，该使用所述的冷却设备用于轧制板料(3)的立式半连续铸造的方法，采用一个具有平的假底的铸造模具，所述假底的边缘位于一个大体水平的平面内。

[0039] 根据一个更有利的实施方式，采用一个具有弯曲的假底的铸造模具，或具有平的假底和弯曲的假底边缘的铸造模具，从而，在两种情况下，在铸造启动阶段，产品轧制面的中间被冷却液直接冷却，而轧制面上离该面的中间最远的区域还未离开模具。

[0040] 最后，所述的使用所述冷却设备用于立式半连续直接冷却轧制板料或挤压坯料(3)的铸造的方法，可使用这样一种铸造模具，所述模具在其工作面上具有石墨嵌入层(1)。

附图说明

[0041] 图1示出了实例1中得到的三种模具的以毫米为单位的膜态沸腾长度，作为铸造启动时以L/cm/min为单位的每单位长度初始流速的函数，三种模具具有相同的规格2600×350mm：

[0042] 一个模具具有30°入射角的喷射角度的单排孔(标记为30，方形符号)，[0043] 一个模具具有分别为45°和22°入射角度的同时启动的双排孔(标记为45/22，圆形符号)，

[0044] 一个根据本发明的模具具有分别为32°和22°入射角度的双排孔(标记为32/22，星号)，

[0045] 图2示出了实例1中的板料的表面温度——在模具的出口的大致中间宽度测量，以℃为单位——作为相同流速的函数的变化，相同的模具采用与之前同样的方法标记。

[0046] 能够看到其上的三个区域：区域Ⅰ无膜态沸腾，区域Ⅱ有稳定的膜态沸腾和良好的铸件脚部，区域Ⅲ具有膜态沸腾但也有脚部的热开裂。

[0047] 图3示出了实例1的情况下得到的以毫米为单位的弓形弯曲作为铸造启动时以L/cm/min为单位的每单位长度初始流速的函数的变化，三种相同的模具以与之前相同的方式标记。

[0048] 图4示出了凝固单元的尺寸(以μm为单位)作为到铸造表皮距离(以mm为单位)的函数，在实例2的板料上的持久机制中得到。星号标志与根据本发明的具有分别为32°和22°入射角度的两排孔和石墨嵌入层的模具有关，圆形符号用于具有分别为45°和22°入射角度的两排孔的Wagastaff LHCTM模具。

[0049] 图5示出了通过板料脚部(只画出了一半的宽度)的热轧得到的一般形式的带材，左边来自采用根据本发明的模具铸造的板料，右边来自在脚部成形开始阶段采用顺序冷却的Wagastaff 45/22 LHCTM模具。

[0050] 图6示出了根据本发明的模具的截面图，其在工作面具有石墨嵌入层1，单一水腔体位于2，横截面的底部左端示出了整体着以灰色的铸造板料3，具有两个32°和22°的冷却液入射流，分别为4和5。

[0051] 在这一实施方式中，腔体包含一个分割壁或隔板6，具有至少一个孔口7以使输送的液体流均匀。

具体实施方式

[0052] 为了使该产品首先以一个非常低的速度被喷射，采用具有两排喷嘴的系统。

[0053] 然而，本申请人发现划分两排同时启动的喷嘴之间的流体，就足以得到要求的膜态沸腾效应。不需要两排喷嘴(4和5)的顺序启动。它们因此被同时启动以避免顺序喷射出现的缺陷，即过于强烈的双弓形弯曲现象和引起延长的所谓脚部隆起的瞬间机械启动机制的过度延长。

[0054] 喷嘴的入射角度是本发明的一个必要参数。

[0055] 喷射产品的第一排喷嘴的入射角度是最正向的，然而，本申请人发现此入射角度越正向，能使膜态沸腾机制稳定的流速范围越窄。喷射产品的第一排喷嘴(4)因此必须具有32°±5°的入射角度，以使建立稳定的膜态沸腾机制。

[0056] 第二排喷嘴(5)因此必须具有更小的入射角度，从而使两排喷嘴之间的作用距离足以有时间建立膜态沸腾机制。过于靠近的两排喷嘴事实上等同于单排喷嘴。第二排喷嘴(5)一般具有22°±5°左右的入射角，从而使来自每一排的喷嘴的作用之间的垂直距离在10和40mm之间。

[0057] 因此，通过第一排喷嘴并随后通过其下方约20mm的第二排喷嘴进行适度冷却获得空间梯度的淬火作用。通过采用弯曲的假底或具有弯曲边缘的假底能够横向地提高淬火的空间梯度。

[0058] 然而，本发明还包括通过逐渐并同时增加两排喷嘴的水流，获得随时间逐渐变化的淬火作用，其避免顺序喷射技术固有的特别显著的双弓形弯曲现象。

[0059] 还能够修复位于第一排喷嘴之间由于其间距而产生的热开裂的面对面脆弱点(point de faiblesse vis-à-vis)。通过大致位于第一排中的喷嘴之间的空隙——其能使金属表面渐变淬火——的二分之一处的具有低入射角度的第二组喷嘴，这些热点被快速冷却。

