CN1582209A - 用于控制双辊带坯连铸机中铸辊表面气层厚度的设备 - Google Patents

Abstract

用于控制双辊带坯带坯连铸连铸机铸辊表面气层厚度的设备。该设备包括：一对在带坯(6)宽度方向上固定于弯型罩(9)两侧的腔室(30)；用于阻止杂质进入熔融金属池(5)的阻塞单元(40)，每个阻塞单元(40)包括前后挡板件(41和42)，安装于每个腔室(30)上，与每个铸辊(1)和(1a)的外圆周紧密接触，一个吹风机(45)；用于调节每个铸辊(1)或(1a)两端气层厚度和宽度的操作单元(50)，每个操作单元(50)包括一对分别连接每个腔室(30)侧面的抽吸管线(51)，一对活动板(52)滑动装配于每个腔室(30)内部两侧，由可移动件(55)来往复移动，以及一个控制单元(60)。防止带坯两端的延迟凝固，以提高带坯的形状等级和产量。

Description

用于控制双辊带坯连铸机中铸辊表面气层厚度的设备

技术领域

本发明是涉及一种控制双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度的设备，带坯带坯连铸连铸机将熔融金属通过一对铸辊之间的狭缝挤压，然后通过与铸辊接触快速冷却从而形成带坯。特别是，控制设备将阻热微粒从铸辊上特定边缘区域中的流体积聚部位排除，来提高冷却能力，并根据连铸过程中带坯两端的热带坯，直接控制在铸辊和凝固壳之间的气层厚度，继而可以沿铸辊宽度方向上调节冷却能力，防止延迟凝固带来的热带坯或边浪，借此带坯两边的厚度剖面情况可以被改善，带坯的形状等级和产量也得以提高。

背景技术

如图1所示，传统双辊带坯连铸机100通过一个浸入喷嘴4将熔融金属供给到熔融金属池5中，熔融金属池5由两个铸辊1和1a，及固定于两个铸辊1和1a两端的边缘挡板2所包围的空间形成。那么，在带坯连铸机100铸辊1和1a以相反方向转动时，熔融金属与铸辊1和1a接触，并通过向铸辊1和1a传热以快速冷却，从而生产出带坯6。弯型罩9安装于熔融金属池5的上面，用于将熔融金属隔绝于外部空气。在弯型罩9的两侧面部分有气体入口8，用于向熔融金属池5表面注入气体。

毛刷辊7安装在气体入口8外，用来擦掉铸辊1和1a的表面处的杂质。

以上带坯连铸机100所生产的带坯6有一个与连铸空间处铸辊轮廓密切相关的横断面。优选的情况是带坯6有一个矩形横截面或中间部位略微凸起的结构，这样在冷轧时可以更好的轧制，或者在后处理过程中得到最终产品较好的平坦度。为了使带坯6能够得到如上较好的结构，铸辊边缘应该是平直的，或者两个铸辊1和1a在轧制空间彼此非常接近的辊缝处略微凹陷。

然而在实际上，铸辊1和1a在轧制过程中温度会升的很高，产生热膨胀，导致铸辊1和1a在中间外圆柱面凸起，尽管当铸辊冷却下来时中间外圆柱面是平直的。因为凝固后带坯的横截面准确地复制铸辊1和1a在辊缝处轧制空间的横截面结构，所以所生产带坯的横截面上两边的厚度比中间部分增加了。

这种类型的横截面是造成有缺陷带坯的一个因素，会在冷轧中造成轧制缺陷，因而降低了最终产品的等级和产量。

为了补偿铸辊这样的热膨胀，如图3所示，铸辊1，1a通常带有辊凸度，这样铸辊1和1a的中间部分是平直的或凹陷的，它的两端是凸起的。

虽然铸辊1和1a带有辊凸度，带坯6在中间部位B可能会平坦，但在两端E处会较厚，如图4所示，这是由于带坯6中间部位的熔融金属在厚度方向上的热条纹或边浪所引起的。带坯6两端的温度要高于中间部位B。当用热带坯相机拍摄铸辊1和1a之间辊缝下的热带坯时，在图2中可以看到两端比中间部位要明亮。

如果边浪和热带坯发生在上述带坯6的两端E处，那么带坯的质量和产量都会被不利地降低。

为了使带坯连铸(S/C)工艺商业化，就需要发展一种技术来防止带坯6两端E发生边浪和热带坯，从而稳定带坯铸造过程，同时改善带坯6的质量和产量。

以上所述用于防止带坯6两端E边浪和热带坯的方法由很多发明者从不同角度进行过研究，在S/C工艺早期发展阶段，发明者试图以调节铸辊的初辊形以及铸辊横向不同冷却能力，来防止热条纹或边浪，因为他们认为热条纹或边浪是由铸辊两端E的凝固能力相对下降所造成的。

