CN215696799U - 一种铝铸轧高效冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝铸轧高效冷却装置。装置包括石墨与液氮的混料装置、喷涂装置、具有手动和自动控制模式的控制装置；喷涂装置包括：上喷嘴、上喷嘴基座、下喷嘴、下喷嘴基座；石墨与液氮的混料装置包括：纳米石墨下料器、混料箱、液氮源；最终，上喷嘴汇集一路氮气、一路液氮石墨乳液，下喷嘴也汇集一路氮气、一路液氮石墨乳液，另外，还设有挡水板用于接住液氮相关管线外壁的冷凝水。本装置能够与新工艺配合，在保证铸轧板表面质量的前提下，加速金属流转。

Description

一种铝铸轧高效冷却装置

技术领域

本实用新型属于铝铸轧生产技术领域，尤其涉及一种铝铸轧高效冷却装置。

背景技术

公知的，铝铸轧是通过带水冷系统的两旋转铸轧辊作为结晶器，把金属熔体直接轧制成型的一种生产工艺，金属熔体在轧前温度一般控制在680-710℃，在连续轧制过程中辊内冷却水需源源不断的把热量带走，来降低轧辊表面温度，维持热平衡状态，并且铝液和铸轧辊表面直接接触，容易粘辊，需要对铸轧辊表面喷涂润滑介质来避免粘辊，保证板面质量。常规的辊面喷涂有石墨乳液配合压缩空气喷涂，只起到防粘辊的作用，对降低轧辊表面温度作用不大，另外，由于石墨乳液分为水基石墨乳液和其他溶剂石墨乳液，目前，其他溶剂石墨乳液均为化学溶剂，其往往能存在用后易干结等问题，因此，在对铸轧板表面有较高要求的铝铸轧行业，多使用水基石墨乳液。

当前，随着铝加工市场竞争的愈发激烈，各铝加工企业利润不断降低，要想企业不断发展，降本增效是必然选择，而提高轧制速度和提升金属流转速度是有效途径。

铸轧速度提高，需要轧辊水冷系统带走更多的热量，即提高冷却强度，才能达到新的热平衡，维持正常生产状态。水系统效能的发挥与设备和环境温度关系很大，特别是夏季，冷却水温居高不下。当前，大部分铸轧厂家是从降低冷却水温度入手，降低轧辊表面温度，提高铸轧效率的，因设备已经固定，除非投资改造或更新水系统设备，否则，提升水系统效能的潜力有限。

铸轧产品从生产线上卸下时，表面温度在120℃左右，需要降温至60℃以下，才能在下道冷轧工序加工，产品从铸轧下线到上冷轧机加工需冷却3天以上时间，导致在制品库存大，金属流转速度慢。

经检索，申请号CN202010345905.8的发明专利公开了一种连续铸轧铝板的铸轧辊冷却装置。该技术方案改进了散热结构，通过改进能够实现水冷和风冷相互结合，且还能够联动实现间歇式的喷气冷却。第一，喷管和进水管相连接，并进水管与外接水泵相连接，当水流进入到进水管内后此时辊筒主体和喷管共同组成双重冷却结构，从而提高了冷却效率；第二，当上压铸轧辊结构转动时，一方面，转轴上安装有齿轮B，且齿轮B与齿轮A啮合，当上压铸轧辊结构转动时转轴和散热叶片同为转动状态，从而可实现风力散热；另一方面，弹性气瓶顶端面与拨动臂接触，当拨动臂跟随辊筒主体转动时，弹性气瓶处于挤压状态，从而可实现辊筒主体的间歇喷气冷却。其主要特点是增加了风冷手段帮助提升冷却效果。

申请号CN201710604928.4的发明专利公开了一种铝合金立式铸轧工艺及装置。该装置包括铸轧辊、夹送辊、石墨挡块、喷水冷却装置。铸轧辊为两个相对设置，每个铸轧辊内通冷却水，喷水冷却装置在两个铸轧辊之间的下方，位于板坯出坯的两侧，喷水冷却装置的喷水口朝向板坯出口位置，用于向铸轧区出口处的板坯表面喷冷却水，使熔体凝固顺序改为由铸轧区前端向后的水平凝固，避免板坯的表卖弄和中心带状偏折。其主要是为了解决铸轧生产过程中，两相区温度范围巨大造成的铸轧板坯中存在严重宏观偏折的问题，其运用铸轧区出口处喷水冷却的方法改变铸轧区内熔体的凝固顺序，将传统铸轧法中由板坯表面向中心凝固的顺序改为由铸轧区前端向后的水平凝固，有效避免板坯的表面和中心带状偏析，但是并没有提出利于提升金属流转速度的方法。

