專利名稱：一種金屬薄帶連續(xù)鑄造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬連續(xù)鑄造裝置。主要適用于有色金屬及鋼鐵領(lǐng)域薄帶材的制造。
在金屬制造加工行業(yè)中，將金屬液體直接連續(xù)鑄造成接近最終產(chǎn)品形狀的薄帶，可大幅度減少生產(chǎn)工序和設(shè)備投資。
在現(xiàn)有技術(shù)中，2-20mm厚度的金屬薄帶連續(xù)鑄造的裝置和方法基本可為兩類第一類是在傳統(tǒng)連鑄的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，即在水冷結(jié)晶器中金屬液凝固生成具有一定厚度的坯殼，而中心仍為液體的薄帶坯，薄帶坯被拉出結(jié)晶器后經(jīng)單輥或多輥鑄軋，將液芯擠回結(jié)晶器內(nèi)，從而使坯殼焊合形成金屬薄帶(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9104780.8和94119566.X)；第二類是用輥式方法生產(chǎn)薄帶，其中最具代表性的采用同徑雙輥法生產(chǎn)金屬薄帶(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?11000651.X和90107454.3)。上述兩種方法最終都是獲得橫截面為矩形的長(zhǎng)條狀金屬薄帶。在其裝置中，一對(duì)冷卻輥與側(cè)壁之間要?jiǎng)討B(tài)密封鋼水，因此必須將側(cè)壁部分做成楔形狀，并要求側(cè)壁采用具有高的機(jī)械強(qiáng)度、低的導(dǎo)熱能力和可潤(rùn)滑的耐火材料。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于金屬液體的高溫長(zhǎng)時(shí)間作用，尤其是鋼液溫度高達(dá)1500℃以上，加上兩片凝殼擠壓成形過(guò)程中的受力，側(cè)壁與鋼液接觸的部分，尤其是側(cè)壁與兩個(gè)水冷輥?zhàn)钚【嚯x附近相關(guān)的部分，側(cè)壁的侵蝕隨時(shí)間的延長(zhǎng)而不規(guī)則的增大，一是導(dǎo)致金屬薄帶的寬度隨連續(xù)澆鑄時(shí)間延長(zhǎng)略有變寬，二是導(dǎo)致金屬薄帶的兩側(cè)邊出現(xiàn)不規(guī)則的鋸齒狀。當(dāng)側(cè)壁的不規(guī)則侵蝕增大到一定程度時(shí)，甚至?xí)鰬覓炫鳉?，造成漏鋼或拉斷鑄坯的情況。在該金屬薄帶軋制過(guò)程中，金屬薄帶所出現(xiàn)的寬度變化或側(cè)邊不平整都是不允許的，必須縱向剪切，去除不規(guī)則部分，這就大大地降低了金屬的成材率。
本發(fā)明的目的在于提供一種能提高金屬成材率和改善金屬薄帶側(cè)邊質(zhì)量的金屬薄帶連續(xù)鑄造裝置。
針對(duì)上述目的，本發(fā)明所述的金屬薄帶連續(xù)鑄造裝置包括以兩個(gè)水平平行放置的同直徑的金屬水冷輥為主構(gòu)成的金屬鑄造的楔形空間、整形輥、金屬薄帶側(cè)邊去毛刺機(jī)、一架或兩架軋機(jī)、剪切機(jī)和卷取機(jī)。兩個(gè)同直徑的金屬水冷輥水平平行放置，在金屬水冷輥的軸向兩側(cè)端分別設(shè)置了與水冷輥同心的緩凝園環(huán)，該緩凝園環(huán)分別固定在水冷輥的軸向兩側(cè)端面，在兩個(gè)水冷輥的同一側(cè)端，兩個(gè)緩凝園環(huán)之間有一定的距離b，在兩個(gè)緩凝園環(huán)的外側(cè)面的中間處安置有側(cè)擋塊，兩個(gè)側(cè)擋塊固定在不動(dòng)的機(jī)架上，它們與緩凝園環(huán)之間的接觸為滑動(dòng)接觸，由兩個(gè)側(cè)擋的內(nèi)側(cè)面、4個(gè)緩凝園環(huán)的內(nèi)側(cè)、4個(gè)緩凝園環(huán)的凸輪緣以及水冷輥的相對(duì)內(nèi)側(cè)上輪面聯(lián)合構(gòu)成金屬鑄造的楔形空間。兩個(gè)水冷輥之間的間距a為2-20mm，同側(cè)兩個(gè)緩凝園環(huán)之間的距離b為0.5-3mm。