例如，日本序列号为H6-297108和H6-328205的公开专利申请所公开的方法是，在横向上分布着一组冷却通道，来调节冷却能力。日本序列号为H9-103845的公开专利申请所公开的方法是，调节铸辊凸度量，使中间部分在辊缝中带坯边缘厚度方向上达到一个指定或更高的固定值，至今还有一种方法，是日本序列号为H9-327753的公开专利申请所公开的，即通过铸辊表面处理的不同工艺调节铸辊横向上的冷却能力。

以上传统方法，在带坯连铸机100的铸辊1和1a有着同样的规格，钢的类型相同或带坯厚度相同等连铸情况下，或多或少可以防止热条纹或边浪。但是，这些方法有一些缺陷，其操作因数必须随着钢类型，带坯厚度，热形状等地变化而改变。

这项发明的代理人以前建议防止由延缓凝固造成的热带坯，应采用如同韩国序列号为1998-57611的公开专利申请的方法，通过注入氮气来调节铸辊两端的冷却能力，1999-42986是关于一种调节铸辊表面气体膜的厚度和成分的方法，2000-79600是关于一种防止边缘挡板磨损粉末流入到铸辊侧端的方法。

但是，这些调节铸辊凸度的传统方法，在铸辊宽度方向上改变冷却能力，以及在铸辊宽度方向上改变表面处理，都有一个基本问题，就是它们不能灵活地适应所铸钢类型的变化。这些传统方法同样不能克服这样一些问题，就是热带坯显著的根据边缘挡板或大气类型和成分而在带坯两端变化，随着连铸时间的推移，即便是在相同的连铸条件下，带坯两端的热带坯也会变得更加严重，这也叫作热带坯的时间依从性。

其间，图5说明了存在于铸辊周围的流体行为。这种行为是一种适用于所有类型流体的典型现象，它可以在很弱的推动力下完成物质转移，图5说明了在实际带坯连铸过程中，对带坯6两端E产生热带坯有直接影响的因素。这些因素包括外部气体如氮气，外部引入气体如氧气，由边缘挡板2与铸辊1和1a底板14摩擦而从边缘挡板2上磨掉的陶瓷粉末，从铸辊1和1a与带坯6表面剥落的细氧化皮。图6说明了边缘挡板上磨掉的粉末和氧化物产生积聚的不同情况，在完成实际连铸时，它们沉积在铸辊的边缘和中间部分。

图5在左端示意性地表示出在铸辊1和1a转动时，在铸辊1和1a周围典型流体行为的模拟结果。在连铸中铸辊1和1a转动时，由于离心力，三个力F1，F2和F3作用于铸辊表面周围，辊侧和辊轴处的流体。这三个驱动力决定于旋转体的旋转速度，流体的物理性质和铸辊的表面特性。流体集中于铸辊1和1a的末端看起来是在旋转辊的普遍现象。然而，实验结果表明流体集中于两端的数量和宽度W取决于彼此方向不同的驱动力F1，F2和F3之间的相互作用。

就是说，在没有流体沿着铸辊1和1a两侧注入的地方没有驱动力F2。于是，驱动力F3逐渐推动铸辊表面流体向靠近辊侧的两端流动，继而在边缘处积聚。如果流体持续沿辊侧注入，会产生相对较大的力F2导致流体集中于端部。那么，流体积聚的位置和宽度决定于驱动力F2和F3之间的力平衡结果。

以下就流体在连铸中对带坯两端热带坯的影响作出总结：第一，在诸如铸辊1和1a等旋转体表面氮气或大气的气层厚度，在铸辊宽度方向上是不均匀的，在铸辊两端部分的要相对厚于中间部分的，从而显著地造成铸辊冷却能力的恶化。因此在铸辊两端熔融金属没有充分凝固的地方产生了热带坯。

第二，空气直接与铸辊1和1a侧端和辊轴25相接触，从这里氧气沿着图5所示的通道b移动到它所积聚的端部表面。由于氧气是低溶性的膨胀气体，它降低了凝固壳层和铸辊之间的接触紧密程度，并加速了凝固壳层的氧化。结果，氧化皮层又降低了凝固能力。

第三，当边缘挡板2与旋转的铸辊1和1a底板14摩擦，并从边缘挡板2上产生细陶瓷粉末时，热阻值很大的流体会持续注入，装配用于清理铸辊表面杂物以及粘在带坯上的氧化皮的毛刷辊7，也会产生大量的铸辊表面氧化皮。这样的流体在铸辊1和1a的端部积聚，明显地降低了凝固壳层与铸辊之间的冷却能力。

