CN108838207B - 金属铸连轧方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种金属铸连轧方法及设备，它将金属熔体，尤其是铝合金熔体连续注入一个与轧辊对接的水冷式结晶器内，熔体在结晶器内快速冷却，离开前凝固或凝固成带液芯的坯壳，进入轧辊，经5～75％的轧制变形，轧制成预定厚度，并以1.5～75m/min的速度离开轧辊，切头并卷取；结晶器与轧辊对接，将铸造与轧制分离，摆脱了铸轧机辊径对冷却区长度和辊套对冷却强度的制约；结晶器由高导热材料制造，冷却区长度大于80mm，使浇铸固液相温差大于45℃的金属、铸坯厚度大于12mm、铸连轧速度大于1.5m/min成为可能；摆脱铸造功能的轧辊可由水内冷改为实芯辊，生产时辊面热应力显著降低，提高了轧辊寿命和产品质量；本发明能在不停机时调节板厚和板形，结晶器可重复使用。

Description

金属铸连轧方法及设备

技术领域

本发明涉及一种生产金属板坯的方法及设备，更具体的是，涉及一种改进了双辊铸轧机铸造、轧制条件的由金属熔体，尤其是铝合金熔体连续生产板坯的方法及设备。

背景技术

双辊铸轧机生产板坯主要是在两个铸轧辊之间的铸轧区内完成的，铸轧区的长度与铸轧辊直径、铸轧方式及工艺条件等有关，但铸轧辊直径起主要作用。增加铸轧区长度，加大了冷却面积，进而可提高铸轧速度，但受铸轧辊直径和冷却强度有限这一固有特征的制约，浇铸厚度大于12mm、固液两相线温差大于45℃的铝合金，以及铸坯速度大于1.5m/min是很困难的。

中国专利公开日2008年8月13日，公开号CN 101239358 A公布了一种“双辊铸轧-热连轧方法及设备”，其核心是：在双辊铸轧机的基础上，给出一种显著增大铸轧区长度，提高冷却强度的方法，它是通过设计一种偏心异径双辊铸轧机，并配合铸嘴倾角在0°～±19°范围内任意调节的机构而实现的。它是针对现有双辊铸轧机冷却区长度和冷却强度有限的缺陷，作出的改进，它可将现有铸轧机的铸轧区长度加大1.8～4.0倍，辊缝加大1.5～2.5倍，铸轧速度提高1.5～3.0倍，使铸坯在301℃～510℃的范围内连续热轧，并且综合加工量控制在40～85％之间，从而显著提高板坯的：产量、尺寸精度、机械性能，并扩大产品范围。

双辊铸轧-热连轧方法及设备的发明，提高了铸轧机的冷却强度，改进了铸轧条件。但其辊缝和板形无法在线调解，所生产的板坯厚度、产能及合金品种仍达不到连铸连轧机的水平，更无法与热轧机相比。

为了解决双辊铸轧机辊缝和板形在线调整的问题，中国专利公开日2011年6月29日，公开号CN 102107211 A公布了一种“供料嘴兼结晶器的三辊铸轧机”，该机三个辊上下排列，上辊是支承辊，中间辊和下辊是铸轧辊。中间辊带有一套弯辊机构，中间辊直径是下辊直径的1/4～3/4，中间辊较下辊短，其长度是按板坯的宽度规格做成不同的尺寸，中间辊与上下辊之间是偏心的，其偏心值在0～±120mm之间。

供料嘴兼结晶器的三辊铸轧机的供料嘴包括：供料嘴本体、下嘴板、上嘴板、两个侧板及连接侧板的上下拉杆，上、下拉杆的宽度由连接螺母调节，并与中间辊的辊面宽度相一致。上嘴板设有活动嘴板，活动嘴板由弹簧进给机构和活动板构成，生产时活动板的前端弧面在弹簧的作用下始终与中间辊辊面紧密接触，活动板的侧壁与两个侧板的内壁保持动配合关系，并且，活动板的下面与上嘴板的上面也保持动配合关系。供料嘴内部设有热交换器，生产中热交换器可以使铝液在固液相状态下，进入中间辊和下辊之间的辊缝，经辊子进一步冷却凝固成板坯，并在轧辊的作用下产生一定的变形。同时，中间辊弯辊机构还可对铸坯的板形进行在线调节。

供料嘴兼结晶器的三辊铸轧机，解决了在线弯辊的问题，使铸坯板形精度得以提高。但是，供料嘴的侧板是通过夹持中间辊侧壁而形成熔池的，不同板宽需要对应不同宽度的供料嘴和中间辊，增加了备件，提高了生产成本。同时，中间辊边部存在水冷沟槽空白，增加了工艺废边的宽度。供料嘴中间设置热交换器，起到了带走部分液态金属热量的作用。但在生产中，液态金属还是要在铸轧机辊缝中完成最终凝固，这在很大程度上限制了铸坯的在线厚度和板形调整，加之供料嘴结构复杂，活动嘴板在线随动性较差，无法克服液态金属的粘滞阻力，很难保证供料嘴的在线密封。热交换器的设置使供料嘴的结构更加复杂，并加大了稳流块的设置难度。

