CN114406219A - 一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置 - Google Patents

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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
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Abstract

本发明属于双辊铸轧技术领域。建立在专利申请文件CN2021101226378所提示踪方法的实践基础之上，申请人发现了熔池内“凝固坯壳”生长的独特特征。根据“凝固坯壳”生长的独特特征，申请人在专利申请文件2022101047141提出一种用于增强双辊铸轧工艺稳定性的结晶辊让步运动方法。本申请文件提出一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，用以实施专利申请文件2022101047141中所描述的一种用于增强双辊铸轧工艺稳定性的结晶辊让步运动方法。

Description

一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置
技术领域
本发明属于双辊铸轧技术领域，具体涉及一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置。建立在专利申请文件CN2021101226378所提示踪方法的实践基础之上，申请人发现了熔池内“凝固坯壳”生长的、与常规连铸过程截然不同的关键特征：两条直线汇聚成Kiss点。根据“凝固坯壳”的生长特征，申请人在专利申请文件2022101047141提出一种用于增强双辊铸轧工艺稳定性的结晶辊让步运动方法。利用结晶辊让步运动方法，向“凝固坯壳”提供额外的周期性或非周期性的运动空间，使得“凝固坯壳”能通过熔池内两相区的阻碍，顺利在熔池底部汇合。本申请文件提出一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，用以实施专利申请文件2022101047141中所描述的一种用于增强双辊铸轧工艺稳定性的结晶辊让步运动方法。
背景技术
正如专利申请文件2022101047141中所阐明的那样，附图1是当前对双辊铸轧熔池内凝固坯壳发展进程的认识：凝固坯壳始于弯月面附近，逐渐增厚，最终在熔池底部焊合，焊合的点称为Kiss点。附图2是申请人根据专利申请文件CN2021101226378所提示踪实验得来的实际铸轧过程中熔池内“凝固坯壳”发展规律。申请人发现：双辊铸轧是结晶辊驱动下被铸轧金属竞相移出熔池的过程，本质是随结晶辊工作面移动的速度边界层的焊合，Kiss点由两条直线（而非附图1所示的曲线）汇聚而成，因此存在Kiss角（Kiss角的测量可依据申请人在申请号为2021112909655的文件中所提方法），在熔池上部形成的速度边界层（熔体在结晶辊工作面附近有一薄层具有明显的速度梯度, 称为速度边界层）在抵达Kiss点的过程并不顺利，发源于弯月面的“凝固坯壳”在达到Kiss点是存在困难的。
附图1和附图2的关键区别在于，附图2中，“凝固坯壳”在靠近Kiss点前的一段距离为直线。由于结晶辊工作面是圆弧线或特别设计的线型，由此，“凝固坯壳”在靠近Kiss点的一个区域内发生减薄，这意味着在减薄区域内，“凝固坯壳”的运动承受较大运行阻力。降低该阻力是提升双辊铸轧工艺稳定性的有益途径，而降低该阻力，调整结晶辊运动模式是可行的有价值策略。
目前，双辊铸轧过程中，两个结晶辊的运动始终处于一个平面上，这使得结晶辊在运动过程中，对边界层减薄区域的有效贡献较低。根据附图1和附图2的显著区别，申请人在专利申请文件2022101047141提出一种用于增强双辊铸轧工艺稳定性的结晶辊让步运动方法。为实施专利申请文件2022101047141提出一种用于增强双辊铸轧工艺稳定性的结晶辊让步运动方法，申请人提出一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置。
发明内容
本发明提供了一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，用以实施一种用于增强双辊铸轧工艺稳定性的结晶辊让步运动方法。
