CN113231610B - 弧形振动薄带连铸方法及薄带连铸连轧生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弧形振动薄带连铸方法，属于冶金领域，包括弧形振动结晶器、压下驱动装置和薄带连铸坯导向装置。弧形振动结晶器包括内弧振动单元和外弧振动单元，两个振动单元呈对称布置，两个振动单元之间的腔体用于盛接钢水，并进行冷却。内振动单元和外弧振动单元在振动驱动装置的驱动下分别沿各自的支撑轴作弧形振动，向下同步振动，具有铸轧的功能，有利于薄带连铸坯的生成，向上同步振动，有利于薄带连铸坯与铜板之间脱模和润滑剂的加入，防止薄带连铸坯与铜板粘接。压下驱动装置布置在弧形振动结晶器下方，对薄带连铸坯进行夹紧和驱动，并可进行一定量的压下，提升薄带连铸坯的内部质量。薄带连铸坯导向装置对薄带连铸坯进行支撑和导向。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种弧形振动薄带连铸方法及薄带连铸连轧生产线。
背景技术
目前，钢铁工业正朝着绿色、低碳、节能、环保、低成本方向发展，短流程连铸连轧工艺流程越来越受到钢铁企业的重视。薄带连铸作为一种近终形的连续铸钢技术，可以直接浇铸厚度15mm以下的薄带连铸坯，然后直接轧制成带材。薄带连铸相对于传统连铸技术，薄带连铸具有工艺流程短、能耗低、投资少、占地面积小、劳动效率高、生产成本低等显著优点，一旦薄带连铸技术方案和关键技术取得突破，将对钢铁工业带来非常重要的影响。
双辊薄带连铸技术1856年由Henry Bessemer提出，二十世纪五十年代开始进行试验并逐步进入工业化生产。双辊薄带连铸采用连铸辊作为结晶器，双辊同步反向高速旋转，钢水在结晶辊中冷却并进行铸轧形成薄带钢连铸坯。由于结晶辊始终沿同一方向旋转，坯壳与结晶辊之间贴合紧密，与常规连铸工艺相比，薄带连铸坯与结晶辊之间缺少润滑和脱模，容易产生粘接，影响薄带钢连铸坯的质量和生产的稳定性。在钢水凝固特殊的工况条件下，由于双辊薄带连铸技术自身存在一定的工艺局限性，并受到一些关键技术的制约，双辊薄带连铸技术至今仍未在钢铁工业中实现大规模工业化生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弧形振动薄带连铸方法及薄带连铸连轧生产线，以解决当前薄带连铸技术中存在的薄带连铸坯与结晶辊之间缺少润滑和脱模，容易产生粘接，影响薄带连铸坯的质量和生产的稳定性的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种弧形振动薄带连铸方法，包括按生产流线依次布置的弧形振动结晶器（1）、压下驱动装置（2）和薄带连铸坯导向装置（3）；弧形振动结晶器（1）包括内弧振动单元和外弧振动单元，内弧振动单元和外弧振动单元呈对称布置，每个振动单元由弧形铜板（1-1）、弧形支撑框架（1-2）、振动驱动装置（1-3）、支撑轴（1-4）和支撑底座（1-5）组成；弧形铜板（1-1）固定在弧形支撑框架（1-2）上，弧形支撑框架（1-2）通过支撑轴（1-4）支撑在支撑底座（1-5）上；内弧振动单元和外弧振动单元的弧形支撑框架（1-2）及其相连的弧形铜板（1-1），在各自振动驱动装置（1-3）的驱动下，分别沿各自的支撑轴（1-4）作上下弧形振动；内弧振动单元和外弧振动单元的弧形铜板（1-1）之间的间隙构成用于盛接钢水的腔体；压下驱动装置（2）由一对驱动辊组成，布置在弧形振动结晶器（1）的下方；薄带连铸坯导向装置（3）沿薄带连铸坯弧形走向布置，对薄带连铸坯进行支撑和导向。
