CN108405617A - 一种高强合金铝高速水平铸轧生产装备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高强合金铝高速水平铸轧生产装备及工艺，属于铸轧技术领域，包括依次设置的供液前箱、铸嘴、带辊组合式冷却装置、铸轧机、导向辊、过渡导板、夹送辊、液压剪、过渡导板、偏导辊、卷取机及卸卷小车，所述供液前箱上设有液位控制装置，所述铸轧机通过设置在机座上的摆动装置与机座摆动连接，所述铸轧机上还设有冷却系统。本发明有效地提高了带辊组合式冷却装置与铸轧机的联合配组协调生产能力，实现通过“预冷+终冷”与“终轧”相适应的控制能力，达到满足高速连续铸轧生产的目的。
Description
技术领域
本发明属于有色金属铸轧装备及生产工艺技术领域，具体的涉及用于高强度合金铝高速水平铸轧的装备及生产工艺。
背景技术
高强度的合金铝具有较高强度、较高塑形，而密度轻等特点，已在航空航天领域、汽车领域以及军工领域等里广泛备受青睐，但由于受生产效率低、产量小等因素，致使其应用受限、使用量较小。这种由于高强度合金铝产量小而与市场需求量大相矛盾，因而迫使人们会不断的更新生产技术。
目前，随着科学技术的不断更新，我国在航空和汽车等各个领域都对高强度和超高强度合金铝的需求也越来越高、越来越大，然而现有所需的航空级铝板、汽车用铝板等多依靠进口，尚不能满足这一生产要求。我国在现有铝铸轧生产中，传统的铝带铸轧机仅适用于生产纯铝、铜铝合金或强度较低的合金铝，同时生产速度慢、生产效率低、产能小，严重制约了高强合金铝的生产需求，特别是高强合金铝汽车用板的需求及日新月异的蓬勃发展，越来越对生产效率、生产质量及产能等提出了更高、更强的要求。因而探索寻求高效的合金铝连续铸轧的生产工艺及装备已是企业生产需求导向的一种技术革命，也是未来高强合金铝生产发展的技术方向。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型的高速水平铸轧生产工艺及装备，用于解决现有技术中因铸轧速度慢、生产效率低，甚至由于因冷却能力不足而不能生产高强度的合金铝等问题。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的一种高强合金铝高速水平铸轧生产装备，包括供液前箱、液位控制装置、铸嘴、带辊组合式冷却装置、铸轧机、机座、摆动装置、导向辊、过渡导板、夹送辊、液压剪、辊式导板、卷取机及卸卷小车等组成；所述供液前箱水平安装在所述铸嘴的前端，所述液位控制装置安装于所述供液前箱上；所述带辊组合式冷却装置安装在所述铸轧机入口与所述铸嘴之间，并与所述铸轧机相连；所述铸轧机安装在机座上，并与摆动装置相连；所述导向辊安装在所述铸轧机的出口侧，并固定在机座上，所述过渡导板安装在导向辊后，并固定在基础上；所述夹送辊安装在过渡导板后方，并固定在基础上；所述液压剪安装所述夹送辊后端并与夹送辊相连；在所述液压剪后依次安装辊式导板、偏导辊、卷取机及卸卷小车；所述铸轧机上还设置有冷却系统。
进一步，为了用于储存熔融的铝液，所述供液前箱的箱体为耐热、保温和抗氧化的结构体，其内可设置有加热装置。
进一步，为了用于控制供液前箱内的液面高度，以保持供液前箱内液面的液位高度，所述液位控制装置为浮球杠杆位移传感装置，由浮球、位移旋转杠杆、配重以及检查装置等组成。
