CN108080415B - 一种镁合金电磁倾斜式铸轧机及镁合金板带铸轧方法 - Google Patents

一种镁合金电磁倾斜式铸轧机及镁合金板带铸轧方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种镁合金电磁倾斜式铸轧机及镁合金板带铸轧方法，铸轧辊组件安装在支撑架内，由水平并列设置的固定铸轧辊和移动铸轧辊组成，固定铸轧辊及移动铸轧辊分别连接铸轧辊驱动装置；移动铸轧辊在铸轧辊压紧装置作用下移动实现辊缝调节；支撑架在铸轧辊倾斜装置的作用下，能够带动铸轧辊组件绕其轴线方向整体倾斜一个角度；固定铸轧辊与移动铸轧辊之间、辊面的两侧分别设有电磁搅拌器。本发明将电磁铸轧、倾斜铸轧、异步铸轧与辊缝调节功能集成为一体，能够解决镁合金铸轧后板坯成分分布不均匀、板坯与侧封板粘合、板坯开裂及拉坯时承受过大弯曲应力的问题，提高板坯整体加工性能；所采用的铸轧机结构紧凑，布局合理，操作、调整、维护方便。

Description

一种镁合金电磁倾斜式铸轧机及镁合金板带铸轧方法
技术领域
本发明涉及金属板带加工技术领域，尤其涉及一种镁合金电磁倾斜式铸轧机及镁合金板带铸轧方法。
背景技术
镁合金被誉为21世纪绿色环保金属结构材料，但由于其塑性差，加工成本高，大部分镁制品均采用铸造生产，限制了镁合金的推广应用。镁合金产品生产作为国家战略性新兴产业，对东北汽车产业，军工产业，电子信息产业带来了新的生机。中国的辽宁省具有丰富的菱镁矿资源，可利用地区过剩的加工能力，实现产业转型，生产高附加值产品。
公开号为CN106984781A的中国专利，公开了“一种新型镁合金铸轧机”，在铸轧过程中实现了倾斜角度的调整，提高了镁合金板材的成材率；其采用的是水平倾斜铸轧，2个铸轧辊一上一下倾斜设置，轧件基本为水平移动，易引起比重偏析，且铸轧速度慢；另外其没有公开铸轧辊倾斜后能够辊缝调节及异步轧制的功能，因此无法保证铸轧板两侧受力均匀。
公开号为CN 102211153A的中国专利，公开了“一种镁合金板带的电磁场铸轧方法”，采用电磁场铸轧技术，省略了热轧工序，极大地缩短了工艺流程，也降低了能耗；与普通连续铸轧法相比，带坯抗拉强度提高17％左右，屈服强度提高24％左右，硬度值提高67％左右。制备出的镁合金板带板面光洁，边部整齐，组织及力学性能良好，电磁铸轧的镁合金板带之所以具有优良的力学性能，这是因为电磁场的引入对铸轧过程的流场产生扰动，提高了镁合金熔体与轧辊的接触强度，强化熔体的凝固相变及动态形核过程，可获得细小的晶粒组织。但是其没有公开能够实现镁合金板带电磁场铸轧的装置或结构。
发明内容
本发明提供了一种镁合金电磁倾斜式铸轧机及镁合金板带铸轧方法，将电磁铸轧、倾斜铸轧、异步铸轧与辊缝调节功能集成为一体，能够解决镁合金铸轧后板坯成分分布不均匀、板坯与侧封板粘合、板坯开裂及拉坯时承受过大弯曲应力的问题，提高板坯整体加工性能；所采用的铸轧机结构紧凑，布局合理，操作、调整、维护方便。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种基于镁合金电磁倾斜式铸轧机的镁合金板带铸轧方法，所述镁合金电磁倾斜式铸轧机包括铸轧辊组件、铸轧辊驱动装置、支撑架、电磁搅拌器、铸轧辊压紧装置和铸轧辊倾斜装置；所述铸轧辊组件安装在支撑架内，由水平并列设置的固定铸轧辊和移动铸轧辊组成，所述固定铸轧辊、移动铸轧辊均由自外向内依次设置的铜套、铸轧辊芯及水冷辊芯组成，辊身为圆柱形；水冷辊芯两端通过轴承安装在支撑架上，且水冷辊芯的辊颈与轴承内圈之间为过盈配合；水冷辊芯的一端通过联轴器与铸轧辊驱动装置连接，另一端通过法兰连接旋转接头，水冷辊芯内的冷却水道通过旋转接头与外部冷却水循环系统连通；
