CN112045156A - 一种高强铝合金铸轧的辊套结构及其使用方法 - Google Patents

一种高强铝合金铸轧的辊套结构及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强铝合金铸轧的辊套结构及其使用方法，所述轴芯的外侧套接有辊套，所述辊套内贯穿开设有通水槽，所述辊套的两端均安装有转动密封，所述辊套的两端通过转动密封分别安装有第一缓冲箱和第二缓冲箱，将辊套装配至铸轧机后，输送熔融状态铝液进入上下辊缝之间；将冷却液通入第一缓冲箱内，第一缓冲箱内的冷却液通过辊套内的通水槽进入第二缓冲箱，且第一缓冲箱和第二缓冲箱均与外部冷却液循环系统连通；辊套对熔融状态铝液进行轧制，待轧制咬入稳定后，加大压下力至轧制收尾。本发明具备提高了辊套诸多方面的性能指标，彻底解决了水槽及支撑筋磨损、腐蚀、材料疲劳后再重复使用的性能影响问题的优点。

Description

一种高强铝合金铸轧的辊套结构及其使用方法
技术领域
本发明涉及铝合金高速铸轧工艺技术领域，具体为一种高强铝合金铸轧的辊套结构及其使用方法。
背景技术
现国内铝铸轧辊套普遍采用的是32Cr3Mo1V材质，此材质原型为世界闻名特钢企业法国克勒索-卢瓦尔(Creusot-Loire)集团的Mo22合金钢，于1987 年由当时的上海重型机器厂引进仿制，用以替代原有铸轧辊套材质 PCrNiMoV(俗称炮钢)。引进后辊套使用寿命在原材料的基础有所增加，并且减少了由于原材料材质缺陷导致的辊套开裂及非正常裂纹情况的发生几率。我公司凭借雄厚的技术力量对32Cr3Mo1V辊套的冶炼、热处理工艺进行不断完善，研制了独特的制作工艺流程，铝板通过量、产品稳定性及售后技术服务一直处在同行业领头羊地位。
32Cr3Mo1V材质铸轧辊套是上世纪80年代的产品，由于其材质的局限性，已很难在现有基础上对使用寿命及轧制铝板的板型质量进行提高。
目前铝合金铸轧生产出的坯料普遍处于成品较厚，表面不均匀，版型不良等特点。各企业均不断的尝试生产又薄又快的铸轧带材。
但是，铝合金铸轧行业较为传统，铸轧设备成熟度较低，各企业普遍做法是在原始基础上进行升级改造，往往忽视人机磨合的系统性应用问题。比如：传统的铸轧辊结构，都是在辊芯表面开水槽，这种结构存在以下问题：
1.辊芯材料强度低，在辊面开水槽，形成的支撑筋强度低，轧制高强铝合金板形稳定性差；
2.辊芯经多次更换辊套使用后，支撑筋产生的磨损、腐蚀以及材料疲劳等缺陷严重影响支撑强度，导致轧制生产板型稳定性差；
3.每次铸轧辊更换辊套时均需对支撑筋缺陷进行维修，导致水槽深度、支撑筋宽度和辊芯直径减小，影响辊芯使用寿命；
4.辊芯水槽内流通的冷却水，与辊套实际接触面积小，热交换率低，辊套对铝液的冷却效率难以满足铸轧生产对速度与质量的需求。
由于上述原因，传统结构的铸轧辊芯水槽结构的磨损、腐蚀、材料疲劳等缺陷,使用成本太高，且严重制约行业的生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强铝合金铸轧的辊套结构及其使用方法，具备辊芯为整体设计，水槽及支撑筋开在辊套内孔上，提高了辊套诸多方面的性能指标，同时每次更换辊套，水槽与支撑筋均是全新的，彻底解决了水槽及支撑筋磨损、腐蚀、材料疲劳后再重复使用的性能影响问题的优点，解决了目前铝合金铸轧生产出的坯料普遍处于成品较厚，表面不均匀，版型不良等特点。各企业均不断的尝试生产又薄又快的铸轧带材。
