CN1456404A - 用于镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，所述的工艺流程为镁合金经熔炼炉熔化后输送到保温炉进行保温，保温后的镁合金液输送到采用一体化设计的前箱流嘴，在此前箱流嘴中保持镁合金液恒温以及保持镁合金液面恒高度并有气体保护防氧化燃烧，最后镁合金液从此前箱流嘴进入铸轧机铸造并有气体保护防氧化燃烧。所述的铸造设备，主要由镁合金熔炼炉、保温炉和镁合金液的输送系统以及前箱、流嘴、铸轧机和剪切机构成，特点为前箱、流嘴采用一体化设计形成一体化的前箱流嘴；在此前箱流嘴中设有保持镁合金液恒温的加热装置和保持镁合金液面恒高度的高度控制器。本发明具有设计生产率高、安全性能优良，可用于镁合金板材的连续生产。
Description
技术领域：
本发明涉及一种镁合金连续铸造技术和设备，尤其属于一种用于各种厚度镁合金板材生产的双辊连续铸造技术和设备。
背景技术：
目前镁合金板材基本是采用挤压和轧制的方法制造。挤压和轧制法制造镁合金板材生产流程复杂，生产率低，生产成本高，不能满足镁工业发展的需要。开发生产率高、生产成本低的镁合金板材的连续铸造技术有十分重大的意义。目前国内外还没有用连续铸造的方法生产镁合金板材的技术，此类技术是目前世界镁工业界的前沿研究开发课题。
双辊式连续铸造的方案于1846年由贝西麦提出，1951年美国亨特-道格拉斯公司研制出双辊式连续铸造轧机。不少铝厂及铝材加工厂曾使用过下注式双辊连续铸造轧机生产铝板材。因水平式和倾斜式双辊连续铸造轧机操作、调试、检修有明显的优点而已不用下注式双辊连续铸造轧机了。1960年代后，为克服双辊连续铸造轧机出坯速度慢、轧辊变形问题，采用增大轧辊直径的方法，目前轧辊直径已达1米左右。
双辊连续铸造机组由三大部分组成：熔炼系统、连续铸造系统和精整系统。熔炼系统包括：熔炼炉、静置炉(储液、保温、除气、控温)；连续铸造系统包括：连铸机、前箱、供料嘴、铸坯导向辊；精整系统包括：牵引机、剪切机、张力矫直机、卷取机。其中前箱的作用是控制由流嘴进入铸轧辊的金属液的压力，即保证金属液面要有稳定的高度和温度。供料嘴是直接将金属液分配进入铸轧辊缝的关键部件。对供料嘴的结构要求：金属液通过时流线合理且无死角，金属液均匀分布于辊缝，金属液在辊缝时温度均匀一致。供料嘴装配的好坏，直接影响供料嘴使用寿命和铸坯质量。
各国双辊连续铸造轧机主要用来生产铝及铝合金板材坯料。许多国家已用双辊连续铸造生产出了0.6～2米宽、6～10毫米厚的纯铝及铝合金带坯。这种坯料可用做轧制铝箔的坯料，也可做铝制品的坯料。其它材料还有干电池的锌板、印刷用板等。
国内外尚无用于镁合金板材生产的双辊连续铸造机组。这是因为同其它材料相比，镁合金板材的双辊连续铸造的最大困难是镁合金极易氧化、燃烧、甚至爆炸；此外，镁合金的热容和潜热较小、镁合金的变形性能较差，因此镁合金的双辊连续铸造的设计必须符合镁合金的特点，尤其是防止镁合金液的氧化、燃烧、特别要防止镁合金发生爆炸。因而现有的铝合金双辊连续铸造机组不适合于镁合金的生产。基本问题是镁合金液极其活泼，容易氧化燃烧、容易同几乎所有用于铝合金的耐火材料发生剧烈的化学反应，铝合金的熔炼和输送方式也不能用于镁合金的熔炼和输送，铸轧辊润滑剂也不适用于镁合金，尤其是镁合金铸轧时对供料嘴材料的要求十分苛刻，既要有一定的高温机械性能、又要保温性能好以及又不与镁合金液反应，还应具有防止镁合金液燃烧的能力，现有的材料无法满足要求。镁合金的热容和潜热也比铝合金小，连铸工艺过程的控制相对困难。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种适用于镁合金板材生产的双辊连续铸造技术和设备。