[0060] 申请人发现采用具有32°和22°入射角度的多排喷嘴，对于冷却水(直至10℃)和显著高于(直至0.6L/cm/min)现有技术的每单位长度的流速，能够得到稳定的膜态沸腾机制。获得的启动机制因此非常稳固，在铸造方面保证了接近100％的恢复程度。另外，在未切锯的板料热轧期间，示出了末端和边缘完全没有裂纹的情况，这是由于板料脚部的完整性和与过大的双弓形弯曲现象有关的横截面干扰的消除。

[0061] 申请人还发现，在硬质合金铸造期间，在具有单排喷嘴的模具的情况下观察到的持久机制下的表面裂缝，在具有32°和22°入射角度的双排喷嘴的模具中消失。

[0062] 更详细地，本发明将在以下实例的帮助下更好地理解，并且以下实例不具有限制性特点。

[0063] 实例

[0064] 实例1

[0065] 采用多种类型的具有水冷却孔的模具(“水孔”)铸造由AA7449型合金制成的规格为2600mm×350mm的轧制板料：

[0066] 一个模具具有单一水平的具有3.2mm的直径并以6mm的间距安置的孔，在模具出口处向板料喷射的冷却水相对于纵轴的入射角度为30°。测得铸造开始时冷却水每单位长度的流速为0.45到0.51L/cm/min。随后在持久机制时该流速被增加到1L/cm/min。

[0067] 一个模具具有两排水平孔，且其中一排位于另一排上方并同时启动，所有的孔具有3.2mm的直径且每一排中的孔彼此相距12mm，从而使来自该两排中的喷嘴的作用沿纵轴彼此相距18mm，较低的一排中的每一个孔被大致安置在较高的一排中的两个孔之间的空隙的二分之一处。

[0068] 在模具出口处向板料同时喷射的冷却水的入射角度相对于纵轴成45°和22°。

[0069] 测得在铸造开始时的每单位长度的冷却水的总流速(也就是说对于两排中的所有孔)为0.55到0.60L/cm/min。随后流速增加到在持久机制下的1L/cm/min。

[0070] 一个根据本发明的模具具有水平的两排孔，其中的一排位于另一排的上方，所有的孔具有3.2mm的直径且每一排中的孔彼此相距12mm，较低的一排中的每一个孔被大致安置在较高的一排中的两个孔之间的空隙的二分之一处。

[0071] 在模具出口处同时启动的向板料的冷却水喷射的入射角度相对于纵轴成32°和22°，使得其作用沿垂直方向相距18mm。

[0072] 测得在铸造开始时的每单位长度的冷却水的总流速(也就是说对于两排中的所有孔)为0.45到0.60L/cm/min。随后流速增加到在持久机制下的1L/cm/min。

[0073] 三种情况下的冷却水的温度为15°±2°。

[0074] 通过已知的术语为ISTM(锭料表面温度测量，Ingot Surface Temperature Measurement)的方法测量了所有情况下在模具出口的膜态沸腾长度，该方法包括通过在所述的较低冷却喷射作用下的表面放置一个接触式热电偶来测量板料的表面温度，记录板料下降5mm期间的温度，以及随后在贯穿整个瞬间铸造启动阶段内重复该操作。

[0075] 温度曲线作为铸造板料长度的函数存在一个从起点开始的水平阶段，该水平阶段的相对突然终止对应于膜态沸腾的终止——对于对应于输入图1中的Y轴的“膜态沸腾长度”并作为每单位长度启动流速的函数的长度。

[0076] 应当注意的是，对于具有30°入射角度的单排喷嘴的模具(标记30)，仅对于每单位长度小于或等于0.45L/cm/min的启动流速可得到膜态沸腾。在具有双排喷嘴(标记45/22和根据本发明的标记32/22)的模具的情况下，对于每单位长度最高达0.6L/cm/min的启动流速可得到膜态沸腾。

[0077] 因此，对给定的水温，对于高于单排喷嘴的模具的启动流速，具有双排喷嘴(同时启动)的模具能够获得稳定膜态沸腾。入射角度对受启动期间的膜态沸腾机制影响的铸造长度没有显著影响。

[0078] 还通过已提到的已知术语为ISTM的方法测量了板料的表面温度，大致在模具出口的中间宽度处。

[0079] 其值被输入Y轴上，仍作为每单位长度启动流速的函数，且对于上述相同的模具，图2中可见三个区域：区域Ⅰ无膜态沸腾，区域Ⅱ有稳定的膜态沸腾和良好的铸件脚部，区域Ⅲ具有膜态沸腾但也有脚部的热开裂。