申请号CN201310708024.8的发明专利公开了一种高速生产超宽幅铸轧铝箔坯料的方法。该方法指出，铸轧立板时，当铸轧辊转过1/3辊周长后，采用双喷枪石墨乳液润滑铸轧辊辊面，其还添加晶粒细化剂，提升晶粒细化效果明显，晶粒尺寸更加均匀。该技术方案只是将石墨乳液部分用作润滑剂，对于提升金属流转速度并没有帮助。

申请号CN200810030569.7的发明专利公开了电解铝液短流程铸轧生产5052合金工艺。该工艺指出，采用质量浓度为1%-3%的石墨乳液，用作铸轧时铸轧辊的界面润滑，防止5052合金粘辊。该技术方案也存在只将石墨乳液作为润滑剂使用的问题，明显难以对于金属高速流转有帮助。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型给出了一种铝铸轧高效冷却装置。

一种铝铸轧高效冷却装置，用于铸轧板的铸轧过程，其中，铸轧过程中使用上铸轧辊、下铸轧辊铸轧铸轧板，包括石墨与液氮的混料装置、喷涂装置、具有手动和自动控制模式的控制装置。

喷涂装置包括：能够调整俯仰角度的上喷嘴、能够平行于上铸轧辊轴向移动的上喷嘴基座、能够调整俯仰角度的下喷嘴、能够平行于下铸轧辊轴向移动的下喷嘴基座；上喷嘴位于铸轧板上方，设在上喷嘴基座上，并对准上铸轧辊，下喷嘴位于铸轧板下方，设在下喷嘴基座下，并对准下铸轧辊。

石墨与液氮的混料装置包括：纳米石墨下料器、混料箱、液氮源。

其中，纳米石墨下料器之后连有石墨下料调节阀，随后连入混料箱；混料箱上还设置有控制装置、具有高低液位报警功能的液位计；混料箱底部设有两路管线，第一路管线上依次设有计量泵A、压力表A、调节阀A、流量计A，随后再连一段上喷嘴乳液弹性管，最后连至喷涂装置的上喷嘴，混料箱底部的第二路管线上依次设有计量泵B、压力表B、调节阀B、流量计B，随后再连一段下喷嘴乳液弹性管，最后连至喷涂装置的下喷嘴；混料箱还设有用于搅拌、混料的搅拌器；混料箱的侧壁底部还设有排液口。混料箱的底面还设有多个超声发射器，用于使纳米石墨与液氮充分混合。

液氮源的出口分为两路，第一路经过调节阀C、计量泵C连至石墨下料调节阀之后，第二路经过液氮汽化器进料计量泵之后，连往汽化器，汽化器使用电加热，汽化器的出口又分为两路管线，汽化器的第一路出口管线上依次连有压力表D、调节阀D、流量计D，随后再连一段上喷嘴氮气弹性管，最后连接至喷涂装置的上喷嘴，汽化器的第二路出口管线上依次连有压力表E、调节阀E、流量计E，随后再连一段下喷嘴氮气弹性管，最后连接至喷涂装置的下喷嘴。液氮源还设有第三路出口，第三路出口依次连有计量泵F、压力表F、调节阀F、流量计F，然后再连接一段板面喷嘴液氮弹性管，最后连至板面喷嘴；板面喷嘴设在下喷嘴基座的上面，位于铸轧板的下面，并对准铸轧板的底面。

整个装置中，所有的调节阀、计量泵均与控制装置电连接。

进一步地，上喷嘴基座底部设有用于接住上喷嘴乳液弹性管、上喷嘴氮气弹性管、上喷嘴外壁冷凝水的挡水板；挡水板沿上铸轧辊的轴向方向的长度大于等于上铸轧辊的长度，用于接住在外壁冷凝的空气中的水滴，保证铸轧板面质量。