但是，铝合金铸轧行业较为传统，铸轧设备成熟度较低，各企业普遍做法是在原始基础上进行升级改造，往往忽视人机磨合的系统性应用问题。比如：传统的铸轧辊结构，都是在辊芯表面开水槽，这种结构存在以下问题：1. 辊芯材料强度低，在辊面开水槽，形成的支撑筋强度低，轧制高强铝合金板形稳定性差；2.辊芯经多次更换辊套使用后，支撑筋产生的磨损、腐蚀以及材料疲劳等缺陷严重影响支撑强度，导致轧制生产板型稳定性差；3.每次铸轧辊更换辊套时均需对支撑筋缺陷进行维修，导致水槽深度、支撑筋宽度和辊芯直径减小，影响辊芯使用寿命；4.辊芯水槽内流通的冷却水，与辊套实际接触面积小，热交换率低，辊套对铝液的冷却效率难以满足铸轧生产对速度与质量的需求。由于上述原因，传统结构的铸轧辊芯水槽结构的磨损、腐蚀、材料疲劳等缺陷,使用成本太高，且严重制约行业的生产效率的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强铝合金铸轧的辊套结构，包括接口、辊套、转动密封、轴芯、第一缓冲箱、第二缓冲箱和通水槽，所述轴芯的外侧套接有辊套，所述辊套内贯穿开设有通水槽，所述辊套的两端均安装有转动密封，所述辊套的两端通过转动密封分别安装有第一缓冲箱和第二缓冲箱，所述第一缓冲箱和第二缓冲箱上均设有接口。
优选的，所述通水槽环形阵列分布在辊套内，且所述第一缓冲箱和第二缓冲箱通过通水槽相互连通。
优选的，所述第一缓冲箱和第二缓冲箱背离转动密封的一端通过密封轴承转动安装在轴芯上。
优选的，所述辊套的内径与轴芯的直径相适配。
优选的，所述辊套采用电炉冶炼+炉外钢包精炼+真空脱气+氩气保护真空浇注的冶炼方式，且辊套调质硬度：HB 410-430，辊套整体硬度不均匀性≤±5HB。
优选的，所述轴芯采用电炉冶炼+炉外钢包精炼+真空脱气的冶炼方式， HB280-320，辊芯整体硬度不均匀性≤±10HB。
一种高强铝合金铸轧的辊套结构使用方法，包括以下步骤：
S1、将辊套装配至铸轧机后，输送熔融状态铝液进入上下辊缝之间；
S2、将冷却液通入第一缓冲箱内，第一缓冲箱内的冷却液通过辊套内的通水槽进入第二缓冲箱，且第一缓冲箱和第二缓冲箱均与外部冷却液循环系统连通；
S3、辊套对熔融状态铝液进行轧制，待轧制咬入稳定后，加大压下力至轧制收尾。
优选的，S1中铸轧工艺的轧制速度至3-6m/min。
优选的，S2中通水槽的进水温度≤30℃。
优选的，S3中下压力为传统生产工艺两倍以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在辊套内部开通水槽，能极大的提高轧制热交换效率，满足轧制提速及结晶质量的需求，在辊芯直径不变的基础上，整体的辊芯强度较密布水槽的辊芯强度，成倍提高，更有利于轧制板形控制，辊套的高合金材质性能，使其内部开通水槽后，支撑筋的强度较辊芯低合金材质要强很多，能具有更好的支撑性能，提高轧制板形稳定性；通水槽能提高辊套冷却均匀性，使辊套内应力均匀分布，避免内应力集中，加速局部裂纹扩展，从而提高辊套使用寿命；在辊套内部开通水槽，使辊套在高强铝合金轧制过程中，产生的轧制变形内应力与热胀冷缩产生的膨胀及收缩内应力，能够通过均匀分布的水槽结构，均匀的释放，可解决内应力设计的释放点，造成集中在辊套薄弱处集中释放，导致炸套等异常问题；且每次更换辊套，均是全新的水槽及支撑筋，辊芯不用像传统辊芯那样需要对水槽及支撑筋修补、清理，能极大的降低修复成本，能彻底恢复水槽及支撑筋的性能，更好的保证冷却效果和轧制板形控制性能。
附图说明
图1为本发明的主视外观示意图；
图2为本发明的辊套侧视外观示意图。