固定铸轧辊及移动铸轧辊分别连接对应的铸轧辊驱动装置，并能够在其带动下相对转动；移动铸轧辊还能够在铸轧辊压紧装置作用下向靠近或背离固定铸轧辊的方向移动，以实现辊缝的调节；支撑架在铸轧辊倾斜装置的作用下，能够带动铸轧辊组件绕其轴线方向整体倾斜一个角度；所述铸轧辊倾斜装置由倾斜液压缸、倾斜驱动液压管路、上接轴、下接轴及倾斜装置底座组成，倾斜装置底座固定在机架上，倾斜液压缸的缸体一端通过下接轴与倾斜装置底座铰接，倾斜液压缸的推杆一端通过上接轴与对应侧支撑架的底部铰接，倾斜液压缸缸体一侧的机架上设支撑圆环，倾斜液压缸缸体中部套设在支撑圆环中；远离倾斜液压缸一侧的支撑架与底座之间设定位块；倾斜液压缸通过倾斜驱动液压管路连接液压站；
固定铸轧辊与移动铸轧辊之间、辊面的两侧分别设有电磁搅拌器，电磁搅拌器由励磁线圈、极靴、导磁壳和侧封板组成，导磁壳固定在支撑架上，励磁线圈通过极靴分别固定在导磁壳内的上部和下部，极靴由硅钢片叠压成喇叭状，导磁壳是由外盖和内盖组成的封闭式壳体，外盖的上、下两端呈斜楔形状态，内盖的内侧通过连接螺栓固定有侧封板；导磁壳内的上部和下部分别设有1排极靴，极靴水平设置，多个励磁线圈分别缠绕在对应的极靴外侧；侧封板位于上部的极靴和下部的极靴之间；固定铸轧辊的辊面、移动铸轧辊的辊面及2个侧封板之间形成镁合金铸轧熔池；所述铸轧辊压紧装置由压紧液压缸、压紧驱动液压管路及推辊装置组成，推辊装置的一端与压紧液压缸的推杆连接，另一端设有2个推拉环，2个推拉环分别套设在移动铸轧辊水冷辊芯两侧的辊颈上，推拉环与辊颈之间涂有润滑油；压紧液压缸通过压紧驱动液压管路连接液压站；
所述镁合金板带铸轧方法包括如下步骤：
1)铸轧作业开始前，先将电磁搅拌器接通电源，将旋转接头与外部冷却水循环系统连通；
2)铸轧作业开始时，启动倾斜液压缸，使支撑架带动铸轧辊组件整体倾斜到设定的角度；启动压紧液压缸，通过推辊装置使移动铸轧辊移动，将固定铸轧辊与移动铸轧辊之间的辊缝调节到设定距离，并使2个铸轧辊之间保持适当的压力，实现铸轧力调整；
3)向铸轧熔池内注入镁合金熔体，启动铸轧辊驱动装置，带动固定铸轧辊、移动铸轧辊同步或差速转动，实现镁合金铸轧；镁合金铸轧过程中，通过电磁搅拌器产生电磁力，不断搅拌镁合金熔体，使其成分均匀，避免铸轧后的板坯开裂；电磁搅拌器产生的电磁推力还能够避免镁合金铸轧时与侧封板发生粘合；
4)倾斜铸轧能够避免镁合金拉坯过程中承受过大弯曲应力，从而保证铸轧质量；铸轧成型后的镁合金铸轧件自铸轧辊组件下方由拉坯装置拉出。
所述铸轧辊驱动装置由变频电机及减速机组成。
所述镁合金电磁倾斜式铸轧机还包括底座和机架，底座固定在机架上；所述支撑架安放在底座顶面设置的缓冲块上，支撑架下方的底座上开设供镁合金铸轧件通过的通孔；铸轧辊驱动装置固定在底座上。
