專利名稱：一種靜磁場雙輥鑄軋機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金軋制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種靜磁場雙輥鑄軋機。
背景技術(shù)：
雙輥鑄軋在鋁合金板帶材的生產(chǎn)中已廣泛使用，各國雙輥鑄軋機主要用來生產(chǎn)鋁及鋁合 金板帶材，雙輥鑄軋機設(shè)備投資小、運行費用低，傳統(tǒng)雙輥鑄軋技術(shù)只能用于生產(chǎn)凝固溫度 萆圍小的合金，對于凝固溫度范圍大的高合金元素合金很難鑄軋成型。
鑄軋工藝是有色金屬制備板帶材坯料的主要方法，也是今后鋼鐵材料的發(fā)展方向，鑄軋 坯料質(zhì)量控制著材料成品的質(zhì)量。由于鑄軋過程的不平衡凝固，會在晶界出現(xiàn)網(wǎng)狀脆性第二 相，合金組織嚴(yán)重不均勻，強度和塑性差。目前在提高鑄軋坯料質(zhì)量方面的技術(shù)主要有提高 鑄軋速度和冷卻強度，采用在鑄軋區(qū)前沿進行電磁振蕩達到攪拌和細化晶粒的目的。但是上 述兩種技術(shù)在實際應(yīng)用中還存在很大缺陷和難題，離生產(chǎn)實際還有一定距離。
鎂工業(yè)的發(fā)展途徑是大力發(fā)展鎂合金的應(yīng)用，但鎂合金制品的生產(chǎn)目前以鑄造為主要手 段，*極大限制了鎂合金的應(yīng)用。因此必須大力發(fā)展鎂合金的變形加工工藝，提供高性能、低 價格的金屬板材。為了改變鎂工業(yè)的生產(chǎn)流程，擴大以板材為中間材料，通過各種變形加工 '的生產(chǎn)方法制造鎂合金零件。但變形加工的生產(chǎn)方法要求板材必須適合變形的要求，有良好 的冷熱變形能力，因此開發(fā)生產(chǎn)成本低、鑄軋坯料質(zhì)量高的雙輥鑄軋技術(shù)具有十分重大意義。
現(xiàn)有的雙輥鑄軋機，包含有機架、機架支撐的鑄軋輥，以及鑄軋輥連接軸、減速機和電 機，依次相連的力傳動機構(gòu)，這種傳統(tǒng)的雙輥鑄軋機只能生產(chǎn)凝固溫度范圍小的合金。鑄軋 過程常因為不平衡凝固，會在晶界出現(xiàn)網(wǎng)狀脆性第二相，合金組織嚴(yán)重不均勻，強度和塑性 下降，為解決這一問題，常通過提高鑄軋速度和冷卻強度辦法，或在鑄軋區(qū)前進行電磁振蕩 攪拌辦法達到細化晶粒目的，雖然取得一定效果，但還存在很大缺陷和難題，仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，生產(chǎn)細晶、凈化、合金元素分布均勻和無裂紋的高性能 金屬板帶材，本發(fā)明提供一種靜磁場雙輥鑄軋機。
本發(fā)明的靜磁場雙輥鑄軋機包含有機架、架內(nèi)上軸承座和其中的上鑄軋輥、架內(nèi)下軸承 座和其中的下鑄軋輥；其中上鑄軋輥、第一傳動軸、第一減速機、第一直流電機依次相連；下鑄軋輥、第二傳動軸、第二減速機、第二直流電機依次相連；機架上還設(shè)有水冷系統(tǒng)和用 于調(diào)整下鑄軋輥升降的液壓缸，兩個磁極分別與上、下鑄軋輥相接觸，上鑄軋輥與第一磁極 相接觸，下鑄軋輥與第二磁極相接觸，在磁極上與軋輥相接觸的部位設(shè)有起潤滑作用的石墨 條，第一磁極、第二磁極均與鐵芯相連，鐵芯上設(shè)有勵磁線圈，勵磁線圈與直流電源相連。 在第一直流電機和第二直流電機相鄰處設(shè)有電機隔磁塊。第一減速機和第二減速機相鄰處設(shè) 有減速機隔磁塊。上軸承座頂部和側(cè)部設(shè)有上座隔磁塊，下軸承座側(cè)部設(shè)有下座隔磁塊，上 軸承底部和下軸承座頂部之間從上至下依次設(shè)有上座低碳墊塊、中間隔磁塊和下座低碳鋼墊 塊，上下軸承座之間的軸承定位銷為1Crl8Ni9Ti鋼銷。本發(fā)明所采用的勵磁線圈，匝數(shù)為300 一600,采用銅管制作，外徑為lH2mm，載流量為600—800A。其中電機隔離磁塊、減速 機隔磁塊、上座隔磁塊、下座隔磁塊和中間隔磁塊可為銅質(zhì)或不銹鋼或鋁合金隔磁材料。