所述的工艺流程为镁合金经熔炼炉熔化后输送到保温炉进行保温静置，然后镁合金液输送到采用一体化设计的前箱流嘴，在此前箱流嘴中保持镁合金液恒温以及保持镁合金液面恒高度并有气体保护防氧化燃烧，最后镁合金液从此前箱流嘴进入铸轧机铸造并有气体保护防氧化燃烧。而镁合金经熔化炉熔化后输送到保温炉进行保温时还可进行过滤除去杂质。镁合金板材生产的双辊连续铸造设备，主要由镁合金熔炼炉、保温炉和镁合金液的输送系统以及前箱、流嘴、铸轧机和剪切机构成，其特征在于前箱、流嘴采用一体化设计形成一体化的前箱流嘴；在此前箱流嘴中设有保持镁合金液恒温的加热装置和保持镁合金液面恒高度的高度控制器。镁合金液的获得采用熔炼炉、保温炉，在气保护下进行熔炼和保温以满足双辊连续铸造时高质量合金液的大量而连续不断的供应要求。为了保证镁合金液的安全平稳的输送采用虹吸管或泵输送，基于镁合金容易形成夹杂和双辊连续铸造要求连续不断的高净化程度的镁合金液供应，采用泡沫陶瓷过滤的方法，由于镁合金液容易氧化和燃烧，镁合金的热容和潜热小，因此前箱和供料嘴采用一体化设计以使结构简单、散热面积小、镁合金液流程短以防止氧化和流动受阻问题。为了防止镁合金液同前箱和供料嘴发生化学反应和提高前箱和供料嘴的保温性能，供料嘴采用特种复合材料制造。为了能在线调节镁合金液的温度，在一体化设计的前箱供料嘴即本发明称呼的前箱流嘴中安装有内热电加热器或外加热装置，内热电加热器由镁合金液中的热电偶和控制器控制内热电加热器的加热动作。铸轧过程镁合金液同轧辊之间需要润滑剂控制镁合金液同轧辊之间热交换和扩散及化学反应等，润滑剂采用同镁合金液不发生化学反应，不污染产品，同时具有扑灭镁合金液燃烧能力、同轧辊结合良好的悬浮液。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的一体化设计的前箱流嘴的主视结构示意图。
图3为本发明的一体化设计的前箱流嘴的俯视结构示意图。
图4为图3的B-B剖结构示意图。
图5为图2的A-A剖结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明的镁合金板材生产的双辊连续铸造技术为镁合金经熔炼炉熔化后输送到保温炉进行保温静置，然后镁合金液输送到采用一体化设计的前箱流嘴，在此前箱流嘴中保持镁合金液恒温以及保持镁合金液面恒高度并有气体保护防氧化燃烧，最后镁合金液从此前箱流嘴进入铸轧机铸造并有气体保护防氧化燃烧。而镁合金经熔化炉熔化后输送到保温炉进行保温时还可进行过滤除去杂质。镁合金板材生产的双辊连续铸造设备，主要由镁合金熔炼炉1、保温炉2和镁合金液的输送系统3以及前箱、流嘴、铸轧机7和剪切机8构成，结构特点为前箱、流嘴采用一体化设计形成一体化的前箱流嘴5；在此前箱流嘴中设有保持镁合金液恒温的加热装置和保持镁合金液面恒高度的高度控制器。保持镁合金液恒温的加热装置可选择由热电偶和内热电加热器6构成的内加热装置或者采用目前合金铸造中通用的外加热装置。为了进行过滤除去杂质，则在保温炉中设有泡沫状陶瓷过滤器4，此过滤器可为氧化镁泡沫陶瓷过滤器。为了保证镁合金液的安全平稳的输送，则镁合金液的输送系统3采用流量可调的虹吸管自动输送。或者采用泵输送。
实施例一：
镁合金的熔炼保温系统采用双联炉，熔炼炉1用电阻炉或工频炉熔化镁合金，熔化温度可为740℃，用电阻保温炉处理镁合金液，保温温度可为720℃。用虹吸管或泵自动输送镁合金液，前箱流嘴的镁合金液水平面控制采用自动和手动双重控制装置，只要保持恒高度即可，前箱流嘴中可保持镁合金液恒温，恒温温度可为720℃。
实施例二：
在镁合金的熔炼保温系统采用双联炉情况下，在保温炉中可采用板状氧化镁泡沫陶瓷过滤器分割镁合金液为两部分。泡沫陶瓷过滤器由纯MgO高温烧制而成，其厚度为20～40毫米、空隙率为85％左右，孔隙尺寸为20～40目。该泡沫陶瓷过滤器可使镁合金液在流过时得到过滤，能大幅度地降低镁合金液中非金属杂质的含量。如希望泡沫陶瓷过滤器同时具有过滤金属杂质的能力，可对其成分进行调整或对烧成品进行表面改性处理。
