非旋转的、悬浮的、圆柱形气枕装置以及用于支撑和引导循环挠性铸造皮带进入连续金属铸造机入口内的方法

摘要

本发明提供了一种非旋转的、皮带悬浮的、圆柱形气枕装置(40,42)以及用于沿凸圆柱形路径朝连续铸造机(20)的入口(22)方向支撑和引导运动的、张紧的、挠性的、导热的铸造皮带(28,30)的方法。压缩空气(53)是在皮带悬浮关系中被提供给沿该路径运动的铸造皮带的内表面。固定式皮带引导部件定义该路径。压缩空气是通过节流通道(85,87)被提供。该节流通道(85,87)与位于各固定式部件(82,102)之间的区域(80,100)相通,或者与面向外的固定式平台表面(100)相通。皮带悬浮空气的压力水平是用于提升铸造皮带使之不与固定式部件接触的压力水平的至少约90%,但不超过该压力水平的100%。为了减少朝入口运动的皮带内的弯曲应力,通过使用在朝入口方向递增的可变半径R+,使圆柱形路径的曲率半径R1递减。压缩空气被允许从其皮带悬浮关系中逸出,但是逸出受到沿皮带路径周边延伸的半密封节流挡板(90,90’)的限制。该挡板的外表面具有细小凹槽(94,95),用于把逸出的压缩空气分布其上。圆柱形外壳(44)支撑固定式部件,并且与增压室(52)相邻。增压室(52)用于通过该外壳内的节流通道提供压缩空气。采用合适的、耐用的、耐磨的光滑材料制成的固定式部件被安装在该外壳的凹槽内。气枕装置包括皮带冷却液提供偏转器(150)或喷嘴(146)。

说明书

发明领域

本发明涉及连续金属铸造机领域，该连续金属铸造机具有大体直线或平直的运动模具空腔或模具空间，其中，一根或多根铸造皮带从模具空间的入口沿模具空间移动到模具空间的出口。本文中提到的“大体平直”术语包括这样一种弯度不大的纵向曲率，即可有助于使单根张紧的移动铸造皮带紧贴运动模具铸造空间内的支撑装置，并且该术语还包括这样一种弯度不大的横向曲率，即可有助于使皮带与在运动模具空间内正在固化的金属表面稳固接触。

发明背景

在用于连续铸造熔融金属的连续铸造机内的铸造皮带采用现有技术中已知的合适的、导热的挠性金属材料成形，其厚度在例如从约0.3毫米至约2毫米的范围内。这样一种皮带是在高张力下，围绕椭圆形路径内的皮带托架旋转。在旋转过程中，现有技术中的每种皮带均连续途经分别设置在运动模具入口端和出口端的旋转入口滑轮鼓和旋转出口滑轮鼓。

在此类机器的使用中一直存在的问题是，在铸造空间入口区附近的铸造皮带的内表面一侧的空间限制。在该铸造空间中，随着皮带与旋转入口滑轮鼓分离，熔融金属首先接触皮带。该空间限制可在侧视图中看到。该限制以尖点形式(形状)出现，该尖点定义在位于运动皮带以正切方式与该滑轮鼓分离的区域内，皮带内表面与旋转入口滑轮鼓的下游一半之间。

在该空间限制的“尖点区域”中，希望对皮带扭曲进行精确控制，因为这是温度极高的进给熔融金属首先与运动皮带接触的地方。

由Sivilotti等人在第4,061,178号和第4,061,177号美国专利中揭示了一种旋转入口滑轮鼓的替代品。多个液压浮动“卷轴”(Spool)限定和支撑皮带路径。这些卷轴是采用小于大气压的绝对空气压力即局部真空来揭示的，以便从卷轴中排出冷却液，并迫使皮带几乎紧贴卷轴。

现已发现，与该局部真空相关的力不够充分稳定铸造皮带以确保铸造高质量产品。Sivilotti(在第4,061,177号美国专利第19卷中)揭示了冷却液被预热到40～70℃，以有助于稳定皮带。

然而，从热水中冒出的水蒸汽，其所产生的高局部压力限制了由Sivilotti等人可实现的局部真空。

并且，即便是70℃的水温或冷却液温度对于使皮带充分预热从而可铸造高质量产品来说，也还是太低。

然而，如果这种热冷却液在通过有缺陷的皮带或破裂的管道时失控，则55～70℃(131～158°F)冷却液温度可防止烫伤人员的危险。

因此，这些专利中揭示的设备未解决有关合适稳定铸造皮带并确保铸造高质量产品的问题。

现已知道，光滑固态物体可被在压力下置于其间的流体“浮动”得非常靠近光滑固态表面。然而，当其中一物体是挠性并正在运动，而且还弯曲时，便出现严重问题，例如，当试图使用压缩空气用于使沿曲线固定式支撑表面运动的铸造皮带“浮动”时，产生不允许的尖叫噪声和皮带振动。