本发明提供了一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，所述装置包括第一结晶辊、第二结晶辊、第一结晶辊轴承座、第二结晶辊轴承座、机架，利用机架的几何形状约束结晶辊的移动方向，其特征在于：取第一结晶辊的辊轴和第二结晶辊的辊轴所构成的平面ψ，则由所述机架的几何形状产生的所述约束应使得所述第一结晶辊的辊轴和\或所述第二结晶辊的辊轴的运动轨迹的所在的平面与所述平面ψ斜交。所述斜交的角度为α，所述α大于零度，所述α小于90度。由于实际结晶辊的垂直于结晶辊辊轴的截面不可能是完美的圆形，存在制造和\或特意设计的非圆辊形，且在工作状态下的负载也会使得结晶辊变形，因此，结晶辊的垂直于结晶辊辊轴的截面应认为是近似的圆形，所述圆心应被认为是质心，所述两个结晶辊的辊轴应被认为是在某个平面的平行的两条直线。
进一步地，一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，其特征在于：所述角度α优选值为1.5度至15度和30度至45度。对于钢铁材料，所述角度α优选值为1.5度至15度。对于有色金属材料，尤其是制备复层薄带的时候，优选值为30度至45度。
更进一步地，一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，其特征在于：第一结晶辊在机架的约束下运动，第二结晶辊固定，所述第一结晶辊的辊轴扫过的面可以是平面或曲面。所述第一结晶辊的辊轴视为理想的直线，所述平面或曲面的认定应从机架的设计上来推断，若所述机架的约束是曲线型的，则所述辊轴扫过的面就是曲面。部分平面和部分曲面的组合应被认定为曲面。
更进一步地，一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，其特征在于：第一结晶辊在机架的约束下运动，第二结晶辊在机架的约束下运动，所述第一结晶辊以恒定的角度α运动，所述第二结晶辊以恒定的角度β运动，所述α可以与β相同或不同，所述α与β中至多一个为零。例如，在水平等径双辊铸轧过程中，第一结晶辊在与水平面成一定角度的面运动，而第二结晶辊在平行于水平面的面运动，此时，α不等于零，而β等于零。
本申请文件一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置。本申请文件中所涉及方法，不仅可用于钢铁薄带，也包括但不限于利用双辊铸轧方法制备复层薄板带、铝合金薄板带、铜合金薄板带、高熵合金薄板带。
附图说明
图1为当前对熔池内凝固坯壳发展进程的认识。
图2为根据示踪方法得到的熔池内“凝固坯壳”发展进程。
图3为本发明实施例1。
图4为本发明实施例1产生的效果之一。
图5为本发明实施例2。
图6为本发明实施例2产生的效果之一。
以下附图中所涉及的附图编号的对应关系如下：1.压下缸，2.第一结晶辊，3.第二结晶辊，4.第一结晶辊轴承座，5.第二结晶辊轴承座，6.机架，7.机架上弧，8.机架下弧。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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的实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在幅图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
实施例1
本发明实施例1公开的一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，如图3所示，所产生的效果如图4所示。
本发明实施例1所示图3中，将第一结晶辊2和第二结晶辊3视为理想的圆柱体。
本发明实施例1所示图3中，将第一结晶辊2的辊轴和第二结晶辊3的辊轴视为平行放置，取垂直于第一结晶辊2的辊轴的任意一个平面φ，则所述第一结晶辊2在所述平面φ的投影为以点O1为圆心的圆形，第二结晶辊3在所述平面φ的投影为以点O2为圆心的圆形，将O1和O2设置为起始圆心，所述起始圆心为两结晶辊的辊轴处在同一水平面时，辊轴在所述平面φ的投影的点称为起始圆心。
本发明实施例1所示图3中，利用机架约束第一结晶辊2的运动方向，使得第一结晶辊2的运动方向与O1O2线段所在直线的角度为θ，θ=15°，实际铸轧过程中，机架会存在变形，该变形会使得θ产生一定变化。