众所周知，如公式1所示，形成于流动平板上的流体边界层厚度δ与气体雷诺数的平方根成正比，

δ∝(ux/Vp)^1/2  公式1

其中的u是气体的动力粘度，x是平板与主要一端的距离，Vp是平板的移动速度。

在铸辊1，1a和熔融金属之间的流体类型和膜层厚度对凝固壳层的形成有着很大的影响。在薄板连铸时，控制熔融金属和铸辊之间热流量的热阻物体包括，铸辊辊体，在铸辊和熔融金属之间的气体层，以及氧化膜或陶瓷粉末。熔融金属和铸辊之间的总体传热系数峰值表示于公式2中

h＝1/(d_r/k_r+d_g/k_g+d_s/k_s+d_c/k_c)......公式2，

其中d是厚度，k是热传导率，下标r表示铸辊，下标g表示气体，下标s表示在熔融金属表面的氧化膜，c是陶瓷粉末，例如有很大热阻值的氧化皮粉末或边缘挡板剥落粉末。

从公式1和2中可以理解，总体传热系数随铸辊和熔融金属之间气体的类型和组成，气体层厚度，氧化膜类型和厚度以及剥落陶瓷粉末的类型和厚度等因素大幅改变。总体传热系数在气体层厚度8增加，或氧化层积聚程度或剥落陶瓷粉末增加时迅速减小。

也就是，可以断定边浪和热带坯在凝固不充分时发生，因为在铸辊两端E流体积聚部位16形成了铸辊和凝固壳层之间的热阻，并且明显大于铸辊横向中间部位B。前面的典型流体行为模拟结果往往与实际连铸过程中带坯两端的热带坯相一致。

根据以上三个原因，即在铸辊两端氮气层厚度增加，铸辊侧氧气的引入，以及这里积聚的热阻微粒，如氧化皮或在边缘挡板2与铸辊1和1a底板14之间的剥落粉末，在铸辊两端E处的冷却能力明显低于铸辊中间部位B，从而导致因凝固不充分所产生的边浪或热带坯。随着连铸时间的推移，高热阻微粒不断积聚在铸辊两端E处，由于延迟了凝固过程而加剧了边浪或热带坯。

本发明就是为了解决以往技术中的上述问题的，所以本发明的目标是提供一个控制铸辊表面气层厚度的设备，阻断热阻微粒的进入，防止因带坯凝固不充分或端部不凝固所产生的边浪或热带坯，同时比较铸辊中间桶状部位与铸辊两端的气层厚度，继而有效地在带坯宽度方向上调节铸辊的冷却能力。

发明内容

根据实现以上目标的本发明之一方面，在用于生产连铸带坯的，包括一对反向旋转的铸辊，安装于铸辊两端用于形成熔融金属池的边缘挡板，安装于熔融金属池上面的用于将熔融金属池隔绝于外部空气的弯型罩9和装配每个铸辊表面用于清理的毛刷辊7的双辊带坯连铸机中，用于控制每个铸辊1或1a表面气层厚度的设备包括：一对在带坯宽度方向上固定于弯型罩两侧的腔室，每个腔室有一个U型横截面，其开口底端对着每个铸辊的外圆周；用于阻止杂质进入熔融金属池的阻塞单元，每个阻塞单元包括前后挡板件，可拆卸地安装于每个腔室的前后壁上，其下部与每个铸辊的外圆周紧密接触，一个用来向每个铸辊的外圆周注入惰性气体的吹风机；用于调节每个铸辊两端气层厚度和宽度的操作单元，每个操作单元包括：一对分别连接每个腔室侧面的抽吸管线，在每个铸辊端部传输吸力，一对活动板滑动装配于每个腔室的端部，还有一对可移动件用于往复移动活动板；以及一个控制单元，包括一个控制器来产生吸力控制信号e_p和宽度控制信号e_w，这些信号基于相机所测量的带坯表面状况和厚度计所测量的带坯厚度等数据，和一个用来从单作用控制器接受控制信号的单作用控制器，电连接于抽吸管线和操作单元。

根据实现以上目标的本发明之另一方面，在包括一对铸辊，装配以形成熔融金属池的边缘挡板，安装于熔融金属池上面的用于将熔融金属池隔绝于外部空气的弯型罩，和用于清理每个铸辊表面的毛刷辊的双辊带坯连铸机中，用于控制每个铸辊表面气层厚度的设备包括：一对在带坯宽度方向上固定于弯型罩两侧的腔室；用于阻止杂质进入熔融金属池的阻塞单元，每个阻塞单元包括前后挡板件，安装于每个腔室上，与每个铸辊的外圆周紧密接触，一个用来向每个铸辊的外圆周注入惰性气体的吹风机；用于调节每个铸辊两端气层厚度和宽度的操作单元，每个操作单元包括一对分别连接每个腔室侧面的抽吸管线，在每个铸辊1和1a端部传输吸力，一对活动板滑动装配于每个腔室内部两侧，由可移动件往复移动；以及一个控制单元，以测量表面状况和带坯厚度的方式，控制抽吸管线的吸力和移动部件。