进一步，弧形铜板（1-1）为圆弧的一部分，弧形铜板（1-1）和弧形支撑框架（1-2）的弧形面均以支撑轴（1-4）的轴心为圆心。
进一步，弧形支撑框架（1-2）上设有冷却水进水通道和回水通道，与弧形铜板（1-1）内弧面上加工的水槽连通，通冷却水对弧形铜板进行冷却。
进一步，内弧振动单元和外弧振动单元上下弧形振动的振幅为±1~±20mm，振动频率为1~10赫兹。
进一步，外弧振动单元的支撑底座（1-5）固定；内弧振动单元的支撑底座（1-5）相对于外弧振动单元的支撑底座（1-5）水平移动，并通过锁紧装置（1-6）进行锁紧，用于调节内弧振动单元和外弧振动单元之间的间隙，实现生产不同厚度的薄带连铸坯。
进一步，压下驱动装置（2）由内弧驱动辊和外弧驱动辊组成，分别通过相连的电机、减速器、万向联轴器驱动进行相对转动，内弧驱动辊通过液压缸驱动向外弧驱动辊水平移动，对薄带连铸坯进行夹紧和驱动。
进一步，压下驱动装置（2）紧靠弧形振动结晶器（1）布置，以便在弧形振动结晶器（1）中生成的薄带连铸坯立即进入压下驱动装置（2）。
进一步，薄带连铸坯导向装置（3）由一对或多对自由辊组成，沿薄带连铸坯弧形走向布置，对薄带连铸坯进行支撑和导向。
一种薄带连铸连轧生产线，包括沿生产流线依次布置的弧形振动结晶器（1）、压下驱动装置（2）和薄带连铸坯导向装置（3）、薄带驱动辊（4）、轧机（5）、薄带冷却装置（6）、剪切机（7）和卷取机（8）。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明采用特殊设计的弧形振动结晶器，内弧振动单元和外弧振动单元对称布置，内弧振动单元和外弧振动单元之间的腔体用于盛接钢水并进行冷却，钢水从上端的钢水入口注入到腔体中，形成薄带钢连铸坯，并从下端的铸坯出口输出。内弧振动单元和外弧振动单元在振动驱动装置的驱动下分别沿各自的支撑轴作弧形振动，向下同步振动，具有铸轧的功能，有利于薄带连铸坯的生成，向上同步振动，有利于薄带连铸坯与铜板之间脱模和润滑剂的加入，防止薄带连铸坯与铜板之间粘接，提升薄带连铸坯的表面质量。
（2）压下驱动装置布置在弧形振动结晶器下方，紧靠弧形振动结晶器，在弧形振动结晶器中生成的高温薄带连铸坯立即进入压下驱动装置，压下驱动装置内弧驱动辊在液压缸的驱动下可以对薄带连铸坯进行一定量的压缩，有利于改善薄带连铸坯的内部组织，提升薄带连铸坯的内部质量。
（3）本发明采用弧形振动结晶器和压下驱动装置组合方式，实现薄带连铸坯的生成和拉坯驱动分离，有利于提升薄带连铸坯的质量，实现大规模工业化稳定生产。
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优选的详细描述，其中：
图1为本发明一种弧形振动薄带连铸机的布置示意图；
图2为应用了本发明一种弧形振动薄带连铸机的薄带连铸连轧生产线的布置示意图。
附图标记：弧形振动结晶器1、弧形铜板1-1、弧形支撑框架1-2、振动驱动装置1-3、支撑轴1-4、支撑底座1-5、锁紧装置1-6、压下驱动装置2、薄带连铸坯导向装置3、薄带驱动辊4、轧机5、薄带冷却装置6、剪切机7、卷取机8。
