CN1143742C - 一种金属薄带连续铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属连续铸造领域。所述的金属薄带连续铸装置包括以两个水冷辊为主构成的楔形空间、整形辊、去毛刺机、轧机、剪切机和卷取机。两个同直径的水冷辊水平平行放置，在水冷辊的轴向两侧端分别设置了与水冷辊同心的缓凝圆环，在两个水冷辊的同一侧端，在两个缓凝圆环的外侧安置有两个侧挡块，该侧挡块固定在机架上。在水冷辊的下方设置了一对整形辊。本发明不仅金属收得率高，且边部质量好。

Description

一种金属薄带连续铸造装置

技术领域

本发明涉及金属连续铸造装置。主要适用于有色金属及钢铁领域薄带材的制造。

背景技术

在金属制造加工行业中，将金属液体直接连续铸造成接近最终产品形状的薄带，可大幅度减少生产工序和设备投资。

在现有技术中，2-20mm厚度的金属薄带连续铸造的装置和方法基本可为两类：第一类是在传统连铸的基础上发展起来的，即在水冷结晶器中金属液凝固生成具有一定厚度的坯壳，而中心仍为液体的薄带坯，薄带坯被拉出结晶器后经单辊或多辊铸轧，将液芯挤回结晶器内，从而使坯壳焊合形成金属薄带(中国专利申请号89104780.8和94119566.X)；第二类是用辊式方法生产薄带，其中最具代表性的采用同径双辊法生产金属薄带(中国专利申请号91100651.X和90107454.3)。上述两种方法最终都是获得横截面为矩形的长条状金属薄带。在其装置中，一对冷却辊与侧壁之间要动态密封钢水，因此必须将侧壁部分做成楔形状，并要求侧壁采用具有高的机械强度、低的导热能力和可润滑的耐火材料。在实际生产中，由于金属液体的高温长时间作用，尤其是钢液温度高达1500℃以上，加上两片凝壳挤压成形过程中的受力，侧壁与钢液接触的部分，尤其是侧壁与两个水冷辊最小距离附近相关的部分，侧壁的侵蚀随时间的延长而不规则的增大，一是导致金属薄带的宽度随连续浇铸时间延长略有变宽，二是导致金属薄带的两侧边出现不规则的锯齿状。当侧壁的不规则侵蚀增大到一定程度时，甚至会出悬挂坯壳，造成漏钢或拉断铸坯的情况。在该金属薄带轧制过程中，金属薄带所出现的宽度变化或侧边不平整都是不允许的，必须纵向剪切，去除不规则部分，这就大大地降低了金属的成材率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高金属成材率和改善金属薄带侧边质量的金属薄带连续铸造装置。

针对上述目的，本发明所述的金属薄带连续铸造装置包括以两个水平平行放置的同直径的金属水冷辊为主构成的金属铸造的楔形空间、整形辊、金属薄带侧边去毛刺机、一架或两架轧机、剪切机和卷取机。两个同直径的金属水冷辊水平平行放置，在金属水冷辊的轴向两侧端分别设置了与水冷辊同心的缓凝圆环，该缓凝圆环分别固定在水冷辊的轴向两侧端面，在两个水冷辊的同一侧端，两个缓凝圆环之间有一定的距离b，在两个缓凝圆环的外侧面的中间处安置有侧挡块，两个侧挡块固定在不动的机架上，它们与缓凝圆环之间的接触为滑动接触，由两个侧挡的内侧面、4个缓凝圆环的内侧、4个缓凝圆环的凸轮缘以及水冷辊的相对内侧上轮面联合构成金属铸造的楔形空间。两个水冷辊之间的间距a为2-20mm，同侧两个缓凝圆环之间的距离b为0.5-3mm。两个水冷辊之间的间距a应该比两个缓凝圆环之间的间距b大。

为获得完整的薄带坯，在水冷辊的下方设置了一对整形辊。两个整形辊之间的间距f小于两个冷辊之间的间距a。其中，一个整形辊的辊柱面宽度e等于或大于薄带坯中间宽部分的宽度c，另一整形辊为凹面辊，中间凹部分的宽度d大于另一整形辊的辊柱面宽度e。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)由于本发明为金属薄带坯的成形设计了两个很薄的窄小边，这部分即将被切除的薄而窄的小边最薄可达1mm，其宽度仅于缓凝圆环的厚度，故宽度较窄，这部分薄而窄的小边的切除，其切除量大大降低，有效地提高金属的成材率，同时又保证了整个薄带坯边部的质量。

