專利名稱：超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄軋裝置，特別是涉及一種材料成形及控制的超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋
直O(jiān)
背景技術(shù)：
鋁及鋁合金帶坯連續(xù)鑄軋法因具有流程短、投資省、節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì) 而受到世界各國(guó)的重視。目前用連續(xù)鑄軋法生產(chǎn)的鋁板帶在國(guó)內(nèi)已占生產(chǎn)總量的70%，在 國(guó)際上占40%左右。國(guó)內(nèi)的連續(xù)鑄軋?jiān)O(shè)備已發(fā)展到300余臺(tái)套。但是常規(guī)鑄軋生產(chǎn)工藝目 前還只局限于系列全部、3_系列和系列的一部分，連續(xù)鑄軋板帶的深沖性能明顯 低于熱軋開坯板帶。晶粒較粗大、各向異性與偏析嚴(yán)重是影響鑄軋板帶坯質(zhì)量和應(yīng)用范圍 的主要原因。晶粒大小是決定鋁合金板帶性能的重要因素，目前工業(yè)上常采用晶粒細(xì)化劑，可 以達(dá)到一級(jí)晶粒度，晶粒尺寸在450 u m左右，但細(xì)化劑成本高，在鑄軋過(guò)程中容易沉淀，使 鑄軋板質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是對(duì)于高純鋁箔，加入晶粒細(xì)化劑會(huì)產(chǎn)生合金污染，對(duì)于PS板，細(xì) 化劑帶來(lái)偏析，表面腐蝕不均勻，影響印刷質(zhì)量。由于鑄軋板的各向異性比較嚴(yán)重，制耳率 大，目前尚不能用常規(guī)鑄軋法生產(chǎn)易拉罐板坯和汽車板。減小晶粒尺寸有利于提高鑄軋板 的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)有利于改善各向異性，減小或消除偏析和宏、微觀缺陷，使鑄軋板的強(qiáng)度 和塑性提高，擴(kuò)展鑄軋板的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在鋁合金鑄軋板坯連續(xù)鑄軋過(guò)程能細(xì)化 鑄軋組織，提高力學(xué)性能，改善各向異性、減小或消除偏析和宏、微觀缺陷的超聲外場(chǎng)連續(xù)
鑄軋裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置，包括鑄嘴和輥?zhàn)?支撐柱，在輥?zhàn)又沃显O(shè)有橫梁，在所述的鑄嘴前端與鑄軋方向垂直的方向上傾斜安裝 有超聲發(fā)生器，所述的超聲發(fā)生器的導(dǎo)入桿插入所述的鑄嘴的鋁合金熔體中。固定套固定安裝在所述的橫梁上，所述的固定套通過(guò)螺紋旋轉(zhuǎn)銷軸和螺母鉸接有 連接桿，調(diào)距螺桿一端連接在法蘭盤上，所述的調(diào)距螺桿的另一端通過(guò)調(diào)距螺母連接在連 接桿上，所述的超聲發(fā)生器固定安裝在所述的法蘭盤上。采用上述技術(shù)方案的超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置，將超聲場(chǎng)作用于連續(xù)鑄軋過(guò)程中， 超聲場(chǎng)對(duì)鋁合金熔體的空化作用改變流場(chǎng)與溫度場(chǎng)及超聲波的除氣和對(duì)晶粒的細(xì)化作用， 使晶粒得到細(xì)化的同時(shí)鑄軋板坯的組織更加均勻，改善各向異性、減小或消除偏析和宏、微 觀缺陷，超聲外場(chǎng)可對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行除氣處理和細(xì)化晶粒，顯著提高鋁合金鑄軋產(chǎn)品的 組織和力學(xué)性能，同時(shí)調(diào)節(jié)超聲發(fā)生器的導(dǎo)入桿的傾斜角度和導(dǎo)入深度，獲得更多的鑄軋 工藝參數(shù)匹配，本發(fā)明擴(kuò)大了可鑄軋鋁合金品種范圍，具有廣泛推廣應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明維護(hù) 方便，能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。
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綜上所述，本發(fā)明是一種在鋁合金鑄軋板坯連續(xù)鑄軋過(guò)程能細(xì)化鑄軋組織，提高 力學(xué)性能，改善各向異性、減小或消除偏析和宏、微觀缺陷且維護(hù)方便，能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系 列化的超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置。