发明综述

本人已发现一种非旋转的、固定的、坚固的、凸面的、一般圆柱形曲线的、悬浮的“气枕”皮带引导装置，其复杂程度与多个具有灼热冷却液和局部真空的卷轴相比小得多。而且，本人还发现，该气枕装置可设计成能克服或者大体减少上述问题。本文中所揭示的气枕装置可使连续铸造机内的循环的、薄的、挠性的铸造皮带能在其行程中进行偏转、弯曲或者反向，同时还可提供由旋转入口滑轮鼓的下游一半原先在大多数带式机中占用的空间。该保留的空间可用于在该临界区内使用的经过改进的皮带冷却和支撑装置，该临界区包括上述定义的“尖点区”，在该“尖点区”，熔融金属首先与铸造皮带接触。

在本发明的优选方式中，悬浮空气(或其他气体)在受控的压力和容积下被导入位于铸造皮带的运动曲线内表面与凸面曲线、一般圆柱形的气枕装置之间的一个或多个薄的半密封空间内，从而可使铸造皮带在其正常路径中旋转，而且仅出现最小摩擦。此外，有利的是，可在工作中将正常皮带张力施加给皮带。

使铸造皮带预热，可控制皮带中的热感应应变，从而保持皮带平直，以防止正在连续铸造的固化熔融金属受到无法预料的骤然扭曲所产生的干扰，该扭曲是由于在皮带与热金属相邻地方的皮带内的热感应应变而产生的。使皮带预热，可铸造高质量产品。在被转让给本发明受让人的若干美国专利中，都对皮带预热作了揭示。

使室温压缩空气紧贴被预热的皮带流动，这对皮带预热改变不大。另一方面，使热皮带例如与室温冷却液接触，将大幅降低该冷却液与皮带接触部位的皮带温度。通过使用本发明，将便于通过例如辐射加热法进行干式皮带预热。在使用干式预热的优点中，有些优点起因于避免使用上述第4,061,178号和第4,061,177号专利中提到的危险灼热预热冷却液。并且，在放置铸造机的房间内使用热水，将使含有水蒸汽的周围空气饱和。这种浮在空气中的水分会在铸造皮带上凝结成水滴，当该水滴碰到熔融金属时，会产生轻微爆炸。而且，铸造机附近的高湿度将会给执行需要保持警惕和连续集中注意力的工作的工人带来不利影响，而且为了对与连续铸造有关的参数进行控制，需要作出快速和熟练的响应。

附图的简要说明

从以下结合附图对本优选实施例进行的详细说明中，将对本发明的其他目的、方面、特征和优点有更全面的了解。这些附图是以说明性方式提供的，无需按照比例和方向绘制，而且不用于对本发明进行限制。大的轮廓箭头在纵向(上游-下游)指向“下游”，表示产品从连续铸造机入口流到连续铸造机出口的方向。

图1是双带式连续金属铸造机的侧视图，从其“外置”侧看。该图示出了一种可使用本发明并产生有利作用的连续铸造机的说明性示例。采用本发明的气枕装置显示在上部皮带托架内和下部皮带托架内的入口区。

图2是气枕装置隔离凹陷区的透视正视图，从下游方向看。该气枕装置显示在其在图1中具有的方向上，在图1中，该装置被安装在上部或下部皮带托架的入口区内。

图3是与图2类似的视图，但图3示出了具有环形空气节流挡板的气枕装置的隔离凹陷区。

图4是气枕装置隔离凹陷区的端部的放大视图，从图3中的位置4-4向下看。

图5是气枕装置的上部和下部隔离凹陷区的放大的局部截面正视图。其各自运动铸造皮带位于双带式连续铸造机的入口区内，如图1所示。图5的剖面位置在图4中表示为5-5。

图6是气枕装置隔离凹陷区一部分的放大程度较高的局部透视剖面视图，一般从图4中的位置6-6看，即从升高的视图位置向上游以对角方式看。

图7是与图6类似的视图，但图7示出了气枕装置的隔离平台的一部分。

图8是与图5类似的视图，但图8示出了气枕装置的上部和下部隔离平台，带有各自运动皮带。

图9是图5中所示的入口区的进一步放大。图9示出了由气枕装置的皮带路径决定性形状提供的过渡曲线的递减曲率(放大半径)，该气枕装置把运动皮带引导进运动模具内。

图10是示出曲线偏转器的放大的局部截面视图，该曲线偏转器使冷却液的最初高速流动改向，以使其沿下部皮带向下游流动。

图11是嵌套支承辊的视图，从图10和图12中的位置11-11看。这些嵌套支承辊具有磁化鳍片，这些磁化鳍片具有交替的北极、南极、北极、南极，正如第5,728,036号美国专利中所揭示和声明的那样。