目前，生产铝合金板坯的各种铸轧机供料嘴均不能重复使用，每次更换产品规格、品种或因设备停机后，都要重新制作供料嘴。本发明是针对现有技术所存在的问题，做出的进一步改进。

发明内容

本发明是在双辊铸轧机、CN 101239358 A和CN 102107211 A两项发明的基础上，提供一种彻底改变铸轧机铸造、轧制条件，由金属熔体，尤其是铝合金熔体连续生产板坯的方法及设备。使用本发明可有效解决现有技术所存在的：产品材料范围窄、板材硬度高、深冲性不好、针孔多、边部裂纹多、箔轧时易断带、产量和板坯尺寸精度低等缺陷。并且，本发明中的结晶器可以在不停机的情况下变换产品品种及厚度规格，结晶器可以重复使用。轧辊可以由水内冷式结构改为实芯结构，生产中实芯轧辊显著降低了辊面的热交变应力和热疲劳强度，使轧辊寿命和产品质量显著提高。此外，本发明还有效的解决了铸坯厚度和板形在线调整的问题。

本发明方法涉及的内容为：将金属熔体，尤其是铝合金熔体连续注入一个与轧辊对接的水冷式结晶器内部，熔体在结晶器内部快速冷却，离开结晶器前凝固或凝固成带液芯的坯壳，在后续熔体的推送下连续铸造出1.2～45mm厚的铸坯，铸坯在金属固相线温度和结晶温度之间，进入轧辊，经过5～75％的轧制变形，轧制到预定的厚度，并以1.5～75m/min的速度离开轧辊，切头或切头-铣面后卷成卷材，具体方法是：

将结晶器放置在100℃～260℃的烘干炉内，连续烘干4小时以上，使保温炉内的金属熔体，尤其是铝合金熔体的温度高于其熔点温度30℃～90℃，冷却水压力设定在0.3～0.5MPa之间、温度小于32℃；确认水内冷式轧辊的冷却水阀门关闭，结晶器冷却水阀门关闭后，打开180～270度；由轧辊侧推或拉缸将中间辊或上辊向轧机的入口侧推或拉到底，辊缝调整到2～12mm之间；然后，安装并调整结晶器、前箱及流槽。

本发明设备有，中间辊或上辊偏向轧机出口侧结晶器下倾(出侧下倾)结构，或有，中间辊或上辊偏向轧机入口侧结晶器上倾(入侧上倾)结构；两种结构的中间辊或上辊偏移量包含固定量和可调量，固定量分别在0～±40mm之间，可调量分别在0～±160mm之间；出侧下倾参数调整：结晶器与轧制线之间的倾角调整在0～18°范围内，流槽底面与轧制线之间的高度差在-30～110mm范围内；入侧上倾参数调整：结晶器与轧制线之间的倾角在0～-12°范围内，流槽底面与轧制线之间的高度差在-40～20mm范围内；出侧下倾或入侧上倾中的参数调整好后，启动轧机(辊面线速度控制在3m/min左右)和喷涂润滑-冷却系统，确认轧制铸坯的辊面已均匀喷涂上了润滑剂，润滑-冷却喷头停靠到轧辊一侧，停机。

上述工艺参数调整好后，熔体进入结晶器前，分别向上、下嘴板的内腔面注润滑剂；再次启动轧机，辊面线速度控制在6～20m/min的范围内，让保温炉内的金属或铝合金熔体通过流槽进入前箱，打开前箱放流眼，用最少的熔体烫好前箱；当前箱熔体温度高于正常铸连轧温度20℃～30℃，结晶器内部充满熔体，流槽液面与轧制线之间的高度差(出侧下倾为50～240mm；入侧上倾为40～150mm)达到设定范围时，开始跑渣，熔体在受控静压力的作用下，从结晶器出口端涌出，与旋转的轧辊相遇，温度急剧下降，此时熔体形成半凝固状的碎块，并随着轧辊的旋转被带出，送入废料收集箱，这是跑渣阶段。

经过几分钟的跑渣，预热了整个浇铸系统。这时要认真观察轧辊带出的半凝固状板坯有无异常现象，如果表面有条带，则该处附近有氧化物堵塞，要予以疏通，如有硬块，则需延长预热时间，直到正常为止。此后，逐渐打开水内冷式轧辊及结晶器的冷却水阀门。同时，降低轧机速度(辊面线速度控制在3～16m/min范围内)，直到开始有固态板立起来为止。出板一般是从两边或中央开始，铸连轧出来的板坯逐渐加宽，如果加宽的速度太快，可稍微加快轧机速度，以免加宽的速度太快而将结晶器带出。同时，要观察立起的板坯边缘是否有锯齿形状，如果有这种现象，说明熔体中有气体，要适当升速，使板坯表面产生热带，保持一段时间，让气体从热带处逸出。在此期间，要密切观察轧制力的波动幅度和其它工艺参数，当各种参数稳定后，将轧机速度调整到相对稳定的状态。从高温金属或铝合金熔体由保温炉进入结晶器，到生产出板坯的整个过程叫立板。

