CN101844212A - 电磁/超声复合外场连续铸轧装置 - Google Patents

电磁/超声复合外场连续铸轧装置 Download PDF

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李晓谦
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Abstract

本发明公开了一种电磁/超声复合外场连续铸轧装置，在架体(14)上固定设有沿轧辊轴线方向布置的磁场发生器(17)，防振杆(23)连接安装在架体(14)上，沿铸轧辊轴线方向布置的至少一个上铁芯(4)通过第一螺栓(5)连接于防振杆(23)上，上铁芯(4)采用铰接连接有活动铁芯(6)，上铁芯(4)与铸嘴(1)之间设有上压板(2)和上垫板(3)，支撑杆(9)连接于前箱(8)上，支撑杆(9)上设有超声发生器(10)，超声发生器(10)的超声工具头延伸至前箱(8)内。本发明是一种在铝合金铸轧板坯连续铸轧过程中，能细化铸轧组织，提高力学性能，改善各向异性、减小或消除偏析和宏、微观缺陷且铸嘴使用寿命长的电磁/超声复合外场连续铸轧装置。

Description

电磁/超声复合外场连续铸轧装置
技术领域
本发明涉及一种铝合金铸轧板坯连续铸轧的装置，特别是涉及一种铝合金铸轧板坯连续铸轧的电磁/超声复合外场连续铸轧装置。
背景技术
铝及铝合金带坯连续铸轧法因具有流程短、投资省、节能降耗、经济效益高等优势而受到世界各国的重视。目前用连续铸轧法生产的铝板带在国内已占生产总量的70％，在国际上约占40％左右。国内的连续铸轧设备已发展到300余台套。但是常规铸轧生产工艺目前还只局限于1***系列全部、3***系列和8***系列的一部分，连续铸轧板带的深冲性能明显低于热轧开坯板带。晶粒较粗大、各向异性与偏析严重是影响铸轧板带坯质量和应用范围的主要原因。
晶粒大小是决定铝合金板带性能的重要因素，目前工业上常采用晶粒细化剂，可以达到一级晶粒度，晶粒尺寸在450μm左右，但细化剂成本高，在铸轧过程中容易沉淀，使铸轧板质量不稳定，尤其是对于高纯铝箔，加入晶粒细化剂会产生合金污染，对于PS板，细化剂带来偏析，表面腐蚀不均匀，影响印刷质量。由于铸轧板的各向异性比较严重，制耳率大，目前尚不能用常规铸轧法生产易拉罐板坯和汽车板。减小晶粒尺寸有利于提高铸轧板的抗拉强度，同时有利于改善各向异性，减小或消除偏析和宏微观缺陷，使铸轧板的强度和塑性提高，扩展铸轧板的应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在铝合金铸轧板坯连续铸轧过程中，能细化铸轧组织，提高力学性能，改善各向异性、减小或消除偏析和宏、微观缺陷的电磁/超声复合外场连续铸轧装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供的电磁/超声复合外场连续铸轧装置，包括架体、铸嘴和前箱，在所述的架体上固定设有沿轧辊轴线方向布置的磁场发生器，防振杆连接安装在所述的架体上，沿铸轧辊轴线方向布置的至少一个上铁芯通过第一螺栓连接于所述的防振杆上，所述的上铁芯采用铰接连接有活动铁芯，所述的上铁芯与所述的铸嘴之间设有上压板和上垫板，支撑杆连接于所述的前箱上，所述的支撑杆上设有超声发生器，所述的超声发生器的超声工具头延伸至所述的前箱内。
所述的防振杆与所述的上铁芯之间采用硅钢片和不锈钢垫片(26)隔离。
所述的防振杆通过调节螺栓连接安装在所述的架体上。