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。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种弧形振动薄带连铸方法，包括按生产流线依次布置的弧形振动结晶器1、压下驱动装置2和薄带连铸坯导向装置3。
弧形振动结晶器1包括内弧振动单元和外弧振动单元，内弧振动单元和外弧振动单元呈对称布置，每个振动单元由弧形铜板1-1、弧形支撑框架1-2、振动驱动装置1-3、支撑轴1-4和支撑底座1-5组成。弧形铜板1-1固定在弧形支撑框架1-2上，弧形支撑框架1-2通过支撑轴1-4支撑在支撑底座1-5上，在振动驱动装置1-3的驱动下，弧形支撑框架1-2及其相连的弧形铜板1-1沿支撑轴1-4作弧形振动。
内弧振动单元和外弧振动单元之间的腔体用于盛接钢水，腔体的上端为钢水入口，下端为薄带连铸坯出口，腔体从钢水入口到薄带连铸坯出口逐渐收窄。
本实施例中，弧形铜板1-1和与其固定的弧形支撑框架1-2的弧形面呈大于四分之一圆的结构，保证弧形铜板1-1作弧形振动时，弧形面始终与刚生成的薄带连铸坯接触，该圆以支撑轴1-4的轴心为圆心。
内弧振动单元和外弧振动单元的弧形支撑框架1-2上分别设有冷却水进水通道和回水通道，弧形铜板1-1内弧面加工有水槽，弧形铜板1-1在弧形支撑框架1-2上固定后，弧形支撑框架1-2上的冷却水进水通道和回水通道与弧形铜板1-1的水槽连通，并与外部冷却水管道相连，形成闭环冷却水通道，对弧形铜板1-1进行冷却。
钢水注入内弧振动单元和外弧振动单元形成的腔体中，通过冷却水通道中的冷却水对弧形铜板1-1进行冷却，在振动驱动装置1-3的驱动下，内弧振动单元和外弧振动单元的弧形铜板1-1随弧形支撑框架1-2分别作独立的弧形往复振动，并且两个弧形铜板1-1及其相连的弧形支撑框架1-2同步振动，形成薄带连铸坯。振动驱动装置1-3可以采用伺服液压缸，也可以采用电机和偏向轴等机构实现驱动。内弧振动单元和外弧振动单元按照一定的振动波形（正弦波或非正弦波）进行振动，弧形铜板1-1的振幅为±1~±20mm，频率为1~10赫兹，具体可以根据薄带连铸坯的拉坯速度进行相应设定和调节。两个振动单元同步向下作弧形振动时，具有铸轧的功效，有利于薄带钢连铸坯的生成；同步向上作弧形振动时，有利于薄带连铸坯与弧形铜板1-1之间脱模和润滑剂的加入，防止粘接，提升表面质量。
外弧振动单元的支撑底座1-5固定；内弧振动单元的支撑底座1-5通过丝杠调节机构能够相对于外弧振动单元的支撑底座1-5水平移动，并通过锁紧装置1-6进行锁紧，用于调节内弧振动单元和外弧振动单元之间的间隙，实现生产不同厚度的薄带连铸坯。
压下驱动装置2布置在弧形振动结晶器1的下方，紧靠弧形振动结晶器1。压下驱动装置2由内弧驱动辊和外弧驱动辊组成，分别通过相连的电机、减速器、万向联轴器驱动进行相对转动，内弧驱动辊通过液压缸驱动可向外弧驱动辊水平移动，对薄带连铸坯进行夹紧和驱动。在弧形振动结晶器1中生成的高温薄带连铸坯立即进入压下驱动装置2，压下驱动装置2内弧驱动辊在液压缸的驱动下可以对薄带连铸坯进行一定量的压缩，有利于改善薄带连铸坯的内部组织，提升薄带连铸坯的内部质量。
薄带连铸坯导向装置3由一对或多对自由辊组成，可以根据实际需要设置自由辊的数量，自由辊沿薄带连铸坯弧形走向进行布置，对薄带连铸坯进行支撑和导向。