所述倾斜液压缸为2组，分别设于支撑架的两侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)倾斜式铸轧与水平铸轧相比，可以减轻镁合金铸轧件的比重偏析，与立式铸轧相比，可减小拉坯过程中承受过大弯曲应力；出铸轧辊后的镁合金铸轧件以一定倾斜角度向下移动，铸轧速度加快，铸轧效率提高；
2)实现了电磁铸轧在镁合金板带生产的实际应用，利用电磁力实现铸轧熔池的搅拌，使得粗大的镁合金柱状晶向细密的等轴晶转化，避免了板材开裂与不利孪晶织构出现；
3)电磁搅拌器的电磁推力作用能够避免镁合金铸轧件与侧封板粘合，提高侧封板使用寿命；
4)在实现倾斜铸轧及电磁铸轧的同时，还能够进行辊缝调节及异步轧制，最大限度保证轧制质量；
5)集多种功能为一体的铸轧机结构紧凑，布局合理，各组成装置之间均为可拆卸连接，操作、调整、维护方便。
附图说明
图1是本发明所述一种镁合金电磁倾斜式铸轧机的结构示意图。
图2是本发明所述铸轧辊组件安装结构示意图。
图3是图2中的Ⅰ部放大图。
图4是本发明所述电磁搅拌器的爆炸图。
图5是本发明所述电磁搅拌器的绕线结构示意图。
图6是本发明所述固定铸轧辊/移动铸轧辊的结构示意图。
图7是本发明所述铸轧辊压紧装置安装示意图。
图8是图7中的Ⅱ部放大图。
图9是本发明所述铸轧辊倾斜装置的安装示意图。
图10是图9中的Ⅲ部放大图。
图中：1.变频电机2.减速机3.支撑架4.固定铸轧辊5.移动铸轧辊6.旋转接头7.底座8.机架9.液压站10.电磁搅拌器11.轴承12.缓冲块13.定位块14.外盖15.内盖16.侧封板17.连接螺栓18.极靴19.导磁壳20.励磁线圈21.铜套22.铸轧辊芯23.水冷辊芯24.压紧液压缸25.压紧驱动液压管路26.上接轴27.下接轴28.倾斜驱动液压管路29.倾斜液压缸30.倾斜装置底座31.支撑圆环32.倾斜液压缸的推杆33.镁合金铸轧件
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种基于镁合金电磁倾斜式铸轧机的镁合金板带铸轧方法，所述镁合金电磁倾斜式铸轧机，包括铸轧辊组件、铸轧辊驱动装置、支撑架3、电磁搅拌器10、铸轧辊压紧装置和铸轧辊倾斜装置；所述铸轧辊组件安装在支撑架3内，由水平并列设置的固定铸轧辊4和移动铸轧辊5组成，如图6所示，所述固定铸轧辊4、移动铸轧辊5均由自外向内依次设置的铜套21、铸轧辊芯22及水冷辊芯23组成，辊身为圆柱形；水冷辊芯23两端通过轴承11安装在支撑架3上，且水冷辊芯23的辊颈与轴承11内圈之间为过盈配合；水冷辊芯23的一端通过联轴器与铸轧辊驱动装置连接，另一端通过法兰连接旋转接头6，水冷辊芯23内的冷却水道通过旋转接头6与外部冷却水循环系统连通。
固定铸轧辊4及移动铸轧辊5分别连接对应的铸轧辊驱动装置，并能够在其带动下相对转动；移动铸轧辊5还能够在铸轧辊压紧装置作用下向靠近或背离固定铸轧辊4的方向移动，以实现辊缝的调节；支撑架3在铸轧辊倾斜装置的作用下，能够带动铸轧辊组件绕其轴线方向整体倾斜一个角度；如图9、10所示，铸轧辊倾斜装置由倾斜液压缸29、倾斜驱动液压管路28、上接轴26、下接轴27及倾斜装置底座30组成，倾斜装置底座30固定在机架8上，倾斜液压缸29的缸体一端通过下接轴27与倾斜装置底座30铰接，倾斜液压缸的推杆32一端通过上接轴26与对应侧支撑架3的底部铰接，倾斜液压缸29缸体一侧的机架8上设支撑圆环31，倾斜液压缸29缸体中部套设在支撑圆环31中；远离倾斜液压缸29一侧的支撑架3与底座7之间设定位块13；倾斜液压缸29通过倾斜驱动液压管路28连接液压站9。