本發(fā)明利用直流電源在銅管制作的線圈上施加大電流，利用超低碳鋼做成的磁極，把線 圈產(chǎn)生的靜磁場通過鑄軋輥施加在輥縫間。輥縫間磁場的特征是磁場強度與輥縫大小成反比， 離中心面越遠磁場強度越小。由于軋輥間施加了較強的靜磁場，通過鑄軋咀子流入的金屬熔 體由于靜磁場的制動作用，降低了熔體流動的速度，熔體流動速度快的部分受到的制動力越 大，速度降低得越多，因此靜磁場的作用降低了熔體流動的不均勻性，提高了熔體溫度的均 勻性，減小了由于溫度不均勻引起的熱應(yīng)力，減少鑄軋坯料的裂紋傾向；同時，熔體流動的 均勻化，降低了熔體流動的湍流，起到了減少夾雜效果，達到了凈化熔體的目的。
鑄軋過程中，金屬熔體在兩輥縫間冷卻凝固，由于靜磁場的施加，熔體金屬原子的自由 移動受到靜磁場的牽制作用，降低了合金元素的擴散能力，合金元素在熔體凝固過程中轉(zhuǎn)移 到殘余熔體的數(shù)量減少，提高了合金元素在基體內(nèi)的含量，減少了晶界處化合物的含量，提 高了鑄軋坯料的強度和塑性，降低了鑄軋坯料產(chǎn)生裂紋的傾向。
本發(fā)明鑄軋坯料在細化鑄軋態(tài)組織的同時，增加了基體內(nèi)合金元素的含量，減少了晶界 處不利于塑性的脆性化合物相數(shù)量，凈化了鑄軋組織，達到了凈化、細化、提高塑性和強度 的目的，大幅度提高鑄軋板材質(zhì)量的目的。
靜磁場鑄軋時，由于靜磁場強度與兩輥間距成反比，輥縫間距越小，磁場強度越大，因 此鑄軋過程中要求熔體凝固區(qū)域應(yīng)該盡可能臨近鑄軋區(qū)出口處，即鑄軋區(qū)長度不能太長，保 證凝固前沿靠近磁場強度較大的區(qū)域完成，才能盡可能達到利用靜磁場改善組織性能的目的。
實驗證明，當(dāng)鑄軋速度和熔體的溫度較低時，由于凝固過程在未達到靜磁場最強處就已 經(jīng)結(jié)束，靜磁場對固態(tài)金屬的影響很小，合金元素在晶內(nèi)含量提高得較少，對晶界處析出相的形狀和數(shù)量產(chǎn)生的影響較小，而提高鑄軋速度和熔體澆注溫度時，凝固過程在靜磁場較強 的出口附近區(qū)域進行，合金元素在晶內(nèi)含量得到較大提高，晶界處析出相數(shù)量減少，夾雜物 也明顯減少，鑄軋坯料直接冷軋極限變形量得到較大提高。
本發(fā)明對多種金屬包括鋁、鎂、、鋅、銅、鋼及其合金板材進行多種厚度的生產(chǎn)性鑄軋實 驗，具有投資低、鑄軋坯料內(nèi)部組織細小、干凈，質(zhì)量好的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明機組結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是圖一中機架與鑄軋輥位置示意圖
其中l(wèi).電流電源，2.勵磁線圈，3.鐵芯，4.水冷系統(tǒng)，5.機架，6.第一磁極，7.第一傳 動軸，8.第一減速器，9.第一直流電機，10.電機隔磁塊，ll.第二直流電機，12.減速機隔磁 塊，13第二減速機，14.第二傳動軸，15.第二磁極，16.下鑄軋輥，17.上鑄軋輥，18.上軸 承座，19.下軸承座，20.上座隔磁塊，21.上座低碳鋼墊塊，，22.中間隔磁塊，23.下座低碳 鋼墊塊，24.軸承定位銷，25.下座隔磁塊，26.液壓缸
具體實施例方式