图中：1、接口；2、辊套；3、转动密封；4、轴芯；5、第一缓冲箱；6、第二缓冲箱；7、通水槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供的一种高强铝合金铸轧的辊套结构的技术方案：
一种高强铝合金铸轧的辊套结构，包括接口1、辊套2、转动密封3、轴芯4、第一缓冲箱5、第二缓冲箱6和通水槽7，轴芯4采用电炉冶炼+炉外钢包精炼+真空脱气的冶炼方式，HB280-320，辊芯整体硬度不均匀性≤±10HB，轴芯4的外侧套接有辊套2，辊套2采用电炉冶炼+炉外钢包精炼+真空脱气+ 氩气保护真空浇注的冶炼方式，且辊套2调质硬度：HB 410-430，辊套2整体硬度不均匀性≤±5HB，辊套2的内径与轴芯4的直径相适配，辊套2内贯穿开设有通水槽7，在辊套2内部开通水槽7，能极大的提高轧制热交换效率，满足轧制提速及结晶质量的需求，在辊芯直径不变的基础上，整体的辊芯强度较密布水槽的辊芯强度，成倍提高，更有利于轧制板形控制，辊套2的高合金材质性能，使其内部开通水槽7后，支撑筋的强度较辊芯低合金材质要强很多，能具有更好的支撑性能，提高轧制板形稳定性；通水槽7能提高辊套2冷却均匀性，使辊套2内应力均匀分布，避免内应力集中，加速局部裂纹扩展，从而提高辊套2使用寿命；在辊套2内部开通水槽7，使辊套2在高强铝合金轧制过程中，产生的轧制变形内应力与热胀冷缩产生的膨胀及收缩内应力，能够通过均匀分布的水槽结构，均匀的释放，可解决内应力设计的释放点，造成集中在辊套2薄弱处集中释放，导致炸套等异常问题；且每次更换辊套2，均是全新的水槽及支撑筋，辊芯不用像传统辊芯那样需要对水槽及支撑筋修补、清理，能极大的降低修复成本，能彻底恢复水槽及支撑筋的性能，更好的保证冷却效果和轧制板形控制性能，通水槽7环形阵列分布在辊套2内，且第一缓冲箱5和第二缓冲箱6通过通水槽7相互连通，辊套2 的两端均安装有转动密封3，辊套2的两端通过转动密封3分别安装有第一缓冲箱5和第二缓冲箱6，第一缓冲箱5和第二缓冲箱6背离转动密封3的一端通过密封轴承转动安装在轴芯4上，第一缓冲箱5和第二缓冲箱6上均设有接口1。
本发明提供的一种高强铝合金铸轧的辊套结构使用方法的技术方案：
一种高强铝合金铸轧的辊套结构使用方法，包括以下步骤：
S1、将辊套装配至铸轧机后，输送熔融状态铝液进入上下辊缝之间，铸轧工艺的轧制速度至3-6m/min；
S2、将冷却液通入第一缓冲箱5内，第一缓冲箱5内的冷却液通过辊套2 内的通水槽7进入第二缓冲箱6，且第一缓冲箱5和第二缓冲箱6均与外部冷却液循环系统连通，通水槽7的进水温度≤30℃，在辊套2内部开通水槽7，能极大的提高轧制热交换效率，满足轧制提速及结晶质量的需求，在辊芯直径不变的基础上，整体的辊芯强度较密布水槽的辊芯强度，成倍提高，更有利于轧制板形控制，辊套2的高合金材质性能，使其内部开通水槽7后，支撑筋的强度较辊芯低合金材质要强很多，能具有更好的支撑性能，提高轧制板形稳定性；通水槽7能提高辊套2冷却均匀性，使辊套2内应力均匀分布，避免内应力集中，加速局部裂纹扩展，从而提高辊套2使用寿命；在辊套2 内部开通水槽7，使辊套2在高强铝合金轧制过程中，产生的轧制变形内应力与热胀冷缩产生的膨胀及收缩内应力，能够通过均匀分布的水槽结构，均匀的释放，可解决内应力设计的释放点，造成集中在辊套2薄弱处集中释放，导致炸套等异常问题；且每次更换辊套2，均是全新的水槽及支撑筋，辊芯不用像传统辊芯那样需要对水槽及支撑筋修补、清理，能极大的降低修复成本，能彻底恢复水槽及支撑筋的性能，更好的保证冷却效果和轧制板形控制性能；