為獲得完整的薄帶坯，在水冷輥的下方設(shè)置了一對(duì)整形輥。兩個(gè)整形輥之間的間距f小于兩個(gè)冷輥之間的間距a。其中，一個(gè)整形輥的輥柱面寬度e等于或大于薄帶坯中間寬部分的寬度c，另一整形輥為凹面輥，中間凹部分的寬度d大于另一整形輥的輥柱面寬度e。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)由于本發(fā)明為金屬薄帶坯的成形設(shè)計(jì)了兩個(gè)很薄的窄小邊，這部分即將被切除的薄而窄的小邊最薄可達(dá)1mm，其寬度僅于緩凝園環(huán)的厚度，故寬度較窄，這部分薄而窄的小邊的切除，其切除量大大降低，有效地提高金屬的成材率，同時(shí)又保證了整個(gè)薄帶坯邊部的質(zhì)量。
(2)在連續(xù)鑄造過(guò)程中，側(cè)擋塊的侵蝕和磨損只會(huì)影響被切除部分的薄而窄的小邊的質(zhì)量，而不會(huì)影響作為產(chǎn)品的金屬薄帶坯中間寬而長(zhǎng)的部分(即金屬薄帶的質(zhì)量)。
(3)本發(fā)明在整形輥后還可增設(shè)去毛刺機(jī)，使金屬薄帶側(cè)邊更為整齊。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
附

圖1為本發(fā)明金屬薄帶連續(xù)鑄造裝置中兩個(gè)水冷輥及相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本發(fā)明金屬薄帶連續(xù)鑄造過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本發(fā)明金屬連續(xù)鑄造薄帶坯的橫截面示意圖。
附圖4為本發(fā)明緩凝園環(huán)與水冷輥園柱面部分接觸的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為本發(fā)明緩凝園環(huán)部分鑲?cè)胨漭伒慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6為本發(fā)明兩個(gè)整形輥工作過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖7為本發(fā)明金屬薄帶連續(xù)鑄造裝置的設(shè)備布置示意圖。
由上述附圖看出，本發(fā)明所述的金屬薄帶連續(xù)裝置包括以兩個(gè)水冷輥1和1′為主構(gòu)成的金屬鑄造楔形空間11、整形輥15和16、去毛刺機(jī)18、軋機(jī)19、剪切機(jī)20和卷取機(jī)21。
金屬鑄造楔形空間11中兩個(gè)水冷輥1和1′為同一直徑，且水平平行放置，它們?cè)趥鲃?dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下作同步反相轉(zhuǎn)動(dòng)。在兩個(gè)水冷輥1和1′之間有一定的a，距離a決定了要鑄造生產(chǎn)的金屬薄帶的基本厚度。a值可在2-20mm之間變化。
在金屬水冷輥(1和1′)的軸向兩側(cè)端分別安置了與水冷輥(1和1′)同心的緩凝園環(huán)(2和2′、3和3′)，緩凝園環(huán)(2和2′、3和3′)它們分別固定在水冷輥(1和1′)的軸向兩側(cè)端面，并與水冷輥一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在水冷輥(1和1′)的同一側(cè)端，兩個(gè)緩凝園環(huán)之間有一定的距離b，b可在0.5-3mm之間變化。在兩個(gè)緩凝園環(huán)的外側(cè)面的中間處安置有側(cè)擋塊(4和4′)，兩個(gè)側(cè)擋塊(4和4′)固定在不動(dòng)的機(jī)架上，即兩個(gè)側(cè)擋板在連續(xù)鑄造中保持不動(dòng)，它們與緩凝圓環(huán)(2和2′、3和3′)之間的接觸為滑動(dòng)接觸；在連鑄過(guò)程中接觸面保持相動(dòng)滑動(dòng)，以達(dá)到動(dòng)態(tài)密封鋼液的目的。為此，側(cè)擋塊除了具有良好的高溫性能外，還必須具有良好的自潤(rùn)滑性能和耐磨性能，可采用高強(qiáng)度石墨、鋁碳質(zhì)耐火材料或其它類型的耐火材料；同樣緩凝園環(huán)也要求具有良好的高溫性能和耐磨性能，可選擇氮化硼、氮肥化硅、氧化鋯中任一種。