附图说明

图1示意性地表示一架传统双辊带坯连铸机；

图2为端部由于不充分凝固而存在热带坯的带坯；

图3示意性地表示在传统双辊带坯连铸机上带有凸度的铸辊结构；

图4示意性地表示在传统双辊带坯连铸机中在端部存在热带坯的带坯；

图5示意性地表示在传统双辊带坯连铸机中在铸辊表面和两侧的流体行为；

图6为在完成带坯连铸过程中，在铸辊横向两侧和中间表面沉积杂质的不同情况；

图7是在根据本发明的双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备剖视图；

图8是在根据本发明的双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备平面图；

图9是在根据本发明的双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备透视图；以及

图10示意性地表示在根据本发明的双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备和气层厚度剖面。

具体实施方式

下面的详细说明结合着附图，来介绍本发明的优选实施例。

图7是在根据本发明的双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备剖视图，图8是与在根据本发明的双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备平面图，图9是根据本发明的在双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备透视图，以及图10示意性地表示在根据本发明的双辊带坯连铸机铸辊表面气层厚度控制设备和气层厚度剖面。

如图7至图10所示，本发明的气层厚度控制设备90沿着铸辊1和1a的平行方向布置，从弯型罩9的前端延伸到后端，覆盖于在铸辊1和1a以及边缘挡板2之间的熔融金属池5的上面。控制设备90用来阻止热阻微粒，也就是在连铸中产生的杂质材料，同时调整铸辊1和1a两端e(图3)的气层厚度和宽度，来防止带坯6端部E处的热条纹或边浪(图2)。控制设备90包括腔室30，阻塞单元40，操作单元50和控制单元60。尽管控制设备90以对称结构安装于铸辊1和1a，以下仅就安装在铸辊1和1a之一的控制设备90来说明，并使用相似的标号来指明相似的部件。

腔室30沿铸辊纵向也就是带坯6宽度方向，安装在弯型罩9两侧部位上。每个腔室30是一个有倒U形横截面的收集部件，其底端开口对着铸辊1和1a的外圆周。优选的，腔室30与铸辊1和1a在长度上相等。

腔室30内部空间被分成产生吸力的抽吸边缘部和不产生吸力的非抽吸中心部，其中操作单元50调整抽吸边缘部相对于非抽吸中心部的宽度。

阻塞单元40罩在熔融金属池上以遮蔽杂质材料，如黑层粉末，由边缘挡板2上剥落的陶瓷粉末，由铸辊表面掉下的氧化皮粉末，这样杂质材料就不会混入熔融金属池中。阻塞单元40有一个前挡板部件41，可拆卸地安装于腔室30的前端，以及一个后挡板件42，可拆卸地安装于腔室30的后端，其中每个前后挡板件41和42有一个底端，紧贴于铸辊1和1a的外圆周。一组螺栓43b可拆卸地将前挡板部件41安装于一个倒L形的支撑件43上，支撑件43a安装在腔室30的前壁上，后挡板件42安装于另一个倒L形的支撑件43a上，支撑件43a安装在腔室30的后壁上。

前挡板部件41包括一个薄铁板41a，直接与铸辊1和1a外圆周表面接触，一个永久磁铁41b盖在薄铁板41a上，使薄铁板41a在磁力作用下紧贴在铸辊1和1a上。永久磁铁41b是单独的一块，或镶嵌起来的一组，覆盖在与薄铁板41a大小相等的阻热布封套中。阻热盖41c位于永久磁铁41b上防止永久磁铁41b封套在高温下损坏，继而防止永久磁铁被高热熔融金属所损坏。

后挡板件42包括一个薄铁板42a，一个卷在薄铁板42a弯卷下端的支撑件42b。在毛刷辊7(图1)与腔室后壁之间，薄铁板42a的底部直接面接触于铸辊1和1a的外圆周，薄铁板42a的底部弯卷以将弹力传递到薄铁板42a紧贴于铸辊1和1a的外圆周。支撑件42b在两端可以垂直移动。

为了使薄铁板42a紧贴于铸辊1和1a的外圆周，可以将另一块带有预紧力的永久磁铁放置在后挡板件42顶部。弹性体(未示出)如弹簧可以装在支撑件42b的两端，从而有弹性的向下支撑着支撑件42b的两端。这样的结构起到阻止外部空气进入铸辊1、1a之间熔融金属池5的作用。

与铸辊1、1a相接触的前后挡板件41和42的薄铁板41a和42a，优选用与连铸钢相同的材料制成，并易被磁铁吸附。

因为薄铁板41a是磁性物质，即使从薄铁板41a剥落下的碎片，也会被永久磁铁41b吸附，不会混入熔融金属。这些碎片是由于一些不合适的条件包括薄铁板厚度，磁场强度和真空吸力等，使薄铁板41a与铸辊表面摩擦而剥落的。

