CN104525566B - 一种复合板材连铸连轧设备及工艺 - Google Patents

Abstract

一种复合板材连铸连轧设备及工艺，所述设备包括连铸机主体、两个钢包转台、中间包安装平台、两个中间包、两个结晶器、复合区、二冷区、挤压辊、压下辊、火焰切割装置、除鳞机、拉矫机和连轧机组，两个中间包通过中间包安装平台安装在不同的钢包转台下方，在中间包下方安装结晶器；复合区安装在两个结晶器的下部，复合区下方设有挤压辊和压下辊，二冷区位于压下辊下方，二冷区的水平出口端依次与拉矫机、火焰切割装置、除鳞机、连轧机组相连。本发明设备和工艺具有可调整复合板坯宽度、可连续生产、工艺简单、成本低、效率高、操控方便等优点。

Description

一种复合板材连铸连轧设备及工艺

技术领域

本发明涉及冶金连铸连轧领域，尤其涉及一种复合板材的连铸连轧设备及加工工艺。

背景技术

随着科学技术的不断发展，各行各业对金属材料的使用需求提出了越来越高的要求，单一成分组成的金属材料在某些应用领域已经不能够满足多性能的要求。已知，金属复合板材是通过温度和压力将两种或多种性质不同的金属结合在一起的新型材料。金属复合板材因其具有单种金属所不具备的一些特性，能够按照设计要求充分发挥每种组成成分的性能特长，具备较高的强度、耐磨性、防腐等特征，被广泛地应用于机械、航空、化工、航海等众多领域。

目前，金属复合板材的生产方法有多种，如轧制法、爆炸法、铸造法、喷镀法、粉末法等，其中轧制法是应用最为广泛的一种方法。轧制法又分为热轧复合和冷轧复合，现在主要应用热轧复合法。热轧复合法的主要工序包括基板和复板的加工、表面处理(酸洗、研磨等)、板材的组装和焊接、加热、轧制等。然而，在长期的生产实践过程中发现，上述热轧复合法在进行组装和焊接前需对几种待复合板材进行表面清理工作，以及后续的焊接等工作需要投入大量的人力和时间，并且在轧制前的加热过程也需要产生较大的能源消耗；同时，上述方法不能对复合板材进行连续复合生产，只能单块板材进行生产，在很大程度上影响了生产效率。因此，现有的金属复合板材的铸轧设备和工艺已无法满足生产需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种可调整复合板坯宽度、可连续生产、工艺简单、成本低、效率高、操控方便的复合板材连铸连轧设备及工艺。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：

本发明所述连铸连轧设备主要包括连铸机主体、第一钢包转台和第二钢包转台、中间包安装平台、第一中间包、第二中间包、第一结晶器、第二结晶器、复合区、挤压辊、压下辊、二冷区、拉矫机、火焰切割装置、除鳞机以及连轧机组，所述第一钢包转台安装在连铸机主体顶部，第一钢包转台下方的连铸机主体上安装中间包安装平台，在中间包安装平台上安装第一中间包，第一中间包下部安装第一结晶器，第一钢包转台与第一中间包之间通过滑动水口接通，第一中间包与第一结晶器之间通过浸入式水口接通；

所述第二钢包转台安装在连铸机主体顶部，第二钢包转台下方的连铸机主体上也安装中间包安装平台，在中间包安装平台上安装第二中间包，第二中间包下部安装第二结晶器，第二钢包转台与第二中间包之间通过滑动水口接通，第二中间包与第二结晶器之间通过浸入式水口接通；所述第一钢包转台与第二钢包转台同高、第一中间包与第二中间包同高、第一结晶器与第二结晶器同高；