立板完成后，还要根据所生产的产品厚度和精度，对出侧下倾或入侧上倾的辊缝、轧辊凸度和轧机速度进行调节；出侧下倾：侧推或拉缸将中间辊或上辊缓慢推或拉向轧机出口侧，辊缝逐渐增大，于此同时，调节压下油缸，加大轧制力，避免辊缝增大过快；入侧上倾：侧推或拉缸将中间辊或上辊缓慢推或拉向轧机出口侧，辊缝逐渐减小，于此同时，调节压下油缸，减小轧制力，使辊缝在铸坯变形抗力的作用下逐渐增大；在出侧下倾或入侧上倾辊缝的调节过程中，要密切观察轧制力的变化情况，如轧制力增大过快，则要提高轧机速度，减小冷却水流量；反之，则要降低轧机速度，加大冷却水流量；轧制力和轧制速度稳定后，通过压下油缸再次调节辊缝，使板坯满足产品对厚度及厚度公差的要求，同时通过弯辊调节机构对板形进行调节，使板坯满足产品对板形公差的要求；辊缝和轧机速度调整好后，投入喷涂润滑-冷却系统，喷涂润滑-冷却系统是同一套装置，它可以根据工艺规程和生产情况进行自动或手动切换；同时，通过惰性气体源及其管路系统向或不向辊缝和板面喷射惰性气体。

在整个铸连轧生产初期，应确保电压、电流、温度、水量、速度、轧制力等参数无异常，经过一段时间的稳定运行，将会铸连轧出合格的金属或铝合金板坯，剪掉不合格的板头，后续板坯传送或铣面后传送至卷取机，并卷成卷材。

在铸连轧生产过程中，当金属铸坯，尤其是铝合金铸坯与结晶器发生粘连时，可通过轧辊侧推或拉缸周期性的推拉中间辊或上辊，中间辊或上辊夹持辊缝内的板坯与结晶器产生周期性的正、反向滑动，从而消除粘连；或通过伺服阀控制侧推或拉缸，推拉中间辊或上辊使铸坯与结晶器产生矩形、梯形、正弦或非正弦曲线运动中的任意一种运动形式，来预防或消除铸坯与结晶器的粘连。

一种实现上述工艺方法的铸连轧设备，生产铝合金时主要包括：保温炉、熔体炉外连续处理装置、流槽、前箱、结晶器、结晶器倾角调节装置、轧机本体、轧机驱动装置、压下油缸、轧辊偏心调节机构、弯辊调节机构、喷涂润滑-冷却系统、导向辊、剪切机、卷取机组；生产铜合金时主要包括：保温炉、熔体炉外连续处理装置、结晶器、轧机本体、轧机驱动装置、压下油缸、轧辊偏心调节机构、弯辊调节机构、喷涂润滑-冷却系统、导向辊、剪切机、铣面机、卷取机组。

所述设备轧机本体的入口侧，具有一套与轧辊对接的水冷式结晶器，结晶器设置在与机架相连的倾角调节装置上，或把合在保温炉上，或把合在熔体炉外连续处理装置上，它包括：结晶器本体、下水封板、上水封板、下嘴板、上嘴板、操作侧侧嘴板、传动侧侧嘴板、两个以上的稳流块及与稳流块相对应的金属套；所述结晶器本体的上、下面开有冷却水槽，或上、下面和左、右侧面同时开有冷却水槽；所述结晶器本体有两个以上横向排列上、下贯通的圆孔，或在上、下贯通圆孔的基础上，左、右侧面各有一个以上分别与左、右侧面冷却水槽相通的圆孔，圆孔的一端与冷却水进口或出口法兰相通；所述结晶器本体的冷却区长度大于80mm；所述下嘴板、上嘴板和两个侧嘴板由金属、石墨、陶瓷或硬质耐火材料中的任意一种材料制作，它们分别安装在结晶器本体的下前方、上前方、操作侧侧前方和传动侧侧前方，下嘴板的前弧面与下辊辊面吻合，上嘴板的前弧面与中间辊或上辊辊面吻合，两个侧嘴板的下弧面与下辊辊面吻合，上弧面与中间辊或上辊辊面吻合；所述上、下嘴板的内腔面上，分别有两个以上横向排列相互联通的小孔，它们分别有与上、下嘴板润滑装置相连的外接口；所述上、下嘴板的圆弧面上，分别有两个以上横向排列相互联通的喷射孔，并有与惰性气体源相连的外接口；所述两个侧嘴板的前端面和上圆弧面上，分别有两个以上的喷射孔，各侧嘴板的喷射孔相互联通，并分别设有与惰性气体源相连的外接口；所述两个侧嘴板的内侧具有板宽调节凸块，凸块与侧嘴板是一体的或是两体的；所述稳流块是中空的，稳流块分布在结晶器的流道上，并分别由金属套固定；所述金属套安装在结晶器本体上、下贯通的圆孔内，金属套的一端与冷却水进口或出口法兰相通，金属套上、下两端均布两个以上的豁槽，上、下豁槽分别与结晶器本体的上、下冷却水槽相通。