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖一所示包括機架5、架內(nèi)上軸承座18和其中的上鑄軋輥17、架內(nèi)下 軸承座19和其中的下鑄軋輥16;上鑄軋輥17、第一傳動軸7、第一減速機8、第一直流電機 9依次相連；下鑄軋輥16、第二傳動軸14、第二減速機13、第二直流電機11依次相連；機 架上還有水冷系統(tǒng)4和用于調(diào)整下鑄軋輥升降的液壓缸26，上鑄軋輥17與第一磁極6接觸， 在下鑄軋輥16與第二磁極15接觸，在兩磁極上與軋輥相接觸的部位設(shè)有起潤滑作用的石墨 條，第一磁極6、第二磁極15均與鐵芯3相連，鐵芯3上設(shè)有勵磁線圈2，勵磁線圈2與直 流電源1相連。第一直流電機9和第二直流電機11相鄰處設(shè)有電機隔磁塊10。第一減速機8 和第二減速機13相鄰處設(shè)有減速機隔磁塊12。上軸承座18頂部和側(cè)部設(shè)有上座隔磁塊20， 下軸承座19側(cè)部設(shè)有下座隔磁塊25，上軸承座18底部和下軸承座19頂部之間從上至下依 次設(shè)有上座低碳鋼墊塊21、中間隔磁塊22和下座低碳鋼墊塊23，上下軸承座之間的軸承定 位銷24為1Crl8Ni9Ti鋼銷。勵磁線圈2采用銅管，匝數(shù)為300_600，外徑為10—12mm， 載流量為600—800A。電機隔離磁塊10、減速機隔磁塊12、上座隔磁塊20、下座隔磁塊25 中間隔磁塊22可為銅質(zhì)或不銹鋼或鋁合金隔磁材料。銅管內(nèi)腔與水冷系統(tǒng)相連。
采用本發(fā)明的靜磁場雙輥鑄軋機制備不同材料例l
生產(chǎn)鋁及鋁合金時，鑄軋輥采用炮鋼制作，鑄軋輥直徑500毫米，采用單獨的兩臺15千 瓦電動機分別傳動，用隔磁材料把兩個傳動部分分別安裝，其中上輥的軸承周圍采用黃銅或 1Crl8Ni9Ti不銹鋼與牌坊之間進行隔磁處理，線圈施加直流電流為600安培，勵磁線圈匝數(shù) 為300，銅管外徑為10imn，輥縫間靜磁場強度為0.5特斯拉，鎂合金牌號為AZ61,熔體繞注 溫度為700~720°C,冷卻水溫度15'C,鑄軋速度為0.8 1.2m/min,鑄軋輥輥縫為5毫米， 鑄軋區(qū)長度為60毫米，嘴子內(nèi)熔體高度為IOO毫米。
例2
生產(chǎn)鎂及鎂合金時，鑄軋輥采用炮鋼制作，鑄軋輥直徑500毫米，采用單獨的兩臺15千 瓦電動機分別傳動，用隔磁材料把兩個傳動部分分別安裝，其中上輥的軸承周圍采用黃銅或 1Crl8Ni9Ti不銹鋼與牌坊之間進行隔磁處理，線圈施加直流電流為800安培，勵磁線圈匝數(shù) 為600，銅管外徑為12mm，輥縫間靜磁場強度為0.5特斯拉，鎂合金牌號為AZ61,熔體澆注 溫度為72(TC,冷卻水溫度15°C,鑄軋速度為3 4m/min，鑄軋輥輥縫為5毫米，鑄軋區(qū)長 度為60毫米，嘴子內(nèi)熔體高度為IOO毫米，熔體澆注過程采用Ar氣體保護。
例3
生產(chǎn)銅及銅合金時，鑄軋輥采用炮鋼制作，鑄軋輥直徑500毫米，采用單獨的兩臺15千 瓦電動機分別傳動，用隔磁材料把兩個傳動部分分別安裝，其中上輥的軸承周圍采用黃銅或 1Crl8Ni9Ti不銹鋼與牌坊之間進行隔磁處理，線圈施加直流電流為600安培，勵磁線圈匝數(shù) 為500，銅管外徑為llmm，輥縫間靜磁場強度為0.5特斯拉，鎂合金牌號為AZ61,熔體澆注 溫度為700 72(TC，冷卻水溫度15'C，鑄軋速度為2 3m/min，鑄軋輥輥縫為5毫米，鑄軋 區(qū)長度為60毫米，嘴子內(nèi)熔體高度為100毫米。
例4
生產(chǎn)鋼時，鑄軋輥采用炮鋼或白銅制作，鑄軋輥直徑500毫米，采用單獨的兩臺30千瓦 電動機分別傳動，用隔磁材料把兩個傳動部分分別安裝，其中上輥的軸承周圍采用黃銅或 lCrl8Ni9Ti不銹鋼與牌坊之間進行隔磁處理，線圈施加直流電流為800安培，勵磁線圈匝數(shù) 為600，銅管外徑為12mm，輥縫間靜磁場強度為0.5特斯拉，鋼號為1Crl8Ni9Ti，熔體澆注 、ag為1^50 175(TC，冷卻水溫度15。C,鑄^il^為30 80m/min，鑄軋輥輥縫為5毫米， 鑄軋區(qū)長度為60毫米，嘴子內(nèi)熔體高度為100毫米。