在第一结晶器和第二结晶器下部设有复合区，所述复合区包括两对第一拉辊、两对第二拉辊、六个外侧压弯辊和六个内侧压弯辊；在两个结晶器出口处两侧分别安装一对第一拉辊，对应每根第一拉辊的下方安装第二拉辊，所述第一拉辊与第二拉辊直径相同；在每根外侧的第二拉辊的下方从上至下安装三根外侧压弯辊，在每根内侧的第二拉辊的下方从上至下安装三根内侧压弯辊，所述三根外侧压弯辊与三根内侧压弯辊一一对应；位于同一高度的内侧压弯辊的直径相同，从上至下的内侧压弯辊的直径依次变小；所有外侧压弯辊的直径均相同且大于内侧压弯辊的直径，内侧压弯辊比位于相对应位置的外侧压弯辊的转速高，并且每对内侧压弯辊和外侧压弯辊的辊面线速度相同；在复合区下方出口200mm～300mm处对称设置一对挤压辊，挤压辊下方设置一对压下辊，在压下辊下方500mm～600mm处设置二冷区；所述二冷区中设有多对导辊、内弧冷却装置、外弧冷却装置，多对导辊对称安装后形成一个底端出口为水平段的弧形段通道，内弧冷却装置安装在弧形段通道内弧，外弧冷却装置安装在弧形段通道的外弧；在二冷区的弧形段通道的水平段出口外1米～2米处安装拉矫机，所述拉矫机依次与火焰切割装置、除磷机、连轧机组相连。

进一步的，在第一结晶器上安装第一结晶器振动装置；在第二结晶器安装第二结晶器振动装置。

进一步的，所述的第一结晶器和第二结晶器均设有结晶器在线调宽装置。

进一步的，所述第一拉辊、第二拉辊、外侧压弯辊、内侧压弯辊、挤压辊和压下辊均单独连接液压控制装置。

进一步的，在复合区中安装吹氩装置，该装置固定在连铸机主体上。

进一步的，所述二冷区中的导辊通过液压装置进行压下量的调整，內弧冷却装置和外弧冷却装置均为喷水冷却方式，并分别设置有单独的喷水量和喷水速度的调节系统。

本发明所述的一种复合板材连铸连轧工艺，包含以下步骤：

(1)对第一中间包、第二中间包、第一结晶器、第二结晶器进行的清理检查，确保包内无杂质；

(2)放置第一引锭杆和第二引锭杆，使第一引锭头和第二引锭头分别进入第一结晶器和第二结晶器，使第一引锭头和第二引锭头分别位于第一结晶器下口50mm处和第二结晶器下口50mm处；

(3)再次检查连铸机各组成部分，确保第一结晶器和第二结晶器的良好密封状态，通过各自的液压装置对第一拉辊、第二拉辊、外侧压弯辊、内侧压弯辊进行控制，调整两对第一拉辊之间的辊缝大小，调整两对第二拉辊之间的辊缝大小，调整相应的外侧压弯辊与内侧压弯辊之间的辊缝大小，调整到板坯要求的厚度值，并分别与第一结晶器下口和第二结晶器下口进行对中操作；

(4)开始浇铸操作，通过天车或电磁吊等设备将待进行复合的两种材料的精炼钢液分别倒入第一钢包转台和第二钢包转台；操作完成后，依次打开第一中间包和第二中间包中的滑动水口，开始进行浇铸工序，待第一结晶器和第二结晶器中的钢液形成初始坯壳，并达到可拉坯程度时，同步启动第一引锭杆和第二引锭杆向下运动，分别拉出第一种复合板坯和第二种复合板坯；第一结晶器和第二结晶器均设置有快速调整结晶器宽度装置，可根据实际生产要求，启动快速调整结晶器宽度装置，进行不同厚度板材的复合；

(5)待第一引锭杆和第二引锭杆运动至复合区时，再次调整两对第一拉辊和两对第二拉辊之间的辊缝大小，以及每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊组成的三对压弯辊之间的辊缝大小，使每个辊均与复合板坯接触；

(6)继续牵引第一引锭杆和第二引锭杆，当第一引锭头和第二引锭头刚从复合区出来时，立刻调整每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊的位置，让每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊均向中央靠拢，每个内侧压弯辊同时向上移动一定距离，但保持每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊组成的三对压弯辊之间的辊缝大小不变，三对压弯辊从上到下向中央靠拢的距离值逐渐减小，此时将完成两种板坯的初步复合；

