CN1226471A - 金属厚板材及各种型材热模流注磁悬浮降温余热轧制工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属金属加工领域。本发明是在一条专用生产线上,将传统的铸造、加热及热轧开坯等多道次独立生产工序,合并成一道次完成。金属熔液从保温炉1经浇嘴2流出,形成金属液流3,立刻被初冷4初冷形成表面薄壳,被热轧机6牵引进入由三面平面电磁铁组成的“凹”字形电磁结晶槽5,在磁力作用下,浮于槽内空间。再经可控冷却转变为炽热铸坯,再被继续牵引进入热轧机6初轧成锭,经同步热切机7定尺切断后转成品热轧。

Description

金属厚板材及各种型材热模流注磁悬浮 降温余热轧制工艺

本发明属金属加工领域。

现在全世界金属材料(包括黑色金属及所有有色金属)厚板材及各种型材的主要生产工序为：1．熔炼、2．铸坯、3．加热、4．热轧。这些工序都是分别独立完成，有的工序还须反复进行。

本发明将铸坯、加热及热轧等诸生产工序在一条专用生产线上一道次完成，从而简化操作，显著节能、降耗即增收。这条生产线的基本工作步骤为：

金属熔液沿水平方向经型模流注，被初步可控冷却和磁悬浮可控冷却降温，成为炽热铸坯，利用铸坯余热热轧成材，以及进一步加工。

本发明的工作原图如附图所示。从熔炼工序来的质量合格的金属熔液倾入可以控制金属熔液流出量的保温炉(桶)1，经保温达到浇注温度后，由于金属熔液本身具有流展性和粘结性，在熔液静压力及热轧机6的牵引力(起始时经过牵引杆)共同作用，金属液从浇注嘴2沿水平方向流出，形成金属液流3。其断面形状与2的内腔形状一致。例如欲轧制成型材，其断面宜采用正方形；欲轧制成厚板材，则采用扁平形。以下按型材叙述(厚板亦相同，只作相应改变)。

在紧靠浇注嘴2的位置，设置一初冷喷管4。当金属液流被牵引出2后，立刻由4喷出可控的致冷物质于金属液流3的四周表面，使3的四周急冷凝成一薄壳层。此硬壳层能承受热轧机牵引力及金属液流内部液芯侧压力，达到既能承受牵引又保持正方形。

在浇注嘴2后面的金属液静压力的推动及热轧机6牵引力的共同作用下，金属液流3进入凹字形的电磁结晶槽5,3受磁悬浮及磁压力作用被悬浮于空中并保持正方形的同时，又被槽内的喷水套可控喷水进一步可控冷却，其芯部的热量不断向四周传导，当3被牵引出结晶槽5时，已成为炽热的铸坯。其温度略高于该牌号热轧温度上限。3经支承滚轮支托又被牵引进入热轧机6进行初轧成锭，再经同步热切机定尺切断转成品轧制成材以及进一步加工。现分述如下。

1．倾入保温炉1的金属熔液必须合格，并消除因倾注带来的不良影响。保温炉须置于轨道上，以便调整与热轧机的距离，又能卡紧在轨道上。

2．浇注嘴2可用石墨或其他耐火材料制造。其内侧与保温炉相接可用高温粘结料或砂泥料填结，并用机械卡具卡牢在保温炉外壁。其外侧与空气接触，须涂抗氧化保护料。

浇注嘴2内腔尺寸须符合工艺要求。

3．热轧机始起牵引杆头部各边尺寸须小于2的内腔尺寸0.3～0.5mm，以便插入。

4．初冷管4的功能是使3表面急冷凝成一金属薄壳，能承受牵引力及内部液芯的侧压力，从而保持正方形，使其能顺利进入电磁结晶槽5。

初冷管4喷出的冷却物质种类、数量均须按照产品牌号、规格及单位时间产量来全面考虑设计。产生的雾及汽须抽排出生产现场。

4的安装位置尽量靠近浇注嘴2的出口端。

5．电磁结晶槽5由底面、两侧面共三个平面电磁铁形成一凹字形磁场，及槽内平底U字型喷水套组成。

底面电磁铁产生的磁场方向向上，被移动的3(属于导体)切割，根据电磁感应，3动生出感应电动势和感应电流(注1)。此感应电流为涡流在产生热效应的同时，周围存在磁场。磁场方向(按电流产生磁场的右手定则)与底面电磁铁方向相向，即同性相斥，产生浮力，将3浮托于空中(注2)。

同理，两侧平面电磁铁则产生侧压力。磁浮力和磁压力使3浮托于空间并保持正方形。

电磁铁可以为直流、工频或中频电磁铁，其供电电源应满足输出功率可调、稳定等技术要求。

5内喷水套为平底U字型。可选用不锈钢薄板制作。套的内二侧面及底面均钻孔喷水。水源应为灵活可调。

喷水套全厚应在10mm以内，与金属液流3的各方距离宜在10mm以内，以降低电磁铁造价。

产生的水雾抽排出生产现场。

6．热轧机6为普通型材轧机。其轧制速度应有较宽的调速范围，若电动机的调速范围不够，可串接机械变速机，以满足工艺要求。热轧机的规格及力能应按产品牌号、规格及产量选用。

7．同步热切机7系定尺切断热锭。热切时，热轧机不能停机，故热切机须与轧制速度同步移动。最简单又可靠的办法是在倾斜轨道上设置一可受不断移动的轧制热锭推动的小车，小车上安装夹紧及切断等装置，当热锭长度达到要求后，控制信号使夹紧装置夹紧热锭，这时小车被热锭推移，同时将热锭切断。这样不影响连铸连轧作业。将热锭切断后，夹紧装置松开，小车自动返回起始位置，等待下一次作业。

现在全世界金属厚板材及型材生产普遍采用将铸造、加热及热轧等生产工序独立进行，有的产品要反复进行。本发明则将上述工序合并成在一条专用生产线上一道次完成。具有显著的节能、降耗即增收的效果。

本发明设备简易、设备规格及力能小，新建生产线投资省。也是现有企业技改方案中投资最少(原有厂房设施及设备可用)、收效显著的方案。

注1：《物理》下册广播电视中专教材，江苏科学技术出版社，1992年第

  1版第146～147页。注2：《轻合金加工技术》杂志1989年第6期第26～35页

Claims (1)

1. 金属(包括黑色金属及所有有色金属)熔液由水平方向流出后，立刻经初步可控冷却在其四周形成一薄壳，因而能承受牵引力及内部液芯侧压力，使其保持出口端即工艺要求的断面形状，又被热轧机牵引进入凹字形电磁结晶槽。在槽内，其底面被悬浮于空中，两侧面在空中保持平面。在继续向热轧机方向移动的同时，槽内喷水套可控喷水对其继续可控冷却。待牵引出结晶槽后成为炽热的铸坯，其温度略高于该牌号的热轧上限温度，进入热轧机初轧成锭。又经同步热切机切断，转成品轧制成材以及进一步加工。

   本发明其特征是对金属液流进行可控初冷，其四周形成一薄层硬壳，能承受牵引力及内部液芯的侧压力，使3保持出口端即工艺要求的断面形状，被热轧机牵引进入凹字形电磁结晶槽，在磁悬浮力、磁侧压力及可控喷水冷却的共同作用下，转变为炽热的、具有最佳温度的铸坯，利用其余热热轧成材以及进一步加工。

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