优选的，薄铁板41a和42a的材料与连铸生产中的熔融金属相同。这样，即便与铸辊1和1a摩损而剥落的碎片混入熔融金属，污染程度也相对被减小。

在熔融金属为非磁性物质或抗腐蚀性能差的基本金属，或难加工或难购买的情况时，优选使用表面洁净的纯铁薄铁板(100％纯度)来制作薄铁板41a和42a。

薄铁板41a和42a的厚度是影响薄铁板耐久性，铸辊表面损伤和密封的关键因素。如果薄铁板41a和42a太薄，薄铁板41a会被铸辊1和1a上可能存在的突起轻易的磨损，而不能控制气层厚度。相反，如果薄铁板41a和42a太厚，薄铁板41a和42a会在高温由于发热而隆起。那么，在薄铁板41a和42a与铸辊表面接触时，隆起部位的锐边会造成裂纹等铸辊损伤。因而，薄铁板41a和42a如果由纯铁，钢和不锈钢制成时，厚度优选在30到60微米之间。

另外，放置薄铁板41a上的永久磁铁41b有一组带有预磁场力的磁块，它们沿永久磁铁41b直线并排放置。

由于铸辊1和1a表面镀有镍，也就是一种铁磁性物质，永久磁铁41b的磁场力产生向铸辊表面的磁场力，造成磁铁41b强烈吸引铸辊1和1a。永久磁铁41b的磁场力对薄铁板42a与铸辊1和1a的接触状态起很大的作用，其间的气密封力建立在接触载荷的基础上。

永久磁铁41b优选有一个适合于薄铁板41a材料和厚度的磁场强度值。如果永久磁铁41b的磁场强度值太小，薄铁板41a与铸辊1和1a的接触力弱，就减少了屏蔽外部气体的气密能力。相反，如果磁场强度值太大，薄铁板41a可能损坏铸辊1和1a表面，例如形成刮痕，可能会在带坯表面形成严重的缺陷，如沿带坯纵向的裂纹。

虽然永久磁铁41b的磁场强度会根据薄铁板41a的材料和厚度，铸辊1和1a表面状况，镶嵌永久磁铁41b的面积比，或磁铁厚度而变化，永久磁铁41b的磁场强度优选为500到15000e，所用铁素体磁性件厚度为2到6毫米。

在薄铁板41a上包永久磁铁41b的封套是用阻热陶瓷布制成，完全可以承受200到500℃的高温。阻热盖41c安装在封套上以避免其直接暴露于熔融金属和外部气体或导致燃烧。阻热盖41c也防止永久磁铁41b的退磁。

保护性的阻热盖41c优选由薄铁板或陶瓷布制成，以足够承受高温气体。

一个吹风机45安装在后挡板件42和毛刷辊7之间，沿着整体长度向铸辊1和1a外圆周吹惰性气体，以将腔室屏蔽于外部空气和阻热物质大颗粒，如从铸辊表面剥落的黑层粉末，边缘挡板剥落粉末和细氧化皮。吹风机45沿铸辊整体长度平行于铸辊安装，有一个底部有开槽46a的喷嘴46，气体供给管线47用于注入惰性气体。

喷嘴46开槽46a的宽度优选为50-300微米，通过气体供给管线47注入氮气的压力为4-10巴，开槽46a导向端口的喷射速度为30-150米/秒。如果氮气以30米/秒或更低的速度冲击到铸辊1和1a表面，热阻物质等杂质就不容易被除去。相反，提高喷射速度会消耗过量的气体，尽管氮气高速喷射会更有利。因此，在上述速度范围内喷射氮气是最可取的。

操作单元50功能是调节在铸辊1和1a两端气层的厚度和宽度，包括一对抽吸管线51，其底端连接于腔室30顶端的两侧，以在腔室30两侧抽吸区提供吸力，这样在铸辊1和1a两端会产生吸力。每个抽吸管线51连接到抽吸泵(未示出)，并有一个控制阀门51a，由单作用控制器65来打开/关闭。

另外，腔室30有安装于其内部空间的活动板52，在腔室30两端横向滑动，来调节抽吸区的宽度。活动板52分别与一对安装在非抽吸区的操作单元55相装配，其产生驱动力来往复运动活动板52。

腔室30沿着铸辊1和1a整体长度W上分成三部分，包括在腔室30两端的两个抽吸区We和在腔室30中部的非抽吸区Wc(＝W-2We)。

活动板52分别滑动装配于固定在每个腔室30中的一对导向杆53上，这样活动板52可以有效地往复运动。从腔室30的两端，活动板52向内运动可达到一个临界位置，距两端10-15毫米。每个抽吸管线51的底部与腔室30的一端和临界位置之间处连接。

每个操作单元55可由一个气缸件组成，安装在腔室30的内部空间，对应于非抽吸区，与每个活动板52以杆的导向端相连，来横向移动每个活动板52。还可以选择，每个操作单元55由电机部件组成，来旋转有螺栓孔的丝杠。