图12是与图10类似的视图，在该图中，图5中的装置的修改实施例包括多个喷嘴(仅一个喷嘴可见)，用于使冷却液最初高速向下游流到下部皮带上。

图13是与图3类似的视图，只是该修改使隔离凹陷区配置成与皮带行程方向平行延伸的伸长式半圆形凹陷区。

图14是与图13类似的视图，只是在该修改中，一个空气喷口向用于整个气枕装置的一个统一悬浮区供气。

优选实施例的详细说明

本说明书将首先涉及双带式铸造机，双带式铸造机一般设有上部和下部托架，用于旋转上部和下部铸造皮带。旋转皮带限定了位于其间的运动模具铸造空腔或模具空间。该皮带从运动模具空间的入口沿模具空间移动到出口。该皮带承载并限制其间进给的高温熔融金属，并冷却和限制所得到的凝固熔融金属，以便提供一种从出口排出的固化金属产品。

在双带式铸造机中，轧制线一般是直的，它是模具M内填充的凝固金属所途经的路径。在单带机(本文未加说明)中，轧制线从侧部看可能是稍微弯曲的凸面路径。

在本文中使用的“圆柱面”、“圆柱形形状”、“圆柱形的”、“圆柱形”和“圆柱体”等术语用于作广义解释，以包括具有圆曲率的圆柱面以及具有与圆形不同的凸曲率的圆柱面。

图1示出了双带式铸造机20，从其外侧看。上部托架和下部托架分别用U和L表示。通过在现有技术中已知的熔融金属进给设备(未示出)，熔融金属被导入运动模具空腔或模具空间M的入口端22(图1、图5、图8、图9)。该熔融金属的导入由左边的大开箭头24示意性表示。图1中右边所示的连续铸造产品P从运动模具空腔M的出口端出来(箭头26)。

运动模具空腔M的下侧和上侧是通过分别使上部和下部循环的、挠性的、薄的、金属的、导热的铸造皮带28和30旋转而分界的。这些皮带由快速流动的冷却液在其内表面冷却，冷却液通常是水。运动模具空间M的两个侧部由现有技术中已知的两个旋转边缘挡板32分界。在图1中，边缘挡板显示成通过辊子33的月牙形配置被导入入口22内。上部皮带28由位于运动模具空腔的出口(下游)端上方的可旋转驱动的上部出口滑轮鼓34来驱动(如箭头36所示)。下部皮带30和边缘挡板32由位于运动模具空间M的出口端下方的可旋转驱动的下部出口滑轮鼓38来驱动(如箭头37所示)。有关该双带式铸造机的进一步信息已载明在Hazelett等人的专利中。

在铸造机的入口端，上部和下部铸造皮带28、30分别围绕非旋转的、固定的、坚固的、凸曲线的、圆柱形的上部皮带悬浮气枕装置40和类似的下部气枕装置42旋转。每个气枕装置40和42均包括气枕外壳44，该气枕外壳是圆柱形几何扇形外壳。各外壳44均在喷嘴体85内钻有至少一个空气喷射钻孔87，并且在本发明的大多数实施例中均在喷嘴体85内钻有多个空气喷射钻孔87(图5、图8、图9、图10和图12)。由几何扇形外壳44生成(对着)的夹角“A”(图1)是铸造皮带引导角A。角A可位于从几度到约270度的范围内。该扇形外壳的角A在图1中显示成约180度。

除了用于冷却液输送的耐腐蚀材料以外，如图所示的气枕外壳44及其加强后壁部件46(图1、图5和图8)和端壁48(图2、图3)都采用机器钢板制成，并采用焊接进行组装。

由扇形外壳44、加强后壁部件46和端壁48所封闭的容积包括增压室52，该增压室52正如将阐述的那样，用于空气(气体)的分布53，如图1、图5、图8、图9、图10和图12所示。通过各端壁内的进入孔，可手动进入该增压室。该进入孔通常由罩55(图1、图2、图3、图13和图14)来关闭。从增压室52的对置端凸起的安装凸耳50被固定到支柱47上，该支柱47使端壁48坚固。在本文中所用的“空气”术语适用于气态悬浮剂，并用来包括普通空气以及普通空气中所含的诸如氮、氩、二氧化碳、或氦等成分，或者任何其他适合用作悬浮剂的气体或气态混合物。

在如上所示的本发明的实施例中，压缩空气53、53’被用作上部和下部铸造皮带28、30的悬浮剂。当皮带沿着包覆“浮动”关系中的曲线路径途经上部或下部气枕装置40或42时，该悬浮剂与各自皮带接触。运动皮带在“浮动”关系中被引导，并由压缩空气予以支撑(悬浮)。压缩空气53通过合适管道或软管接头51(图1)被供入增压室52。该压缩空气从图5、图8、图9、图10和图12中的箭头53所示的增压室进入多个在外壳44内钻制的连接通道88内。这些通道88通向喷嘴体85内，该喷嘴体85具有固定节流式空气喷射钻孔87，其按照与移动铸造皮带28或30的受控悬浮关系喷出悬浮空气53’。在本发明的最新实施例中，空气喷射钻孔87的长度约19毫米。选择喷嘴孔87的合适直径，取决于以下所述的各种实施例，并且该直径在位于约0.4毫米至15毫米的范围内。在图5所示的实施例中，喷嘴钻孔87的直径是1.15毫米。