进一步地，在上喷嘴乳液弹性管与流量计A之间的管线设一条支路，通过调节阀G连在上喷嘴氮气弹性管与流量计D之间；在下喷嘴乳液弹性管与流量计B之间的管线设一条支路，通过调节阀H连在下喷嘴氮气弹性管与流量计E之间。

进一步地，装置中，凡是液氮或氮气流过的管路和容器的外壁，均为层间抽真空的双层结构，用于防止操作人员冻伤。涉及的设备以及管线包括液氮源、输送液氮的管路、汽化器后的输送冷氮气的管路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可以配合使用新的冷却工艺。设有纳米石墨下料器、液氮源，将纳米石墨与液氮混合，制成液氮石墨乳液，通过上下喷嘴的喷涂对上铸轧辊、下铸轧辊进行高效冷却，能极大提高冷却速率，适应金属的高速流转；上下喷嘴喷出的实质上是被低温氮气包裹的纳米石墨，一方面由于被流动性更强气流的低温氮气包裹，纳米石墨的分布更为均匀，不易聚集，另一方面，低温氮气能够实现冷风降温，既有冷量源，也有流动性，相较于单纯的水冷或者水冷加风冷具有明显的优势，再者，还能避免传统使用压缩空气配合喷涂时，压缩空气含水量大时导致的乳液比例变化，从而避免对铸轧板面质量造成影响；由于液氮在800℃以下不与铝反应，通过液氮直接喷涂铸轧板，能够在保证产品质量的前提下冷却铸轧板，加速金属流转；使用弹性软管则使得上喷嘴基座、下喷嘴基座移动时不受影响。

附图说明

图1：一种铝铸轧高效冷却装置部分示意图。

图2：一种铝铸轧高效冷却装置部分示意图。

图中：1.1.纳米石墨下料器、1.2.石墨下料调节阀、1.3.搅拌器、1.4.混料箱、1.5.液位计、1.6.超声发射器、1.7.排液口、1.8.上喷嘴乳液弹性管、1.9.下喷嘴乳液弹性管、2.1.液氮源、2.2.液氮汽化器进料计量泵、2.3.汽化器、2.4.上喷嘴氮气弹性管、2.5.下喷嘴氮气弹性管、2.6.板面喷嘴液氮弹性管、3.控制装置、4.1.上喷嘴、4.2.下喷嘴、4.3.板面喷嘴、5.1.上铸轧辊、5.2.下铸轧辊。

具体实施方式

对本实用新型进行解释说明，但并非对本实用新型的限制，在本实用新型的思路启示下得到的技术方案，均应纳入本专利的保护范畴。

实施例一

如图1、图2所示，一种铝铸轧高效冷却装置，用于铸轧板的铸轧过程，其中，铸轧过程中使用上铸轧辊5.1、下铸轧辊5.2铸轧铸轧板，包括石墨与液氮的混料装置、喷涂装置、具有手动和自动控制模式的控制装置3。

喷涂装置包括：能够调整俯仰角度的上喷嘴4.1、能够平行于上铸轧辊5.1轴向移动的上喷嘴基座、能够调整俯仰角度的下喷嘴4.2、能够平行于下铸轧辊5.2轴向移动的下喷嘴基座；上喷嘴4.1位于铸轧板上方，设在上喷嘴基座上，并对准上铸轧辊5.1，下喷嘴4.2位于铸轧板下方，设在下喷嘴基座下，并对准下铸轧辊5.2。上喷嘴基座底部设有用于接住上喷嘴乳液弹性管1.8、上喷嘴氮气弹性管2.4、上喷嘴4.1外壁冷凝水的挡水板；挡水板沿上铸轧辊5.1的轴向方向的长度大于等于上铸轧辊5.1的长度。

石墨与液氮的混料装置包括：纳米石墨下料器1.1、混料箱1.4、液氮源2.1。

其中，纳米石墨下料器1.1之后连有石墨下料调节阀1.2，随后连入混料箱1.4；混料箱1.4上还设置有控制装置3、具有高低液位报警功能的液位计1.5；混料箱1.4底部设有两路管线，第一路管线上依次设有计量泵A、压力表A、调节阀A、流量计A，随后再连一段上喷嘴乳液弹性管1.8，最后连至喷涂装置的上喷嘴4.1，混料箱1.4底部的第二路管线上依次设有计量泵B、压力表B、调节阀B、流量计B，随后再连一段下喷嘴乳液弹性管1.9，最后连至喷涂装置的下喷嘴4.2；混料箱1.4还设有用于搅拌、混料的搅拌器1.3；混料箱1.4的侧壁底部还设有排液口1.7。混料箱1.4的底面还设有多个超声发射器1.6。

