專利名稱：薄板坯、帶坯或小方坯連鑄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于金屬熔液連續(xù)澆鑄成薄板坯、帶坯或小方坯的連鑄裝置。
一.已往技術(shù)采用所謂“鑄坯與結(jié)晶器同步運(yùn)動(dòng)”方式連續(xù)澆鑄薄板坯、帶坯或小方坯的連鑄裝置主要有雙輥式、雙帶式和輪帶式連鑄機(jī)。
采用雙輥式連鑄機(jī)時(shí)，為防止漏出金屬熔液或產(chǎn)生鑄坯鼓肚等問(wèn)題，鑄坯離開(kāi)結(jié)晶輥時(shí)須完全凝固。由于雙輥式連鑄機(jī)的凝固區(qū)較短，因此一般只能用于低速澆鑄厚度較小的帶坯。此外，為保證鑄坯離開(kāi)結(jié)晶輥時(shí)已完全凝固，通常采用“鑄軋方式”進(jìn)行澆鑄，即分別在兩個(gè)結(jié)晶輥表面形成的凝固層厚度之和大于兩個(gè)結(jié)晶輥之間的輥縫，從而在澆鑄過(guò)程中伴隨著鑄坯的軋制變形過(guò)程。如果凝固層厚度過(guò)大，便可能因軋制變形量過(guò)大而使鑄坯產(chǎn)生橫向裂紋或縱向開(kāi)裂;相反，如果凝固層厚度過(guò)小，則可能產(chǎn)生鑄坯鼓肚甚至導(dǎo)致坯殼破裂引起金屬熔液泄漏。因此，雙輥式連鑄機(jī)澆鑄速度必須嚴(yán)格控制和根據(jù)鑄坯凝固情況及時(shí)調(diào)整。雙輥式連鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是金屬熔液在結(jié)晶輥表面凝固，鑄坯的表面平整度容易保證，并從而易于保證鑄坯厚度均勻。
雙帶式連鑄機(jī)的凝固區(qū)較長(zhǎng)，適于澆鑄厚度較大的薄板坯，但必須在長(zhǎng)的凝固區(qū)設(shè)置側(cè)封裝置。雙帶式連鑄機(jī)如用于澆鑄厚度較小的帶坯，則難于消除由于不均勻變形引起的金屬帶瓢曲，從而使鑄坯表面不平和厚度不均。
輪帶式連鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須在長(zhǎng)的凝固區(qū)設(shè)置側(cè)封裝置，但在澆鑄熔點(diǎn)較高的金屬和以較高的速度進(jìn)行澆鑄時(shí)，鑄坯離開(kāi)結(jié)晶輪時(shí)還不能完全凝固，否則需要直徑很大的結(jié)晶輪。而且在鑄坯離開(kāi)結(jié)晶輪時(shí)，同時(shí)發(fā)生鑄坯的矯直過(guò)程;對(duì)尚未完全凝固的鑄坯進(jìn)行矯直，可能產(chǎn)生鑄坯內(nèi)裂，甚至因內(nèi)弧一側(cè)坯殼破裂引起漏出金屬熔液。
二.本發(fā)明的目的本發(fā)明的任務(wù)是綜合雙輥式、雙帶式和輪帶式連鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展一種新型連鑄裝置，以期達(dá)到如下目的1.適于澆鑄銅和鋼等熔點(diǎn)較高的金屬及其合金;2.具有較高的澆鑄速度;3.具有較好的鑄坯表面平整度和厚度的均勻性;4.不產(chǎn)生如雙輥式連鑄方法中通常存在的鑄坯軋制變形，及由此引起的鑄坯缺陷;5.無(wú)須如雙帶式連鑄機(jī)在長(zhǎng)的凝固區(qū)設(shè)置側(cè)封裝置;6.排除帶液芯鑄坯離開(kāi)結(jié)晶輥(或稱結(jié)晶輪，下同)時(shí)產(chǎn)生漏出金屬熔液、鑄坯鼓肚和內(nèi)裂的可能性;7.有利于減輕結(jié)晶輥的熱負(fù)荷。