所述设备轧机本体的辊系由三根或两根上下排列的轧辊组成；所述辊系中的轧辊是实芯的，或一根或二根或三根是水内冷式的；所述辊系是偏心的，中间辊或上辊偏向轧机出口侧或入口侧；所述中间辊或上辊偏心量包含固定量和可调量；所述设备轧机本体具有一套轧辊偏心调节机构，轧辊偏心调节机构由两个或四个内含油缸的凸块组成，凸块分别安装在传动侧和操作侧的机架窗口内或外；所述凸块单独安装在传动侧和操作侧机架窗口内或外的出口侧或入口侧，或同时安装在传动侧和操作侧机架窗口内或外的出、入口两侧；所述轧辊偏心调节机构的油缸由电磁阀或伺服阀控制，油缸的运动曲线是往复、矩形、梯形、正弦或非正弦中的任意一种；所述设备轧机本体具有一套弯辊调节机构，弯辊调节机构的油缸安装在已有轧辊偏心调节机构的凸块内，当轧机出口侧或入口侧没有轧辊偏心调节机构凸块时，弯辊凸块是单独设置的。

所述设备具有一套上、下嘴板润滑装置，润滑装置设置在设备外围，并通过管路与上、下嘴板润滑外接口相连；所述设备具有一套惰性气体喷射装置，惰性气体喷射装置由惰性气体源、管路系统及惰性气体罩组成；所述惰性气体罩在轧机的入口侧，安装在中间辊或上辊轴承箱上，或安装在机架上，或安装在结晶器的上水封板上；所述惰性气体罩上安装有惰性气体喷嘴；所述惰性气体源通过管路与上、下嘴板和两个侧板的惰性气体外接口相连，或与惰性气体罩上的喷嘴相连；所述设备具有一套电磁搅拌装置，电磁搅拌装置有一组电磁感应线圈，所述线圈设置在结晶器的外面或设置在结晶器本体的冷却水槽内；所述设备具有一套超声波清洗机组，所述超声波清洗机组有一个以上的超声波清洗头，所述清洗头设置在结晶器的金属套内。

所述设备具有一套轧辊喷涂润滑-冷却系统，喷涂润滑-冷却系统由固定式或轴向左右移动的上、下轧辊喷涂装置，两个或三个储液罐及一套储液喷涂切换控制系统组成；所述轧辊喷涂装置安装在轧机本体的出口侧；所述喷涂润滑-冷却系统的润滑介质是水基石墨乳或乳化液，冷却介质是水或乳化液，系统介质是通过喷涂装置和喷涂切换控制系统单独对轧辊进行润滑或冷却的。

本发明通过在轧机前面设置的结晶器，将铸造与轧制分离，彻底摆脱了以往铸轧机轧辊直径对冷却区长度和轧辊辊套对冷却强度的制约，使结晶器可以按照金属熔体的凝固特性和铸坯厚度设计冷却区长度，结晶器可以采用高导热系数的材料制造，进而极大的提高了冷却速率。当前铸轧机供料嘴不能重复使用，每次更换产品规格、品种或因设备停机后，都要重新制作供料嘴，其制作费用占铝合金铸轧板坯加工费的10～15％。本发明中的结晶器可以在不停机的情况下变换产品品种及厚度规格，结晶器可以重复使用，铸坯理论通过量为5万吨。同时，摆脱了冷却和铸造功能的轧辊，可以由水内冷式结构改为实芯结构，生产中实芯轧辊显著降低了辊面的热交变应力和热疲劳强度，使轧辊寿命显著提高，进而提高了产品质量，降低了生产成本。

本发明方法使金属熔体离开结晶器前凝固或凝固成带液芯的坯壳，进入轧辊。因此，立板后可以通过偏心调节机构将上辊或中间辊推或拉向轧机的出口侧，使上嘴板与上辊或中间辊脱开，进而实现了辊缝和轧辊凸度的在线调节，使产品厚度公差及板形公差得到显著提升。

附图说明

附图1是本发明出侧下倾式金属铸连轧设备示意图；

附图2是本发明入侧上倾式金属铸连轧设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

附图1是本发明中间辊偏向轧机出口侧，结晶器下倾式金属铸连轧设备示意图；附图2是本发明中间辊偏向轧机入口侧，结晶器上倾式金属铸连轧设备，它们主要由：结晶器倾角调节装置(1)、流槽(2)、前箱(3)、下辊(4)、入侧轧辊偏心调节机构(5a)、出侧轧辊偏心调节机构(5b)、轧机本体(6)、压下油缸(7)、上辊(8)、中间辊(9)、入侧弯辊调节机构(10a)、出侧弯辊调节机构(10b)、喷涂润滑-冷却系统上喷涂装置(11)、导向辊(12)、喷涂润滑-冷却系统下喷涂装置(13)、结晶器(14)、下嘴板(15)、操作侧侧嘴板(16a)、传动侧侧嘴板(16b)、冷却水进口或出口法兰(17)、下水封板(18)、结晶器本体(19)、稳流块(20)、金属套(21)、内置式或外置式电磁搅拌器感应线圈(22)和(23)、上水封板(24)、上嘴板(25)等构成。

