專利名稱：一種金屬薄帶連續鑄造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬連續鑄造裝置。主要適用于有色金屬及鋼鐵領域薄帶材的制造。
在金屬制造加工行業中，將金屬液體直接連續鑄造成接近最終產品形狀的薄帶，可大幅度減少生產工序和設備投資。
在現有技術中，2-20mm厚度的金屬薄帶連續鑄造的裝置和方法基本可為兩類第一類是在傳統連鑄的基礎上發展起來的，即在水冷結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，薄帶坯被拉出結晶器后經單輥或多輥鑄軋，將液芯擠回結晶器內，從而使坯殼焊合形成金屬薄帶(中國專利申請號89104780.8和94119566.X)；第二類是用輥式方法生產薄帶，其中最具代表性的采用同徑雙輥法生產金屬薄帶(中國專利申請號911000651.X和90107454.3)。上述兩種方法最終都是獲得橫截面為矩形的長條狀金屬薄帶。在其裝置中，一對冷卻輥與側壁之間要動態密封鋼水，因此必須將側壁部分做成楔形狀，并要求側壁采用具有高的機械強度、低的導熱能力和可潤滑的耐火材料。在實際生產中，由于金屬液體的高溫長時間作用，尤其是鋼液溫度高達1500℃以上，加上兩片凝殼擠壓成形過程中的受力，側壁與鋼液接觸的部分，尤其是側壁與兩個水冷輥最小距離附近相關的部分，側壁的侵蝕隨時間的延長而不規則的增大，一是導致金屬薄帶的寬度隨連續澆鑄時間延長略有變寬，二是導致金屬薄帶的兩側邊出現不規則的鋸齒狀。當側壁的不規則侵蝕增大到一定程度時，甚至會出懸掛坯殼，造成漏鋼或拉斷鑄坯的情況。在該金屬薄帶軋制過程中，金屬薄帶所出現的寬度變化或側邊不平整都是不允許的，必須縱向剪切，去除不規則部分，這就大大地降低了金屬的成材率。
本發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邊質量的金屬薄帶連續鑄造裝置。
針對上述目的，本發明所述的金屬薄帶連續鑄造裝置包括以兩個水平平行放置的同直徑的金屬水冷輥為主構成的金屬鑄造的楔形空間、整形輥、金屬薄帶側邊去毛刺機、一架或兩架軋機、剪切機和卷取機。兩個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端分別設置了與水冷輥同心的緩凝園環，該緩凝園環分別固定在水冷輥的軸向兩側端面，在兩個水冷輥的同一側端，兩個緩凝園環之間有一定的距離b，在兩個緩凝園環的外側面的中間處安置有側擋塊，兩個側擋塊固定在不動的機架上，它們與緩凝園環之間的接觸為滑動接觸，由兩個側擋的內側面、4個緩凝園環的內側、4個緩凝園環的凸輪緣以及水冷輥的相對內側上輪面聯合構成金屬鑄造的楔形空間。兩個水冷輥之間的間距a為2-20mm，同側兩個緩凝園環之間的距離b為0.5-3mm。
為獲得完整的薄帶坯，在水冷輥的下方設置了一對整形輥。兩個整形輥之間的間距f小于兩個冷輥之間的間距a。其中，一個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。
與現有技術相比，本發明具有如下優點(1)由于本發明為金屬薄帶坯的成形設計了兩個很薄的窄小邊，這部分即將被切除的薄而窄的小邊最薄可達1mm，其寬度僅于緩凝園環的厚度，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，同時又保證了整個薄帶坯邊部的質量。
(2)在連續鑄造過程中，側擋塊的侵蝕和磨損只會影響被切除部分的薄而窄的小邊的質量，而不會影響作為產品的金屬薄帶坯中間寬而長的部分(即金屬薄帶的質量)。
(3)本發明在整形輥后還可增設去毛刺機，使金屬薄帶側邊更為整齊。
現結合附圖對本發明作進一步說明。
附
圖1為本發明金屬薄帶連續鑄造裝置中兩個水冷輥及相關部件的結構示意圖。
附圖2為本發明金屬薄帶連續鑄造過程的結構示意圖。
附圖3為本發明金屬連續鑄造薄帶坯的橫截面示意圖。