以下所提到的空气压力都是指“表压”，即相对于大气压力被取为零的压力。通过空气入口51(图1)被供入增压室52的压缩空气53，其压力约850千帕斯卡或约8.5巴，近似约为120～130磅/平方英寸(psi)，一般可用于工业设备中。在气流53已途经过前通道(Vestibule)88和途经节流空气喷射钻孔87之后，在位于气枕外壳44与移动悬浮铸造皮带28或32的凹圆柱形曲线内表面之间的皮带悬浮区内的所得到的皮带悬浮空气53’，其平均压力例如约425千帕斯卡或约4.25巴(约60～65psi)，以下将对此进行阐述。如图2至图6、图9和图12所示，空气喷射钻孔87把悬浮空气53’供入各浅凹陷区80的中心内。如图7、图8和图10所示，空气喷射钻孔87提供悬浮空气53’，该悬浮空气53’从各升高平台100的中心扩散。如本文所示，循环铸造皮带28和32的厚度约1.2毫米(约0.046至约0.048英寸)。

如图1所示，气枕外壳44的半径R₁(图5、图8和图9)约305毫米(mm)(约12英寸)，并且各外壳44生成(对着)约180°的夹角A(图1)。通过在机器内使用直径为610毫米的气枕装置，例如如图1所示，由气枕装置40和42的悬浮空气53’在与模具M平行即与凝固产品P平行的方向上施加给各铸造皮带的两段中的每一段上的力约为每毫米皮带宽度125牛顿。该力在铸造皮带28或30内产生抗张应力，约为每平方厘米截面10000牛顿。该抗张应力近似于现有技术的操作惯例。

在悬浮空气53’通常与铸造皮带28、30的曲线内表面接触的部位，由该悬浮空气53’的压力所施加的力被调整，以提供一个指向上游的总分力，该指向上游的总分力略小于或等于由作用在各自气枕装置40或42上的皮带28或30在下游方向上所施加的总有效抗张应力。这就是说，该指向上游的总分力最好在介于该总有效皮带张力的约99％和100％之间，或者至少为90％。结果，铸造皮带28、30可紧贴气枕外壳44滑动，尽管滑动轻微。移动铸造皮带与气枕外壳的凸圆周皮带引导表面的接触被几乎或完全消除。通过在半密封件处，例如在图4、图5和图8中的环形密封件90和90’处，或者在图9中的密封件82处保持某种轻微滑动接触，可防止铸造皮带在任何方向上作任何显著不稳定运动。应理解的是，在连续铸造工作中，悬浮空气53’的压力可略微上调，以便将工作面与运动皮带内表面之间的磨损减至最小，并且悬浮空气53’的压力可略微下调，以便减少任何初期的不稳定振动或噪声。本文中所用的“悬浮”术语包括这种情况，即摩擦减少，但某种轻微接触和略微摩擦仍存在。

本人已发现，所述的气枕装置可使在近似于现有技术操作惯例的抗张应力下工作的移动曲线挠性铸造皮带进行无声工作。

隔离凹陷区实施例：本发明基本上采用两种互补方式实施。第一种方式实施例采用一个由多个宽的、隔离的、半密封的浅凹陷区80组成的阵列，该阵列设置在圆柱形气枕外壳44的外凸面上(图2至图6，图9)。这些浅凹陷区80构成气枕外壳44的整个皮带悬浮区的大部分。如图所示的浅凹陷区具有近似方形的长方形结构。这些浅凹陷区80显示成由半密封网格即图2至图6和图9中所示的空气节流挡板网格予以分界和限定。如果该圆柱形网格被平直敷设，则该网格为长方形网格。网格82的外表面提供圆柱形气枕外壳44的皮带支撑的、皮带路径引导的、凸圆周工作面82’。如图所示的网格82可被一般描述成定义和构成一个由空气节流表面(面)82’组成的阵列，该阵列界定多个长方形悬浮浅凹陷区。

当由图1、图5和图9所示的铸造皮带包覆时，网格82和凹圆柱形曲线内皮带表面定义在半圆柱形气枕外壳44的圆周工作面82’下方凹陷的浅空腔80。网格82及其凸圆周工作面82’可设置成与气枕外壳44形成整体(图2、图3和图4)。

然而，在优选结构中，网格82由挠性材料形成，例如，以可拆卸方式安装到气枕外壳44上的光滑塑料材料。该网格82要么形成为伸长部件整体网(该网从一块合适的光滑塑料材料板上被切割或冲压)，要么通过将多个单独的、伸长的合适塑料材料板条进行组装而形成。如果网格82是整体式或者由多个板条组装而成，则形成该网格所用的挠性材料最好是在当与运动铸造皮带28或30进行连续滑动接触时具有持久耐磨性。目前优选的用于构成网格82的光滑塑料材料为PTFE(聚四氟乙烯)，该材料由杜邦公司在“特氟隆”商标下销售。