附图1显示了中间辊偏向轧机出口侧的三辊金属铸连轧设备，其偏心量包含固定量和可调量，固定量在0～40mm之间，可调量在0～160mm之间。附图1的设备还有两辊式，此时，上辊固定偏心量在0～30mm之间，可调偏心量在0～90mm之间。上述三辊或两辊金属铸连轧机，结晶器均为下倾式，结晶器安放在与机架相连的倾角调节装置上，并可沿调节装置的导槽前后移动，当结晶器与轧辊之间的位置调整好后，便可锁定在调节装置上，此时通过调节装置一端的升降机构，并磨削上、下和两个侧嘴板的弧面，可以使结晶器倾角在0～18°的范围内任意调节，从而获得理想的轧制角度。

附图2显示了中间辊偏向轧机入口侧的三辊金属铸连轧设备，其偏心量包含固定量和可调量，固定量在0～-40mm之间，可调量在0～-160mm之间。附图2的设备还有两辊式，此时，上辊固定偏心量在0～-30mm之间，可调偏心量在0～-90mm之间。上述三辊或两辊金属铸连轧机，结晶器均为上倾式，结晶器安放在与机架相连的倾角调节装置上，并可沿调节装置的导槽前后移动，当结晶器与轧辊之间的位置调整好后，便可锁定在调节装置上，此时通过调节装置一端的升降机构，并磨削上、下和两个侧嘴板的弧面，可以使结晶器倾角在0～-12°的范围内任意调节，从而获得理想的轧制角度。

实施例1

在附图1所示的优选实施例中，以φ580/φ800×1600mm规格的三辊金属铸连轧设备为例，生产铝合金板坯，对本发明做进一步的说明：

将水冷式结晶器内部连续注入680℃～730℃的铝合金熔体，熔体在结晶器内部快速冷却，离开结晶器前凝固或凝固成带液芯的坯壳，在后续熔体的推送下连续铸造出1.2～45mm厚的铸坯，铸坯在铝合金固相线温度和结晶温度之间，进入轧辊，经过5～75％的轧制变形，轧制到预定的厚度，并以1.5～75m/min的速度离开轧辊，切头后卷成卷材，具体方法是：

生产前：设定好各项工艺参数。轧辊侧推或拉缸将中间辊向轧机的入口侧推或拉到底，辊缝调到6mm，结晶器与轧制线之间的夹角调整到14°，研磨结晶器上、下和两个侧嘴板的弧面，使其与相应的辊面吻合。然后，安装并调整前箱及流槽，使流槽底面与轧制线之间的高度差保持在10～90mm的范围内。启动轧机(辊面线速度控制在3m/min左右)和轧辊润滑系统，确认下辊和中间辊的辊面已均匀喷涂上石墨乳，停机，确认生产前的各项准备工作无误。

生产时：再次启动轧机，辊面线速度控制在8m/min左右，分别向上、下嘴板的内腔面注润滑剂，让保温炉内的铝合金熔体通过流槽进入前箱，当前箱熔体温度高于正常铸连轧温度20℃～30℃，结晶器内部充满熔体，流槽液面与轧制线之间的高度差在80～210mm范围内时，开始跑渣，在运行过程中经过各种工艺参数的调整，完成立板。然后，将轧机速度调整到4～60m/min的范围内，并保持相对稳定的状态。

立板完成后，还要根据所生产的产品厚度和精度，对辊缝、轧辊凸度和轧机速度进行调节。当板坯厚度和精度满足产品要求，轧制力和轧机速度稳定后，投入喷涂润滑-冷却系统，并打开惰性气体源开关，向辊缝和板面喷射惰性气体，经过一段时间的稳定运行，将会生产出合格的铝合金板坯，剪掉不合格的板头，后续板坯传送至卷取机，并卷成卷材。

生产过程中，可通过轧辊侧推或拉缸周期性的推拉中间辊或上辊，中间辊或上辊夹持辊缝内的板坯与结晶器产生周期性的正、反向滑动，来预防或消除铸坯与结晶器粘连。

实施例2

在附图2所示的优选实施例中，以φ580/φ800×1600mm规格的三辊金属铸连轧设备为例，生产铜合金板坯，对本发明做进一步的说明：

将水冷式结晶器内部连续注入1180℃～1350℃的铜合金熔体，熔体在结晶器内部快速冷却，离开结晶器前凝固或凝固成带液芯的坯壳，在后续熔体的推送下连续铸造出1.2～32mm厚的板坯，铸坯在铜合金固相线温度和结晶温度之间，进入轧辊，经过5～40％的轧制变形，轧制到预定的厚度，并以1.5～30m/min的速度离开轧辊，切头、铣面后卷成卷材，具体方法是：

