CN101279326A - 一种静磁场双辊铸轧机 - Google Patents
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一种静磁场双辊铸轧机，包括机架、架内上轴承座、上铸轧辊、架内下轴承座、下铸轧辊；上铸轧辊、第一传动轴、第一减速机、第一直流电机依次相连；下铸轧辊、第二传动轴、第二减速机、第二直流电机依次相连；机架上还设有水冷系统和用于调整下铸轧辊升降的液压缸，两磁极分别与上、下铸轧辊相接触，上铸轧辊与第一磁极相接触，下铸轧辊与第二磁极相接触，第一磁极、第二磁极均与铁芯相连，铁芯上设有励磁线圈，励磁线圈与直流电源相连，直流电源在铜管制作的线圈上施加大电流，利用超低碳钢做成的磁极，把线圈产生的静磁场通过铸轧辊施加在辊缝间，本发明的静磁场双辊铸轧机可生产细精、净化、合金元素分布均匀、无裂纹的高性能金属板带材。
Description
技术领域
本发明属于冶金轧制设备技术领域，特别涉及一种静磁场双辊铸轧机。
背景技术
双辊铸轧在铝合金板带材的生产中已广泛使用，各国双辊铸轧机主要用来生产铝及铝合金板带材，双辊铸轧机设备投资小、运行费用低，传统双辊铸轧技术只能用于生产凝固温度范围小的合金，对于凝固温度范围大的高合金元素合金很难铸轧成型。
铸轧工艺是有色金属制备板带材坯料的主要方法，也是今后钢铁材料的发展方向，铸轧坯料质量控制着材料成品的质量。由于铸轧过程的不平衡凝固，会在晶界出现网状脆性第二相，合金组织严重不均匀，强度和塑性差。目前在提高铸轧坯料质量方面的技术主要有提高铸轧速度和冷却强度，采用在铸轧区前沿进行电磁振荡达到搅拌和细化晶粒的目的。但是上述两种技术在实际应用中还存在很大缺陷和难题，离生产实际还有一定距离。
镁工业的发展途径是大力发展镁合金的应用，但镁合金制品的生产目前以铸造为主要手段，极大限制了镁合金的应用。因此必须大力发展镁合金的变形加工工艺，提供高性能、低价格的金属板材。为了改变镁工业的生产流程，扩大以板材为中间材料，通过各种变形加工的生产方法制造镁合金零件。但变形加工的生产方法要求板材必须适合变形的要求，有良好的冷热变形能力，因此开发生产成本低、铸轧坯料质量高的双辊铸轧技术具有十分重大意义。
现有的双辊铸轧机，包含有机架、机架支撑的铸轧辊，以及铸轧辊连接轴、减速机和电机，依次相连的力传动机构，这种传统的双辊铸轧机只能生产凝固温度范围小的合金。铸轧过程常因为不平衡凝固，会在晶界出现网状脆性第二相，合金组织严重不均匀，强度和塑性下降，为解决这一问题，常通过提高铸轧速度和冷却强度办法，或在铸轧区前进行电磁振荡搅拌办法达到细化晶粒目的，虽然取得一定效果，但还存在很大缺陷和难题，仍不理想。
发明内容
为解决现有技术所存在的问题，生产细晶、净化、合金元素分布均匀和无裂纹的高性能金属板带材，本发明提供一种静磁场双辊铸轧机。
本发明的静磁场双辊铸轧机包含有机架、架内上轴承座和其中的上铸轧辊、架内下轴承座和其中的下铸轧辊；其中上铸轧辊、第一传动轴、第一减速机、第一直流电机依次相连；下铸轧辊、第二传动轴、第二减速机、第二直流电机依次相连；机架上还设有水冷系统和用于调整下铸轧辊升降的液压缸，两个磁极分别与上、下铸轧辊相接触，上铸轧辊与第一磁极相接触，下铸轧辊与第二磁极相接触，在磁极上与轧辊相接触的部位设有起润滑作用的石墨条，第一磁极、第二磁极均与铁芯相连，铁芯上设有励磁线圈，励磁线圈与直流电源相连。在第一直流电机和第二直流电机相邻处设有电机隔磁块。第一减速机和第二减速机相邻处设有减速机隔磁块。上轴承座顶部和侧部设有上座隔磁块，下轴承座侧部设有下座隔磁块，上轴承底部和下轴承座顶部之间从上至下依次设有上座低碳垫块、中间隔磁块和下座低碳钢垫块，上下轴承座之间的轴承定位销为1Cr18Ni9Ti钢销。本发明所采用的励磁线圈，匝数为300-600，采用铜管制作，外径为10-12mm，载流量为600-800A。其中电机隔离磁块、减速机隔磁块、上座隔磁块、下座隔磁块和中间隔磁块可为铜质或不锈钢或铝合金隔磁材料。
本发明利用直流电源在铜管制作的线圈上施加大电流，利用超低碳钢做成的磁极，把线圈产生的静磁场通过铸轧辊施加在辊缝间。辊缝间磁场的特征是磁场强度与辊缝大小成反比，离中心面越远磁场强度越小。由于轧辊间施加了较强的静磁场，通过铸轧咀子流入的金属熔体由于静磁场的制动作用，降低了熔体流动的速度，熔体流动速度快的部分受到的制动力越大，速度降低得越多，因此静磁场的作用降低了熔体流动的不均匀性，提高了熔体温度的均匀性，减小了由于温度不均匀引起的热应力，减少铸轧坯料的裂纹倾向；同时，熔体流动的均匀化，降低了熔体流动的湍流，起到了减少夹杂效果，达到了净化熔体的目的。