整体网格或单独板条82最好是安装(嵌套)到紧密保形的凹槽83内，该凹槽83是在各气枕外壳44的外表面内机加工而成。如图1、图5和图9所示，嵌套在凹槽83内的网格82的捕获是使用螺丝89(图5、图6和图9)并通过铸造皮带的包覆关系来完成。凹槽83的深度是这样设定的，即整体网格82(或者单独板条的等同组装件)的圆周工作面82’高出每个如此形成的隔离的、悬浮的、半密封的浅凹陷区80的底层一个小径向高度“h”(图6)，该高度“h”是在介于约25微米和2.5毫米之间的范围内。该径向凸起尺寸“h”确定了各浅凹陷区80的所得到的组装深度。

当外壳44被机加工成一种由外壳44与其由空气节流网格82提供的半密封件一起构成的整体结构时，尺寸h是指从每个机加工的浅凹陷区80的底层到该整体网格的皮带引导的、圆周工作面82’之间的高度。图2用于示出由网格82与外壳44组成的整体结构，而且还用于示出由在嵌套关系中组装在外壳44的凹槽(图2中不可见)内的网(或由单独板条)形成的网格82。

与移动铸造皮带的内表面一起工作的网格82的工作面82’提供了一个由空气节流路径(半密封路径)组成的网络，用于使皮带悬浮压缩空气53’从各浅凹陷区80逸出。这种皮带悬浮空气53’从浅悬浮凹陷区80的逸出，可起到使各凹陷区的压力与邻近凹陷区内的压力隔离的有利作用，因为逸出空气朝压力较低的区域方向流动，并避开压力较高的区域。因此，各悬浮凹陷区80起到一种隔离的、皮带悬浮区域的作用，其在某种程度上可独立于其他隔离凹陷区80工作，因而避免在邻近皮带悬浮区内的空气压力之间发生正反馈效应，并从而避免产生尖叫噪声和皮带振动。

把由多个浅凹陷区80内的悬浮空气53’的压力所形成的可得到的多个单独的、某种程度独立的、某种程度隔离的皮带悬浮力(被施加给围绕气枕外壳44包覆的叠加运动皮带的内表面)组合起来进行总计，可在运动皮带上提供一个大体均匀的指向上游的悬浮空气力，该力(如上所述)至少约为相关旋转皮带内的总有效张力的90％，并且在运动皮带上的少量剩余上游力(如有的话)由位于运动皮带与气枕装置部分之间的某种轻微机械接触来提供。

单独空气喷射钻孔87显示成与各浅凹陷区80的底层的中心相通，用于把皮带悬浮空气53’供入凹陷区。如上所述，各浅凹陷区由围绕气枕外壳44包覆的皮带的内表面予以半密封，并且其内表面与工作面82’相邻得非常近，或者紧贴该工作面82’轻微滑动。皮带悬浮压缩空气通过在网格82的工作面82’上方并沿该工作面82’流动，不断逸出即排出到大气(图5、图6、图9和图12)。

隔离平台实施例：本发明的第二种方式实施例是将一个由宽的、隔离的、空气节流的、悬浮“平台”100(图7、图8和图10)设置在气枕外壳44的外部。隔离平台100由凹槽(导槽)102予以限定和分界，该凹槽102设有空气逸出(排气)通路。在一个总体综合视图中，通过将图7、图8和图10与图5、图6、图9和图12进行比较可以看出，与第一种方式实施例的径向关系相比，第二种方式实施例具有相反的径向关系。

隔离的长方形平台100具有凸圆周表面(面)100’。这些表面100’是圆柱形气枕外壳44的皮带支撑的、引导的、凸圆周工作面(图7、图8和图10)。

如图7所示，平台100及其工作面100’可设置成与气枕外壳44形成整体，只是在整体结构中没有螺丝109。然而在优选结构中，单个平台100采用挠性材料形成，例如，当与运动铸造皮带28或30进行连续接触时具有持久耐磨性的塑料材料，例如上述的当前优选的光滑塑料材料。这些单个长方形平台100最好从形状上紧密配合到形成在各气枕外壳44的外表面内的长方形凹陷区101内(图8和图10)。如图1、图8和图10所示，嵌套在其凹陷区101内的单个平台100的捕获是使用螺丝109(图7)并通过铸造皮带的包覆关系来完成。

悬浮空气53’从各工作面100’的中心流出，该悬浮空气53’是使用具有空气喷射钻孔87的喷嘴体85(图8、图10)来提供。平台工作面100’布置在长方形阵列中。这些工作面不仅起到提供皮带悬浮区用于支撑皮带悬浮压缩空气53’的作用，而且通过与叠加皮带的内表面一起工作起到半密封作用，即气流节流作用。各平台工作面100’设有半密封件，该半密封件紧贴层叠的铸造皮带28或30的运动内表面进行工作。这样，悬浮空气53’从各空气喷射钻孔87流出，并作为一种向外在各工作面100’上方流动的极薄的薄膜从集中空气喷孔逸出。向外流动的皮带悬浮空气53’承受速度引起的摩擦压力损耗，也就是说，该皮带悬浮空气53’随着向外在各工作面100’上方流动而被节流，并且该逸出空气进入排气凹槽102的系统或网络内，由此，该逸出空气在到达气枕外壳44的边缘时返回到大气。本发明的隔离平台实施例只有当皮带完全没有表面形状不规则或表面不平度时才能有效实施。