在緩凝園環(huán)布置方式上，它們即可以與水冷輥端面保持平面接觸，并固定在水冷輥端面上(見(jiàn)圖1)，也可以改變緩凝園環(huán)的形狀，使緩凝園環(huán)的一部分與水冷輥園柱面部分接觸(見(jiàn)圖4)，或使緩凝園環(huán)的一部分鑲?cè)胨漭?見(jiàn)圖5)。在結(jié)構(gòu)上，緩凝園環(huán)可以做成一個(gè)整體的園結(jié)構(gòu)，也可以為了加工安裝方便將其分成幾個(gè)扇形拼成園環(huán)，此時(shí)必須保證相鄰扇形的間隙小于0.1mm，以防金屬液滲入。
綜上所述由兩個(gè)側(cè)擋塊4和4′的內(nèi)側(cè)面5和5′、4個(gè)緩凝園環(huán)的內(nèi)側(cè)面6和6′、7和7′、4個(gè)緩凝園環(huán)的凸輪緣8和8′、9和9′以及兩個(gè)水冷輥的相對(duì)內(nèi)側(cè)輪面10和10′聯(lián)合構(gòu)成金屬連續(xù)鑄造的楔形空間11。
在連續(xù)鑄造過(guò)程中，為了防止金屬液體在側(cè)擋塊4和4′的內(nèi)側(cè)壁上凝固，可事先對(duì)側(cè)擋塊加熱，即在側(cè)擋塊4和4′的外側(cè)壁增設(shè)加熱裝置。
獲得了完整的薄帶坯14，還必須對(duì)其進(jìn)行整形。為此本發(fā)明在一對(duì)水冷輥1和1′的下方設(shè)置了一對(duì)整形輥15和16(見(jiàn)圖2)，整形輥15為柱面輥，它的輥面寬度為e(見(jiàn)圖6)，e等于或略小于薄帶坯14中部厚而長(zhǎng)部分的寬度c(見(jiàn)圖3)，整形輥16為凹陷輥，其輥?zhàn)觾啥擞型咕?見(jiàn)圖6)，整形輥16中間凹陷部分的寬度d大于整形輥15輥面寬度e，整形輥16兩端凸緣的高度大于金屬薄帶坯的厚度a(見(jiàn)圖1)；兩個(gè)整形輥的距離f(見(jiàn)圖6)略小于水冷輥1和1′的距離a。整形輥15和16均為傳動(dòng)輥，它們的輥面線速度相等，且與水冷輥1和1′的輥面線速度相同，在連續(xù)鑄造過(guò)程中，當(dāng)金屬薄帶坯14進(jìn)入整形輥后，整形輥15和16將靠自身的驅(qū)動(dòng)力，將薄帶坯14兩邊薄而短的金屬邊切除掉，形成最終的金屬薄帶17。
另外，為了充分發(fā)揮近終薄帶連鑄的整體優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了金屬薄帶連鑄一直接軋制方案(見(jiàn)圖7)。為了進(jìn)一步改善整形后金屬薄帶14的邊部質(zhì)量，在整形輥后還增了設(shè)金屬薄帶側(cè)邊去毛刺機(jī)18，如電動(dòng)砂輪、電動(dòng)剮刀等，以使金屬薄帶側(cè)邊整齊。經(jīng)過(guò)整形后的金屬薄帶可直接進(jìn)入一架或二架軋機(jī)19，使薄帶厚度減少50％-80％，然后經(jīng)剪切機(jī)20，進(jìn)入卷取機(jī)21，由此即可得到較好質(zhì)量的金屬薄帶材。
本發(fā)明金屬薄帶連續(xù)生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)過(guò)程如下當(dāng)金屬液通過(guò)浸入式水口12澆入鑄造楔形空腔11后，就開(kāi)始在與鑄造楔形空腔11的接觸面7和7′、8和8′、9和9′、10和10′處凝固，而不在5和5′處凝固。隨著水冷輥1和1′的轉(zhuǎn)動(dòng)，凝固殼13和13′被同步帶動(dòng)向下移動(dòng)，并逐漸長(zhǎng)厚。當(dāng)逐漸長(zhǎng)厚的凝殼被轉(zhuǎn)至兩水冷輥1和1′最小間距處即00′面處時(shí)，兩邊的凝固殼13和13′被擠壓焊合，形成一個(gè)中間厚而長(zhǎng)兩邊薄而短的完整薄帶坯14(見(jiàn)圖3)被連續(xù)拉出。為確保得到中間厚而邊薄的金屬薄帶坯，除了要對(duì)兩個(gè)水冷輥1和1′的間距a和緩凝園環(huán)的間距b加以限制外，更重要的是降低緩凝園環(huán)的導(dǎo)熱能力，使金屬液在與緩凝園環(huán)接觸部位的凝固速度成倍地小于金屬液在水冷輥上的凝固速度，以便減小兩片金屬凝殼擠壓焊合過(guò)程中緩凝園環(huán)所受的壓力。為此緩凝園環(huán)可以選擇具有良好高溫性能和耐磨性能的材料。
權(quán)利要求