三.本發(fā)明的基本特征本發(fā)明的基本特征是兩根有頭或無(wú)頭金屬帶各由一個(gè)由若干輥?zhàn)咏M成的輥系張緊并帶動(dòng)作同步運(yùn)動(dòng)。輥?zhàn)虞S線均基本相互平行。兩個(gè)輥系各有一個(gè)或共有一個(gè)結(jié)晶輥。兩根金屬帶圍繞并壓緊在結(jié)晶輥上的部分與一組固定側(cè)壁或結(jié)晶輥輥身上環(huán)形凹槽的側(cè)壁組成金屬熔池和第一凝固區(qū);由與結(jié)晶輥脫離接觸的金屬帶部分構(gòu)成第二凝固區(qū)。第二凝固區(qū)可以由兩根金屬帶或一根金屬帶和若干輥?zhàn)訕?gòu)成。在第一凝固區(qū)，經(jīng)過(guò)結(jié)晶輥對(duì)金屬帶進(jìn)行冷卻，從而使金屬熔液在金屬帶表面凝固并形成足夠厚度的坯殼;或同時(shí)對(duì)結(jié)晶輥進(jìn)行冷卻，使與結(jié)晶輥輥身上環(huán)形凹槽側(cè)壁相接觸的金屬熔液也同時(shí)冷卻凝固。由于位于第一凝固區(qū)內(nèi)的金屬帶圍繞并壓緊在結(jié)晶輥上，金屬帶的平整度容易保證，并從而保證了鑄坯表面的平整度。尚未完全凝固的鑄坯由第一凝固區(qū)進(jìn)入第二凝固區(qū)時(shí)，不間斷地繼續(xù)受到兩根金屬帶或一根金屬帶和若干輥?zhàn)拥膴A持保護(hù)，從而排除了帶液芯鑄坯離開(kāi)結(jié)晶輥時(shí)產(chǎn)生漏出金屬熔液、鑄坯鼓肚和內(nèi)裂的可能性。在第二凝固區(qū)，鑄坯繼續(xù)受到冷卻直至完全凝固。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明連鑄裝置的原理和基本結(jié)構(gòu)。
四.本發(fā)明的實(shí)施例1.實(shí)施例一

圖1、2和3為本發(fā)明實(shí)施例一的原理、結(jié)構(gòu)示意圖。圖2和3分別為圖1中Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ所示位置的剖視圖。兩個(gè)平行的大直徑結(jié)晶輥1和1′分別由無(wú)頭鋼帶2和2′圍繞;輥?zhàn)?與4和3′與4′分別將鋼帶2和2′張緊，使之分別壓緊在結(jié)晶輥1和1′上。鋼帶2和2′分別由各自的輥系驅(qū)動(dòng)作同步運(yùn)動(dòng)。輥?zhàn)?和3′與結(jié)晶輥1和1′之間的鋼帶部分BC和B′C′相平行或具有不大的傾斜度，即輥?zhàn)?和3′之間的輥縫等于或略小于結(jié)晶輥1和1′之間的輥縫;后者是考慮到適應(yīng)鑄坯冷縮或?qū)﹁T坯進(jìn)行輕微壓縮。本實(shí)施例采用雙流式注入裝置5，注入裝置5的底部?jī)蓚?cè)流槽6和6′與壓緊在結(jié)晶輥上A、B之間和A′、B′之間的鋼帶構(gòu)成較長(zhǎng)的金屬熔液凝固區(qū)，在本發(fā)明中稱其為第一凝固區(qū)。與第一凝固區(qū)相連的B、C之間和B′、C′之間的鋼帶構(gòu)成的空間為第二凝固區(qū)。注入裝置5的底部?jī)蓚?cè)流槽6和6′的頂面7和7′以及其側(cè)壁8和8′是絕熱的，并在澆鑄前預(yù)熱到適當(dāng)溫度，因此位于第一凝固區(qū)的金屬熔液只能在鋼帶表面得到冷卻并凝固形成坯殼。金屬熔液9通過(guò)注入裝置5進(jìn)入第一凝固區(qū)，并在第一凝固區(qū)形成鑄坯10的坯殼。隨著鋼帶運(yùn)動(dòng)，在第一凝固區(qū)形成足夠厚度坯殼的帶液芯鑄坯進(jìn)入第二凝固區(qū)，并在第二凝固區(qū)繼續(xù)冷卻并完全凝固后離開(kāi)連鑄機(jī)。