实施例三：
采用实施例一或/和实施例二条件下，还可在前箱流嘴中放入功率为2～5千瓦的内热电加热器或者外加热装置，而内热电加热器可以根据需要的温度设置和热电偶的在线监控，通过热电偶传感器和自动化设备调节镁合金液的温度，可保持镁合金液恒温，恒温温度可为720℃，以满足铸轧工艺对镁合金液的温度要求。
实施例四：
采用实施例一或/和实施例二或/和实施例三条件下，前箱流嘴的壳体还可为耐热钢板焊成，内衬材料和异型流嘴材料采用化学稳定性高并有防燃功能的新型复合材料，该复合材料用碳纤维做强化相，硼酸镁为基体兼有防燃和粘接功能。
实施例五：
采用实施例一或/和实施例二或/和实施例三条件下，镁合金液同轧辊之间需要润滑剂，所采用的润滑剂由氢氧化镁、烷基磺酸钠、氟硼酸钾和蒸馏水组成的悬浮液，该润滑剂无毒，不污染镁合金板材，润滑性能良好、悬浮稳定性好。
本发明进行多种厚度的镁合金板材的生产性连铸试验，各项操作性能良好，符合规定指标。
试验结果表明，本发明具有设计生产率高、安全性能优良，可用于2～25毫米厚度镁合金板材的生产。镁合金板材质量良好。
Claims (9)
1、一种用于镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于所述的工艺流程为镁合金经熔炼炉熔化后输送到保温炉进行保温静置，然后镁合金液输送到采用一体化设计的前箱流嘴，在此前箱流嘴中保持镁合金液恒温以及保持镁合金液面恒高度并有气体保护防氧化燃烧，最后镁合金液从此前箱流嘴进入铸轧机铸造并有气体保护防氧化燃烧。
2、根据权利要求1所述的镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于镁合金经熔化炉熔化后输送到保温炉进行保温并进行过滤除去杂质。
3、一种用于镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，主要由镁合金熔炼炉(1)、保温炉(2)和镁合金液的输送系统(3)以及前箱、流嘴、铸轧机(7)和剪切机(8)构成，其特征在于前箱、流嘴采用一体化设计形成一体化的前箱流嘴(5)；在此前箱流嘴中设有保持镁合金液恒温的加热装置和保持镁合金液面恒高度的高度控制器。
4、根据权利要求3所述的镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于保持镁合金液恒温的加热装置由热电偶和内热电加热器(6)构成。
5、根据权利要求3所述的镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于保持镁合金液恒温的加热装置采用外加热装置。
6、根据权利要求3或4或5所述的镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于在保温炉中设有泡沫状陶瓷过滤器(4)。
7、根据权利要求3或4或5所述的镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于镁合金液的输送系统(3)采用流量可调的虹吸管自动输送。
8、根据权利要求3或4或5所述的镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于镁合金液的输送系统(3)采用流量可调的泵输送。
9、根据权利要求6所述的镁合金板材生产的镁合金双辊连续铸造系统，其特征在于在保温炉中装有将镁合金液隔开的氧化镁泡沫陶瓷过滤器。
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