圖1是超聲外場(chǎng)鑄軋示意圖；圖2是超聲發(fā)生器調(diào)距裝置示意圖；圖3是超聲發(fā)生器角度調(diào)節(jié)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參見圖1、圖2和圖3，鑄嘴11通過(guò)鑄嘴支撐面板17安裝在架體16上，前箱13安 裝在架體16上的前后調(diào)整臺(tái)14上，在架體16上安裝有作用于前箱13的前箱頂桿15，鑄嘴 11與前箱13之間連接有過(guò)道12，鑄嘴11出口處對(duì)應(yīng)安裝有輥?zhàn)又沃?，在輥?zhàn)又沃? 上安裝有輥?zhàn)?和橫梁3，在鑄嘴11前端與鑄軋方向垂直的方向上傾斜安裝有超聲發(fā)生器 8，超聲發(fā)生器8的導(dǎo)入桿插入鑄嘴11的鋁合金熔體中，固定套4通過(guò)螺栓5安裝在橫梁3 上并用緊休螺釘6固定，固定套4通過(guò)螺紋旋轉(zhuǎn)銷軸3和螺母18鉸接有連接桿19，調(diào)距螺 桿9 一端焊接在法蘭盤20上，調(diào)距螺桿9的另一端通過(guò)調(diào)距螺母10連接在連接桿19上， 超聲發(fā)生器8固定安裝在法蘭盤20上。如圖2所示，本發(fā)明的調(diào)距裝置主要由連接桿19、超聲發(fā)生器8、法蘭盤20、調(diào)距螺 桿9和調(diào)距螺母10組成。調(diào)距螺桿9焊接在法蘭盤20上，調(diào)距螺桿9和調(diào)距螺母10把超 聲發(fā)生器8固定在連接桿19上。通過(guò)擰調(diào)距螺母10可調(diào)節(jié)超聲發(fā)生器8的導(dǎo)入桿的導(dǎo)入深度。如圖3所示。本發(fā)明的角度調(diào)節(jié)裝置主要由固定套4、連接桿19、螺紋旋轉(zhuǎn)銷軸7 和螺母18組成，螺紋旋轉(zhuǎn)銷軸7和螺母18把固定套4和連接桿19連接到一起，擰緊螺母 18可以使其固定，擰松螺母18，把連接桿19繞螺紋旋轉(zhuǎn)銷軸7旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，在擰緊螺母 18，則超聲發(fā)生器8的導(dǎo)入桿的傾斜角度相對(duì)以前就旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。本發(fā)明提供的超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置如圖1所示，該裝置在鋁合金連續(xù)鑄軋時(shí)加 入超聲外場(chǎng)，超聲波空化作用和聲流作用對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行攪拌，在鑄軋區(qū)鋁合金熔體中 產(chǎn)生強(qiáng)制對(duì)流，增加熔體的對(duì)流換熱，使熔體的溫度場(chǎng)趨于均勻，減小液穴深度，使鋁合金 凝固組織從柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變，同時(shí)細(xì)化晶粒組織；采用本發(fā)明的角度調(diào)節(jié)裝置和距離 調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)節(jié)超聲發(fā)生器8的導(dǎo)入桿的傾斜角度和導(dǎo)入桿導(dǎo)入金屬熔體的深度，兩種 調(diào)節(jié)裝置的結(jié)合使用，可得到多種傾斜角度和深度的組合，擴(kuò)大了可鑄軋合金品種范圍的 目的。如圖1所示，本發(fā)明由超聲換能系統(tǒng)與鑄軋機(jī)有機(jī)結(jié)合組成。工作時(shí)將超聲發(fā)生 器8通過(guò)螺栓固定在法蘭盤20上，在鑄嘴11前端與鑄軋方向垂直的方向上鉆兩個(gè)孔(有 一定的傾斜角度)，將超聲發(fā)生器8的導(dǎo)入桿通過(guò)兩孔插入鑄嘴11的鋁合金熔體中，通過(guò)導(dǎo) 入桿導(dǎo)入鋁合金熔體中的超聲能量產(chǎn)生空化效應(yīng)等一系列效應(yīng)，超聲振動(dòng)對(duì)鋁合金熔體產(chǎn) 生周期性的拉壓作用而使氣泡破裂形成空化，氣泡破裂上浮而達(dá)到除氣，空化效應(yīng)產(chǎn)生的局部高溫高壓會(huì)影響鋁合金的形核與結(jié)晶長(zhǎng)大過(guò)程，從而影響鋁合金的凝固過(guò)程使晶粒得 到細(xì)化。調(diào)節(jié)超聲發(fā)生器8的功率和頻率以及導(dǎo)入桿的插入深度和傾斜角度，可實(shí)現(xiàn)超聲 參數(shù)與鑄軋工藝參數(shù)的匹配。 