进一步，为了用于熔融铝液流体从供液前箱均匀分布流向带辊组合式冷却装置，并确保熔融铝液流向稳定和分布均匀，所述铸嘴的内壁为防粘抗氧化层，并分布为扇形带锥的布流结构体，由铸铁本体、内衬保护层等组成。
进一步，为了用于熔融铝液从铸嘴顺利进入到带辊组合式冷却装置中，所述铸嘴设置在具有上下及水平位移的移动调节机构上。
进一步，为了用于对熔融铝液进行预冷和前置液固相态转变前的临界温度控制的作用,并能有效灵活多变控制液固相变转变，所述带辊组合式冷却装置包括呈上下对应设置的履带辊以及安装在履带辊上的冷却喷嘴，所述履带辊由履带、传输辊、支撑架、支撑辊、卡环组成，所述支撑架的两端设置传输辊，所述传输辊上安装履带，所述支撑辊和冷却喷嘴为多个，呈交错排布于支撑架上且位于履带内侧；沿履带转动方向的两侧外表面设置所述的卡环。
进一步，为了用于对液固相变转变的熔融铝液进行快速冷却和轧制的作用，并保证熔融铝液的快速凝固和对固体的轧制作用，所述铸轧机采用双辊结构，其双辊为大直径的辊套辊，辊套镶嵌在辊芯上，辊芯一端与所述冷却系统相连，另一端与传动系统相连，并将双辊镶嵌在牌坊内；双辊铸轧机主要由铸轧辊、轴承座、牌坊、斜楔调整装置、微调装置、锁紧装置、测量装置和预紧装置和传动装置等组成；铸轧辊的两端安装在轴承座上，并一同镶嵌在牌坊内，斜楔调整装置安装在的轴承座的上面并与牌坊顶部相连；测量装置安装在下铸轧辊的轴承座下，并与下牌坊底部相连；微调装置和预紧装置安装在两铸轧辊的之间，并与牌坊相连；传动装置安装牌坊的后侧；牌坊的一端与所述机座相连，另一端与摆动装置相连。
进一步，为了用于支撑双辊铸轧机的牌坊，所述机座为焊接钢结构，底部与基础相连，一端与双辊铸轧机的牌坊相连，另一段安装所述摆动装置。
进一步，所述摆动装置的摆动部件为旋转液压缸和活动转轴等组成，一端与所述双辊铸轧机的牌坊相连，活动转轴与所述机座相连。
进一步，所述导向辊的辊子为钢棍，主要起导向作用。
进一步，所述夹送辊的辊子为辊面外敷耐热尼龙的传动辊，主要为铸轧后的铸铝板带提供前端张力，以便于运输的作用。
进一步，所述液压剪的剪子为合金工具钢，用于剪切板带的头尾和分切的作用。
进一步，所述过渡导板用于板带的传输中起支撑的作用。
进一步，所述卷取机主要由齿轮箱、卷筒和传动装置等组成，用于对铸轧后的铸铝板带进行卷取成卷的作用；所述卷筒为胀缩卷筒，主要由胀缩系统、心轴及斜楔筒块等组成。
进一步，所述卸卷小车主要由机架、伸缩移动台和行走机构等组成，用于对铸轧完形成的带卷进行卸料和搬运的作用。
工作时，采用带辊组合式冷却装置对熔融铝液进行预定冷却，使铸嘴流出的高温熔融铝液降温至液固转变临界温度附近或部分固态相的形成，进而再流入双辊铸轧机辊缝区内，并经过辊缝区进行快速冷却和轧制，以快速提高熔融金属的相变能力，加速冷却凝固时间，提高铸轧速度，达到增加产能的目的。
本发明的有益效果是：本发明通过带辊组合式冷却装置与铸轧机的联合生产，实现通过“预冷+终冷”与“终轧”相适应的控制能力，达到满足高速连续铸轧生产的目的。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的实施例提供的生产装备连接示意图；
图2为本发明的实施例提供的带辊组合式冷却装置结构示意图；
图3为图2中的J-J剖视图；
图4为图1中的K-K剖视图；