控制单元60功能是控制操作单元的运行，并控制抽吸管线51上的控制阀门51a，其安装在夹送辊和带坯送风蛇形管之间，用来监测带坯6两端热条纹或边浪的宽度和数量。控制单元60包括安装在铸辊1和1a辊缝正下方圆形沉孔中的相机61。相机61监测可能存在的热条纹或边浪及其数量，其工作基于对在带坯横向上温度变化不同的对比。控制单元60还包括安装在夹送辊和带坯送风蛇形管之间的厚度计62，用来测量带坯6在其横向上测量的厚度剖面。

控制单元60还包括连接于相机61和厚度计62的控制器63，用于产生基于所测值的吸力控制信号e_p和宽度控制信号e_w。控制器63调节装在抽吸管线51上控制阀门51a的开度，并连接与单作用控制器65，其电连接于操作单元55进行同样的操作。每个单作用控制器65连接于每个操作单元55，来独立控制通过抽吸管线51的抽吸力和控制操作单元55的宽度调节。

这样的反馈系统适合于连铸生产中连续在线运行，直到热条纹或边浪从带坯两端全部消失。

以下描述将说明有上述结构的本发明的运行状况。

首先，如图5和6所示，可以看到通常带坯两端E处的热条纹或边浪与铸辊1和1a表面的流体密切相关。

还有，如图10所示，相比较在辊身的中间部位的非抽吸区Wc，流体非常集中的积聚在抽吸区We或在铸辊1和1a两端，氮气或氧气等外部气体在抽吸区We的气层厚度大，如图10中的气体剖面所示。因为从边缘挡板上剥落的粉末和氧化皮粉末等外部杂质，由于双辊带坯连铸机100的特点而严重积聚于铸辊1和1a两端，所以凝固过程在铸辊两端由于比辊身中间部位b的冷却能力差而被延缓。

虽然在连铸开始时没有这种现象，但随着连铸时间的延续就可能发生这种现象。时间延续与以上所述流体积聚关系密切。因此，在两端E产生热条纹或边浪的地方，如果与辊身中间非抽吸区Wc相比，不提高铸辊1、1a两端抽吸区We的冷却能力，就不可避免的会产生边浪。

也就是说，在连铸生产开始当带坯6穿过铸辊1、1a之间的辊缝时，本发明的控制设备90用热带坯监视相机61拍摄带坯6，相机装在辊缝正下方圆形沉孔中用来观测带坯6的影像。当带坯6正常连铸，没有因在端部不充分凝固而产生的热条纹或边浪时，在带坯6宽度方向上观测不到亮度变化，因而可以认为带坯6沿整个宽度上是在相同温度(亮度)的。那么，吸力控制信号e_p或宽度控制信号e_w不会通过控制器63和单作用控制器65而发送到抽吸管线51和操作单元55。

作为替代，安装在腔室30和毛刷辊7之间的吹风机45将高压氮气注入到铸辊1，1a的外圆周，用来隔绝外部氧气或杂质的进入，杂质包括剥落黑层粉末，陶瓷粉末如从边缘挡板剥落的粉末和氧化皮粉末，这些都可能成为热阻颗粒。

同时，如果在连铸生产中上述连铸工况下带坯6两端E有如图2所示的边浪，相机61所拍摄的影像会显示出在带坯6两端的亮度差异(其中带坯两端E局部明亮于带坯中间部分B)，由此可以发现热条纹或边浪。

在这种情况下，安装在带坯6连铸方向出口端的厚度计测量带坯6两端的热条纹或边浪的宽度和数量。宽度或数量测量值传送到控制器63，其根据测量值控制铸辊1和1a两端的冷却能力，这样在铸辊表面的气层厚度d_e/d_c就可以被调节，形成如图10中标号为72的预设气层截面。

也就是说，是根据适合于带坯6两端热条纹或边浪程度的情况进行控制运行的，其中由控制器63计算的吸力控制信号e_p和宽度控制信号e_w，通过单作用控制器63传输到操作单元55和抽吸管线上的控制阀51a，其电连接于控制器63来单独接受操作信号，从而有效地控制内部压力P和腔室两侧空间活动板的变化，然后来调节在铸辊1和1a两端气层的厚度和宽度。

当抽吸管线上的控制阀的开度增加和减少时，吸力传送到腔室和其两侧内部空间里。所以，铸辊1和1a的外圆周与前后挡板件41和42的薄铁板41a和42a之间的接触力就会被控制增加和减少，前后挡板件41和42装在腔室30的前后侧。另外，当操作单元55开始沿着导向杆向两边移动活动板52时，腔室30两端的抽吸区收缩，端部宽度减小同时吸力增大。相反，当活动板52向内移动时，抽吸区增大，端部宽度增加同时吸力减小。