附圖4為本發明緩凝園環與水冷輥園柱面部分接觸的結構示意圖。
附圖5為本發明緩凝園環部分鑲入水冷輥的結構示意圖。
附圖6為本發明兩個整形輥工作過程的結構示意圖。
附圖7為本發明金屬薄帶連續鑄造裝置的設備布置示意圖。
由上述附圖看出，本發明所述的金屬薄帶連續裝置包括以兩個水冷輥1和1′為主構成的金屬鑄造楔形空間11、整形輥15和16、去毛刺機18、軋機19、剪切機20和卷取機21。
金屬鑄造楔形空間11中兩個水冷輥1和1′為同一直徑，且水平平行放置，它們在傳動系統的驅動下作同步反相轉動。在兩個水冷輥1和1′之間有一定的a，距離a決定了要鑄造生產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′)的軸向兩側端分別安置了與水冷輥(1和1′)同心的緩凝園環(2和2′、3和3′)，緩凝園環(2和2′、3和3′)它們分別固定在水冷輥(1和1′)的軸向兩側端面，并與水冷輥一起轉動。在水冷輥(1和1′)的同一側端，兩個緩凝園環之間有一定的距離b，b可在0.5-3mm之間變化。在兩個緩凝園環的外側面的中間處安置有側擋塊(4和4′)，兩個側擋塊(4和4′)固定在不動的機架上，即兩個側擋板在連續鑄造中保持不動，它們與緩凝圓環(2和2′、3和3′)之間的接觸為滑動接觸；在連鑄過程中接觸面保持相動滑動，以達到動態密封鋼液的目的。為此，側擋塊除了具有良好的高溫性能外，還必須具有良好的自潤滑性能和耐磨性能，可采用高強度石墨、鋁碳質耐火材料或其它類型的耐火材料；同樣緩凝園環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(見圖1)，也可以改變緩凝園環的形狀，使緩凝園環的一部分與水冷輥園柱面部分接觸(見圖4)，或使緩凝園環的一部分鑲入水冷輥(見圖5)。在結構上，緩凝園環可以做成一個整體的園結構，也可以為了加工安裝方便將其分成幾個扇形拼成園環，此時必須保證相鄰扇形的間隙小于0.1mm，以防金屬液滲入。
綜上所述由兩個側擋塊4和4′的內側面5和5′、4個緩凝園環的內側面6和6′、7和7′、4個緩凝園環的凸輪緣8和8′、9和9′以及兩個水冷輥的相對內側輪面10和10′聯合構成金屬連續鑄造的楔形空間11。
在連續鑄造過程中，為了防止金屬液體在側擋塊4和4′的內側壁上凝固，可事先對側擋塊加熱，即在側擋塊4和4′的外側壁增設加熱裝置。
獲得了完整的薄帶坯14，還必須對其進行整形。為此本發明在一對水冷輥1和1′的下方設置了一對整形輥15和16(見圖2)，整形輥15為柱面輥，它的輥面寬度為e(見圖6)，e等于或略小于薄帶坯14中部厚而長部分的寬度c(見圖3)，整形輥16為凹陷輥，其輥子兩端有凸緣(見圖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(見圖1)；兩個整形輥的距離f(見圖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，在連續鑄造過程中，當金屬薄帶坯14進入整形輥后，整形輥15和16將靠自身的驅動力，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，為了充分發揮近終薄帶連鑄的整體優勢，本發明還設計了金屬薄帶連鑄一直接軋制方案(見圖7)。為了進一步改善整形后金屬薄帶14的邊部質量，在整形輥后還增了設金屬薄帶側邊去毛刺機18，如電動砂輪、電動剮刀等，以使金屬薄帶側邊整齊。經過整形后的金屬薄帶可直接進入一架或二架軋機19，使薄帶厚度減少50％-80％，然后經剪切機20，進入卷取機21，由此即可得到較好質量的金屬薄帶材。
