[發明專利]一種帶剝離輥的三輥薄帶連鑄機

有效

• 申請號: 202110554029.4
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113333697B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 張鳳泉;康永林
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06;B22D11/16
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明屬于金屬合金材料加工領域，涉及一種帶剝離輥的三輥薄帶連鑄機。連鑄機由主結晶輥、副結晶輥、底座及支架、剝離輥、輥道及驅動系統、氣體保護系統和輥縫調節系統組成。所述主結晶輥由銅輥輥套、冷卻水、主輥芯、主軸和軸承及兩側圓盤密封組成。剝離輥設置在主結晶輥正下方的垂直方向上，輥套內通冷卻水，通過控制機構可上下移動，在工作狀態下起到對薄帶的壓覆、導向作用，增強冷卻效果。鑄帶的厚度通過主、副結晶輥之間的輥縫調節實現厚度可控，通過主、副結晶輥的不同壓力和轉速來動態調整鑄帶厚度的均勻性；采用噴帶區、壓帶區、剝離區和超快冷區的氣體保護可實現鋼水噴霧到鋼帶卷取的表面無氧化；通過對驅動系統和鋼帶運行過程的控制，可實現連續成卷。

技術領域

本發明涉及金屬合金材料加工領域，具體涉及一種帶剝離輥的三輥薄帶連鑄機。

背景技術

薄帶連鑄技術作為一種近終形制造技術，將傳統制造流程中復雜的工藝過程融為一體，工序更加簡約而高效，節能減排效果十分顯著，是近些年發展起來的綠色材料加工技術。

在各類合金材料的生產中，廣泛使用連鑄機將合金液體通過結晶器連續不斷地直接澆鑄成形。根據結晶器的類型，連鑄機大致可以分為輥式、帶式、輥帶式連鑄機等。輥式連鑄機一般可分為單輥式連鑄機和雙輥式連鑄機，其中，水平雙輥式連鑄機是目前薄帶連鑄中使用最多的一種連鑄機。

薄帶連鑄技術主要有四種：(1)單輥連鑄：采用高速旋轉的激冷輥將合金液流鋪展成液膜并在激冷作用下實現快速凝固。由于是單面凝固，盡管時間短但薄帶的兩個表面凝固有先有后，因此表面質量差異較大，自由面比較粗糙，易出現裂紋，而且造成產品內部結構不均勻，厚度不易控制。目前主要用來生產非晶或微晶帶，厚度為20～40μm的薄帶。其技術特點是冷卻速率高，帶材厚度薄，工藝簡單而高效，不經過軋制即可成卷。雖然避開了冷脆性高、難加工的問題，但在甩帶過程中又極易被氧化，同時因單面凝固使得噴帶厚度難以均勻控制，帶寬很窄。如中國發明專利CN103658573B公開一種液態合金真空熔煉單輥甩帶方法及其裝置，如圖1(圖1中各零部件標號與本發明無關，詳細內容請參見文獻CN103658573B)所示，解決了高硅鋼等難加工合金在加工過程中易被氧化的技術難點；(2)雙輥連鑄：如圖2所示，鋼水注入兩個反向旋轉的水冷輥和兩側端面的側封板一起形成的溶池，再經鑄軋而成為薄帶，并實現快速凝固并軋制成卷。根據輥徑是否相同又可分為雙輥異徑和雙輥等徑兩種，其優點是雙面冷卻，表面質量較好，但對側封技術要求較高，連續生產周期有限。雙輥異徑法所獲帶材的兩面表面質量仍存在差異，而且工藝控制更困難。目前工業上應用較多的是雙輥等徑薄帶連鑄連軋工藝，如美國Castrip、歐洲的Eurostrip、日本新日鐵和三菱重工業公司聯合開發的薄帶鋼連鑄機、浦項與英國戴維金屬合作PoStrip工業化試驗鑄軋機等，該技術具有快速凝固的特點，液態鋼水與鑄軋輥相接觸熱傳導迅速(達10²-10⁴℃/s的冷卻速度)，防止材料在宏觀上所產生的偏析，快冷還可以提高合金元素的固溶度。主要用來生產毫米級甚至更厚的帶材，但不能生產1.0mm以下的薄帶，主要原因是因為冷卻速度快、厚度薄澆注成型時容易漏鋼。如中國專利CN101181719公開一種振動式雙輥薄帶鑄軋機，可改變凝固機理，使凝固終了點位置得以提升形成凝固終了面，從而可提高鑄軋速度。同時，還具有均化成分、消除內裂和偏析作用，能夠大大改善產品質量；(3)輥帶結合連鑄：鋼水送到冷帶上，上面通過與輥帶接觸而凝固成帶，如中國專利CN104511579A公開一種輥帶式連鑄機以及包含該連鑄機的薄帶鑄軋設備，如圖3所示(圖3中各零部件標號與本發明無關，詳細內容請參見文獻CN104511579A)，該輥帶式連鑄機具有雙面凝固、雙面冷卻，冷卻長度較長，鑄造速度較快，且鑄坯質量穩定、適合于隨后的溫軋處理，從而可以繼承現有連鑄機的優點并克服其不足。該技術適合于制備非晶線材，即使斷線也能繼續生產，但因為速度快，容易跑偏。(4)噴射鑄機：液態金屬經霧化噴嘴噴射到基體材料上鋪平展開形成一層薄的液體，然后在基體材料上快速凝固成薄帶。主要是技術上不成熟，工業上難以批量生產。