本发明的第一种方式实施例(其包括隔离浅凹陷区80)和本发明的第二种方式实施例(其包括隔离平台100)可以合称为由隔离皮带悬浮区与插入空气逸出路径组成的阵列。

具有过渡曲线的实施例：在图5和图8中，半径R₁显示成各自气枕外壳44的圆周工作面82’和100’的半径，该各自气枕外壳44具有隔离凹陷区80和隔离平台100。这样，这些工作面82’和100’都与圆柱面形状一致，因此它们模拟旋转滑轮鼓的外表面的上游一半。图5和图8中在运动模具M的入口22的点91位于环形密封件90’的下游边缘。这些点91是切点，在该切点处，运动皮带28和30在理论上从圆柱形结构弯曲成直线平面结构，同时在有间隔的平行关系中移动，并限定了位于其之间的运动模具M。

考虑对具有正常厚度和弹力的铸造皮带的现有约束，皮带从气枕外壳44的圆周工作面的圆柱形结构急弯成直线平面结构，这种情况实际不会发生。不希望有的结果是：铸造皮带路径不确定，以及由此发生的凝固产品与铸造皮带接触不稳定或者有偏差，因而使得有可能出现不希望有的表面液化和合金分离。

当使用具有正常厚度和较大厚度的铸造皮带28、30时，铸造皮带的局部可变半径R+(图9)，正如由其导向器所定义的，有利地递增并超过弯曲过渡区114内的半径R₁，在该弯曲过渡区114内，运动铸造皮带接近并进入铸造空间M。具有过渡半径R+的该区114向下游从点122延伸到模具入口点120。在该过渡区内，各皮带的曲率1/R+(局部半径的倒数)在递减关系中有利递减，并在模具入口处的过渡切点120(图9)一直减少到零。在模具入口，两根皮带变成直线，并在有间隔的平行平面内移动。对这种曲率递减的需求产生于具有合适厚度的铸造皮带的弹性强度或弹力，这是一种可使皮带路径扭曲的弹性强度，在该皮带路径中，皮带离开气枕外壳44的下游端91(图5和图8)和124。

图9中的曲率递减始于该放大截面视图中的点122，并继续到模具入口点120。在下游，皮带28或30通过各气枕装置的主要部分的中心线45(图9)由固定式部件116引导进模具空间M内，正如由Kagan等人的第WO98/01247号PCT专利申请所揭示和声明的那样。本专利申请已转让给与本发明相同的受让人。有多个有间隔的平行部件116由伸出式永久磁铁激磁，这些部件116提供磁吸力，并相对于流体动力皮带悬浮力进行工作，以便保证皮带引导和皮带稳定。

皮带路径曲率1/R+从点122递减到点120，并在铸造皮带的切点120变为零。皮带从切点120向下游被限定成变为直线，并在有间隔的平行平面内移动。(注：在过渡区114内具有递增半径R+的气枕外壳的多半径截面形状仍是“圆柱形”和“圆柱面”；例如参见Merriam-Webster’s Collegiate Dictionary，第10版[1993])。

在图9中的点120与点122之间绘制的一个理想的逐步矫直的曲线铸造皮带路径114与在铁路过渡曲线中一样遵循公式：y＝ax³，式中，在全尺寸铸造机内，“a”约为1/70000。尺寸x和尺寸y都以毫米为单位测定。x是向左测定，即在从新切点120的上游方向上测定。尺寸y的连续数值的示出是为便于在被支撑于夹具64之间的金属进给喷嘴62的通道空间内印制标记。这些y尺寸分别适用于下列两根皮带中的每一根，即向上是指来自喷嘴62上表面的上部皮带28(该上表面与上部皮带28的平面模具表面的平面对齐)；向下是指来自该喷嘴的下表面的下部皮带30(该下表面与下部皮带30的平面模具表面的平面对齐)。

来自部件116的磁吸力可有效应用于引导在曲率递减的临界区114内的运动铸造皮带，因为在曲率递减的该区11内，由铸造皮带的张力提供的作用在悬浮气枕外壳44上的包覆压力必然小于作用在半径为恒定R1的气枕装置的主要部分110上的包覆压力。

由于铸造皮带的曲率是沿过渡区114递减，因而弹性弯曲弹力同样也递减。因此，有利的是，各铸造皮带路径在铸造皮带途经喷嘴62并进入模具M内的整个行程中受到明确控制；皮带弹力不会使两根皮带中的任何一根从其指定引导路径中走偏。