本发明实施例1所示图4中，第一结晶辊1圆心O1在O1-1O1-2线段上运动，O1-1O1长度为0.24毫米，O1-2O1长度为0.12毫米。运动时，第一结晶辊2圆心O1可到达或不到达O1-1，第一结晶辊2圆心O1可到达或不到达O1-2。
本发明实施例1所示图3中，第一结晶辊2的辊轴扫过的面为平面。
本发明实施例1所示图4中，O1-1O1-2线段所在是直线与O1O2线段所成角度为θ，压下缸1可用其它装置替代，以向第一结晶辊2提供更复杂的作用力形式。
本发明实施例1所示图4中，第一结晶辊2圆心O1在O1-1O1-2线段上的运动可以是周期性的，也可以是非周期性的，更可以是部分周期性与部分非周期性的组合，θ的大小与被铸轧金属成分和过热度、熔池深度、铸速等工艺参量有关，在其它工艺参量固定的情况下，被铸轧金属两相区越宽，则θ应大一些。
本发明实施例所示图3为等径水平双辊铸轧机，铸带为从下引出。
本发明实施例1的双辊铸轧可用来制备钢铁薄板带、有色金属薄板带、复层薄板带、高熵合金薄板带，以及将来可能的采用双辊铸轧制备的材料。
实施例2
本发明实施例2公开的一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，如图5所示，所产生的效果如图6所示。
本发明实施例2所示图5中，将第一结晶辊2和第二结晶辊3视为理想的圆柱体。
本发明实施例2所示图5中，将第一结晶辊2的辊轴和第二结晶辊3的辊轴视为平行放置，取垂直于第一结晶辊2的辊轴的任意一个平面φ，则所述第一结晶辊2在所述平面φ的投影为以点O1为圆心的圆形，第二结晶辊3在所述平面φ的投影为以点O2为圆心的圆形，将O1和O2设置为起始圆心，所述起始圆心为两结晶辊的辊轴处在同一水平面时，辊轴在所述平面φ的投影的点称为起始圆心。
本发明实施例2所示图5中，结晶辊直径为500毫米，第一结晶辊2所在的机架上弧7的半径为3500毫米，第一结晶辊2所在的机架下弧8的半径为5000毫米。
本发明实施例2，第一结晶辊2的运动轨迹位于O1-1O1-2弧线段上，如图6所示。
本发明实施例2所示图5中，θ=15°，由于是采用水平等径双辊铸轧，所述θ=15°是发生在第一结晶辊2辊轴和第一结晶辊3辊轴处于同一水平面时，当第一结晶辊2靠近第二结晶辊3时，θ变大；当第一结晶辊2远离第二结晶辊3时，θ变小。
本发明实施例2，第一结晶辊2的辊轴扫过的面为曲面，且所述曲面的产生是由机架的设计产生的。
本发明中的双辊铸轧机，不仅仅是指等径式铸轧机，更可以是异径式双辊铸轧机，更可以是变径式双辊铸轧机（变径式双辊铸轧机，如申请人所递交的申请号为2021108481175的专利文件中的附图5），铸轧机的两个结晶辊可以水平摆放，更可以倾斜摆放或垂直摆放，铸带的引出方式，可以沿着重力方向引出，更可以与重力方向成小于180度的角度引出，甚至可以沿与重力方向完全相反的方向引出。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，所述装置包括第一结晶辊、第二结晶辊、第一结晶辊轴承座、第二结晶辊轴承座、机架，利用机架的几何形状约束结晶辊的运动行为，其特征在于：
取第一结晶辊的辊轴和第二结晶辊的辊轴所构成的平面ψ，则由所述机架的几何形状产生的所述约束应使得所述第一结晶辊的辊轴和\或所述第二结晶辊的辊轴的运动轨迹的所在的平面与所述平面ψ斜交。
2.根据权利要求1所述的一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，其特征在于：
所述角度α优选值为1.5度至15度和30度至45度。
3.根据权利要求1所述的一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，其特征在于：
第一结晶辊在机架的约束下运动，第二结晶辊固定，所述第一结晶辊的辊轴扫过的面可以是平面或曲面。
4.根据权利要求1所述的一种用于实施结晶辊让步运动的双辊铸轧装置，其特征在于：
第一结晶辊在机架的约束下运动，第二结晶辊在机架的约束下运动，所述第一结晶辊以恒定的角度α运动，所述第二结晶辊以恒定的角度β运动，所述α可以与β相同或不同，所述α与β中至多一个为零。
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