采用上述技术方案的电磁/超声复合外场连续铸轧装置，在铝合金连续铸轧时同时加入电磁场和超声外场，利用电磁场产生的洛仑兹力对铝合金熔体进行搅拌，在铸轧区铝合金熔体中产生强制对流，增加熔体的对流换热，使熔体的温度场趋于均匀，减小液穴深度，使铝合金凝固组织从柱状晶向等轴晶转变；在前箱施加超声外场，利用超声空化效应，对铝合金熔体进行除气处理，同时细化晶粒组织。同时施加电磁场与超声波，既可以充分利用电磁场对熔体的搅拌作用和超声波的晶粒细化作用，又克服了电磁场由于集肤效应而导致的渗入深度小及超声波不能形成宏观搅拌的缺陷，达到改善铝合金铸轧板凝固组织，扩大可铸轧合金品种范围的目的。
本发明与常规铸轧的铸嘴平台及前箱连接于一体，使用方便。本发明是在对原有电磁铸轧技术的基础上进行改进的同时增加了超声外场的作用。对上铁芯的连接进行了改进，原来上铁芯与铸嘴连在一体，通电时上铁芯产生的振动对铸嘴有不利影响，缩短铸嘴的使用寿命，严重时造成铸轧过程被迫中断，使用防振杆后，上铁芯与铸嘴之间没有直接接触，消除了上铁芯对铸嘴的影响。
电磁/超声复合铸轧时，由熔炼炉通过流槽的铝合金熔体进入前箱，在前箱插入铝合金熔体的超声发生器将超声能量输入铝合金熔体，超声外场在铝合金熔体中产生空化效应，对铝合金熔体进行除气处理并促进形核，起到细化晶粒的作用；前箱中的铝合金熔体通过铸嘴进入铸轧区，在铸嘴前部及铸造区受到电磁场的作用，电磁场产生的洛仑兹力对铝熔体产生宏观搅拌作用，使熔体对流加剧，增加熔体换热，缩短液穴深度，同时促进形核。
电磁/超声复合外场同时作用于铝合金连续铸轧过程，对除气、细化晶粒具有明显的效果，并有望扩大可铸轧合金品种。发明的优点和积极效果：
本发明的优点是：研制成功了适用于铝合金连续铸轧过程的电磁系统与超声系统，将电磁场与超声场同时作用于连续铸轧过程中，利用电磁场对铝合金熔体的宏观搅拌作用均匀温度分布，减小液穴深定，同时超声外场可对铝合金熔体进行除气处理和细化晶粒，显著提高铝合金铸轧产品的组织和力学性能，扩大可铸轧铝合金品种范围，具有广泛推广应用价值。
综上所述，本发明是一种在铝合金铸轧板坯连续铸轧过程中，能细化铸轧组织，提高力学性能，改善各向异性、减小或消除偏析和宏、微观缺陷且铸嘴使用寿命长的电磁/超声复合外场连续铸轧装置。
附图说明
图1是本发明的结构正面示意图；
图2是图1为K向视图；
图3是本发明的结构俯视图；
图4是图1为A向视图。
具体实施方式
正面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
参见图1、图2、图3和图4，铸嘴支撑面板15通过第二螺栓18安装在架体14上，铸嘴1设有铸嘴侧耳19，铸嘴1通过铸嘴侧耳19、压板20和第三螺栓21、第四螺栓22安装在架体14，铸嘴1与架体14之间设有铸嘴支撑面板15，铸嘴1通过过道7与前箱8连通，前箱8通过前箱调整台11和压板垫铁13安装在架体14上且在架体14上设有作用于前箱8的前箱顶杆12，在架体14上固定设有沿轧辊轴线方向布置的磁场发生器17，防振杆23通过调节螺栓24连接安装在架体14上，沿铸轧辊轴线方向布置的6-9个上铁芯4通过第一螺栓5连接于防振杆23上且防振杆23与上铁芯4之间采用硅钢片25和不锈钢垫片26隔离，上铁芯4采用铰接连接有活动铁芯6，上铁芯4与铸嘴1之间设有上压板2和上垫板3，上压板2通过第五螺栓16固定在铸嘴1上，支撑杆9连接于前箱8上，支撑杆9上设有超声发生器10，超声发生器10的超声工具头延伸至前箱8内。