如图2所示，本实施例还提供一种薄带连铸连轧生产线，包括沿生产流线依次布置的弧形振动结晶器1、压下驱动装置2和薄带连铸坯导向装置3、薄带驱动辊4、轧机5、薄带冷却装置6、剪切机7和卷取机8。弧形振动薄带连铸机生产的薄带连铸坯通过后续工艺进行轧制、冷却、剪切，然后通过卷取机8收集成卷。
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 (7)
1.一种弧形振动薄带连铸方法，其特征在于：包括按生产流线依次布置的弧形振动结晶器（1）、压下驱动装置（2）和薄带连铸坯导向装置（3）；弧形振动结晶器（1）包括内弧振动单元和外弧振动单元，内弧振动单元和外弧振动单元呈对称布置，每个振动单元由弧形铜板（1-1）、弧形支撑框架（1-2）、振动驱动装置（1-3）、支撑轴（1-4）和支撑底座（1-5）组成；弧形铜板（1-1）固定在弧形支撑框架（1-2）上，弧形支撑框架（1-2）通过支撑轴（1-4）支撑在支撑底座（1-5）上；弧形铜板（1-1）和与其固定的弧形支撑框架（1-2）的弧形面呈大于四分之一圆的结构，保证弧形铜板（1-1）作弧形振动时，弧形面始终与刚生成的薄带连铸坯接触，该圆以支撑轴（1-4）的轴心为圆心；内弧振动单元和外弧振动单元的弧形支撑框架（1-2）及其相连的弧形铜板（1-1），在各自振动驱动装置（1-3）的驱动下，分别沿各自的支撑轴（1-4）作上下弧形往复振动；内弧振动单元和外弧振动单元的弧形铜板（1-1）之间的间隙构成用于盛接钢水的腔体；压下驱动装置（2）由一对驱动辊组成，布置在弧形振动结晶器（1）的下方；薄带连铸坯导向装置（3）沿薄带连铸坯弧形走向布置，对薄带连铸坯进行支撑和导向；
压下驱动装置（2）由内弧驱动辊和外弧驱动辊组成，分别通过相连的电机、减速器、万向联轴器驱动进行相对转动，内弧驱动辊通过液压缸驱动向外弧驱动辊水平移动，对薄带连铸坯进行夹紧和驱动。
2.根据权利要求1所述的弧形振动薄带连铸方法，其特征在于：所述弧形支撑框架（1-2）上设有冷却水进水通道和回水通道，与弧形铜板（1-1）内弧面上加工的水槽连通，通冷却水对弧形铜板进行冷却。
3.根据权利要求1所述的弧形振动薄带连铸方法，其特征在于：所述内弧振动单元和外弧振动单元上下弧形振动的振幅为±1~±20mm，振动频率为1~10赫兹。
4.根据权利要求1所述的弧形振动薄带连铸方法，其特征在于：所述外弧振动单元的支撑底座（1-5）固定；内弧振动单元的支撑底座（1-5）相对于外弧振动单元的支撑底座（1-5）水平移动，并通过锁紧装置（1-6）进行锁紧，用于调节内弧振动单元和外弧振动单元之间的间隙，实现生产不同厚度的薄带连铸坯。
5.根据权利要求1所述的弧形振动薄带连铸方法，其特征在于：所述压下驱动装置（2）紧靠弧形振动结晶器（1）布置，以便在弧形振动结晶器（1）中生成的薄带连铸坯立即进入压下驱动装置（2）。
6.根据权利要求1所述的弧形振动薄带连铸方法，其特征在于：所述薄带连铸坯导向装置（3）由一对或多对自由辊组成，沿薄带连铸坯弧形走向布置，对薄带连铸坯进行支撑和导向。
7.一种适用于权利要求1所述的弧形振动薄带连铸方法的薄带连铸连轧生产线，其特征在于：包括沿生产流线依次布置的弧形振动结晶器（1）、压下驱动装置（2）和薄带连铸坯导向装置（3）、薄带驱动辊（4）、轧机（5）、薄带冷却装置（6）、剪切机（7）和卷取机（8）。
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