在关键性不大的应用中，可使用曲率递减的光滑曲线，而不使用铁路过渡曲线，例如y＝ax³。

图3-5、图8、图13和图14分别示出了本发明的实施例，在这些实施例中，使用了伸长式环形空气节流密封件90或90’，该密封件比其他空气节流或支撑表面稍高于凸圆周工作面。该环形密封件在气枕外壳44的整个凸面上方保持最小空气压力(高于大气压)。所节流的空气最终通过位于气枕装置40或42内的各气枕外壳周边的该半密封件90、99’逸出到大气。这些环形空气节流密封件90的上部和下部水平层90’有助于控制铸造皮带28或30的路径，在该路径中，这些水平层90’进占并离开气枕外壳44，并为该圆柱形外壳定义理论皮带弯曲切点91。用于半密封件90的合适材料是聚酰胺(尼龙)，并采用多绞股绳形式，该材料可作为板条填装材料在市场上可以买到。还可使用其他合适的、耐磨的、较挠性的光滑材料。

图6以透视方式示出了被切割或压印在外表面内的具有长方形截面的浅的、细小的、减少摩擦的凹槽94和95的形状或“踏面”(Tread)，该外表面为一种改装的环形密封件92的工作面。该改装密封件92可用于取代普通尼龙空气节流密封件90。定向成与皮带运动方向平行的凹槽94与靠近环形空气节流唇97延伸的较深的横向凹槽相通。这些凹槽94和95把受限的悬浮压缩空气53’的压力分散在密封件92的大部分表面上，因而减少了在该密封件与运动铸造皮带28或30之间的摩擦，并使得与铸造皮带的接触更均匀。

在图6的左下部示出了一种环形空气节流密封件93，其工作面具有减少摩擦的凹槽96和98的另一形状或“踏面”。具有浅扇形形状的是凹槽96和98，而不是密封件92的长方形凹槽94和95。浅横向凹槽靠近环形唇99延伸。

对于上述第一种方式和第二种方式实施例，使用环形密封件90是有利的。环形密封件90的实施例还可实现本发明的第三种方式实施例，即在极限情况下，把隔离凹陷区并入一个由多个浅圆周导槽86组成的平行阵列(图13)，这些浅圆周导槽86通过插入平行圆周凸起板条81实现相互隔离。该平行圆周凸起板条81采用与形成网格82所用材料类似的光滑皮带支撑材料形成。这些圆周定向的凸起板条81的工作面81’不提供显著的空气节流作用。为了保护张紧的铸造皮带不出现显著的局部横向下垂(形成扇形)或弯曲，该板条81在图13所示的阵列中，在圆周方向上是连续的(在该图中，环形密封件90仅部分可见)。各圆周导槽86分别由中心就位的喷嘴体85提供皮带悬浮压缩空气53’，该喷嘴体85具有中等尺寸直径的空气喷口87’。

在图14中，一个中心就位的具有很大直径空气喷口87”的大喷嘴体85使用悬浮压缩空气53’罩住环形密封件90内的外壳44的整个外表面。然而，为了仅使用一个这样的中心大空气喷口87”，必须大体上防止凸起板条81的工作面81’(图13)上进行空气节流，以免在朝向气枕外壳44的内侧端和外侧端方向出现下降悬浮。为了避免通过工作面81’(图13)进行该节流，凸起板条之间采用许多横向间隙78(图14)予以隔开，该横向间隙78的圆周长度小于约2度(小于约9～10毫米)，因而提供许多岛式凸起板条79，用于把悬浮空气53’横向分配给环形密封件90内的所有圆周导槽86，而且没有显著压降。因此提供了一种单独互连的统一皮带悬浮区93，把外壳44的整个外表面都包围在其环形密封件90内。

无论图13或图14中的结构如何，必须把进入圆周导槽内的张紧皮带的拉力或垂度减至最小。为此，这些导槽86的宽度不应超过所用铸造皮带厚度的约150倍。

磁性支承辊：在图10和图12中，运动皮带由具有磁化鳍片的支承辊130予以引导、稳定和支撑，正如本人第5,728,036号美国专利中所描述和声明的那样。本专利已转让给与本发明相同的受让人。可旋转轴132和环形鳍片134都采用软磁铁磁材料形成。鳍片134由环状永久磁铁133在交替的北极和南极(图11中的N和S)中进行激磁。在这些环状磁铁中可使用“伸出式”磁性材料，这是有利的。通过对鳍片134的相对位置进行交错排列，可有利地将这些支承辊130比以往更紧密地组装在一起，从而可使一个辊的鳍片成巢状，以便嵌套在一邻近辊的鳍片之间，如图11所示。

尤其是当使用支承辊130而不使用一个由磁化流体动力支撑部件116(图9)组成的阵列时，通过一速动的冷却液(通常是水)层163对最接近模具入口22的铸造皮带进行冷却是必不可少的。将该速动冷却液层163直接应用于来自气枕装置40或42的皮带是有利的，因为不设旋转入口滑轮鼓将消除由现有技术“尖点区”所施加的限制，如背景技术所述。