铸轧过程中，金属熔体在两辊缝间冷却凝固，由于静磁场的施加，熔体金属原子的自由移动受到静磁场的牵制作用，降低了合金元素的扩散能力，合金元素在熔体凝固过程中转移到残余熔体的数量减少，提高了合金元素在基体内的含量，减少了晶界处化合物的含量，提高了铸轧坯料的强度和塑性，降低了铸轧坯料产生裂纹的倾向。
本发明铸轧坯料在细化铸轧态组织的同时，增加了基体内合金元素的含量，减少了晶界处不利于塑性的脆性化合物相数量，净化了铸轧组织，达到了净化、细化、提高塑性和强度的目的，大幅度提高铸轧板材质量的目的。
静磁场铸轧时，由于静磁场强度与两辊间距成反比，辊缝间距越小，磁场强度越大，因此铸轧过程中要求熔体凝固区域应该尽可能临近铸轧区出口处，即铸轧区长度不能太长，保证凝固前沿靠近磁场强度较大的区域完成，才能尽可能达到利用静磁场改善组织性能的目的。
实验证明，当铸轧速度和熔体的温度较低时，由于凝固过程在未达到静磁场最强处就已经结束，静磁场对固态金属的影响很小，合金元素在晶内含量提高得较少，对晶界处析出相的形状和数量产生的影响较小，而提高铸轧速度和熔体浇注温度时，凝固过程在静磁场较强的出口附近区域进行，合金元素在晶内含量得到较大提高，晶界处析出相数量减少，夹杂物也明显减少，铸轧坯料直接冷轧极限变形量得到较大提高。
本发明对多种金属包括铝、镁、、锌、铜、钢及其合金板材进行多种厚度的生产性铸轧实验，具有投资低、铸轧坯料内部组织细小、干净，质量好的优点。
附图说明
图1是本发明机组结构示意图
图2是图一中机架与铸轧辊位置示意图
其中1.电流电源，2.励磁线圈，3.铁芯，4.水冷系统，5.机架，6.第一磁极，7.第一传动轴，8.第一减速器，9.第一直流电机，10.电机隔磁块，11.第二直流电机，12.减速机隔磁块，13第二减速机，14.第二传动轴，15.第二磁极，16.下铸轧辊，17.上铸轧辊，18.上轴承座，19.下轴承座，20.上座隔磁块，21.上座低碳钢垫块，，22.中间隔磁块，23.下座低碳钢垫块，24.轴承定位销，25.下座隔磁块，26.液压缸
具体实施方式
本发明的结构如图一所示：包括机架5、架内上轴承座18和其中的上铸轧辊17、架内下轴承座19和其中的下铸轧辊16；上铸轧辊17、第一传动轴7、第一减速机8、第一直流电机9依次相连；下铸轧辊16、第二传动轴14、第二减速机13、第二直流电机11依次相连；机架上还有水冷系统4和用于调整下铸轧辊升降的液压缸26，上铸轧辊17与第一磁极6接触，在下铸轧辊16与第二磁极15接触，在两磁极上与轧辊相接触的部位设有起润滑作用的石墨条，第一磁极6、第二磁极15均与铁芯3相连，铁芯3上设有励磁线圈2，励磁线圈2与直流电源1相连。第一直流电机9和第二直流电机11相邻处设有电机隔磁块10。第一减速机8和第二减速机13相邻处设有减速机隔磁块12。上轴承座18顶部和侧部设有上座隔磁块20，下轴承座19侧部设有下座隔磁块25，上轴承座18底部和下轴承座19顶部之间从上至下依次设有上座低碳钢垫块21、中间隔磁块22和下座低碳钢垫块23，上下轴承座之间的轴承定位销24为1Cr18Ni9Ti钢销。励磁线圈2采用铜管，匝数为300-600，外径为10-12mm，载流量为600-800A。电机隔离磁块10、减速机隔磁块12、上座隔磁块20、下座隔磁块25中间隔磁块22可为铜质或不锈钢或铝合金隔磁材料。铜管内腔与水冷系统相连。
采用本发明的静磁场双辊铸轧机制备不同材料：
例1
生产铝及铝合金时，铸轧辊采用炮钢制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台15千瓦电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或1Cr18Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为600安培，励磁线圈匝数为300，铜管外径为10mm，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，镁合金牌号为AZ61，熔体浇注温度为700～720℃，冷却水温度15℃，铸轧速度为0.8～1.2m/min，铸轧辊辊缝为5毫米，铸轧区长度为60毫米，嘴子内熔体高度为100毫米。
例2