液氮源2.1的出口分为两路，第一路经过调节阀C、计量泵C连至石墨下料调节阀1.2之后，第二路经过液氮汽化器进料计量泵2.2之后，连往汽化器2.3，汽化器2.3的出口又分为两路管线，汽化器2.3的第一路出口管线上依次连有压力表D、调节阀D、流量计D，随后再连一段上喷嘴氮气弹性管2.4，最后连接至喷涂装置的上喷嘴4.1，汽化器2.3的第二路出口管线上依次连有压力表E、调节阀E、流量计E，随后再连一段下喷嘴氮气弹性管2.5，最后连接至喷涂装置的下喷嘴4.2；液氮源2.1还设有第三路出口，第三路出口依次连有计量泵F、压力表F、调节阀F、流量计F，然后再连接一段板面喷嘴液氮弹性管2.6，最后连至板面喷嘴4.3；板面喷嘴4.3设在下喷嘴基座的上面，位于铸轧板的下面，并对准铸轧板的底面。

在上喷嘴乳液弹性管1.8与流量计A之间的管线设一条支路，通过调节阀G连在上喷嘴氮气弹性管2.4与流量计D之间；在下喷嘴乳液弹性管1.9与流量计B之间的管线设一条支路，通过调节阀H连在下喷嘴氮气弹性管2.5与流量计E之间。

整个装置中，所有的调节阀、计量泵均与控制装置3电连接。装置中，凡是液氮或氮气流过的管路和容器的外壁，均为层间抽真空的双层结构。

相应地，给出一种铝铸轧高效冷却工艺，包括如下步骤：

a.在生产前吹扫管路:a1.进行生产前，首先向控制装置3给电，切换至手动控制模式，混料箱1.4的液位计1.5发出低液位报警，通过控制装置3启动计量泵C，当低液位报警消除后，停止计量泵C；a2.通过控制装置3打开调节阀A、调节阀B，并启动计量泵A、计量泵B，进行吹扫，直至混料箱1.4中的液氮喷完，随后停止计量泵A、计量泵B，并关闭调节阀A、调节阀B；a3.通过控制装置3打开调节阀D、调节阀E，并启动液氮汽化器进料计量泵2.2，确认气路畅通后，停止液氮汽化器进料计量泵2.2，并关闭调节阀D、调节阀E。

b. 通过控制装置3输入要生产的合金牌号、轧制速度、产品规格后，装置处于备用状态；通过控制装置3输入液固比，进行自动配料，液氮从液氮源2.1经过计量泵C加入混料箱1.4，纳米石墨经过纳米石墨下料器1.1加入混料箱1.4，同时，自动启动搅拌器1.3，当混料箱1.4的液位计1.5发出高液位报警时，自动停止向混料箱1.4内加料；

c. 生产时，控制装置3为自动控制模式，上喷嘴4.1、下喷嘴4.2、板面喷嘴4.3分别对上铸轧辊5.1、下铸轧辊5.2、铸轧板下面进行喷涂；当液位计1.5发出低液位报警时，自动按液固比，从液氮源2.1、纳米石墨下料器1.1向混料箱1.4中补入液氮和纳米石墨，补入液氮和纳米石墨的速率大于上喷嘴4.1、下喷嘴4.2、板面喷嘴4.3的喷涂速率，当液位计1.5发出高液位报警时，自动停止补料；另外，在喷涂时，上喷嘴基座、下喷嘴基座不断进行扫描式的移动，使得喷涂范围覆盖上铸轧辊5.1、下铸轧辊5.2的长度范围。

d.生产完成后，停止并吹扫装置，最后将装置排空。具体来说，生产完成后，切换控制装置3为手动控制模式，首先，停止计量泵A、计量泵B、计量泵F，关闭调节阀F，随后将调节阀G、调节阀H打开，进行1分钟的氮气吹扫，随后，停止液氮汽化器进料计量泵2.2，并关闭调节阀D、调节阀E、调节阀G、调节阀H，打开排液口1.7，将混料箱1.4内的残液排空。