附图中的元件标号分别为：1、供液前箱，2、液位控制装置，3、铸嘴，4、带辊组合式冷却装置，5、铸轧机，6、摆动装置，7、机座，8、导向辊，9、过渡导板，10、夹送辊，11、液压剪，12、辊式导板，13、偏导辊，14、卷取机，15、卸卷小车；401、履带，402、传输辊，403、支撑架，404、支撑辊，405、卡环，406、冷却喷嘴；501、铸轧辊。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1-4所示，一种高强合金铝高速水平铸轧生产装备，包括：供液前箱1、液位控制装置2、铸嘴3、带辊组合式冷却装置4、铸轧机5、摆动装置6、机座7、导向辊8、过渡导板9、夹送辊10、液压剪11、辊式导板12、偏导辊13、卷取机14、卸卷小车15；所述供液前箱1水平安装在所述铸嘴3的前端，所述液位控制装置2安装于所述供液前箱1上；所述带辊组合式冷却装置4安装在所述铸轧机5入口与所述铸嘴3之间，并与所述铸轧机5相连；所述铸轧机5安装在机座7上，并与摆动装置6相连，即所述铸轧机5通过设置在机座7上的摆动装置6与机座7摆动连接；所述导向辊8安装在所述铸轧机5的出口侧，并固定在机座7上，所述过渡导板9安装在导向辊8后，并固定在基础上；所述夹送辊10安装在过渡导板9后方，并固定在基础上；所述液压剪11安装所述夹送辊10后端并与夹送辊10相连；在所述液压剪11后依次安装辊式导板12、偏导辊13、卷取机14及卸卷小车15；所述铸轧机5上还设置有冷却系统(未画出)。通过带辊组合式冷却装置对熔融铝液进行预定冷却，使铸嘴流出的高温熔融铝液降温至液固转变临界温度附近或部分固态相的形成，进而再流入双辊铸轧机辊缝区内，并经过辊缝区进行快速冷却和轧制，以快速提高熔融金属的相变能力，加速冷却凝固时间，提高铸轧速度。采用上述方案，本发明通过带辊组合式冷却装置与铸轧机的联合生产，实现通过“预冷+终冷”与“终轧”相适应的控制能力，达到满足高速连续铸轧生产的目的。
本实施例中的带辊组合式冷却装置4包括呈上下对应设置的履带辊以及安装在履带辊上的冷却喷嘴406，所述履带辊由履带401、传输辊402、支撑架403、支撑辊404、卡环405组成，所述支撑架403的两端设置传输辊402，所述传输辊402上安装履带401，所述支撑辊403和冷却喷嘴406为多个，呈交错排布于支撑架403上且位于履带401内侧；沿履带401转动方向的两侧外表面设置所述的卡环405，所述传输辊为磁力辊，所述卡环贴合在履带上，并能根据铸轧机宽度要求进行调节。所述带辊组合式冷却装置上的冷却喷嘴的水压大小为0.3～1.2Mpa。
本实施例中的铸轧机5安装于所述机座7的上端，采用双辊结构，其铸轧辊501安装于所述铸轧机5的内部，所述摆动装置6安装在所述机架7上，且与铸轧机5相连，同时，所述铸轧机5在所述摆动装置6的驱动下能绕所述机座7转动，并能根据需求进行实时调节。在本实施例中，通过所述摆动装置6控制铸轧辊501的两辊的摆动，所述铸轧辊的摆动量的大小，是根据使用需求调节摆动装置6的状态完成。
本实施例中的所述导向辊8、过渡导板9、夹送辊10、液压剪11、辊式导板12、偏导辊13、卷取机14、卸卷小车15等布置方式，不局限于本发明所提供的方式，可根据使用需求向上或向下走行布置。
本实施例中的铸嘴3上设置在具有上下及水平位移的移动调节机构上，以满足不同的进料要求。
具体地，本发明利用该铸轧生产装备对高强度合金铝进行高速水平铸轧生产工艺包括如下步骤：
1、根据所述熔融铝液的类型，调节所述供液前箱的液位控制装置，控制所述供液前箱的液位高度；
2、当所述熔融铝液流经铸嘴时，根据所述铸轧机的宽度，调节所述铸嘴及所述卡环的相适应的宽度大小；