本發(fā)明所屬裝置與常規(guī)鑄軋的鑄嘴及前箱連接于一體，使用方便。本發(fā)明是在對(duì) 原有電磁鑄軋技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加了超聲外場(chǎng)，超聲發(fā)生器8的導(dǎo)入桿傾斜角度 調(diào)節(jié)裝置和導(dǎo)入深度調(diào)節(jié)裝置。超聲波鋁鑄軋是在超聲場(chǎng)、溫度場(chǎng)、力場(chǎng)、流場(chǎng)等多種因素 的共同作用下在極短的時(shí)間內(nèi)完成了從鋁熔體凝固結(jié)晶到鋁板帶坯軋制成型的過(guò)程，因此 超聲波鑄軋過(guò)程中發(fā)生了一系列的物理化學(xué)變化。其中主要有空化效應(yīng)和聲流效應(yīng)，在聲 空化泡形成長(zhǎng)大過(guò)程中，空化泡的增大和內(nèi)部液體的蒸發(fā)會(huì)從周圍吸收熱量，這將導(dǎo)致空 化泡表面的金屬熔液的溫度降低，造成局部過(guò)冷，因此在空化泡的附近形成晶核，使晶核的 形核率增加，組織得到細(xì)化；在空化泡崩潰過(guò)程中，強(qiáng)烈的沖擊波將擊碎初生晶體和正在長(zhǎng) 大的晶體，而破碎的晶體在聲流的攪拌作用下，再次分布到熔體中，提高了生核率；空化所 形成的局部熱脈沖不斷地沖擊凝固前沿，并使界面局部熔蝕，空化產(chǎn)生的高溫和枝晶的溫 升使枝晶熔斷，也增加了形核數(shù)，從而增加了晶粒數(shù)目；當(dāng)超聲波通過(guò)液體時(shí)，會(huì)降低液體 粘度，使氣泡上浮而進(jìn)行除氣，盡可能地除去混雜在熔體中的氣體雜質(zhì)。在聲流作用下，晶 粒被打碎，抑止了晶粒的長(zhǎng)大，使晶粒細(xì)化，晶體得到均勻彌散。由于聲流與熱對(duì)流將發(fā)生 強(qiáng)烈的交互作用，加快了攪拌速度，這對(duì)金屬的凝固動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生積極的影響。而且在聲流作 用下整個(gè)體系的溫度場(chǎng)和化學(xué)成分均勻化，對(duì)凝固后組織的改善將有一定作用。角度調(diào)節(jié) 裝置和距離調(diào)節(jié)裝置可調(diào)節(jié)超聲發(fā)生器8的導(dǎo)入桿的傾斜角度和導(dǎo)入深度，通過(guò)調(diào)節(jié)超聲 發(fā)生器8的功率和頻率以及導(dǎo)入桿的插入深度和傾斜角度，可獲得更多的超聲參數(shù)與鑄軋 工藝參數(shù)的匹配。
權(quán)利要求
一種超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置，包括鑄嘴(11)和輥?zhàn)又沃?1)，在輥?zhàn)又沃?1)上設(shè)有橫梁(3)，其特征是在所述的鑄嘴(11)前端與鑄軋方向垂直的方向上傾斜安裝有超聲發(fā)生器(8)，所述的超聲發(fā)生器(8)的導(dǎo)入桿插入所述的鑄嘴(11)的鋁合金熔體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置，其特征是固定套(4)固定安裝在 所述的橫梁(3)上，所述的固定套(4)通過(guò)螺紋旋轉(zhuǎn)銷軸(3)和螺母(18)鉸接有連接桿 (19)，調(diào)距螺桿(9) 一端連接在法蘭盤(20)上，所述的調(diào)距螺桿(9)的另一端通過(guò)調(diào)距螺 母(10)連接在連接桿(19)上，所述的超聲發(fā)生器(8)固定安裝在所述的法蘭盤(20)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置，包括鑄嘴(11)和輥?zhàn)又沃?1)，在輥?zhàn)又沃?1)上設(shè)有橫梁(3)，在所述的鑄嘴(11)前端與鑄軋方向垂直的方向上傾斜安裝有超聲發(fā)生器(8)，所述的超聲發(fā)生器(8)的導(dǎo)入桿插入所述的鑄嘴(11)的鋁合金熔體中。本發(fā)明是一種在鋁合金鑄軋板坯連續(xù)鑄軋過(guò)程能細(xì)化鑄軋組織，提高力學(xué)性能，改善各向異性、減小或消除偏析和宏、微觀缺陷且維護(hù)方便，能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的超聲外場(chǎng)連續(xù)鑄軋裝置。
文檔編號(hào)B21B1/46GK101850362SQ20101020200
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者張立華, 李曉謙, 毛大恒, 胡仕成 申請(qǐng)人:中南大學(xué)