(2)在连续铸造过程中，侧挡块的侵蚀和磨损只会影响被切除部分的薄而窄的小边的质量，而不会影响作为产品的金属薄带坯中间宽而长的部分(即金属薄带的质量)。

(3)本发明在整形辊后还增设去毛刺机，使金属薄带侧边更为整齐。

附图说明

现结合附图对本发明作进一步说明。

附图1为本发明金属薄带连续铸造装置中两个水冷辊及相关部件的结构示意图。

附图2为本发明金属薄带连续铸造过程的结构示意图。

附图3为本发明金属连续铸造薄带坯的横截面示意图。

附图4为本发明缓凝圆环与水冷辊圆柱面部分接触的结构示意图。

附图5为本发明缓凝圆环部分镶入水冷辊的结构示意图。

附图6为本发明两个整形辊工作过程的结构示意图。

附图7为本发明金属薄带连续铸造装置的设备布置示意图。

具体实施方式

由上述附图看出，本发明所述的金属薄带连续铸造装置包括以两个水冷辊1和1′为主构成的金属铸造楔形空间11、整形辊15和16去毛刺机18、轧机19、剪切机20和卷取机21。

金属铸造楔形空间11中两个水冷辊1和1′为同一直径，且水平平行放置，它们在传动系统的驱动下作同步反相转动。在两个水冷辊1和1′之间有一定的a，距离a决定了要铸造生产的金属薄带的基本厚度。a值可在2-20mm之间变化。

在金属水冷辊(1和1′)的轴向两侧端分别安置了与水冷辊(1和1′)同心的缓凝圆环(2和2′、3和3′)，缓凝圆环(2和2′、3和3′)它们分别固定在水冷辊(1和1′)的轴向两侧端面，并与水冷辊一起转动。在水冷辊(1和1′)的同一侧端，两个缓凝圆环之间有一定的距离b，b可在0.5-3mm之间变化。在两个缓凝圆环的外侧面的中间处安置有侧挡块(4和4′)，两个侧挡块(4和4′)固定在不动的机架上，即两个侧挡板在连续铸造中保持不动，它们与缓凝圆环(2和2′、3和3′)之间的接触为滑动接触；在连铸过程中接触面保持相动滑动，以达到动态密封钢液的目的。为此，侧挡块除了具有良好的高温性能外，还必须具有良好的自润滑性能和耐磨性能，可采用高强度石墨、铝碳质耐火材料或其它类型的耐火材料；同样缓凝圆环也要求具有良好的高温性能和耐磨性能，可选择氮化硼、氮肥化硅、氧化锆中任一种。

在缓凝圆环布置方式上，它们即可以与水冷辊端面保持平面接触，并固定在水冷辊端面上(见图1)，也可以改变缓凝圆环的形状，使缓凝圆环的一部分与水冷辊圆柱面部分接触(见图4)，或使缓凝圆环的一部分镶入水冷辊(见图5)。在结构上，缓凝圆环可以做成一个整体的圆结构，也可以为了加工安装方便将其分成几个扇形拼成圆环，此时必须保证相邻扇形的间隙小于0.1mm，以防金属液渗入。

综上所述，由两个侧挡块4和4′的内侧面5和5′、4个缓凝圆环的内侧面6和6′、7和7′、4个缓凝圆环的凸轮缘8和8′、9和9′以及两个水冷辊的相对内侧轮面10和10′联合构成金属连续铸造的楔形空间11。

在连续铸造过程中，为了防止金属液体在侧挡块4和4′的内侧壁上凝固，可事先对侧挡块加热，即在侧挡块4和4′的外侧壁增设加热装置。

为了获得完整的薄带坯14，还必须对其进行整形。为此本发明在一对水冷辊1和1′的下方设置了一对整形辊15和16(见图2)，整形辊15为柱面辊，它的辊面宽度为e(见图6)，e等于或略小于薄带坯14中部厚而长部分的宽度c(见图3)，整形辊16为凹陷辊，其辊子两端有凸缘(见图6)，整形辊16中间凹陷部分的宽度d大于整形辊15辊面宽度e，整形辊16两端凸缘的高度大于金属薄带坯的厚度a(见图1)；两个整形辊的距离f(见图6)略小于水冷辊1和1′的距离a。整形辊15和16均为传动辊，它们的辊面线速度相等，且与水冷辊1和1′的辊面线速度相同，在连续铸造过程中，当金属薄带坯14进入整形辊后，整形辊15和16将靠自身的驱动力，将薄带坯14两边薄而短的金属边切除掉，形成最终的金属薄带17。