3、当所述熔融铝液流入带辊组合式冷却装置中，其冷却喷嘴对高温的熔融铝液进行连续不断的冷却处理，使流出带辊组合式冷却装置的熔融铝液的温度达到预设定要求，即使高温熔融铝液降温至液固转变临界温度附近或形成部分固态相；
4、当流出带辊组合式冷却装置的熔融铝液进入铸轧机，根据铸铝板带类型、厚度与宽度，通过所述铸轧机的不断的强力冷却、不断转动以及微调部件等的联合控制熔融铝液到铸铝板带高速输出；
5、当所述铸轧机出口铸铝板带的不断输出时，经过导向辊、过渡导板、夹送辊、辊式导板及偏导辊的运输将铸铝板带输入卷取机进行不断的卷取生产，当达到一定长度时进行剪切和卸卷，再次重复连续生产。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种高强合金铝高速水平铸轧生产装备，其特征在于，包括依次设置的供液前箱(1)、铸嘴(3)、带辊组合式冷却装置(4)、铸轧机(5)、导向辊(8)、过渡导板(9)、夹送辊(10)、液压剪(11)、过渡导板(12)、偏导辊(13)、卷取机(14)及卸卷小车(15)，所述供液前箱上设有液位控制装置(2)，所述铸轧机通过设置在机座(7)上的摆动装置(6)与机座摆动连接，所述铸轧机上还设有冷却系统。
2.根据权利要求1所述的高强合金铝高速水平铸轧生产装备，其特征在于，所述铸轧机为双辊铸轧机。
3.根据权利要求1所述的高强合金铝高速水平铸轧生产装备，其特征在于，所述铸嘴设置在具有上下及水平位移的移动调节机构上。
4.根据权利要求1所述的高强合金铝高速水平铸轧生产装备，其特征在于，所述带辊组合式冷却装置包括呈上下对应设置的履带辊以及安装在履带辊上的冷却喷嘴(406)，所述履带辊由履带(401)、传输辊(402)、支撑架(403)、支撑辊(404)组成，所述支撑架的两端设置传输辊，所述传输辊上安装履带，所述支撑辊和冷却喷嘴为多个，呈交错排布于支撑架上且位于履带内侧。
5.根据权利要求4所述的高强合金铝高速水平铸轧生产装备，其特征在于，所述履带辊还包括在履带转动方向的两侧外表面上设置的卡环(405)，两卡环之间的间距根据铸轧机的宽度来调整。
6.一种高强合金铝高速水平铸轧生产工艺，其特征在于，利用权利要求1至5中任一项所述的高强合金铝高速水平铸轧生产装备，所述铸轧生产工艺具体包括如下步骤：
步骤1)、利用液位控制装置调节不同类型的熔融铝液在供液前箱内的液位高度；
步骤2)、根据铸轧机的宽度来调节铸嘴及带辊组合式冷却装置上卡环的相适应的宽度；
步骤3)、利用带辊组合式冷却装置对铸嘴流出的熔融铝液进行连续不断的输送及预定冷却，使高温的熔融铝液降温至液固转变临界温度点或形成部分固态相；
步骤4)、利用铸轧机的不断摆动及强力冷却的联合控制熔融铝液到铸铝板带的高速输出；
步骤5)、对铸轧机轧出的铸铝板带经导向辊、过渡导板、夹送辊、辊式导板及偏导辊的输送后进入卷取机卷取，待卷取一定长度后进行液压剪剪切和卸卷小车卸卷；重复上述步骤，再次生产。
7.根据权利要求6所述的高强合金铝高速水平铸轧生产工艺，其特征在于，在步骤3)中，所述带辊组合式冷却装置上的冷却喷嘴的水压大小为0.3～1.2Mpa。
8.根据权利要求6所述的高强合金铝高速水平铸轧生产工艺，其特征在于，在步骤4)中，所述铸轧机的摆动和冷却的参数根据铸铝板带的类型、厚度、宽度来确定。
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