其中，使用的纳米石墨的粒度≤1μm，液氮的纯度≥99%。

Claims (4)

1.一种铝铸轧高效冷却装置，用于铸轧板的铸轧过程，其中，铸轧过程中使用上铸轧辊（5.1）、下铸轧辊（5.2）铸轧铸轧板，其特征在于：包括石墨与液氮的混料装置、喷涂装置、具有手动和自动控制模式的控制装置（3）；

喷涂装置包括：能够调整俯仰角度的上喷嘴（4.1）、能够平行于上铸轧辊（5.1）轴向移动的上喷嘴基座、能够调整俯仰角度的下喷嘴（4.2）、能够平行于下铸轧辊（5.2）轴向移动的下喷嘴基座；上喷嘴（4.1）位于铸轧板上方，设在上喷嘴基座上，并对准上铸轧辊（5.1），下喷嘴（4.2）位于铸轧板下方，设在下喷嘴基座下，并对准下铸轧辊（5.2）；

石墨与液氮的混料装置包括：纳米石墨下料器（1.1）、混料箱（1.4）、液氮源（2.1）；混料箱（1.4）的底面还设有多个超声发射器（1.6）；

其中，纳米石墨下料器（1.1）之后连有石墨下料调节阀（1.2），随后连入混料箱（1.4）；混料箱（1.4）上还设置有控制装置（3）、具有高低液位报警功能的液位计（1.5）；混料箱（1.4）底部设有两路管线，第一路管线上依次设有计量泵A、压力表A、调节阀A、流量计A，随后再连一段上喷嘴乳液弹性管（1.8），最后连至喷涂装置的上喷嘴（4.1），混料箱（1.4）底部的第二路管线上依次设有计量泵B、压力表B、调节阀B、流量计B，随后再连一段下喷嘴乳液弹性管（1.9），最后连至喷涂装置的下喷嘴（4.2）；混料箱（1.4）还设有用于搅拌、混料的搅拌器（1.3）；混料箱（1.4）的侧壁底部还设有排液口（1.7）；

液氮源（2.1）的出口分为两路，第一路经过调节阀C、计量泵C连至石墨下料调节阀（1.2）之后，第二路经过液氮汽化器进料计量泵（2.2）之后，连往汽化器（2.3），汽化器（2.3）的出口又分为两路管线，汽化器（2.3）的第一路出口管线上依次连有压力表D、调节阀D、流量计D，随后再连一段上喷嘴氮气弹性管（2.4），最后连接至喷涂装置的上喷嘴（4.1），汽化器（2.3）的第二路出口管线上依次连有压力表E、调节阀E、流量计E，随后再连一段下喷嘴氮气弹性管（2.5），最后连接至喷涂装置的下喷嘴（4.2）；液氮源（2.1）还设有第三路出口，第三路出口依次连有计量泵F、压力表F、调节阀F、流量计F，然后再连接一段板面喷嘴液氮弹性管（2.6），最后连至板面喷嘴（4.3）；板面喷嘴（4.3）设在下喷嘴基座的上面，位于铸轧板的下面，并对准铸轧板的底面；

整个装置中，所有的调节阀、计量泵均与控制装置（3）电连接。

2.如权利要求1所述的一种铝铸轧高效冷却装置，其特征在于：上喷嘴基座底部设有用于接住上喷嘴乳液弹性管（1.8）、上喷嘴氮气弹性管（2.4）、上喷嘴（4.1）外壁冷凝水的挡水板；挡水板沿上铸轧辊（5.1）的轴向方向的长度大于等于上铸轧辊（5.1）的长度。

3.如权利要求1所述的一种铝铸轧高效冷却装置，其特征在于：在上喷嘴乳液弹性管（1.8）与流量计A之间的管线设一条支路，通过调节阀G连在上喷嘴氮气弹性管（2.4）与流量计D之间；在下喷嘴乳液弹性管（1.9）与流量计B之间的管线设一条支路，通过调节阀H连在下喷嘴氮气弹性管（2.5）与流量计E之间。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种铝铸轧高效冷却装置，其特征在于：装置中，凡是液氮或氮气流过的管路和容器的外壁，均为层间抽真空的双层结构。

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