如图2、图3所示，固定铸轧辊4与移动铸轧辊5之间、辊面的两侧分别设有电磁搅拌器10，如图4、图5所示，电磁搅拌器10由励磁线圈20、极靴18、导磁壳19和侧封板16组成，导磁壳19固定在支撑架3上，励磁线圈20通过极靴18分别固定在导磁壳19内的上部和下部，极靴18由硅钢片叠压成喇叭状，导磁壳19是由外盖14和内盖15组成的封闭式壳体，外盖14的上、下两端呈斜楔形状态，内盖15的内侧通过连接螺栓17固定有侧封板16；导磁壳19内的上部和下部分别设有1排极靴18，极靴18水平设置，多个励磁线圈20分别缠绕在对应的极靴18外侧；侧封板6位于上部的极靴18和下部的极靴18之间；固定铸轧辊4的辊面、移动铸轧辊5的辊面及2个侧封板16之间形成镁合金铸轧熔池。如图7、图8所示，所述铸轧辊压紧装置由压紧液压缸24、压紧驱动液压管路25及推辊装置组成，推辊装置的一端与压紧液压缸24的推杆连接，另一端设有2个推拉环，2个推拉环分别套设在移动铸轧辊5水冷辊芯23两侧的辊颈上，推拉环与辊颈之间涂有润滑油；压紧液压缸24通过压紧驱动液压管路25连接液压站9。
所述铸轧辊驱动装置由变频电机1及减速机2组成。
如图1所示，所述镁合金电磁倾斜式铸轧机还包括底座7和机架8，底座7固定在机架8上；所述支撑架3安放在底座7顶面设置的缓冲块12上，支撑架3下方的底座7上开设供镁合金铸轧件33通过的通孔；铸轧辊驱动装置固定在底座7上。
所述倾斜液压缸29为2组，分别设于支撑架3的两侧。
一种基于所述镁合金电磁倾斜式铸轧机的镁合金板带铸轧方法，包括如下步骤：
1)铸轧作业开始前，先将电磁搅拌器10接通电源，将旋转接头6与外部冷却水循环系统连通；
2)铸轧作业开始时，启动倾斜液压缸29，使支撑架3带动铸轧辊组件整体倾斜到设定的角度；启动压紧液压缸24，通过推辊装置使移动铸轧辊5移动，将固定铸轧辊4与移动铸轧辊5之间的辊缝调节到设定距离，并使2个铸轧辊4、5之间保持适当的压力，实现铸轧力调整；
3)向铸轧熔池内注入镁合金熔体，启动铸轧辊驱动装置，带动固定铸轧辊4、移动铸轧辊5同步或差速转动，实现镁合金铸轧；镁合金铸轧过程中，通过电磁搅拌器10产生电磁力，不断搅拌镁合金熔体，使其成分均匀，避免铸轧后的板坯开裂；电磁搅拌器10产生的电磁推力还能够避免镁合金铸轧时与侧封板16发生粘合；
4)倾斜铸轧能够避免镁合金拉坯过程中承受过大弯曲应力，从而保证铸轧质量；铸轧成型后的镁合金铸轧件33自铸轧辊组件下方由拉坯装置拉出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于镁合金电磁倾斜式铸轧机的镁合金板带铸轧方法，其特征在于，所述镁合金电磁倾斜式铸轧机包括铸轧辊组件、铸轧辊驱动装置、支撑架、电磁搅拌器、铸轧辊压紧装置和铸轧辊倾斜装置；所述铸轧辊组件安装在支撑架内，由水平并列设置的固定铸轧辊和移动铸轧辊组成，所述固定铸轧辊、移动铸轧辊均由自外向内依次设置的铜套、铸轧辊芯及水冷辊芯组成，辊身为圆柱形；水冷辊芯两端通过轴承安装在支撑架上，且水冷辊芯的辊颈与轴承内圈之间为过盈配合；水冷辊芯的一端通过联轴器与铸轧辊驱动装置连接，另一端通过法兰连接旋转接头，水冷辊芯内的冷却水道通过旋转接头与外部冷却水循环系统连通；