第一凝固區(qū)內(nèi)金屬熔液的冷卻和凝固，可以采用通過(guò)對(duì)結(jié)晶輥輥身的冷卻使與其緊密接觸的鋼帶得到冷卻的方式實(shí)現(xiàn)，如圖1中結(jié)晶輥1所示，循環(huán)冷卻水11通過(guò)分配機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)進(jìn)入和被排出位于第一凝固區(qū)的結(jié)晶輥輥身內(nèi)部的冷卻室12，使結(jié)晶輥輥身得到冷卻;也可以如圖1中結(jié)晶輥1′所示，通過(guò)分配機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)和固定在結(jié)晶輥內(nèi)的冷卻機(jī)構(gòu)13，穿過(guò)結(jié)晶輥輥身上的格柵孔14向位于第一凝固區(qū)的鋼帶噴水或其它冷卻介質(zhì)15進(jìn)行冷卻。在第二凝固區(qū)，通過(guò)冷卻機(jī)構(gòu)16直接向鋼帶噴水或其它冷卻介質(zhì)15，實(shí)現(xiàn)鑄坯的進(jìn)一步冷卻和凝固。
考慮到配置輥?zhàn)?和3′所需的空間，結(jié)晶輥1和1′與輥?zhàn)?和3′之間鋼帶BC和B′C′的長(zhǎng)度可以大于第二凝固區(qū)所需的長(zhǎng)度。
2.實(shí)施例二圖4和5為本發(fā)明實(shí)施例二的原理、結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4中
所示位置的剖視圖。與實(shí)施例一的不同之點(diǎn)是結(jié)晶輥1和1′的輥身上各有一圈與結(jié)晶輥同心的環(huán)形凹槽17和17′，鋼帶2和2′分別壓緊在結(jié)晶輥1和1′的環(huán)形凹槽的底面18和18′上。鋼帶寬度與環(huán)形凹槽底面等寬。第一凝固區(qū)由兩根鋼帶和注入裝置5的底部?jī)蓚?cè)流槽6和6′以及環(huán)形凹槽的側(cè)壁19和19′構(gòu)成。金屬熔液9在鋼帶上和環(huán)形凹槽的側(cè)壁上冷卻和凝固形成鑄坯10的坯殼。為了便于鑄坯脫離結(jié)晶輥，環(huán)形凹槽開(kāi)口處的寬度應(yīng)略大于其底面寬度。對(duì)位于第一凝固區(qū)的環(huán)形凹槽側(cè)壁進(jìn)行冷卻的方式，可以如結(jié)晶輥1所示原理，通過(guò)分配機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)循環(huán)冷卻水11進(jìn)入和被排出冷卻室20，也可以如結(jié)晶輥1′所示原理，由固定在結(jié)晶輥內(nèi)的冷卻機(jī)構(gòu)21，直接向環(huán)形凹槽側(cè)壁的背面噴水或其它冷卻介質(zhì)15進(jìn)行冷卻。
實(shí)施例二的其它基本特征與本發(fā)明實(shí)施例一相同。
