專利名稱：一種雙輥薄帶連鑄輥面清理方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及連鑄技術，特別涉及一種雙輥薄帶連鑄輥面清理方法和裝置。
背景技術：
雙輥薄帶連鑄技術與傳統的連續鑄造方法不同，該工藝直接將鋼水澆注在一個由兩個相對轉動并能夠快速冷卻的鑄輥和側封板圍成的熔池中，熔融鋼水在鑄輥旋轉的周向表面被冷卻和凝固，進而形成凝固殼并逐漸生長然后在兩鑄輥輥縫隙最小處被擠壓在一起，最后在出帶口形成厚金屬薄帶材，帶材經過1-2道次熱軋后送入卷曲機卷曲。該方法不需經過多道熱軋工序，可大大簡化薄帶生產工藝及減少設備投資。由于整個的生產過程中金屬的凝固時間比較短，所以薄帶連鑄產品晶粒細化、材料的強度、韌性延伸率有所提高，同時凝固速度快也有利于抑制元素的偏析。 雙輥薄帶連鑄鑄輥由銅合金制造，且，表面有金屬鉻(Cr)或金屬鎳(Ni)的鍍層，鑄輥表面經過毛化處理，毛化后的表面有一定數量的凹坑或溝槽。在美國專利US20050126742以及W02009027045等專利中都提到在輥面進行一定的處理后使得輥面規律地分布有一定深度和高度的凹坑和凸起，鋼水與這些凸起接觸凝固后有利于提高鑄帶質量，降低熔池內鋼水在輥面凝固不均勻導致的鑄帶表面質量缺陷。由于融熔的鋼水在鑄輥輥面的冷卻速度很快，同時會有很多金屬氧化物或非金屬氧化物雜質析出并黏結在鑄輥輥面上。如果這些氧化析出物分布不均勻會影響鑄輥輥面局部導熱強度，進而會使鑄帶表面產生裂紋，導致鑄帶表面的質量缺陷。作為保證鑄帶質量的關鍵技術之一，雙輥薄帶連鑄機多使用毛刷輥進行輥面清理，毛刷輥的形式多種多樣，作用在鑄輥輥面的方法也有所不同，目的都是利用毛刷輥清理鑄輥上的的黏著物顆粒。中國專利CN200420107544. x中提到的一種輥面清理裝置，使用的是金屬刮刀貼緊輥面刮削輥面殘留物，利用刮刀后部的彈簧提供頂緊力。這種方法對鑄輥輥面的磨損劇烈，而且受到結構限制不能清理輥面微小的金屬氧化物。還有如美國專利US5307861中介紹的一種用一排毛刷平行放置于鑄輥表面，鑄輥轉動是毛刷可以做軸向運動，二者形成相對運動達到清理輥面的效果。還有很多薄帶連鑄輥面清理專利提到的技術方案都采用輥面清理裝置和鑄機分別獨立工作的設計方案，這樣做雖然結構相對簡單，控制兩個設備相對容易，但是清理裝置毛刷輥輥面和鑄輥輥面相對距離不容易控制，一旦這兩個執行機構動作過程存在時間差，則直接造成輥面清潔質量不均勻，進而造成鑄帶表面質量缺陷。而且，在輥面清理過程中，清理裝置的刷毛在壓力作用下發生彎曲，所以毛刷輥刷毛的彎曲量要與鑄輥表面的凹坑深度相匹配，否則會降低清理效果。
發明內容
本發明的的目的在于提供一種雙輥薄帶連鑄輥面清理方法和裝置，在雙輥薄帶連鑄澆鑄過程中，使用合理的清理方法和裝置提高薄帶連鑄鑄輥的清理效果，使輥面導熱系數均勻，提高鑄帶質量。本發明適用于用雙輥式薄帶連鑄機，澆注厚度I. 5-5mm的金屬鑄帶。為達到上述目的，本發明的技術方案是一種雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，雙輥薄帶連鑄機的每一個鑄輥采用兩根上下設置的毛刷輥清理其表面，其中至少有一根毛刷輥的旋向與鑄輥旋向相同，鑄輥的線速度恒定且大于鑄輥轉速，輥面清理裝置通過固定在鑄輥軸承座上的液壓缸控制毛刷輥與鑄輥之間的距離或壓力；澆鑄伊始，毛刷輥靠近鑄輥輥面并開始清理工作，隨著澆鑄的進行，輥面清理裝置根據鑄輥膨脹量而做相應的位移調整以保持毛刷輥和鑄輥之間恒定的壓力；在清理輥面過程中，毛刷輥的刷毛在驅動液壓缸的作用壓在鑄輥輥面上發生彎曲，宏觀上表現為毛刷輥局部被壓扁，毛刷輥最小壓扁量為毛刷輥直徑r與壓扁后的最小直徑rmin之差，即壓扁量Ar = r-rmin,單位mm,此壓扁量介于毛化后的鑄棍棍面平均凹坑深度的1_10倍之間，輥面平均凹坑深度采用粗糙度Ra值衡量；在澆鑄作業開始前，上、下毛刷輥同時靠近輥面并轉動，此時的下輥的轉動速度為·上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍；且下輥作用于輥面的壓力大于上輥作用于輥面的壓力1-2倍；在穩定澆鑄階段，下毛刷輥脫離與鑄輥輥面的接觸，并保持O. I-Imm間隙；上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍；當澆鑄作業即將結束時，此時布流系統停止供應鋼水，下毛刷輥靠近輥面并轉動，此時下輥轉動速度為上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍，且下輥作用于輥面的壓力是上輥作用于輥面壓力的1-2倍，上輥作用在鑄輥上的單位壓力為O. 1-2. 5MPa。進一步，毛刷輥上輥的刷毛直徑比下輥細且長，上輥刷毛直徑為ΦΟ. 06-Φ0. 28mm,下棍刷毛直徑在ΦΟ. 2-Φ0. 4mm ;下棍刷毛長度20-50mm,上棍刷毛長度為 40_60mm。在同一個毛刷輥上的刷毛長度是等長或不等長，刷毛在整個毛刷輥輥身上分布的
疏密度一致。另外，毛刷輥刷毛采用銅絲或不銹鋼絲。本發明的雙輥薄帶連鑄輥面清理裝置，其包括，每個鑄輥分別設置兩個上下毛刷輥，毛刷輥的長度大于鑄輥輥面長度，兩毛刷輥安裝于鑄輥的外側，毛刷輥軸線均平行于鑄輥軸線，鑄輥內側面向于熔池，上下毛刷輥分別位于鑄輥轉動中心線的上方和下方對稱布置；支撐于毛刷輥兩端的軸承座通過驅動液壓缸連接在鑄輥的軸承座上，毛刷輥的一端與減速機和電機相連；毛刷輥的驅動液壓缸內設置位移傳感器，控制毛刷輥的與鑄輥表面之間的距離與壓力，該位移傳感器電性連接薄帶連鑄控制機構。兩根毛刷輥的速度和相對于鑄輥輥面距離可分別單獨控制。上毛刷輥的刷毛直徑比下毛刷輥細且長，上毛刷輥刷毛直徑為ΦΟ. 06-Φ0. 28mm,下毛刷輥刷毛直徑在ΦΟ. 2-Φ0. 4mm ;下毛刷輥刷毛長度20_50mm，上毛刷輥刷毛長度為40-60mmo在同一個毛刷輥上的刷毛長度是等長或不等長，刷毛在整個毛刷輥輥身上分布的疏密度一致，保持刷輥的清理效果。所述毛刷輥的刷毛采用銅絲或不銹鋼絲。雙輥薄帶連鑄機的每一個鑄輥將采用兩根毛刷輥清理其表面，其中至少有一根毛刷輥的旋向與鑄輥旋向相同，鑄輥的線速度恒定且大于鑄輥轉速，輥面清理裝置通過固定在鑄輥軸承座上的液壓缸控制毛刷輥與鑄輥之間的距離或壓力。所述的鑄輥由銅合金制造，且，表面有金屬鉻(Cr)或金屬鎳(Ni)的鍍層，鑄輥表面經過毛化處理，毛化后的表面律地分布有一定深度和高度的凹坑和凸起，鋼水與這些凸起接觸凝固后有利于提高鑄帶質量，降低熔池內鋼水在輥面凝固不均勻導致的鑄帶表面質量缺陷。澆鑄伊始，刷輥靠近鑄輥輥面并開始清理工作。隨著澆鑄的進行，輥面清理裝置根據鑄輥膨脹量而做相應的位移調整以保持毛刷輥和鑄輥之間恒定的壓力；隨著毛刷輥刷毛逐漸縮短，其作用在鑄輥上的壓力逐漸降低，而刷輥的轉動角速度相應的增加。根據輥面毛化的形貌選用適合的輥面清理裝置的毛刷輥刷毛，且，同一側毛刷輥轉速和刷毛的直徑都有所不同，在澆鑄過程中的應用策略也有所不同。下面進行詳細說明。所述的雙輥薄帶連鑄工藝，即直接將鋼水通過布流系統澆注在一個由兩個相對轉動并能夠快速冷卻的鑄輥和側封板圍成的熔池中，熔融鋼水在鑄輥旋轉的周向表面被冷卻和凝固，進而形成凝固殼并逐漸生長然后在兩鑄輥輥縫隙最小處被擠壓在一起，最后在出帶口處形成厚金屬薄帶材，帶材經過1-2道次的熱軋后送入卷取機進行卷曲。鑄輥由銅合金制造，且表面有金屬鉻(Cr)或金屬鎳(Ni)的鍍層，鑄輥表面經過毛化處理，毛化后的表面律地分布有一定深度和高度的凹坑和凸起，鋼水與這些凸起接觸凝固后有利于提高鑄帶質量，降低熔池內鋼水在輥面凝固不均勻導致的鑄帶表面質量缺陷。