另外，为了充分发挥近终薄带连铸的整体优势，本发明还设计了金属薄带连铸一直接轧制方案(见图7)。为了进一步改善整形后金属薄带14的边部质量，在整形辊后还增了设金属薄带侧边去毛刺机18，如电动砂轮、电动剐刀等，以使金属薄带侧边整齐。经过整形后的金属薄带可直接进入一架或二架轧机19，使薄带厚度减少50％-80％，然后经剪切机20，进入卷取机21，由此即可得到较好质量的金属薄带材。

本发明金属薄带连续生产装置的生产过程如下：

当金属液通过浸入式水口12浇入铸造楔形空腔11后，就开始在与铸造楔形空腔11的接触面7和7′、8和8′、9和9′、10和10′处凝固，而不在5和5′处凝固。随着水冷辊1和1′的转动，凝固壳13和13′被同步带动向下移动，并逐渐长厚。当逐渐长厚的凝壳被转至两水冷辊1和1′最小间距处即00′面处时，两边的凝固壳1 3和13′被挤压焊合，形成一个中间厚而长两边薄而短的完整薄带坯14(见图3)被连续拉出。为确保得到中间厚而边薄的金属薄带坯，除了要对两个水冷辊1和1′的间距a和缓凝圆环的间距b加以限制外，更重要的是降低缓凝圆环的导热能力，使金属液在与缓凝圆环接触部位的凝固速度成倍地小于金属液在水冷辊上的凝固速度，以便减小两片金属凝壳挤压焊合过程中缓凝圆环所受的压力。为此缓凝圆环可以选择具有良好高温性能和耐磨性能的材料。

Claims (7)

1、一种金属薄带连续铸造装置，包含两个水平平行放置的同直径的金属水冷辊(1和1′)、轧机(19)、剪切机(20)和卷取机(21)，其特征在于：

[1]、在金属水冷辊(1和1′)的轴向两侧端分别安置了与水冷辊(1和1′)同心的缓凝圆环(2和2′、3和3′)，缓凝圆环(2和2′、3和3′)分别固定在水冷辊(1和1′)的轴向两侧端面，在水冷辊(1和1′)的同一侧端，两个缓凝圆环之间有一定的距离b，在两个缓凝圆环的外侧面的中间处安置有两个侧挡块(4和4′)，两个侧挡块(4和4′)固定在不动的机架上，它们与缓凝圆环(2和2′、3和3′)之间的接触为滑动接触；由两个侧挡块(4和4′)的内侧面(5和5′)、4个缓凝圆环的内侧面(6和6′、7和7′)、4个缓凝圆环的凸轮缘(8和8′、9和9′)以及水冷辊(1和1′)的相对内侧上轮面(10和10′)联合构成金属铸造的楔形空间(11)；

[2]、在水冷辊(1和1′)的下方先后设置了一对整形辊(15和16)和去毛刺机(18)；

[3]、两个侧挡块(4和4′)必须采用具有良好的自润滑性能和耐磨性能的材料制成，两个水冷辊之间的间距a应该比两个缓凝圆环之间的间距b大。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于两个水冷辊(1和1′)之间的间距a为2-20mm，两个水冷辊同一侧端的两个缓凝圆环之间的间距b为0.5-3mm。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于四个缓凝固环(2和2′、3和3′)与水冷辊(1和1′)的两个端面保持平面接触；也可改变四个缓凝圆环的形状，使其部分与水冷辊圆柱面部分接触，或部分镶入水冷辊的圆柱面。

4、根据权利要求1的所述装置，其特征在于可在两个侧挡块(4和4′)的外侧壁增设加热装置。

5、根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于四个缓凝圆环(2和2′、3和3′)是完整的圆环或由多个扇形片组成的圆环。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于两个整形辊(15、16)的间距f小于两个水冷辊(1、1′)之间的间距a，整形辊(15)的辊柱面宽度e等于或大于薄带坯(14)中间宽部分的宽度C；整形辊16为凹面辊，其中间凹陷部分的宽度d大于整形辊15辊柱面宽度e。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于四个缓凝圆环的材质为氮化硼、氮化硅、氧化锆中任一种。

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