專利名稱：金屬厚板材及各種型材熱模流注磁懸浮降溫余熱軋制工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬加工領(lǐng)域。
現(xiàn)在全世界金屬材料(包括黑色金屬及所有有色金屬)厚板材及各種型材的主要生產(chǎn)工序?yàn)?．熔煉、2．鑄坯、3．加熱、4．熱軋。這些工序都是分別獨(dú)立完成，有的工序還須反復(fù)進(jìn)行。
本發(fā)明將鑄坯、加熱及熱軋等諸生產(chǎn)工序在一條專用生產(chǎn)線上一道次完成，從而簡(jiǎn)化操作，顯著節(jié)能、降耗即增收。這條生產(chǎn)線的基本工作步驟為金屬熔液沿水平方向經(jīng)型模流注，被初步可控冷卻和磁懸浮可控冷卻降溫，成為熾熱鑄坯，利用鑄坯余熱熱軋成材，以及進(jìn)一步加工。
本發(fā)明的工作原圖如附圖
所示。從熔煉工序來(lái)的質(zhì)量合格的金屬熔液傾入可以控制金屬熔液流出量的保溫爐(桶)1，經(jīng)保溫達(dá)到澆注溫度后，由于金屬熔液本身具有流展性和粘結(jié)性，在熔液靜壓力及熱軋機(jī)6的牽引力(起始時(shí)經(jīng)過(guò)牽引桿)共同作用，金屬液從澆注嘴2沿水平方向流出，形成金屬液流3。其斷面形狀與2的內(nèi)腔形狀一致。例如欲軋制成型材，其斷面宜采用正方形；欲軋制成厚板材，則采用扁平形。以下按型材敘述(厚板亦相同，只作相應(yīng)改變)。
在緊靠澆注嘴2的位置，設(shè)置一初冷噴管4。當(dāng)金屬液流被牽引出2后，立刻由4噴出可控的致冷物質(zhì)于金屬液流3的四周表面，使3的四周急冷凝成一薄殼層。此硬殼層能承受熱軋機(jī)牽引力及金屬液流內(nèi)部液芯側(cè)壓力，達(dá)到既能承受牽引又保持正方形。
在澆注嘴2后面的金屬液靜壓力的推動(dòng)及熱軋機(jī)6牽引力的共同作用下，金屬液流3進(jìn)入凹字形的電磁結(jié)晶槽5,3受磁懸浮及磁壓力作用被懸浮于空中并保持正方形的同時(shí)，又被槽內(nèi)的噴水套可控噴水進(jìn)一步可控冷卻，其芯部的熱量不斷向四周傳導(dǎo)，當(dāng)3被牽引出結(jié)晶槽5時(shí)，已成為熾熱的鑄坯。其溫度略高于該牌號(hào)熱軋溫度上限。3經(jīng)支承滾輪支托又被牽引進(jìn)入熱軋機(jī)6進(jìn)行初軋成錠，再經(jīng)同步熱切機(jī)定尺切斷轉(zhuǎn)成品軋制成材以及進(jìn)一步加工?，F(xiàn)分述如下。
1．傾入保溫爐1的金屬熔液必須合格，并消除因傾注帶來(lái)的不良影響。保溫爐須置于軌道上，以便調(diào)整與熱軋機(jī)的距離，又能卡緊在軌道上。
2．澆注嘴2可用石墨或其他耐火材料制造。其內(nèi)側(cè)與保溫爐相接可用高溫粘結(jié)料或砂泥料填結(jié)，并用機(jī)械卡具卡牢在保溫爐外壁。其外側(cè)與空氣接觸，須涂抗氧化保護(hù)料。
澆注嘴2內(nèi)腔尺寸須符合工藝要求。
3．熱軋機(jī)始起牽引桿頭部各邊尺寸須小于2的內(nèi)腔尺寸0.3～0.5mm，以便插入。
4．初冷管4的功能是使3表面急冷凝成一金屬薄殼，能承受牽引力及內(nèi)部液芯的側(cè)壓力，從而保持正方形，使其能順利進(jìn)入電磁結(jié)晶槽5。
初冷管4噴出的冷卻物質(zhì)種類、數(shù)量均須按照產(chǎn)品牌號(hào)、規(guī)格及單位時(shí)間產(chǎn)量來(lái)全面考慮設(shè)計(jì)。產(chǎn)生的霧及汽須抽排出生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。
4的安裝位置盡量靠近澆注嘴2的出口端。
5．電磁結(jié)晶槽5由底面、兩側(cè)面共三個(gè)平面電磁鐵形成一凹字形磁場(chǎng)，及槽內(nèi)平底U字型噴水套組成。
底面電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上，被移動(dòng)的3(屬于導(dǎo)體)切割，根據(jù)電磁感應(yīng)，3動(dòng)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流(注1)。此感應(yīng)電流為渦流在產(chǎn)生熱效應(yīng)的同時(shí)，周圍存在磁場(chǎng)。磁場(chǎng)方向(按電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的右手定則)與底面電磁鐵方向相向，即同性相斥，產(chǎn)生浮力，將3浮托于空中(注2)。
同理，兩側(cè)平面電磁鐵則產(chǎn)生側(cè)壓力。磁浮力和磁壓力使3浮托于空間并保持正方形。
電磁鐵可以為直流、工頻或中頻電磁鐵，其供電電源應(yīng)滿足輸出功率可調(diào)、穩(wěn)定等技術(shù)要求。