固定铸轧辊及移动铸轧辊分别连接对应的铸轧辊驱动装置，并能够在其带动下相对转动；移动铸轧辊还能够在铸轧辊压紧装置作用下向靠近或背离固定铸轧辊的方向移动，以实现辊缝的调节；支撑架在铸轧辊倾斜装置的作用下，能够带动铸轧辊组件绕其轴线方向整体倾斜一个角度；所述铸轧辊倾斜装置由倾斜液压缸、倾斜驱动液压管路、上接轴、下接轴及倾斜装置底座组成，倾斜装置底座固定在机架上，倾斜液压缸的缸体一端通过下接轴与倾斜装置底座铰接，倾斜液压缸的推杆一端通过上接轴与对应侧支撑架的底部铰接，倾斜液压缸缸体一侧的机架上设支撑圆环，倾斜液压缸缸体中部套设在支撑圆环中；远离倾斜液压缸一侧的支撑架与底座之间设定位块；倾斜液压缸通过倾斜驱动液压管路连接液压站；
固定铸轧辊与移动铸轧辊之间、辊面的两侧分别设有电磁搅拌器，电磁搅拌器由励磁线圈、极靴、导磁壳和侧封板组成，导磁壳固定在支撑架上，励磁线圈通过极靴分别固定在导磁壳内的上部和下部，极靴由硅钢片叠压成喇叭状，导磁壳是由外盖和内盖组成的封闭式壳体，外盖的上、下两端呈斜楔形状态，内盖的内侧通过连接螺栓固定有侧封板；导磁壳内的上部和下部分别设有1排极靴，极靴水平设置，多个励磁线圈分别缠绕在对应的极靴外侧；侧封板位于上部的极靴和下部的极靴之间；固定铸轧辊的辊面、移动铸轧辊的辊面及2个侧封板之间形成镁合金铸轧熔池；所述铸轧辊压紧装置由压紧液压缸、压紧驱动液压管路及推辊装置组成，推辊装置的一端与压紧液压缸的推杆连接，另一端设有2个推拉环，2个推拉环分别套设在移动铸轧辊水冷辊芯两侧的辊颈上，推拉环与辊颈之间涂有润滑油；压紧液压缸通过压紧驱动液压管路连接液压站；
所述镁合金板带铸轧方法包括如下步骤：
1)铸轧作业开始前，先将电磁搅拌器接通电源，将旋转接头与外部冷却水循环系统连通；
2)铸轧作业开始时，启动倾斜液压缸，使支撑架带动铸轧辊组件整体倾斜到设定的角度；启动压紧液压缸，通过推辊装置使移动铸轧辊移动，将固定铸轧辊与移动铸轧辊之间的辊缝调节到设定距离，并使2个铸轧辊之间保持适当的压力，实现铸轧力调整；
3)向铸轧熔池内注入镁合金熔体，启动铸轧辊驱动装置，带动固定铸轧辊、移动铸轧辊同步或差速转动，实现镁合金铸轧；镁合金铸轧过程中，通过电磁搅拌器产生电磁力，不断搅拌镁合金熔体，使其成分均匀，避免铸轧后的板坯开裂；电磁搅拌器产生的电磁推力还能够避免镁合金铸轧时与侧封板发生粘合；
4)倾斜铸轧能够避免镁合金拉坯过程中承受过大弯曲应力，从而保证铸轧质量；铸轧成型后的镁合金铸轧件自铸轧辊组件下方由拉坯装置拉出。
2.根据权利要求1所述的一种基于镁合金电磁倾斜式铸轧机的镁合金板带铸轧方法，其特征在于，所述铸轧辊驱动装置由变频电机及减速机组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于镁合金电磁倾斜式铸轧机的镁合金板带铸轧方法，其特征在于，所述镁合金电磁倾斜式铸轧机还包括底座和机架，底座固定在机架上；所述支撑架安放在底座顶面设置的缓冲块上，支撑架下方的底座上开设供镁合金铸轧件通过的通孔；铸轧辊驱动装置固定在底座上。
4.根据权利要求1所述的一种基于镁合金电磁倾斜式铸轧机的镁合金板带铸轧方法，其特征在于，所述倾斜液压缸为2组，分别设于支撑架的两侧。
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