本發明方法中，鑄機的每一個鑄輥采用兩根旋轉的毛刷輥清理其表面，其中至少有一根的旋向和鑄輥相同。隨著澆鑄的進行，輥面清理裝置根據鑄輥膨脹量和刷毛的磨損而做相應的位移調整以保證鑄輥表面的清理效果。在清理輥面的過程中，毛刷輥的刷毛逐漸縮短，在液壓缸的作用下，清理裝置作用在鑄輥上的壓力保持恒定，而且刷輥的驅動液壓缸記錄刷毛的磨損量并將磨損量反饋給鑄機控制系統，后者會發指令相應地改變刷輥的角速度，保持毛刷輥外圓周的線速度均勻。在清理輥面過程中，毛刷輥的刷毛在驅動液壓缸的作用壓在鑄輥輥面上發生彎曲，宏觀上表現為毛刷輥這個局部被壓扁，本案定義毛刷輥最小壓扁量為毛刷輥直徑r與壓扁后的最小直徑rmin之差，即壓扁量Ar = r-rfflin0此壓扁量輥面應該介于毛化后的鑄輥輥面平均凹坑深度的1-10倍之間，輥面平均凹坑深度在本案中采用粗糙度Ra值衡量。在澆鑄作業開始前，輥面清理裝置的上、下輥同時靠近輥面并轉動，此時的下輥的轉動速度為上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍；且下輥作用于輥面的壓力大于上輥作用于輥面的壓力1-2倍。在穩定澆鑄階段，輥面清理裝置的下輥脫離與鑄輥輥面的接觸，維持一個固定的距離，此間隙為O. I-Imm左右，防止意外產生的大尺寸金屬氧化物重新卷入熔池損傷上輥。此時，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍。當澆鑄作業即將結束時，此時布流系統停止供應鋼水，輥面清理裝置的下輥靠近輥面并轉動，此時的下輥的轉動速度為上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍。且下輥作用于輥面的壓力是上輥作用于輥面壓力的1-2倍。上輥作用在鑄輥上的單位壓力為O. 1-2. 5MPa。本文穩定澆鑄階段的定義是在開始澆鑄后1-7分鐘之后的澆鑄過程，此時薄帶連鑄鑄機各項參數保持穩定。
本發明的主要優點I、根據清理刷輥直徑變化保持其線速度相同提供始終如一的清理效果。同一側上、下毛刷輥的轉速和方向均有變化，配合使用可以提高清理效果。2、刷輥與鑄輥之間的安裝位置相對固定，控制基準統一。3、根據鑄輥輥面毛化情況選用毛刷輥，提高輥面清理質量的同時提高清理效率，并減少鑄輥和清理輥刷的磨損。
圖I為本發明薄帶連鑄輥面清理的示意圖。
圖2為本發明輥面清理裝置的結構示意圖。圖3為圖2的俯視圖。圖4為本發明輥刷壓扁量計算示意圖。
具體實施例方式參見圖I 圖4，本發明的雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，雙輥薄帶連鑄機的每一個鑄輥10、10’采用兩根上下設置、與鑄輥旋轉方向相反的毛刷輥1、1’、2、2’清理其表面，鑄輥的線速度恒定且大于鑄輥轉速，輥面清理裝置通過固定在鑄輥軸承座上的液壓缸控制毛刷輥與鑄輥之間的距離與壓力。澆鑄伊始，毛刷輥靠近鑄輥輥面并開始清理工作，隨著澆鑄的進行，輥面清理裝置根據鑄輥膨脹量而做相應的位移調整以保持毛刷輥和鑄輥之間恒定的壓力。在清理輥面過程中，毛刷輥的刷毛在驅動液壓缸的作用壓在鑄輥輥面上發生彎曲，宏觀上表現為毛刷輥局部被壓扁，毛刷輥最小壓扁量為毛刷輥直徑r與壓扁后的最小直徑rmin之差，S卩壓扁量Ar = r-rmin，單位mm，此壓扁量介于毛化后的鑄輥輥面平均凹坑深度的1-10倍之間，輥面平均凹坑深度采用粗糙度Ra值衡量。在澆鑄作業開始前，上、下毛刷輥同時靠近輥面并轉動，此時下輥的轉動速度為上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍；且下輥作用于輥面的壓力大于上輥作用于輥面的壓力1-2倍；在穩定澆鑄階段，下毛刷輥脫離與鑄輥輥面的接觸，并保持O. I-Imm間隙；上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍。當澆鑄作業即將結束時，此時布流系統停止供應鋼水，下毛刷輥靠近輥面并轉動，此時下輥轉動速度為上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的