3.實(shí)施例三圖6和7為本發(fā)明實(shí)施例三的原理、結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6中Ⅶ-Ⅶ所示位置的剖視圖。本實(shí)施例中只具有一個(gè)結(jié)構(gòu)與實(shí)施例二的結(jié)晶輥1(或1′)相同的結(jié)晶輥1，鋼帶2由輥?zhàn)?和4張緊并圍繞和壓緊在結(jié)晶輥1的環(huán)形凹槽底面。鋼帶2′由輥?zhàn)?2、23和24張緊并圍繞和壓緊在結(jié)晶輥1的環(huán)形凹槽兩側(cè)凸緣上。鋼帶2和鋼帶2′由輥?zhàn)訋?dòng)順著澆鑄方向做同步運(yùn)動(dòng)。由鋼帶2和鋼帶2′以及結(jié)晶輥1的環(huán)形凹槽側(cè)壁構(gòu)成AA′和BB′之間的第一凝固區(qū)。鋼帶2和鋼帶2′分別在切點(diǎn)B和B′與結(jié)晶輥脫離接觸后，構(gòu)成BB′和CC′之間的第二凝固區(qū)。BB′和CC′之間的鋼帶2和鋼帶2′相互平行，或者考慮到鑄坯的冷卻和收縮或?qū)﹁T坯進(jìn)行輕微壓縮，具有適當(dāng)?shù)男倍?。金屬熔?在第一凝固區(qū)冷卻和凝固形成鑄坯10的坯殼;在切點(diǎn)B和B′處，具有足夠厚度坯殼的鑄坯脫離結(jié)晶輥1的環(huán)形凹槽，進(jìn)入由鋼帶2和鋼帶2′構(gòu)成的第二凝固區(qū)。與此同時(shí)，帶液芯鑄坯在切點(diǎn)B和B′處由園弧形矯直為直線形鑄坯。處于切點(diǎn)(矯直點(diǎn))位置的輥?zhàn)?5為矯直輥。在傳統(tǒng)的輪帶式連鑄方法中，矯直時(shí)鑄坯內(nèi)弧側(cè)坯殼受拉伸，容易因坯殼破裂漏出金屬熔液。在本發(fā)明中，當(dāng)鑄坯在切點(diǎn)處被矯直時(shí)繼續(xù)受到鋼帶的夾持保護(hù)，從而能有效地避免鑄坯坯殼破裂;特別是由于在BB′和CC′之間的第二凝固區(qū)內(nèi)，矯直力僅存在于鑄坯內(nèi)弧表面與鋼帶2之間，矯直力引起的摩擦阻力有助于減小鑄坯內(nèi)弧側(cè)坯殼的矯直拉伸變形，即能產(chǎn)生“壓縮矯直”的效果，有利于防止鑄坯坯殼破裂和鑄坯內(nèi)裂的發(fā)生。
本實(shí)施例采用與實(shí)施例一和二相似的冷卻方式。
4.實(shí)施例一至三為實(shí)施本發(fā)明的三種基本方式。圖8至11為由上述基本方式簡(jiǎn)單發(fā)展變化而成的部分其它可能的方式。
圖8、9和10所示分別為以實(shí)施例一和二為原型的澆鑄裝置。圖8所示為“下注式”，圖9所示為“水平式”(也可將“水平式”的兩個(gè)結(jié)晶輥中心連線適當(dāng)傾斜變?yōu)椤皟A斜式”)。圖10所示裝置中，在位于第二凝固區(qū)的鋼帶外側(cè)增加設(shè)置冷卻格柵板26或輥?zhàn)?7，以提高鋼帶和鑄坯的表面平整度;同時(shí)，當(dāng)鑄坯離開(kāi)鋼帶保護(hù)后，繼續(xù)受到若干對(duì)夾輥28的夾持或牽引，以縮短鋼帶長(zhǎng)度或延長(zhǎng)鑄坯液芯長(zhǎng)度和便于出坯。