本發明金屬薄帶連續生產裝置的生產過程如下當金屬液通過浸入式水口12澆入鑄造楔形空腔11后，就開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′的轉動，凝固殼13和13′被同步帶動向下移動，并逐漸長厚。當逐漸長厚的凝殼被轉至兩水冷輥1和1′最小間距處即00′面處時，兩邊的凝固殼13和13′被擠壓焊合，形成一個中間厚而長兩邊薄而短的完整薄帶坯14(見圖3)被連續拉出。為確保得到中間厚而邊薄的金屬薄帶坯，除了要對兩個水冷輥1和1′的間距a和緩凝園環的間距b加以限制外，更重要的是降低緩凝園環的導熱能力，使金屬液在與緩凝園環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程中緩凝園環所受的壓力。為此緩凝園環可以選擇具有良好高溫性能和耐磨性能的材料。
權利要求
1.一種金屬薄帶連續鑄造裝置，包含兩個水平平行放置的同直徑的金屬水冷輥(1和1′)、軋機(19)、剪切機(20)和卷取機(21)，其特征在于[1]、在金屬水冷輥(1和1′)的軸向兩側端分別安置了與水冷輥(1和1′)同心的緩凝園環(2和2′、3和3′)，緩凝園環(2和2′、3和3′)分別固定在水冷輥(1和1′)的軸向兩側端面，在水冷輥(1和1′)的同一側端，兩個緩凝園環之間有一定的距離b，在兩個緩凝園環的外側面的中間處安置有兩個側擋塊(4和4′)，兩個側擋塊(4和4′)固定在不動的機架上，它們與緩凝圓環(2和2′、3和3′)之間的接觸為滑動接觸；由兩個側擋塊(4和4′)的內側面(5和5′)、4個緩凝園環的內側面(6和6′、7和7′)、4個緩凝園環的凸輪緣(8和8′、9和9′)以及水冷輥(1和1′)的相對內側上輪面(10和10′)聯合構成金屬鑄造的楔形空間(11)。[2]、在水冷輥(1和1′)的下方先后設置了一對整形輥(15和16)和去毛刺機(18)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于兩個水冷輥(1和1′)之間的間距a為2-20mm，兩個水冷輥同一側端的兩個緩凝園環之間的間距b為0.5-3mm。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于四個緩凝固環(2和2′、3和3′)與水冷輥(1和1′)的兩個端面保持平面接觸；也可改變四個緩凝園環的形狀，使其部分與水冷輥園柱面部分接觸，或部分鑲入水冷輥的園柱面。
4.根據權利要求1的所述裝置，其特征在于可在兩個側擋塊(4和4′)的外側壁增設加熱裝置。
5.根據權利要求1或3所述的裝置，其特征在于四個緩凝園環(2和2′、3和3′)是完整的園環或由多個扇形片組成的園環。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于兩個整形輥(15、16)的間距f小于兩個水冷輥(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.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于四個緩凝園環的材質為氮化硼、氮化硅、氧化鋯中任一種。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于兩個側擋塊(4和4′)必須采用具有良好的自潤滑性能和耐磨性能的材料。
全文摘要
本發明屬于金屬連續鑄造領域。所述的金屬薄帶連續鑄裝置包括以兩個水冷輥為主構成的楔形空間、整形輥、去毛刺機、軋機、剪切機和卷取機。兩個同直徑的水冷輥水平平行放置,在水冷輥的軸向兩側端分別設置了與水冷輥同心的緩凝圓環,在兩個水冷輥的同一側端,在兩個緩凝圓環的外側安置在兩個側擋塊,該側擋塊固定在機架上。在水冷輥的下方設置了一對整形輥。本發明不僅金屬收得率高,且邊部質量好。
文檔編號B22D11/06GK1265344SQ00103379
公開日2000年9月6日 申請日期2000年3月3日 優先權日2000年3月3日
發明者干勇, 張慧, 仇圣桃, 張興中 申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院