生产前：烘干结晶器，保温炉内的铜合金熔体温度保持在1180℃～1350℃之间。冷却水压力设定在0.3～0.5MPa之间、温度小于32℃。确认水内冷式轧辊的冷却水阀门关闭，结晶器冷却水阀门关闭后，打开270度。轧辊侧推或拉缸将中间辊向轧机的入口侧推或拉到底，辊缝调到6mm。将结晶器入口与保温炉或熔体炉外连续处理装置上的流口对接，并把合成一体，结晶器与轧制线之间的夹角调整到-9°，研磨结晶器上、下和两个侧嘴板的弧面，使其与相应的辊面吻合。启动轧机(辊面线速度控制在3m/min左右)和轧辊润滑系统，确认下辊和中间辊的辊面已均匀喷涂上石墨乳，停机，确认生产前的各项准备工作无误。

生产时：再次启动轧机，辊面线速度控制在7m/min左右，分别向上、下嘴板的内腔面注润滑剂，让保温炉内的铜合金熔体充满结晶器内部，开始跑渣，在跑渣过程中，通过调整保温炉内的液流控制装置及各种工艺参数后，完成立板。然后，将轧机速度调整到4～30m/min的范围内，并保持相对稳定的状态。

立板完成后，还要根据所生产的产品厚度和精度，对辊缝、轧辊凸度和轧机速度进行调节。当板坯厚度和精度满足产品要求，轧制力和轧机速度稳定后，投入喷涂润滑-冷却系统。经过一段时间的稳定运行，将会生产出合格的铜合金板坯，剪掉不合格的板头，后续板坯洗面后传送至卷取机，并卷成卷材。

生产过程中，可通过轧辊侧推或拉缸周期性的推拉中间辊或上辊，中间辊或上辊夹持辊缝内的板坯与结晶器产生周期性的正、反向滑动，来预防或消除铸坯与结晶器粘连。

本发明通过在轧机前面设置的结晶器，将铸造与轧制分离，摆脱了以往铸轧机辊径对冷却区长度和辊套对冷却强度的制约。结晶器可以由高导热性材料制造，冷却区长度大于80mm。使浇铸固液相温差大于45℃的金属、铸坯厚度大于12mm、铸连轧速度大于1.5m/min成为可能。摆脱了铸造功能的轧辊可由水内冷式结构改为实芯辊，生产时辊面的热交变应力和热疲劳强度显著降低，提高了轧辊的使用寿命和产品质量。此外，本发明能在不停机的情况下，改变产品品种、调节板厚和板形，有效解决了铸坯厚度和板形在线调节的问题。并且，结晶器可以重复使用。

Claims (21)

1.一种金属铸连轧方法，内容为：将金属熔体连续注入一个水冷式结晶器内部，熔体在结晶器内部快速冷却，离开结晶器前凝固或凝固成带液芯的坯壳，传送后进入轧辊，轧制成预定的厚度，切头并卷成卷材，其特征是：将金属熔体连续注入一个与轧辊对接的水冷式结晶器内部，熔体在结晶器内部快速冷却，离开结晶器前凝固或凝固成带液芯的坯壳，在后续熔体的推送下连续铸造出1.2～45mm厚的铸坯，铸坯在金属固相线温度和结晶温度之间，进入轧辊，经过5～75％的轧制变形，轧制到预定的厚度，并以1.5～75m/min的速度离开轧辊，切头或切头-铣面后卷成卷材。

2.根据权利要求1所述的金属铸连轧方法，其特征是：使保温炉内金属熔体的温度高于其熔点温度30℃～90℃，冷却水压力设定在0.3～0.5MPa之间、温度小于32℃；确认水内冷式轧辊的冷却水阀门关闭，结晶器冷却水阀门关闭后，打开180～270度；由轧辊侧推或拉缸将中间辊或上辊向轧机的入口侧推或拉到底，辊缝调整到2～12mm之间；然后，安装并调整结晶器、前箱及流槽，将结晶器与轧制线之间的倾角调整在0～18°范围内，流槽底面与轧制线之间的高度差调整在-30～110mm范围内；启动轧机和喷涂润滑-冷却系统，确认轧制铸坯的辊面已均匀喷涂上了润滑剂，润滑-冷却喷头停靠到轧辊一侧，停机；