圖11所示為以實(shí)施例三為原型，減小外弧側(cè)鋼帶2′對(duì)結(jié)晶輥1的包角，并相應(yīng)設(shè)置輥?zhàn)?9以替代鋼帶2′起夾持和保護(hù)鑄坯的作用;在位于第二凝固區(qū)的鋼帶2的外側(cè)設(shè)置冷卻格柵板26或輥?zhàn)?7，以承受矯直力和提高鋼帶和鑄坯的表面平整度;同時(shí)，當(dāng)鑄坯離開(kāi)鋼帶保護(hù)后，繼續(xù)受到若干對(duì)夾輥28的夾持或牽引，以縮短鋼帶長(zhǎng)度或延長(zhǎng)鑄坯液芯長(zhǎng)度和便于出坯。此外，還可以根據(jù)需要增加輥?zhàn)?0，以保證鋼帶2′與結(jié)晶輥1上凹槽兩側(cè)凸緣的緊密接觸或改善鋼帶2′的平整性。
權(quán)利要求
1.用于有色金屬及其合金和鋼的薄板坯、帶坯或小方坯的連鑄裝置，本發(fā)明的特征是兩根有頭或無(wú)頭金屬帶各由一個(gè)由若干輥?zhàn)咏M成的輥系張緊并帶動(dòng)做同步運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)輥系各有一個(gè)或共有一個(gè)結(jié)晶輥(或稱結(jié)晶輪，下同)，兩根金屬帶圍繞并壓緊在結(jié)晶輥上的部分與一組固定側(cè)壁或結(jié)晶輥輥身上的環(huán)形凹槽的側(cè)壁組成金屬熔池和第一凝固區(qū)，以與結(jié)晶輥脫離接觸后的金屬帶為主構(gòu)成第二凝固區(qū)，第二凝固區(qū)可以由兩根金屬帶，也可以由一根金屬帶和若干輥?zhàn)咏M成。
2.按照權(quán)利要求1所述連鑄裝置的特征是注入的金屬熔液在第一凝固區(qū)冷卻和凝固生成足夠厚度的坯殼后，繼續(xù)不斷地受到兩根金屬帶或一根金屬帶和若干輥?zhàn)拥膴A持保護(hù)進(jìn)入第二凝固區(qū)，并在第二凝固區(qū)進(jìn)一步冷卻至完全凝固。
3.按照權(quán)利要求1和2所述連鑄裝置的特征是在第一凝固區(qū)通過(guò)對(duì)結(jié)晶輥冷卻，使與結(jié)晶輥接觸的金屬熔液冷卻和凝固，或使與結(jié)晶輥接觸的金屬帶冷卻，并從而使與金屬帶接觸的金屬熔液冷卻和凝固，也可以穿過(guò)結(jié)晶輥輥身上的格柵孔向金屬帶噴射水或其它冷卻介質(zhì)，使與金屬帶接觸的金屬熔液冷卻和凝固，在第二凝固區(qū)直接向金屬帶或直接向鑄坯噴射水或其它冷卻介質(zhì)，使帶液芯鑄坯進(jìn)一步冷卻至完全凝固。
全文摘要
由金屬帶2和2′壓緊在結(jié)晶輥(輪)1或1和1′上的部分(AB與A′B′)為主構(gòu)成金屬熔池和第一凝固區(qū)，由金屬帶離開(kāi)結(jié)晶輥后的部分(BC與B′C′)為主構(gòu)成第二凝固區(qū)。金屬熔液在第一凝固區(qū)冷卻形成足夠厚度的坯殼后進(jìn)入第二凝固區(qū)繼續(xù)冷卻凝固。在第一凝固區(qū)壓緊在結(jié)晶輥上的金屬帶易保持平整，從而可保證鑄坯表面平整；在第二凝固區(qū)鑄坯繼續(xù)受到兩根鋼帶或一根鋼帶和若干輥?zhàn)拥膴A持保護(hù)，從而可排除坯殼破裂漏出金屬熔液或因鑄軋變形量過(guò)大產(chǎn)生缺陷的可能性。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1073382SQ9111186
公開(kāi)日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1991年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月21日
發(fā)明者羅鐸明 申請(qǐng)人:羅鐸明