[發(fā)明專利]一種仿生結(jié)晶輥及應(yīng)用該結(jié)晶輥的雙輥鑄軋系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110848117.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113458349A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐綿廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D11/06
• 分類號(hào): B22D11/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了用于增強(qiáng)雙輥鑄軋技術(shù)工藝魯棒性、改善鑄件質(zhì)量和降低通過(guò)后處理提高鑄件質(zhì)量難度的一種仿生結(jié)晶輥及應(yīng)用該結(jié)晶輥的雙輥鑄軋系統(tǒng)，所述仿生結(jié)晶輥的工作面的局部或全部設(shè)有蜂窩型花紋，設(shè)置有蜂窩型花紋的結(jié)晶輥工作面對(duì)被鑄軋金屬邊界層沿結(jié)晶輥工作面切向方向提供穩(wěn)定的作用力，使得結(jié)晶輥工作面可以在被鑄軋金屬移出熔池前，牢牢地制止邊界層物質(zhì)沿結(jié)晶輥工作面切向方向的運(yùn)動(dòng)，阻止被鑄軋金屬邊界層底層與結(jié)晶輥工作面的滑移，減輕差速現(xiàn)象對(duì)工藝穩(wěn)定性和鑄帶質(zhì)量的不利影響。可向被鑄軋金屬與結(jié)晶輥間添加改變二者接觸狀態(tài)的物質(zhì)。本發(fā)明可提高鑄軋工藝魯棒性、改善鑄件質(zhì)量和降低通過(guò)后處理提高鑄件質(zhì)量難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)雙輥鑄軋工藝魯棒性，實(shí)現(xiàn)雙輥鑄軋穩(wěn)定生產(chǎn)的方法，具體為一種仿生結(jié)晶輥及應(yīng)用該結(jié)晶輥的雙輥鑄軋系統(tǒng)，可用于基于雙輥鑄軋技術(shù)穩(wěn)定制備鋼鐵薄帶，實(shí)現(xiàn)基于雙輥鑄軋技術(shù)制備鋼鐵薄帶的普及化，更可用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的有色金屬薄帶高速穩(wěn)定鑄軋，更可用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)前復(fù)層金屬材料的穩(wěn)定雙輥鑄軋。

背景技術(shù)

雙輥鑄軋技術(shù)在一個(gè)半世紀(jì)前就已經(jīng)被英國(guó)冶金學(xué)家Bessemer先生提出。雙輥鑄軋技術(shù)利用兩個(gè)對(duì)向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封裝置構(gòu)成熔池。熔池沿結(jié)晶輥旋轉(zhuǎn)方向逐漸收窄，兩結(jié)晶輥距離最窄處甚至不足一毫米。結(jié)晶輥內(nèi)部一般通水冷卻，側(cè)封裝置一般采用耐火材料制成。熔融液態(tài)金屬通過(guò)布流系統(tǒng)進(jìn)入熔池，在結(jié)晶輥工作面將熱量釋放。液態(tài)金屬在收斂形熔池經(jīng)過(guò)復(fù)雜的熱量、動(dòng)量和質(zhì)量傳輸過(guò)程后，最終在結(jié)晶輥旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下，移出熔池，形成極薄厚度的金屬薄帶。由于鑄帶厚度極薄，不需要后續(xù)復(fù)雜的軋制和再加熱設(shè)備，生產(chǎn)線可以只有不足百米。因此，采用雙輥鑄軋技術(shù)制備金屬薄帶，基建投資低，不需要或只需要極少的后續(xù)工序進(jìn)行加工，可節(jié)省大量的資源消耗，并具有極低的污染物和溫室氣體排放。并且，由于雙輥鑄軋可提供更快的凝固速度，其所制備的薄帶組織較常規(guī)工藝更為優(yōu)異，這種具有更優(yōu)異組織的薄帶所制造的產(chǎn)品性能更為優(yōu)良，這些優(yōu)良產(chǎn)品在使用過(guò)程中，可進(jìn)一步降低資源消耗，產(chǎn)生二次節(jié)能減排效果。

雙輥鑄軋機(jī)兩結(jié)晶輥軸線位于同一個(gè)平面上。按照兩結(jié)晶輥直徑的區(qū)別，分為同徑式和異徑式，同徑式即兩結(jié)晶輥直徑相等，而異徑式則指兩結(jié)晶輥直徑不相等。根據(jù)兩結(jié)晶輥軸線所在平面與水平面關(guān)系，可分為水平式、垂直式和傾斜式，水平式即兩結(jié)晶輥軸線所在平面與水平面平行，垂直式即兩結(jié)晶輥所在平面與水平面垂直，傾斜式即兩結(jié)晶輥所在平面與水平面成一銳角。垂直式又可分為底出式和頂出式，所謂的頂出式，即鑄帶拉出方向與重力方向相反。

雙輥鑄軋是一種有益于“碳中和”的綠色技術(shù)，主要用來(lái)制備金屬薄帶，包括鋼鐵薄帶、有色金屬薄帶和復(fù)層金屬材料。目前，雙輥鑄軋?jiān)阡撹F薄帶的制備、有色金屬的高速鑄軋、復(fù)層金屬材料的高速鑄軋存在共性問(wèn)題，即，工藝極易失穩(wěn)，裂紋、薄帶不平整、薄帶斷裂等問(wèn)題頻發(fā)，限制了雙輥鑄軋技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。

作為平臺(tái)技術(shù)，成功提高工藝魯棒性，則會(huì)促使雙輥鑄軋?jiān)阡撹F領(lǐng)域的普及推廣，可顛覆目前的傳統(tǒng)連鑄-軋制技術(shù)，產(chǎn)生無(wú)法估量的巨大影響。同時(shí)，工藝穩(wěn)定性的提升，對(duì)于目前的有色金屬高速鑄軋和復(fù)層金屬材料的制備，亦有極其重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

雙輥鑄軋技術(shù)雖然在一個(gè)半世紀(jì)前就已經(jīng)被提出，但基于實(shí)驗(yàn)方法直接研究實(shí)際鑄軋過(guò)程中熔池內(nèi)的傳輸行為才被實(shí)現(xiàn)。一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，困擾研究人員和工程技術(shù)人員的工藝穩(wěn)定性難題和鑄帶質(zhì)量問(wèn)題所涉及的內(nèi)在科學(xué)機(jī)理才被發(fā)明人等在申請(qǐng)?zhí)枮镃N202110122637.8的專利申請(qǐng)文件中揭示。根據(jù)發(fā)明人大量深入系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和理論研究，發(fā)明人提出在結(jié)晶輥工作面設(shè)置蜂窩型花紋，來(lái)降低由熔池邊界層差速現(xiàn)象對(duì)工藝穩(wěn)定性和鑄帶質(zhì)量的不利影響。本發(fā)明提供了一種仿生結(jié)晶輥及應(yīng)用該結(jié)晶輥的雙輥鑄軋系統(tǒng)，以提高高速雙輥鑄軋的工藝魯棒性，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。