S3、辊套对熔融状态铝液进行轧制，待轧制咬入稳定后，加大压下力至轧制收尾，下压力为传统生产工艺两倍以上。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高强铝合金铸轧的辊套结构，包括接口(1)、辊套(2)、转动密封(3)、轴芯(4)、第一缓冲箱(5)、第二缓冲箱(6)和通水槽(7)，其特征在于：所述轴芯(4)的外侧套接有辊套(2)，所述辊套(2)内贯穿开设有通水槽(7)，所述辊套(2)的两端均安装有转动密封(3)，所述辊套(2)的两端通过转动密封(3)分别安装有第一缓冲箱(5)和第二缓冲箱(6)，所述第一缓冲箱(5)和第二缓冲箱(6)上均设有接口(1)。
2.根据权利要求1所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构，其特征在于：所述通水槽(7)环形阵列分布在辊套(2)内，且所述第一缓冲箱(5)和第二缓冲箱(6)通过通水槽(7)相互连通。
3.根据权利要求1所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构，其特征在于：所述第一缓冲箱(5)和第二缓冲箱(6)背离转动密封(3)的一端通过密封轴承转动安装在轴芯(4)上。
4.根据权利要求1所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构，其特征在于：所述辊套(2)的内径与轴芯(4)的直径相适配。
5.根据权利要求1所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构，其特征在于：所述辊套(2)采用电炉冶炼+炉外钢包精炼+真空脱气+氩气保护真空浇注的冶炼方式，且辊套(2)调质硬度：HB 410-430，辊套整体硬度不均匀性≤±5HB。
6.根据权利要求1所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构，其特征在于：所述轴芯(4)采用电炉冶炼+炉外钢包精炼+真空脱气的冶炼方式，HB280-320，辊芯整体硬度不均匀性≤±10HB。
7.一种高强铝合金铸轧的辊套结构使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将辊套装配至铸轧机后，输送熔融状态铝液进入上下辊缝之间；
S2、将冷却液通入第一缓冲箱(5)内，第一缓冲箱(5)内的冷却液通过辊套(2)内的通水槽(7)进入第二缓冲箱(6)，且第一缓冲箱(5)和第二缓冲箱(6)均与外部冷却液循环系统连通；
S3、辊套对熔融状态铝液进行轧制，待轧制咬入稳定后，加大压下力至轧制收尾。
8.根据权利要求5所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构使用方法，其特征在于：S1中铸轧工艺的轧制速度至3-6m/min。
9.根据权利要求5所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构使用方法，其特征在于：S2中通水槽(7)的进水温度≤30℃。
10.根据权利要求5所述的一种高强铝合金铸轧的辊套结构使用方法，其特征在于：S3中下压力为传统生产工艺两倍以上。
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