[0080] 应该注意的是，这一温度作为水的流速的函数，在根据本发明的具有32°和22°的入射角度的同时启动的双排喷嘴的模具的情况下(标记32/22)，比具有45°和22°入射角度的同时启动的双排喷嘴的模具的情况稳定得多(标记45/22)，该情况会引起低流速(0.55L/cm/min)下脚部的热开裂，减小操作范围至一个非常局限的领域，并且在具有30°入射角度的单排喷嘴的模具的情况下，对于这一水温下的严格地大于0.45L/cm/min的水流速，不可能获得稳定的膜态沸腾。

[0081] 申请人分别将在每单位长度启动流速下的这种对产品表面温度的高敏感性归因于45°喷射导致的沸腾膜的不稳定和在具有30°入射角度的单排喷嘴的模具的情况下缺少冷却的渐进性。

[0082] 因此，现有技术的具有45°和22°入射角度(标记45/22)的双排喷嘴的模具构型不适用于硬质合金的铸造，即使没有顺序喷射。

[0083] 相比之下，根据本发明的模具(标记32/22)能够用于每单位长度流速在0.4和0.6L/cm/min之间的情况，这是尤其有利的，因为这一宽范围的流速尤其能够补偿水温的任何变化。

[0084] 总的来讲，根据本发明的模具在最优产品表面温度范围内和启动流速的宽范围内能够获得稳定的膜态沸腾，而其他类型的现有技术的模具不能达到。

[0085] 最后，用摄像机测量并记录了板料上得到的弓形弯曲。其数值，也就是说板料边缘升高的长度，被输入图3的Y轴上，对于前述的相同的模具仍然作为每单位长度启动流速的函数。

[0086] 已指出，对于小于0.6L/cm/min的启动流速，根据本发明的模具(标记32/22)得到的弓形弯曲显著小于采用其他模具得到的弓形弯曲，这展示了采用这种使用两个具有优化的入射角度的喷嘴的同时喷射技术得到的渐进淬火的优势。

[0087] 实例2

[0088] 采用两种类型的模具以55mm/min的速度铸造由AA3104型合金制成的规格为1810mm×510mm的轧制板料：

[0089] 一个根据本发明的模具具有两排水平孔，且其中一排位于另一排上方并同时启动(32°和22°的入射角度)，所有的孔具有3.2mm的直径且每一排中的孔彼此相距12mm，在产品上产生的作用纵向大致相距18mm，较低的一排中的每一个孔被安置在较高的一排中的两个孔之间的空隙的二分之一处。

[0090] 模具的每一个工作表面均被提供石墨嵌入层。

[0091] 一个模具为Wagastaff LHCTM，其喷射作用同样纵向相距18mm。

[0092] 冷却水的温度为15°±2。℃

[0093] 在对应于持久铸造机制的板料部分，通过图形分析算法P*的方法在离铸造表皮不同的距离测量了凝固单元的尺寸。

[0094] 在Ph.Jarry,M.Boehm和S.Antoine的出版物“Quantification of spatial distribution of as-cast microstructural features.”,Light Metals2001，New Orleans，TMS.中完整阐述了这种算法P*。并由J L Anjier,以及Ph.Jarry和A.Johansen在“Characterisation by the p* method  of eutectic aggregates  spatial distribution in 5xxx and 3xxx aluminium alloys cast in wedge moulds and comparison with sdas measurements”,Solidification of Aluminum Alloys Symposium,Light Metal 2004,Charlotte,TMS.中进一步修订,由Men G.Chu,Douglas A.Granger和Quingyou Han进一步修订。

[0095] 图4中阐述了该结果，展示了以μm为单位的凝固单元的尺寸，作为以mm为单位的到铸造表皮距离的函数，星号标记与根据本发明的模具有关，圆形标记与Wagastaff LHCTM模具有关。

[0096] 注意到，根据本发明的模具能够获得具有与那些采用LHCTM模具相当的单元尺寸(2μm之内)和相似的小于10mm的表面区域厚度的铸造结构(在板料外围)。得到的冶金学响应因此与LHCTM模具提供的大体一致。

[0097] 实例3

[0098] 采用与实例2中相同的模具结构铸造由AA5182型合金制成的规格为1670mm×610mm和1810mm×510mm的轧制板料：

[0099] 该板料随后被热轧而未锯断铸件脚部。

[0100] 图5中以一半宽度示出了获得的一般带材形状，左边为采用根据本发明(通过采用两个同时启动的喷嘴以优化的32°/22°的入射角度喷射进行冷却，且所有工作表面均具有石墨嵌入层)的模具铸造的板料的情况，右边采用Wagastaff LHCTM模具用于以先22°后45°进行顺序冷却的启动阶段。

[0101] 观察到边缘裂纹产生于第二种情况下，这是由于与两次产生的弓形弯曲有关的产品横截面的变化，即第一种情况下以22°的入射角进行的第一次喷射，和第二种情况下以45°的入射角进行的第二次喷射的叠加。由根据本发明的模具生产的板料具有简单的分散的弓形弯曲，因此不会引起热轧期间的开裂。