上述工艺参数调整好后，熔体进入结晶器前，分别向上、下嘴板的内腔面注润滑剂；再次启动轧机，经过跑渣和立板阶段后，根据所要生产的产品厚度，进一步调整辊缝和轧机速度；侧推或拉缸将中间辊或上辊缓慢推或拉向轧机出口侧，辊缝逐渐增大，于此同时，调节压下油缸，加大轧制力，避免辊缝增大过快；在辊缝调节过程中，要密切观察轧制力的变化情况，如轧制力增大过快，则要提高轧机速度，减小冷却水流量；反之，则要降低轧机速度，加大冷却水流量；轧制力和轧制速度稳定后，通过压下油缸再次调节辊缝，使板坯满足产品对厚度及厚度公差的要求，同时通过弯辊调节机构对板形进行调节，使板坯满足产品对板形公差的要求；辊缝和轧机速度调整好后，投入喷涂润滑-冷却系统，并向或不向辊缝和板面喷射惰性气体；

在整个铸连轧生产初期，应确保电压、电流、温度、水量、速度、轧制力各参数无异常，经过一段时间的稳定运行，将会铸连轧出合格的金属板坯，剪掉不合格的板头，后续板坯传送或铣面后传送至卷取机，并卷成卷材。

3.根据权利要求1所述的金属铸连轧方法，其特征是：使保温炉内金属熔体的温度高于其熔点温度30℃～90℃，冷却水压力设定在0.3～0.5MPa之间、温度小于32℃；确认水内冷式轧辊的冷却水阀门关闭，结晶器冷却水阀门关闭后，打开180～270度；由轧辊侧推或拉缸将中间辊或上辊向轧机的入口侧推或拉到底，辊缝调整到2～12mm之间；然后，安装并调整结晶器、前箱及流槽；将结晶器与轧制线之间的倾角调整在0～-12°范围内，流槽底面与轧制线之间的高度差调整在-40～20mm范围内；启动轧机和喷涂润滑-冷却系统，确认轧制铸坯的辊面已均匀喷涂上了润滑剂，润滑-冷却喷头停靠到轧辊一侧，停机；

上述参数调整好后，熔体进入结晶器前，分别向上、下嘴板的内腔面注润滑剂；再次启动轧机，经过跑渣和立板阶段后，根据所要生产的产品厚度，进一步调整辊缝和轧机速度；侧推或拉缸将中间辊或上辊缓慢推或拉向轧机出口侧，辊缝逐渐减小，于此同时，调节压下油缸，减小轧制力，使辊缝在铸坯变形抗力的作用下逐渐增大；在辊缝调节过程中，要密切观察轧制力的变化情况，如轧制力增大过快，则要提高轧机速度，减小冷却水流量；反之，则要降低轧机速度，加大冷却水流量；轧制力和轧制速度稳定后，通过压下油缸再次调节辊缝，使板坯满足产品对厚度及厚度公差的要求，同时通过弯辊调节机构对板形进行调节，使板坯满足产品对板形公差的要求；辊缝和轧机速度调整好后，投入喷涂润滑-冷却系统，并向或不向辊缝和板面喷射惰性气体；

在整个铸连轧生产初期，应确保电压、电流、温度、水量、速度、轧制力各参数无异常，经过一段时间的稳定运行，将会铸连轧出合格的金属板坯，剪掉不合格的板头，后续板坯传送或铣面后传送至卷取机，并卷成卷材。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的金属铸连轧方法，其特征是：在铸连轧生产过程中，当金属铸坯与结晶器发生粘连时，可通过轧辊侧推或拉缸周期性的推拉中间辊或上辊，中间辊或上辊夹持辊缝内的板坯与结晶器产生周期性的正、反向滑动，从而消除粘连；或通过伺服阀控制侧推或拉缸，推拉中间辊或上辊使铸坯与结晶器产生往复、矩形、梯形或正弦曲线运动中的任意一种运动形式，来预防或消除铸坯与结晶器的粘连。

5.一种金属铸连轧设备，生产铝合金时主要包括：保温炉、熔体炉外连续处理装置、流槽、前箱、结晶器、结晶器倾角调节装置、轧机本体、轧机驱动装置、压下油缸、轧辊偏心调节机构、弯辊调节机构、喷涂润滑-冷却系统、导向辊、剪切机、卷取机组；生产铜合金时主要包括：保温炉、熔体炉外连续处理装置、结晶器、轧机本体、轧机驱动装置、压下油缸、轧辊偏心调节机构、弯辊调节机构、喷涂润滑-冷却系统、导向辊、剪切机、铣面机、卷取机组，其特征是：

(a)所述设备轧机本体的入口侧，具有一套与轧辊对接的水冷式结晶器；

(b)所述设备具有一套惰性气体喷射装置；

(c)所述设备轧机本体的辊系由三根或两根上下排列的轧辊组成；

(d)所述设备轧机本体具有一套轧辊偏心调节机构；

(e)所述设备轧机本体具有一套弯辊调节机构；

(f)所述设备具有一套上、下嘴板润滑装置；

(g)所述设备具有一套电磁搅拌装置；

(h)所述设备具有一套超声波清洗机组；

(i)所述设备具有一套轧辊喷涂润滑-冷却系统。

6.根据权利要求5所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述结晶器设置在结晶器倾角调节装置上，或把合在保温炉上，或把合在熔体炉外连续处理装置上，它包括：结晶器本体、下水封板、上水封板、下嘴板、上嘴板、操作侧侧嘴板、传动侧侧嘴板、两个以上的稳流块及与稳流块相对应的金属套。