5內(nèi)噴水套為平底U字型?？蛇x用不銹鋼薄板制作。套的內(nèi)二側(cè)面及底面均鉆孔噴水。水源應(yīng)為靈活可調(diào)。
噴水套全厚應(yīng)在10mm以內(nèi)，與金屬液流3的各方距離宜在10mm以內(nèi)，以降低電磁鐵造價(jià)。
產(chǎn)生的水霧抽排出生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。
6．熱軋機(jī)6為普通型材軋機(jī)。其軋制速度應(yīng)有較寬的調(diào)速范圍，若電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍不夠，可串接機(jī)械變速機(jī)，以滿足工藝要求。熱軋機(jī)的規(guī)格及力能應(yīng)按產(chǎn)品牌號(hào)、規(guī)格及產(chǎn)量選用。
7．同步熱切機(jī)7系定尺切斷熱錠。熱切時(shí)，熱軋機(jī)不能停機(jī)，故熱切機(jī)須與軋制速度同步移動(dòng)。最簡(jiǎn)單又可靠的辦法是在傾斜軌道上設(shè)置一可受不斷移動(dòng)的軋制熱錠推動(dòng)的小車，小車上安裝夾緊及切斷等裝置，當(dāng)熱錠長(zhǎng)度達(dá)到要求后，控制信號(hào)使夾緊裝置夾緊熱錠，這時(shí)小車被熱錠推移，同時(shí)將熱錠切斷。這樣不影響連鑄連軋作業(yè)。將熱錠切斷后，夾緊裝置松開(kāi)，小車自動(dòng)返回起始位置，等待下一次作業(yè)。
現(xiàn)在全世界金屬厚板材及型材生產(chǎn)普遍采用將鑄造、加熱及熱軋等生產(chǎn)工序獨(dú)立進(jìn)行，有的產(chǎn)品要反復(fù)進(jìn)行。本發(fā)明則將上述工序合并成在一條專用生產(chǎn)線上一道次完成。具有顯著的節(jié)能、降耗即增收的效果。
本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)易、設(shè)備規(guī)格及力能小，新建生產(chǎn)線投資省。也是現(xiàn)有企業(yè)技改方案中投資最少(原有廠房設(shè)施及設(shè)備可用)、收效顯著的方案。
注1《物理》下冊(cè)廣播電視中專教材，江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1992年第1版第146～147頁(yè)。注2《輕合金加工技術(shù)》雜志1989年第6期第26～35頁(yè)
權(quán)利要求
金屬(包括黑色金屬及所有有色金屬)熔液由水平方向流出后，立刻經(jīng)初步可控冷卻在其四周形成一薄殼，因而能承受牽引力及內(nèi)部液芯側(cè)壓力，使其保持出口端即工藝要求的斷面形狀，又被熱軋機(jī)牽引進(jìn)入凹字形電磁結(jié)晶槽。在槽內(nèi)，其底面被懸浮于空中，兩側(cè)面在空中保持平面。在繼續(xù)向熱軋機(jī)方向移動(dòng)的同時(shí)，槽內(nèi)噴水套可控噴水對(duì)其繼續(xù)可控冷卻。待牽引出結(jié)晶槽后成為熾熱的鑄坯，其溫度略高于該牌號(hào)的熱軋上限溫度，進(jìn)入熱軋機(jī)初軋成錠。又經(jīng)同步熱切機(jī)切斷，轉(zhuǎn)成品軋制成材以及進(jìn)一步加工。本發(fā)明其特征是對(duì)金屬液流進(jìn)行可控初冷，其四周形成一薄層硬殼，能承受牽引力及內(nèi)部液芯的側(cè)壓力，使3保持出口端即工藝要求的斷面形狀，被熱軋機(jī)牽引進(jìn)入凹字形電磁結(jié)晶槽，在磁懸浮力、磁側(cè)壓力及可控噴水冷卻的共同作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)闊霟岬?、具有最佳溫度的鑄坯，利用其余熱熱軋成材以及進(jìn)一步加工。
全文摘要
本發(fā)明屬金屬加工領(lǐng)域。本發(fā)明是在一條專用生產(chǎn)線上,將傳統(tǒng)的鑄造、加熱及熱軋開(kāi)坯等多道次獨(dú)立生產(chǎn)工序,合并成一道次完成。金屬熔液從保溫爐1經(jīng)澆嘴2流出,形成金屬液流3,立刻被初冷4初冷形成表面薄殼,被熱軋機(jī)6牽引進(jìn)入由三面平面電磁鐵組成的“凹”字形電磁結(jié)晶槽5,在磁力作用下,浮于槽內(nèi)空間。再經(jīng)可控冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)闊霟徼T坯,再被繼續(xù)牽引進(jìn)入熱軋機(jī)6初軋成錠,經(jīng)同步熱切機(jī)7定尺切斷后轉(zhuǎn)成品熱軋。
文檔編號(hào)B22D11/00GK1226471SQ9911460
公開(kāi)日1999年8月25日 申請(qǐng)日期1999年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月4日
發(fā)明者劉定平 申請(qǐng)人:劉定平