1.一種金屬薄帶連續(xù)鑄造裝置，包含兩個(gè)水平平行放置的同直徑的金屬水冷輥(1和1′)、軋機(jī)(19)、剪切機(jī)(20)和卷取機(jī)(21)，其特征在于[1]、在金屬水冷輥(1和1′)的軸向兩側(cè)端分別安置了與水冷輥(1和1′)同心的緩凝園環(huán)(2和2′、3和3′)，緩凝園環(huán)(2和2′、3和3′)分別固定在水冷輥(1和1′)的軸向兩側(cè)端面，在水冷輥(1和1′)的同一側(cè)端，兩個(gè)緩凝園環(huán)之間有一定的距離b，在兩個(gè)緩凝園環(huán)的外側(cè)面的中間處安置有兩個(gè)側(cè)擋塊(4和4′)，兩個(gè)側(cè)擋塊(4和4′)固定在不動(dòng)的機(jī)架上，它們與緩凝圓環(huán)(2和2′、3和3′)之間的接觸為滑動(dòng)接觸；由兩個(gè)側(cè)擋塊(4和4′)的內(nèi)側(cè)面(5和5′)、4個(gè)緩凝園環(huán)的內(nèi)側(cè)面(6和6′、7和7′)、4個(gè)緩凝園環(huán)的凸輪緣(8和8′、9和9′)以及水冷輥(1和1′)的相對(duì)內(nèi)側(cè)上輪面(10和10′)聯(lián)合構(gòu)成金屬鑄造的楔形空間(11)。[2]、在水冷輥(1和1′)的下方先后設(shè)置了一對(duì)整形輥(15和16)和去毛刺機(jī)(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于兩個(gè)水冷輥(1和1′)之間的間距a為2-20mm，兩個(gè)水冷輥同一側(cè)端的兩個(gè)緩凝園環(huán)之間的間距b為0.5-3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于四個(gè)緩凝固環(huán)(2和2′、3和3′)與水冷輥(1和1′)的兩個(gè)端面保持平面接觸；也可改變四個(gè)緩凝園環(huán)的形狀，使其部分與水冷輥園柱面部分接觸，或部分鑲?cè)胨漭伒膱@柱面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，其特征在于可在兩個(gè)側(cè)擋塊(4和4′)的外側(cè)壁增設(shè)加熱裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于四個(gè)緩凝園環(huán)(2和2′、3和3′)是完整的園環(huán)或由多個(gè)扇形片組成的園環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于兩個(gè)整形輥(15、16)的間距f小于兩個(gè)水冷輥(1、1′)之間的間距a，整形輥(15)的輥柱面寬度e等于或大于薄帶坯(14)中間寬部分的寬度C；整形輥16為凹面輥，其中間凹陷部分的寬度d大于整形輥15輥柱面寬度e。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于四個(gè)緩凝園環(huán)的材質(zhì)為氮化硼、氮化硅、氧化鋯中任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于兩個(gè)側(cè)擋塊(4和4′)必須采用具有良好的自潤(rùn)滑性能和耐磨性能的材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬連續(xù)鑄造領(lǐng)域。所述的金屬薄帶連續(xù)鑄裝置包括以兩個(gè)水冷輥為主構(gòu)成的楔形空間、整形輥、去毛刺機(jī)、軋機(jī)、剪切機(jī)和卷取機(jī)。兩個(gè)同直徑的水冷輥水平平行放置,在水冷輥的軸向兩側(cè)端分別設(shè)置了與水冷輥同心的緩凝圓環(huán),在兩個(gè)水冷輥的同一側(cè)端,在兩個(gè)緩凝圓環(huán)的外側(cè)安置在兩個(gè)側(cè)擋塊,該側(cè)擋塊固定在機(jī)架上。在水冷輥的下方設(shè)置了一對(duì)整形輥。本發(fā)明不僅金屬收得率高,且邊部質(zhì)量好。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1265344SQ00103379
公開(kāi)日2000年9月6日 申請(qǐng)日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月3日
發(fā)明者干勇, 張慧, 仇圣桃, 張興中 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院