權(quán)利要求
1. 一種靜磁場雙輥鑄軋機，包括機架、架內(nèi)上軸承座和其中的上鑄軋輥、架內(nèi)下軸承座和其中的下鑄軋輥；上鑄軋輥、第一傳動軸、第一減速機、第一直流電機依次相連；下鑄軋輥、第二傳動軸、第二減速機、第二直流電機依次相連；機架上還設(shè)有水冷系統(tǒng)和用于調(diào)整下鑄軋輥升降的液壓缸，其特征是產(chǎn)生靜磁場的兩個磁極分別與上、下鑄軋輥表面互相接觸，上鑄軋輥與第一磁極相接觸，下鑄軋輥與第二磁極相接觸，第一磁極、第二磁極均與鐵芯相連，鐵芯上設(shè)有勵磁線圈，勵磁線圈與直流電源相連，直流電源在銅管制作的線圈上施加大電流，利用超低碳鋼做成的磁極，把線圈產(chǎn)生的靜磁場通過鑄軋輥施加在輥縫間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜磁場雙輥鑄軋機，其特征在于所述兩個磁極分別與上、下鑄 軋輥相接觸，在磁極上與軋輥相接觸的部位設(shè)有起潤滑作用的石墨條。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜磁場雙輥鑄軋機，其特征在于所說的第一直流電機和第二直 流電機，在兩者相鄰處設(shè)有電機隔磁塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜磁場雙輥鑄軋機，其特征在于所說的第一減速機和第二減速 機，在兩者相鄰處設(shè)有電機隔磁塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜磁場雙輥鑄軋機，其特征在于所說的上軸承座頂部和側(cè)部設(shè) 有上座隔磁塊，所說的下軸承座側(cè)部設(shè)有下座隔磁塊，上軸承底部和下軸承座頂部之間從 上至下依次設(shè)有上座低碳墊塊、中間隔磁塊和下座低碳鋼墊塊，上下軸承座之間的軸承定 位銷為1Crl8Ni9Ti鋼銷。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜磁場雙輥鑄軋機，其特征在于所說的勵磁線圈采用銅管，匝 數(shù)為300—600，外徑為10""12mm，載流量為600—800A。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜磁場雙輥鑄軋機，其特征在于所說的電機隔離磁塊、減速機 隔磁塊、上座隔磁塊、下座隔磁塊中間隔磁塊可為銅質(zhì)或不銹鋼或鋁合金隔磁材料。
全文摘要
一種靜磁場雙輥鑄軋機，包括機架、架內(nèi)上軸承座、上鑄軋輥、架內(nèi)下軸承座、下鑄軋輥；上鑄軋輥、第一傳動軸、第一減速機、第一直流電機依次相連；下鑄軋輥、第二傳動軸、第二減速機、第二直流電機依次相連；機架上還設(shè)有水冷系統(tǒng)和用于調(diào)整下鑄軋輥升降的液壓缸，兩磁極分別與上、下鑄軋輥相接觸，上鑄軋輥與第一磁極相接觸，下鑄軋輥與第二磁極相接觸，第一磁極、第二磁極均與鐵芯相連，鐵芯上設(shè)有勵磁線圈，勵磁線圈與直流電源相連，直流電源在銅管制作的線圈上施加大電流，利用超低碳鋼做成的磁極，把線圈產(chǎn)生的靜磁場通過鑄軋輥施加在輥縫間，本發(fā)明的靜磁場雙輥鑄軋機可生產(chǎn)細精、凈化、合金元素分布均勻、無裂紋的高性能金屬板帶材。
文檔編號B21B27/00GK101279326SQ200810011548
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者崔建忠, 許光明 申請人:東北大學(xué)