在图10中，该速动冷却液层163是从横向偏转器150提供的。该横向偏转器150的工作形状类似于在Hazelett等人的第3,041,686号美国专利中揭示的工作形状类似。如图10所示，这种具有曲线区160的偏转器150可设置成与气枕装置的后壁46形成整体。压缩冷却液147是从具有多个喷嘴154(仅一个可见)的联箱152提供的，由此，该冷却液作为射流156按小角度冲击偏转器150。在那里，冷却液向侧部扩散成为运动薄膜158，该运动薄膜158围绕曲线160快速运动，以便作为一个较平直的快动薄层162离开该偏转器，较平直的快动薄层形成冷却液层163。

在图12中，把快动冷却液层163提供给铸造皮带这一工作是由多个喷嘴146(仅一个可见)来完成。这些喷嘴及其冷却液供应通道144显示成与气枕装置形成整体。方便的是，用于封闭住冷却液室140的联箱142被正好安装成空气增压室52的容积的一部分，如图12所示，在该图中仅示出了联箱142的一部分。从喷嘴146喷出的冷却液射流149生成快动冷却液层163。冷却液的流向由箭头147所示。塞子148可根据要求对通道144进行密封。

可采用图9中以轮廓形式示出的磁化水磁部件116，正如以上提到的Kagan等人的PCT专利申请中所揭示和声明的，而不使用图12中的支承辊130。于是，冷却液射流向下游进行冲刷，并从有间隔的平行部件116之间清除掉从部件116出口(未示出)流出的废流体动力冷却液。并且，这些强有力的冷却液射流149可用来保持快动冷却液层163刚好通过部件116的下游端(未示出)继续向下游流动。

对模具M的入口22前面的铸造皮带进行预热，将防止不希望有的皮带扭曲，因此可实现改良产品的生产，正如Hazelett等人的第3,937,270号美国专利中所阐述的那样。本专利已转让给与本发明相同的受让人。在Hazelett和Wood两人的三份美国专利中已对预热效应作了透彻地分析和说明，该三份美国专利已转让给与本发明相同的受让人。第4,002,197号美国专利揭示了液体和蒸汽预热装置，但尤其揭示了由集中红外加热器进行的辐射加热。第4,062,235号美国专利揭示了用于检测模具内的铸造皮带的翘曲或热感应运动的装置，即用于检测皮带预热的有益效应的装置。第4,082,101号美国专利揭示的装置用于确保在模具内的皮带用冷却液仅仅覆盖模具中的熔融金属所接触的皮带区域。Ross的第5,133,402号美国专利揭示了另一种干式皮带预热法，该方法按照一种通过靠近铸造皮带表面的铜管环路施加的例如3000Hz的频率进行电磁感应预热，通过该铸造皮带表面，管流出水以防止铜因高电流而熔化。

压缩空气用于在当铸造皮带包覆气枕装置的同时使铸造皮带悬浮，该压缩空气仅包含或吸收少量热量。邻近的压缩空气气流对铸造皮带的预热改变不大。反之，皮带与水或冷却液发生任何接触，都将对皮带温度产生决定性影响，无论原先提供给皮带的热量如何。当本发明中揭示的气枕装置能够(这以前没有由Sivilotti做过)使用经加热的水用于在高达93℃(200°F)的温度预热皮带，并且该经加热的冷却液工序比较复杂，能量利用基本无效。并且，向气枕装置40和42附近的皮带提供的辐射加热或者其他干式而非湿式加热，对于把空气悬浮铸造皮带的温度提高到期望的预热温度，即介于约80℃(约176°F)和约150℃(约302°F)之间的温度是有效和通用的。

悬浮流体的使用将减少或消除紧贴由气枕装置提供的支撑表面滑动的皮带的接触压力，因此减少了由该接触所产生的热传导。如果悬浮流体是空气，甚至是冷风，则皮带仍能保存几乎所有被提供给其的预热能量，而不会把该能量传给引导滑动表面。如果没有这种部分或全部空气悬浮，则随着铸造皮带在其支架上方的滑动，大量预热热量将会从铸造皮带中吸走。并且，在熔融金属近旁的模具入口附近任何地方所提供的任何皮带预热液体都将需要认真处理，以避免爆炸。如上所述，处于和低于正常的工厂用压缩空气压力的压缩空气可容易获得，并可容易处理，而且方便的是，如上所述，该压缩空气可被允许逸出到大气。

尽管本文对本发明的具体当前优选实施例作了详细揭示，然而应理解的是，本发明的这些示例是为说明目的而阐述的。该揭示不应被认为是对本发明范围的限制，因为所述方法和装置可由在连续金属铸造领域的技术人员予以详细更改，以使这些方法和装置能够用于具体的铸造机或其他场合，而不背离本发明的范围或下列权利要求。例如，上述讨论已涉及了具有上部托架和下部托架的近似水平的双带式铸造机，而本发明可实施和应用在从水平到垂直向下方向以任何角度进行工作的铸造机方面。再者，本发明还可实施和应用在具有较平直铸造区的单带式铸造机方面。应理解的是，下游设备可能被布置成能使用横穿铸造皮带移动而不是沿铸造皮带纵向移动的冷却液层163，或者，环形密封件可能是多个而不是一个。