(7)完成初步复合的两种板坯在第一引锭杆和第二引锭杆的牵引下继续运动至挤压辊和压下辊时，分别调整挤压辊和压下辊的辊缝值，并使压下辊的辊缝值略小于挤压辊的辊缝值；

(8)当复合板坯进入二冷区后，分别开启內弧冷却装置和外弧冷却装置，根据实际复合的两种板材的特性，以及当前复合板坯内弧面和外弧面的温度大小，分别调整內弧冷却装置和外弧冷却装置的控制系统，从而使两种复合板坯的冷却同步；

(9)复合板坯从二冷区出来后进入拉矫机进行矫直工序，出拉矫机后，进行脱引锭头，撤回引锭杆操作；

(10)复合板坯依次进入火焰切割装置、除鳞机和连轧机组，此时可进入连续的连铸连轧工艺。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、将两种不同材质的板材复合工艺提前到连铸过程中，从而省去了单种板材连铸连轧后再进行复合工艺中复杂的前期处理工作；

2、可根据复合板材的要求调整辊缝，并能实现连续的连铸连轧工艺，提高生产效率，节省生产成本。

附图说明

图1为本发明设备的整体结构图。

图2为本发明中复合区在连铸过程中的局部放大图。

图3为本发明中复合区在连铸开始时的局部放大图。

附图标号：1-连铸机主体；2-第一钢包转台；3-第二钢包转台；4-中间包安装台；5-第一中间包；6-第二中间包；7-第一结晶器振动装置；8-第二结晶器振动装置；9-第一结晶器；10-第二结晶器；11-复合区；12-挤压辊；13-压下辊；14-二冷区；15-拉矫机；16-火焰切割装置；17-除鳞机；18-连轧机组；19-第一种复合板坯；20-第二种复合板坯；21-第一引锭头；22-第一引锭杆；23-第二引锭头；24-第二引锭杆、1101-第一拉辊；1102-第二拉辊；1103-外侧压弯辊；1104-内侧压弯辊；1401-內弧冷却装置；1402-外弧冷却装置；1403-导辊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的本发明设备的整体结构图中，本发明主要包括连铸机主体1、第一钢包转台2和第二钢包转台3、中间包安装平台4、第一中间包5、第二中间包6、第一结晶器9、第二结晶器10、复合区11、挤压辊12、压下辊13、二冷区14、拉矫机15、火焰切割装置16、除鳞机17以及连轧机组18，

所述第一钢包转台安装在连铸机主体顶部，第一钢包转台下方的连铸机主体上安装中间包安装平台，在中间包安装平台上安装第一中间包，第一中间包下部安装第一结晶器，第一钢包转台与第一中间包之间通过滑动水口接通，第一中间包与第一结晶器之间通过浸入式水口接通；

所述第二钢包转台安装在连铸机主体顶部，第二钢包转台下方的连铸机主体上也安装中间包安装平台，在中间包安装平台上安装第二中间包，第二中间包下部安装第二结晶器，第二钢包转台与第二中间包之间通过滑动水口接通，第二中间包与第二结晶器之间通过浸入式水口接通；

所述第一钢包转台与第二钢包转台同高、第一中间包与第二中间包同高、第一结晶器与第二结晶器同高；便于两者复合板材进行同时浇铸；

在第一结晶器和第二结晶器下部设有复合区，所述复合区包括两对第一拉辊1101、两对第二拉辊1102、六个外侧压弯辊1103和六个内侧压弯辊1104；在两个结晶器出口处两侧分别安装一对第一拉辊，对应每根第一拉辊的下方安装第二拉辊，所述第一拉辊与第二拉辊直径相同；在每根外侧的第二拉辊的下方从上至下安装三根外侧压弯辊，在每根内侧的第二拉辊的下方从上至下安装三根内侧压弯辊，所述三根外侧压弯辊与三根内侧压弯辊一一对应；位于同一高度的内侧压弯辊的直径相同，从上至下的内侧压弯辊的直径依次变小；所有外侧压弯辊的直径均相同且大于内侧压弯辊的直径，内侧压弯辊比位于相对应位置的外侧压弯辊的转速高，并且每对内侧压弯辊和外侧压弯辊的辊面线速度相同；在复合区下方出口200mm～300mm处对称设置一对挤压辊，挤压辊下方设置一对压下辊，压下辊可通过对应的液压装置进行辊缝调整，对复合板坯进行小压下量的轧制；在压下辊下方500mm～600mm处设置二冷区；所述二冷区中设有多对导辊1403、内弧冷却装置1401、外弧冷却装置1402，多对导辊对称安装后形成一个底端出口为水平段的弧形段通道，内弧冷却装置安装在弧形段通道内弧，外弧冷却装置安装在弧形段通道的外弧；在二冷区的弧形段通道的水平段出口外1米～2米处安装拉矫机，所述拉矫机依次与火焰切割装置、除磷机、连轧机组相连。