生产镁及镁合金时，铸轧辊采用炮钢制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台15千瓦电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或1Cr18Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为800安培，励磁线圈匝数为600，铜管外径为12mm，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，镁合金牌号为AZ61，熔体浇注温度为720℃，冷却水温度15℃，铸轧速度为3～4m/min，铸轧辊辊缝为5毫米，铸轧区长度为60毫米，嘴子内熔体高度为100毫米，熔体浇注过程采用Ar气体保护。
例3
生产铜及铜合金时，铸轧辊采用炮钢制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台15千瓦电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或1Cr18Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为600安培，励磁线圈匝数为500，铜管外径为11mm，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，镁合金牌号为AZ61，熔体浇注温度为700～720℃，冷却水温度15℃，铸轧速度为2～3m/min，铸轧辊辊缝为5毫米，铸轧区长度为60毫米，嘴子内熔体高度为100毫米。
例4
生产钢时，铸轧辊采用炮钢或白铜制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台30千瓦电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或1Cr18Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为800安培，励磁线圈匝数为600，铜管外径为12mm，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，钢号为1Cr18Ni9Ti，熔体浇注温度为1650～1750℃，冷却水温度15℃，铸轧速度为30～80m/min，铸轧辊辊缝为5毫米，铸轧区长度为60毫米，嘴子内熔体高度为100毫米。
Claims (7)
1、一种静磁场双辊铸轧机，包括机架、架内上轴承座和其中的上铸轧辊、架内下轴承座和其中的下铸轧辊；上铸轧辊、第一传动轴、第一减速机、第一直流电机依次相连；下铸轧辊、第二传动轴、第二减速机、第二直流电机依次相连；机架上还设有水冷系统和用于调整下铸轧辊升降的液压缸，其特征是产生静磁场的两个磁极分别与上、下铸轧辊表面互相接触，上铸轧辊与第一磁极相接触，下铸轧辊与第二磁极相接触，第一磁极、第二磁极均与铁芯相连，铁芯上设有励磁线圈，励磁线圈与直流电源相连，直流电源在铜管制作的线圈上施加大电流，利用超低碳钢做成的磁极，把线圈产生的静磁场通过铸轧辊施加在辊缝间。
2、根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所述两个磁极分别与上、下铸轧辊相接触，在磁极上与轧辊相接触的部位设有起润滑作用的石墨条。
3、根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的第一直流电机和第二直流电机，在两者相邻处设有电机隔磁块。
4、根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的第一减速机和第二减速机，在两者相邻处设有电机隔磁块。
5、根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的上轴承座顶部和侧部设有上座隔磁块，所说的下轴承座侧部设有下座隔磁块，上轴承底部和下轴承座顶部之间从上至下依次设有上座低碳垫块、中间隔磁块和下座低碳钢垫块，上下轴承座之间的轴承定位销为1Cr18Ni9Ti钢销。
6、根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的励磁线圈采用铜管，匝数为300-600，外径为10-12mm，载流量为600-800A。
7、根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的电机隔离磁块、减速机隔磁块、上座隔磁块、下座隔磁块中间隔磁块可为铜质或不锈钢或铝合金隔磁材料。
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