反馈系统应用于在线连续运行，直到因在带坯端部不充分凝固而产生的热条纹或边浪完全消失。

工业应用

根据上述发明，杂质如从铸辊表面剥落的黑层粉末，边缘挡板剥落粉末和细氧化皮等，形成了阻热颗粒，并在铸辊表面造成裂纹，这些杂质在铸辊端部的抽吸区被抽吸清除，这些部位是流体积聚处，易使带坯端部产生不充分凝固。同时，决定铸辊冷却能力的铸辊和凝固壳体之间气层厚度可以根据在线连铸时的热条纹或边浪情况做出调节，这样通过调节铸辊两端密封空间的气体吸力和密封空间的宽度，来调节铸辊端部气层厚度d_e和辊身中部气层厚度d_c的不同。以这种方式，本发明可以灵敏快速的处理不充分凝固，并且提高带坯质量和产量，使运行稳定。

尽管这项发明优选的实施例出于说明的目的已被公开，在不背离权利要求所公开的这项发明的范围和思想的情况下，但这项发明的技术还会有各种修改，添加和替代。

Claims (20)

1.在一种双辊带坯连铸机中，其中该连铸机包括一对铸辊(1)和(1a)，装配有边缘挡板(2)，以便形成熔融金属池(5)，覆盖于熔融金属池(5)上面、用于使熔融金属池隔绝于外部空气的弯型罩(9)，和用于清理每个铸辊(1)和(1a)表面每个的毛刷辊(7)，和用于控制每个铸辊(1)和(1a)表面气层厚度的设备，该设备包括：

一对在带坯(6)宽度方向上安装于弯型罩(9)两侧的腔室(30)；

用于阻止杂质进入熔融金属池(5)的阻塞单元(40)，每个阻塞单元(40)包括前后挡板件(41)和(42)，这些挡板件安装于每个腔室(30)上并与每个铸辊(1)和(1a)的外圆周紧密接触，一个用来向每个铸辊(1)和(1a)的外圆周注入惰性气体的吹风机(45)；

用于调节每个铸辊(1)和(1a)两端气层厚度和宽度的操作单元(50)，每个操作单元(50)包括一对分别连接每个腔室(30)的抽吸管线(51)，以便将抽吸力传递到每个铸辊(1)和(1a)的端部，一对活动板(52)，滑动装配于每个腔室(30)内部两侧，由可移动件(55)往复移动；以及

一个控制单元(60)，根据所测表面状况和带坯(6)厚度来控制抽吸管线(51)的吸力和可移动件(55)。

2.如权利要求1所述的气层厚度控制设备，其中每个腔室(30)形成为一个底部有开口的盒子，开口对着每个铸辊(1)和(1a)的外圆周。

3.如权利要求1所述的气层厚度控制设备，其中前挡板部件(41)包括：

一个薄铁板(41a)，直接与每个铸辊(1)和(1a)外圆周表面接触；

一个永久磁铁(41b)，盖在薄铁板(41a)上，其包裹在与薄铁板(41a)大小相等的阻热布封套中，永久磁铁(41b)是单独的一块，或镶嵌起来的一组，它使薄铁板(41a)在磁力作用下紧贴在铸辊(1)和(1a)上；以及

阻热盖(41c)，位于永久磁铁(41b)上，防止封套在高温下损坏，并防止永久磁铁被高热熔融金属所损坏。

4.如权利要求1所述的气层厚度控制设备，其中后挡板件(42)包括：

一个设置在每个毛刷辊(7)与每个腔室(30)后壁之间的薄铁板(42a)，薄铁板(42a)的底部直接面接触于每个铸辊(1)或(1a)的外圆周；和

一个卷在薄铁板(42a)弯卷下端的支撑件(42b)，可以在两端垂直移动，薄铁板(42a)的下部弯卷以将弹力传递到薄铁板(42a)，从而使其紧贴于每个铸辊(1)和(1a)的外圆周。

5.如权利要求3或4所述的气层厚度控制设备，其中薄铁板(41a)和(42a)用与连铸钢相同的材料制成，并易被磁铁所吸附，厚度为30到60微米。

6.如权利要求3所述的气层厚度控制设备，其中永久磁铁(41b)的磁场强度范围为500到15000e，所用铁素体磁性件厚度为2到6毫米。

7.如权利要求1所述的气层厚度控制设备，其中吹风机(45)沿着铸辊整体长度平行于铸辊安装，有一个底部有开槽(46a)的喷嘴(46)，和用于注入惰性气体的气体供给管线(47)。

8.如权利要求7所述的气层厚度控制设备，其中喷嘴(46)开槽(46a)宽度为50-300微米，氮气通过气体供给管线(47)以4-10巴的压力、通过开槽(46a)导向端口以30-150米/秒的喷射速度注入。