进一步的，在第一结晶器上安装第一结晶器振动装置7；在第二结晶器安装第二结晶器振动装置8，能更好地使结晶器中的液态金属凝固。

进一步的，所述的第一结晶器和第二结晶器均设有在线调宽装置。能够对不同厚度规格的板材进行复合，即复合板坯的两种板材的厚度能够进行调整。

进一步的，所述第一拉辊、第二拉辊、外侧压弯辊、内侧压弯辊、挤压辊和压下辊均单独连接液压控制装置进行压下量的调整，实现两种板材在连铸过程中顺利实现拉坯和复合，并能够满足不同板材厚度的生产要求。

进一步的，在复合区中安装吹氩装置，该装置固定在连铸机主体上。为了两种板材在复合之前，避免板材表面发生二次氧化，所述的第一拉辊、第二拉辊和六个内侧压弯辊之间设置有吹氩装置。

进一步的，为了使两种不同的板材在二冷区能够实现同步冷却，所述二冷区中的导辊通过液压装置进行压下量的调整，內弧冷却装置和外弧冷却装置均为喷水冷却方式，并分别设置有单独的喷水量和喷水速度的调节系统。

另外，中间包与钢包转台之间通过滑动水口连通，可便于调整浇铸速度。

本发明所述的复合板材连铸连轧设备的复合板材连铸连轧工艺，结合图1做进一步说明，在具体生产操作时可按如下步骤操作：

(1)对第一中间包、第二中间包、第一结晶器、第二结晶器进行的清理检查，确保包内无杂质；

(2)放置第一引锭杆22和第二引锭杆24，使第一引锭头21和第二引锭头23分别进入第一结晶器和第二结晶器，使第一引锭头和第二引锭头分别位于第一结晶器下口50mm处和第二结晶器下口50mm处；

(3)再次检查连铸机各组成部分，确保第一结晶器和第二结晶器的良好密封状态，通过各自的液压装置对第一拉辊、第二拉辊、外侧压弯辊、内侧压弯辊进行控制，调整两对第一拉辊之间的辊缝大小，调整两对第二拉辊之间的辊缝大小，调整相应的外侧压弯辊与内侧压弯辊之间的辊缝大小，调整到板坯要求的厚度值，并分别与第一结晶器下口和第二结晶器下口进行对中操作；

(4)开始浇铸操作，通过天车或电磁吊等设备将待进行复合的两种材料的精炼钢液分别倒入第一钢包转台和第二钢包转台；操作完成后，依次打开第一中间包和第二中间包中的滑动水口，开始进行浇铸工序，待第一结晶器和第二结晶器中的钢液形成初始坯壳，并达到可拉坯程度时，同步启动第一引锭杆和第二引锭杆向下运动，分别拉出第一种复合板坯19和第二种复合板坯20；第一结晶器和第二结晶器均设置有在线调宽装置，可根据实际生产要求，启动快速调整结晶器宽度装置，进行不同厚度板材的复合；

(5)待第一引锭杆和第二引锭杆运动至复合区时，再次调整两对第一拉辊和两对第二拉辊之间的辊缝大小，以及每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊组成的三对压弯辊之间的辊缝大小，使每个辊均与复合板坯接触；如图3所示。