参见图1、图2、图3和图4，电磁系统由上压板2、上垫板3、上铁芯4、活动铁芯6、磁场发生器17、防振杆23组成，由控制系统产生的交-交变频电流接入沿轧辊轴线方向布置的磁场发生器17，由磁场发生器17产生的感应磁场沿活动铁芯6、上铁芯4、通过上压板2、铸嘴1以及铸嘴间的空气隙形成回路。磁场发生器17固定于架体14上，活动铁芯6与上铁芯4之间采用铰接连接，沿铸轧辊轴线方向布置的多个上铁芯4通过螺钉5连接于防振杆23，防止上铁芯4在通电情况下的振动破坏铸嘴1，防振杆23与上铁芯4之间采用硅钢片25和不锈钢垫片26隔离，以防止磁路沿防振杆23的旁漏。
参见图1、图2、图3和图4，该装置在铝合金连续铸轧时同时加入电磁场和超声外场，利用电磁场产生的洛仑兹力对铝合金熔体进行搅拌，在铸轧区铝合金熔体中产生强制对流，增加熔体的对流换热，使熔体的温度场趋于均匀，减小液穴深度，使铝合金凝固组织从柱状晶向等轴晶转变；在前箱施加超声外场，利用超声空化效应，对铝合金熔体进行除气处理，同时细化晶粒组织。同时施加电磁场与超声波，既可以充分利用电磁场对熔体的搅拌作用和超声波的晶粒细化作用，又克服了电磁场由于集肤效应而导致的渗入深度小及超声波不能形成宏观搅拌的缺陷，达到改善铝合金铸轧板凝固组织，扩大可铸轧合金品种范围的目的。
参见图1、图2、图3和图4，本发明由电磁系统与超声换能系统组成，与铸轧机有机结合。电磁系统由电控系统、磁场发生器、磁路导引系统组成。磁场发生器17由沿轧辊轴线方向分布的多个上铁芯4，上铁芯4的数量由铸嘴1宽度而定，一般为6-9个。通过上铁芯4产生沿轧辊轴线的行波磁场和沿板厚方向的脉动磁场。通过调节电控系统参数，可以产生不同的组合磁场，电磁参数与铸轧工艺参数合理匹配，从而满足不同规格、不同工艺参数的铝合金铸轧生产要求。
超声发生器10由电控系统、变幅杆与工具头组成，工作时将超声发生器10固定在前箱8上，将超声发生器10的超声工具头插入前箱8的铝合金熔体中，通过超声工具头导入铝合金熔体中的超声能量产生空化效应，超声振动对铝合金熔体产生周期性的拉压作用而使气泡破裂形成空化，气泡破裂上浮而达到除气，空化效应产生的局部高温高压会影响铝合金的形核与结晶长大过程，从而影响铝合金的凝固过程使晶粒得到细化。调节超声发生器10的功率和频率以及超声工具头的插入深度，可实现超声参数与铸轧工艺参数的匹配。
本发明对上铁芯4的连接进行了改进，原来上铁芯4与铸嘴1连在一体，通电时上铁芯4产生的振动对铸嘴1有不利影响，缩短铸嘴1的使用寿命，严重时造成铸轧过程被迫中断，使用防振杆23后，上铁芯4与铸嘴1之间没有直接接触，消除了上铁芯4对铸嘴1的影响。

Claims (3)

1.一种电磁/超声复合外场连续铸轧装置，包括架体(14)、铸嘴(1)和前箱(8)，其特征是：在所述的架体(14)上固定设有沿轧辊轴线方向布置的磁场发生器(17)，防振杆(23)连接安装在所述的架体(14)上，沿铸轧辊轴线方向布置的至少一个上铁芯(4)通过第一螺栓(5)连接于所述的防振杆(23)上，所述的上铁芯(4)采用铰接连接有活动铁芯(6)，所述的上铁芯(4)与所述的铸嘴(1)之间设有上压板(2)和上垫板(3)，支撑杆(9)连接于所述的前箱(8)上，所述的支撑杆(9)上设有超声发生器(10)，所述的超声发生器(10)的超声工具头延伸至所述的前箱(8)内。
2.根据权利要求1所述的电磁/超声复合外场连续铸轧装置，其特征是：所述的防振杆(23)与所述的上铁芯(4)之间采用硅钢片(25)和不锈钢垫片(26)隔离。
3.根据权利要求1或2所述的电磁/超声复合外场连续铸轧装置，其特征是：所述的防振杆(23)通过调节螺栓(24)连接安装在所述的架体(14)上。
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