9.如权利要求1所述的气层厚度控制设备，其中活动板(52)分别滑动装配于安装在每个腔室(30)中的一对导向杆(53)上，这样活动板(52)可以有效地往复运动。

10.如权利要求1所述的气层厚度控制设备，其中每个操作单元(55)是与每个活动板(52)的导向端相连一个气缸件。

11.如权利要求1所述的气层厚度控制设备，其中测量工具包括测量带坯表面状况的相机和一个厚度计(62)，并且

控制单元(60)包括：

基于相机和厚度计所测值，产生吸力控制信号(ep)和宽度控制信号(ew)的控制器(63)；以及

单作用控制器(65)，根据来自控制器(63)的控制信号操作抽吸管线(51)和操作单元(55)。

12.在一种双辊带坯连铸机中，该连铸机包括一对反向旋转的铸辊(1)和(1a)，设置在形成熔融金属池(5)的铸辊两端上的边缘挡板(2)，覆盖熔融金属池(5)上面、用于将熔融金属池隔绝于外部空气的弯型罩(9)，和用于清理每个铸辊(1)和(1a)表面的毛刷辊(7)，以及用于控制每个铸辊(1)和(1a)表面气层厚度的设备，该设备包括：

一对在带坯(6)宽度方向上固定于弯型罩(9)两侧的腔室(30)，每个腔室有U型横截面，其开口底端对着每个铸辊(1)和(1a)的外圆周；

用于阻止杂质进入熔融金属池(5)的阻塞单元(40)，每个阻塞单元(40)包括前后挡板件(41)和(42)，该挡板件可拆卸地安装于每个腔室(30)的前后壁上，其下部与每个铸辊(1)和(1a)的外圆周紧密接触，和一个用来向每个铸辊(1)和(1a)的外圆周注入惰性气体的吹风机45；

用于调节每个铸辊(1)和(1a)两端气层厚度和宽度的操作单元(50)，每个操作单元(50)包括：一对分别连接每个腔室(30)侧面的抽吸管线(51)，以便将抽吸力传输到每个铸辊(1)和(1a)端部，一对活动板(52)，滑动装配于每个腔室(30)中的端部，还有一对可移动件(55)，用于往复移动活动板(52)；

以及一个控制单元(60)，包括一个控制器(63)来产生吸力控制信号(ep)和宽度控制信号(ew)，这些信号基于相机所测量的带坯(6)表面状况和厚度计(62)所测量的带坯(6)厚度等数据，和一个用来从单作用控制器接受控制信号的单作用控制器(65)，电连接于抽吸管线(51)和操作单元(55)。

13.如权利要求12所述的气层厚度控制设备，其中前挡板部件(41)包括：

一个薄铁板(41a)，直接与铸辊(1)和(1a)外圆周表面接触；

一个盖在薄铁板(41a)上的永久磁铁(41b)，覆盖在与薄铁板(41a)大小相等的阻热布封套中，永久磁铁(41b)是单独的一块，或镶嵌起来的一组，使薄铁板(41a)在磁力作用下紧贴在铸辊(1)和(1a)上；和

阻热盖(41c)，位于永久磁铁(41b)上，防止永久磁铁(41b)封套在高温下损坏，并防止永久磁铁被高热熔融金属所损坏。

14.如权利要求12所述的气层厚度控制设备，其中后挡板件(42)包括：

一个设置在毛刷辊(7)与腔室(30)后壁之间的薄铁板(42a)，薄铁板(42a)的底部直接面接触于铸辊(1)和(1a)的外圆周；和

一个卷在薄铁板(42a)弯卷末端的支撑件(42b)，在两端可以垂直移动，薄铁板(42a)的底部弯卷以将弹力传递到薄铁板(42a)，从而使薄铁板紧贴于铸辊(1)和(1a)的外圆周。

15.如权利要求13或14所述的气层厚度控制设备，其中薄铁板(41a)和(42a)用与连铸钢相同的材料制成，并易被磁铁吸附，厚度为30到60微米。

16.如权利要求13所述的气层厚度控制设备，其中永久磁铁(41b)的磁场强度范围为500到15000e，所用铁素体磁性件厚度为2到6毫米。

17.如权利要求12所述的气层厚度控制设备，其中吹风机(45)沿着铸辊整体长度平行于铸辊安装，有一个底部有开槽(46a)的喷嘴(46)，和用于注入惰性气体的气体供给管线(47)。

18.如权利要求17所述的气层厚度控制设备，其中喷嘴(46)的开槽(46a)的宽度为50-300微米，氮气通过气体供给管线(47)以4-10巴的压力、通过开槽(46a)导向端口以30-150米/秒的喷射速度注入。

19.如权利要求12所述的气层厚度控制设备，其中活动板(52)分别滑动装配于安装在每个腔室(30)中的一对导向杆(53)上，这样活动板(52)可以有效地往复运动。

20.如权利要求12所述的气层厚度控制设备，其中每个操作单元(55)是与每个活动板(52)的导向端相连一个气缸件。

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