(6)继续牵引第一引锭杆和第二引锭杆，当第一引锭头和第二引锭头刚从复合区出来时，立刻调整每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊的位置，让每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊均向中央靠拢，每个内侧压弯辊同时向上移动一定距离，但保持每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊组成的三对压弯辊之间的辊缝大小不变，三对压弯辊从上到下向中央靠拢的距离值逐渐减小，如图2所示，此时将完成两种板坯的初步复合；

(7)完成初步复合的两种板坯在第一引锭杆和第二引锭杆的牵引下继续运动至挤压辊和压下辊时，分别调整挤压辊和压下辊的辊缝值，并使压下辊的辊缝值略小于挤压辊的辊缝值；

(8)当复合板坯进入二冷区后，分别开启內弧冷却装置和外弧冷却装置，根据实际复合的两种板材的特性，以及当前复合板坯内弧面和外弧面的温度大小，分别调整內弧冷却装置和外弧冷却装置的控制系统，从而使两种复合板坯的冷却同步。

(9)复合板坯从二冷区出来后进入拉矫机进行矫直工序，出拉矫机后，进行脱引锭头，撤回引锭杆操作；

(10)复合板坯依次进入火焰切割装置、除鳞机和连轧机组，此时可进入连续的连铸连轧工艺。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种复合板材连铸连轧设备，主要包括连铸机主体、第一钢包转台和第二钢包转台、中间包安装平台、第一中间包、第二中间包、第一结晶器、第二结晶器、复合区、挤压辊、压下辊、二冷区、拉矫机、火焰切割装置、除鳞机以及连轧机组，其特征在于：

所述第一钢包转台安装在连铸机主体顶部，第一钢包转台下方的连铸机主体上安装中间包安装平台，在中间包安装平台上安装第一中间包，第一中间包下部安装第一结晶器，第一钢包转台与第一中间包之间通过滑动水口接通，第一中间包与第一结晶器之间通过浸入式水口接通；

所述第二钢包转台安装在连铸机主体顶部，第二钢包转台下方的连铸机主体上也安装中间包安装平台，在中间包安装平台上安装第二中间包，第二中间包下部安装第二结晶器，第二钢包转台与第二中间包之间通过滑动水口接通，第二中间包与第二结晶器之间通过浸入式水口接通；所述第一钢包转台与第二钢包转台同高、第一中间包与第二中间包同高、第一结晶器与第二结晶器同高；

在第一结晶器和第二结晶器下部设有复合区，所述复合区包括两对第一拉辊、两对第二拉辊、六个外侧压弯辊和六个内侧压弯辊；在两个结晶器出口处两侧分别安装一对第一拉辊，对应每根第一拉辊的下方安装第二拉辊，所述第一拉辊与第二拉辊直径相同；在每根外侧的第二拉辊的下方从上至下安装三根外侧压弯辊，在每根内侧的第二拉辊的下方从上至下安装三根内侧压弯辊，所述三根外侧压弯辊与三根内侧压弯辊一一对应；位于同一高度的内侧压弯辊的直径相同，从上至下的内侧压弯辊的直径依次变小；所有外侧压弯辊的直径均相同且大于内侧压弯辊的直径，内侧压弯辊比位于相对应位置的外侧压弯辊的转速高，并且每对内侧压弯辊和外侧压弯辊的辊面线速度相同；在复合区下方出口200mm～300mm处对称设置一对挤压辊，挤压辊下方设置一对压下辊，在压下辊下方500mm～600mm处设置二冷区；所述二冷区中设有多对导辊、内弧冷却装置、外弧冷却装置，多对导辊对称安装后形成一个底端出口为水平段的弧形段通道，内弧冷却装置安装在弧形段通道内弧，外弧冷却装置安装在弧形段通道的外弧；在二冷区的弧形段通道的水平段出口外1米～2米处安装拉矫机，所述拉矫机依次与火焰切割装置、除磷机、连轧机组相连。