I.5-3倍，且下輥作用于輥面的壓力是上輥作用于輥面壓力的1-2倍，上輥作用在鑄輥上的單位壓力為O. 1-2. 5MPa。進一步，毛刷輥上輥的刷毛直徑比下輥細且長，上輥刷毛直徑為ΦΟ. 06-Φ0. 28mm,下棍刷毛直徑在ΦΟ. 2-Φ0. 4mm ;下棍刷毛長度20-50mm,上棍刷毛長度為 40_60mm。在同一個毛刷輥上的刷毛長度是等長或不等長，刷毛在整個毛刷輥輥身上分布的疏密度一致。毛刷輥刷毛采用銅絲或不銹鋼絲。參見圖I 圖3，本發明的雙輥薄帶連鑄輥面清理裝置，其包括，每個鑄輥10、10’分別設置兩個上下毛刷輥I、I’、2、2’，毛刷輥的長度大于鑄輥輥面長度，兩毛刷輥安裝于鑄輥10、10’的外側，毛刷輥軸線均平行于鑄輥軸線，鑄輥內側面向于熔池20，上下毛刷輥I、1’、2、2’分別位于鑄輥10、10’轉動中心線的上方和下方對稱布置；支撐于毛刷輥1、1’、2、2’兩端的軸 承座3、3’、4、4’通過驅動液壓缸5、5’、6、6’連接在鑄輥10、10’的軸承座30、30’上，毛刷輥1、1’、2、2’的一端與減速機和電機7、7’、8、8’相連；毛刷輥的驅動液壓缸內
設置位移傳感器9、9’，該位移傳感器電性連接薄帶連鑄控制機構。
權利要求
1.一種雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，雙輥薄帶連鑄機的每一個鑄輥采用兩根上下設置的毛刷輥清理其表面，其中至少有一根毛刷輥的旋向和鑄輥相同，鑄輥的線速度恒定且大于鑄輥轉速，輥面清理裝置通過固定在鑄輥軸承座上的液壓缸控制毛刷輥與鑄輥之間的距離或壓力；澆鑄伊始，毛刷輥靠近鑄輥輥面并開始清理工作，隨著澆鑄的進行，輥面清理裝置根據鑄輥膨脹量而做相應的位移調整以保持毛刷輥和鑄輥之間恒定的壓力；在清理輥面過程中，毛刷輥的刷毛在驅動液壓缸的作用壓在鑄輥輥面上發生彎曲，宏觀上表現為毛刷輥局部被壓扁，毛刷輥最小壓扁量為毛刷輥直徑r與壓扁后的最小直徑rmin之差，S卩壓扁量Ar = r-rmin,單位mm,此壓扁量介于毛化后的鑄棍棍面平均凹坑深度的1-10倍之間，即(1-10) · Ra，輥面平均凹坑深度采用粗糙度Ra值衡量； 在澆鑄作業開始前，上、下毛刷輥同時靠近輥面并轉動，此時下輥的轉動速度為上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍；且下輥作用于輥面的壓力大于上輥作用于輥面的壓力1-2倍； 在穩定澆鑄階段，下毛刷輥脫離與鑄輥輥面的接觸，并保持O. I-Imm間隙；上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍； 當澆鑄作業即將結束時，布流系統停止供應鋼水，下毛刷輥靠近輥面并轉動，此時下輥轉動速度為上輥轉動速度的O. 2-0. 5倍，上輥的轉動速度是鑄輥轉動速度的I. 5-3倍，且下輥作用于輥面的壓力是上輥作用于輥面壓力的1-2倍，上輥作用在鑄輥上的單位壓力為O.1_2· 5MPaο
2.如權利要求I所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，其特征是，隨著澆鑄的進行，輥面清理裝置根據鑄輥膨脹量而做相應的位移調整以保持毛刷輥和鑄輥之間恒定的壓力。