7.根据权利要求5或6所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述结晶器其本体的上、下面开有冷却水槽，或上、下面和左、右侧面同时开有冷却水槽；所述结晶器本体有两个以上横向排列上、下贯通的圆孔，或在上、下贯通圆孔的基础上，左、右侧面各有一个以上分别与左、右侧面冷却水槽相通的圆孔，圆孔的一端与冷却水进口或出口法兰相通；所述结晶器本体的冷却区长度大于80mm。

8.根据权利要求5或6所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述结晶器其下嘴板、上嘴板和两个侧嘴板由金属、石墨、陶瓷或硬质耐火材料中的任意一种材料制作，它们分别安装在结晶器本体的下前方、上前方、操作侧侧前方和传动侧侧前方，下嘴板的前弧面与下辊辊面吻合，上嘴板的前弧面与中间辊或上辊辊面吻合，两个侧嘴板的下弧面与下辊辊面吻合，上弧面与中间辊或上辊辊面吻合。

9.根据权利要求5所述的金属铸连轧设备，其特征是：惰性气体喷射装置由惰性气体源、管路系统及惰性气体罩组成；所述惰性气体罩在轧机的入口侧，安装在中间辊或上辊轴承箱上，或安装在机架上，或安装在结晶器的上水封板上；所述惰性气体罩上安装有惰性气体喷嘴；所述惰性气体源通过管路与上、下嘴板和两个侧板的惰性气体外接口相连，或与惰性气体罩上的喷嘴相连。

10.根据权利要求5、6或9所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述结晶器其上、下嘴板的内腔面上，分别有两个以上横向排列相互联通的小孔，它们分别有与上、下嘴板润滑装置相连的外接口；所述上嘴板的圆弧面上，分别有两个以上横向排列相互联通的喷射孔，并有与惰性气体源相连的外接口；所述两个侧嘴板的前端面和上圆弧面上，分别有两个以上的喷射孔，各侧嘴板的喷射孔相互联通，并分别设有与惰性气体源相连的外接口。

11.根据权利要求5或6所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述结晶器其两个侧嘴板的内侧具有板宽调节凸块，凸块与侧嘴板是一体的或是两体的。

12.根据权利要求5或6所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述结晶器其稳流块是中空的，稳流块分布在结晶器的流道上，并分别由金属套固定。

13.根据权利要求5或6所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述结晶器其金属套安装在结晶器本体上、下贯通的圆孔内，金属套的一端与冷却水进口或出口法兰相通，金属套上、下两端均布两个以上的豁槽，上、下豁槽分别与结晶器本体的上、下冷却水槽相通。

14.根据权利要求5所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述设备轧机本体的辊系中的轧辊是实芯的，或一根或二根或三根是水内冷式的；所述辊系是偏心的，中间辊或上辊偏向轧机出口侧或入口侧；所述偏心量包含固定量和可调量。

15.根据权利要求5所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述设备轧机本体具有一套轧辊偏心调节机构，轧辊偏心调节机构由两个或四个内含油缸的凸块组成，凸块分别安装在传动侧和操作侧的机架窗口内或外；所述凸块单独安装在传动侧和操作侧机架窗口内或外的出口侧或入口侧，或同时安装在传动侧和操作侧机架窗口内或外的出、入口两侧。

16.根据权利要求5或15所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述设备轧机本体具有一套轧辊偏心调节机构，轧辊偏心调节机构的油缸由电磁阀或伺服阀控制，油缸的运动曲线是往复、矩形、梯形或正弦中的任意一种。

17.根据权利要求5或15所述的金属铸连轧设备，其特征是：弯辊调节机构的油缸安装在已有轧辊偏心调节机构的凸块内，当轧机出口侧或入口侧没有轧辊偏心调节机构凸块时，弯辊凸块是单独设置的。

18.根据权利要求5所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述电磁搅拌装置有一组电磁感应线圈，所述线圈设置在结晶器的外面或设置在结晶器本体的冷却水槽内。

19.根据权利要求5所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述超声波清洗机组有一个以上的超声波清洗头，清洗头设置在结晶器的金属套内。

20.根据权利要求5所述的金属铸连轧设备，其特征是：喷涂润滑-冷却系统由固定式或轴向左右移动的上、下轧辊喷涂装置，两个或三个储液罐及一套储液喷涂切换控制系统组成；所述轧辊喷涂装置安装在轧机本体的出口侧。

21.根据权利要求5或20所述的金属铸连轧设备，其特征是：所述喷涂润滑-冷却系统的润滑介质是水基石墨乳或乳化液，冷却介质是水或乳化液，系统介质是通过喷涂装置和喷涂切换控制系统单独对轧辊进行润滑或冷却的。

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