2.根据权利要求1所述的一种复合板材连铸连轧设备，其特征在于：在第一结晶器上安装第一结晶器振动装置；在第二结晶器安装第二结晶器振动装置。

3.根据权利要求1所述的一种复合板材连铸连轧设备，其特征在于：所述的第一结晶器和第二结晶器均设有结晶器在线调宽装置。

4.根据权利要求1所述的一种复合板材连铸连轧设备，其特征在于：所述第一拉辊、第二拉辊、外侧压弯辊、内侧压弯辊、挤压辊和压下辊均单独连接液压控制装置。

5.根据权利要求1所述的一种复合板材连铸连轧设备，其特征在于：在复合区中安装吹氩装置，该吹氩装置固定在连铸机主体上。

6.根据权利要求1所述的一种复合板材连铸连轧设备，其特征在于：所述二冷区中的导辊通过液压装置进行压下量的调整，內弧冷却装置和外弧冷却装置均为喷水冷却方式，并分别设置有单独的喷水量和喷水速度的调节系统。

7.一种采用上述权利要求之一所述复合板材连铸连轧设备的复合板材连铸连轧工艺，其特征在于，所述工艺包含以下步骤：

(1)对第一中间包、第二中间包、第一结晶器、第二结晶器进行的清理检查，确保包内无杂质；

(2)放置第一引锭杆和第二引锭杆，使第一引锭头和第二引锭头分别进入第一结晶器和第二结晶器，使第一引锭头和第二引锭头分别位于第一结晶器下口50mm处和第二结晶器下口50mm处；

(3)再次检查连铸机各组成部分，确保第一结晶器和第二结晶器的良好密封状态，通过各自的液压装置对第一拉辊、第二拉辊、外侧压弯辊、内侧压弯辊进行控制，调整两对第一拉辊之间的辊缝大小，调整两对第二拉辊之间的辊缝大小，调整相应的外侧压弯辊与内侧压弯辊之间的辊缝大小，调整到板坯要求的厚度值，并分别与第一结晶器下口和第二结晶器下口进行对中操作；

(4)开始浇铸操作，通过天车或电磁吊等设备将待进行复合的两种材料的精炼钢液分别倒入第一钢包转台和第二钢包转台；操作完成后，依次打开第一中间包和第二中间包中的滑动水口，开始进行浇铸工序，待第一结晶器和第二结晶器中的钢液形成初始坯壳，并达到可拉坯程度时，同步启动第一引锭杆和第二引锭杆向下运动，分别拉出第一种复合板坯和第二种复合板坯；第一结晶器和第二结晶器均设置有结晶器在线调宽装置，可根据实际生产要求，启动结晶器在线调宽装置，进行不同厚度板材的复合；

(5)待第一引锭杆和第二引锭杆运动至复合区时，再次调整两对第一拉辊和两对第二拉辊之间的辊缝大小，以及每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊组成的三对压弯辊之间的辊缝大小，使每个辊均与复合板坯接触；

(6)继续牵引第一引锭杆和第二引锭杆，当第一引锭头和第二引锭头刚从复合区出来时，立刻调整每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊的位置，让每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊均向中央靠拢，每个内侧压弯辊同时向上移动一定距离，但保持每一个外侧压弯辊和每一个内侧压弯辊组成的三对压弯辊之间的辊缝大小不变，三对压弯辊从上到下向中央靠拢的距离值逐渐减小，此时将完成两种板坯的初步复合；

(7)完成初步复合的两种板坯在第一引锭杆和第二引锭杆的牵引下继续运动至挤压辊和压下辊时，分别调整挤压辊和压下辊的辊缝值，并使压下辊的辊缝值略小于挤压辊的辊缝值；

(8)当复合板坯进入二冷区后，分别开启內弧冷却装置和外弧冷却装置，根据实际复合的两种板材的特性，以及当前复合板坯内弧面和外弧面的温度大小，分别调整內弧冷却装置和外弧冷却装置的控制系统，从而使两种复合板坯的冷却同步；

(9)复合板坯从二冷区出来后进入拉矫机进行矫直工序，出拉矫机后，进行脱引锭头，撤回引锭杆操作；

(10)复合板坯依次进入火焰切割装置、除鳞机和连轧机组，此时可进入连续的连铸连轧工艺。