3.如權利要求I所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，其特征是，毛刷輥上輥的刷毛直徑比下輥細且長,上輥刷毛直徑為Φ0. 06-Φ0. 28mm，下輥刷毛直徑在Φ0. 2-Φ0. 4mm ;下輥刷毛長度20-50mm，上輥刷毛長度為40_60mm。
4.如權利要求I所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，其特征是，隨著澆鑄的進行，輥面清理裝置根據鑄輥膨脹量和刷毛的磨損而做相應的位移調整以保證毛刷輥作用在鑄輥上的壓力恒定，在清理輥面的過程中，毛刷輥的刷毛逐漸縮短，刷輥的驅動液壓缸記錄刷毛的磨損量并將磨損量反饋給鑄機控制系統，后者會發指令相應地改變刷輥的角速度，保持毛刷輥外圓周的線速度恒定。
5.如權利要求I或3所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，其特征是，在同一個毛刷輥上的刷毛長度是等長或不等長，刷毛在整個毛刷輥輥身上分布的疏密度一致。
6.如權利要求I或3所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理方法，其特征是，毛刷輥刷毛采用銅絲或不銹鋼絲。
7.雙輥薄帶連鑄輥面清理裝置，其特征在于，包括， 每個鑄輥分別設置兩個上下毛刷輥，毛刷輥的長度大于鑄輥輥面長度，兩毛刷輥安裝于鑄輥的外側，毛刷棍軸線均平行于鑄輥軸線，鑄輥內側面向于熔池，上下毛刷輥分別位于鑄輥轉動中心線的上方和下方對稱布置；支撐于毛刷輥兩端的軸承座通過驅動液壓缸連接在鑄輥的軸承座上，毛刷輥的一端與減速機和電機相連； 驅動毛刷輥分離或靠近鑄輥輥面的驅動液壓缸內設置位移傳感器，該位移傳感器電性連接薄帶連鑄控制機構。
8.如權利要求7所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理裝置，其特征在于，支撐于毛刷輥兩端的軸承座與驅動毛刷輥分離或靠近鑄輥輥面的驅動液壓缸相連，而液壓缸固定在鑄輥軸承座上，保證毛刷輥和鑄輥之間的相對安裝位置固定，并且液壓缸內設置位移傳感器，該位移傳感器電性連接薄帶連鑄控制機構。
9.如權利要求7所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理裝置，其特征在于，上毛刷輥的刷毛直徑比下毛刷輥細且長，上毛刷輥刷毛直徑為ΦΟ. 06-Φ0. 28mm,下毛刷輥刷毛直徑在ΦΟ. 2-Φ0. 4mm ;下毛刷棍刷毛長度20-50mm,上毛刷棍刷毛長度為40-60mm。
10.如權利要求7所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理裝置，其特征是，在同一個毛刷輥上的刷毛長度是等長或不等長，刷毛在整個毛刷輥輥身上分布的疏密度一致。
11.如權利要求7所述的雙輥薄帶連鑄輥面清理裝置，其特征是，所述毛刷輥的刷毛采用銅絲或不銹鋼絲。
全文摘要
一種雙輥薄帶連鑄輥面清理方法和裝置，雙輥薄帶連鑄機的每一個鑄輥采用兩根上下設置的毛刷輥清理其表面，其中至少有一根毛刷輥的旋轉方向與鑄輥相同，鑄輥的線速度恒定且大于鑄輥轉速，輥面清理裝置通過固定在鑄輥軸承座上的液壓缸控制毛刷輥與鑄輥之間的距離或壓力，通過控制此壓扁量介于毛化后的鑄輥輥面平均凹坑深度的1-10倍之間，保證輥面清理的效率。本發明在雙輥薄帶連鑄澆鑄過程中，可以提高薄帶連鑄鑄輥的清理效果，使輥面導熱系數均勻，提高鑄帶質量。
文檔編號B22D43/00GK102950276SQ201110253468
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者張健, 方園, 葉長宏, 王成全, 張俊寶 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司