专利名称：一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置的制作方法
技术领域：
一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置技术领域本发明涉及一种冶金制造中铸轧工艺中可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置。
背景技术：
铝及铝合金板带箔产品坯料的生产目前国内外采用两种不同工艺，即热轧工艺和 双辊铸轧工艺。热轧工艺过程示意如下l熔炼2铸造-铸锭-3铸锭铣面4铸锭加热5热轧开坯热轧工艺是铝及铝合金板带箔坯料生产的传统工艺，技术的形成与发展已有200 多年的历史。热轧工艺及其生产的产品具有技术成熟、质量稳定、产品应用领域较广 泛等优点。但热轧工艺仍然有由于其工艺过程较长，生产成本和设备投资较大，能源 消耗和金属损失较大的不足。上世纪50年代，法塔.亨特公司发明了用于铝及铝合金板带箔坯料生产的双辊铸 轧技术。其工艺过程示意如下-l熔炼2铸车L双辊铸轧技术的工艺流程简述如下-1、 将电解铝锭在熔化炉内熔化成液态金属；2、 液态金属经溜槽进入铸嘴2;3、 铸嘴2将液态金属成扇形分布至坯料宽度；4、 液态金属在铸轧区4内与铸轧辊3接触、冷却并同时完成结晶(凝固)过程；5、 凝固后的金属通过铸轧辊3轧制变形，获得所需厚度坯料5。 双辊铸轧技术自上世纪60年代进入我国并在70年代末进入工业化应用以来，由于其本身具有投资规模小、建设周期短、生产成本低、短流程、低能耗的技术优势， 再加上我国改革开放后铝及铝加工产品大规模从军工、航空领域向民用领域转移的市 场环境，该项技术和产能得到飞速发展。截至目前，我国采用铸轧工艺生产铝及铝合 金板带箔产品，无论从生产能力还是从实际产量，均占有了我国铝板带箔生产和消费的70%以上。从上述的两种不同的工艺过程描述中可以清楚看到，和热轧工艺相比，铸轧板坯 没有铣面，板坯表面即是今后的产品表面。铝属于活泼金属，在自然环境下极易与空 气中的氧发生化学反应生成氧化膜(A1A)，特别是在高温环境下，铝的氧化反应更为 迅速。由于双辊铸轧工艺的固有特性，铸嘴(结晶器)与铸轧辊之间必须保持1毫米 左右间隙(见示意图3的局部放大)，间隙处的金属熔体由于暴露在空气中，必将产生氧化并生成氧化膜。这一氧化膜随生产过程的延续，持续、间断地被带到坯料表面。这些非自然氧化膜的存在，给铝箔生产过程和产品的表面质量造成不利影响在最终 产品上形成表面条纹，降低表面质量；A1A是一种硬脆性杂质，易在最终产品上形成 孔洞(针孔)或造成断带，破坏铝箔轧制过程的连续性，降低生产效率和成品率。如前所述，铝及铝合金双辊铸轧技术的生产过程为金属熔体从铸嘴前端进入铸嘴 (结晶器)，在铸轧区内受铸轧辊冷却，逐渐由液态结晶为固态并随铸轧辊的转动和轧 制，形成最终的铸轧板坯(成品)。深入考察铸轧工艺和热轧工艺间的区别，可发现由于铸轧辊和铸嘴(结晶器)之 间必须保留的间隙，在高温下金属熔体极易发生氧化并生成氧化膜。在生产过程中， 形成的氧化膜间断的、随机的、持续的、随铸轧辊的转动带到并残留在铸轧坯料的表 面，从而导致了上述质量问题。目前，铸轧工艺所生产的产品所面临解决的一个很重 要的问题，也由于这个问题的存在从而使铸轧工艺所生产的产品的质量性能不及热轧 工艺的产品。如何采用一种有效的保护装置，通过该装置的运用可以很好对铸轧工艺 的嘴辊之间的氧化膜的产生起到有效阻隔作用，对本领域的技术人员所需要解决的一 个重要问题。发明内容针对上述问题，本发明的目的旨在提供一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置， 通过该装置与惰性气体的配合使用，可有效地避免铸嘴与铸轧辊间隙处的金属熔体与 自然环境中含氧空气的接触，防止在该处铝金属熔体形成氧化膜并被带到坏料表面而 造成的质量问题，大大地提高铸轧工艺生产的产品的质量。本发明的目的是通过下述方式实现的。所述的保护装置为有一个开口的罩状体，罩体上设有通入惰性气体的导孔。 所述的罩状体为多面体或圆弧体。所述的多面体为优选四面体或三面体，所述的四面体或三面体的两边端面上有一 侧边为圆弧。所述圆弧的圆弧半径与铸轧辊的辊径相吻合。 罩状体上设有可将其连接固定铸嘴的连接件。 所述的连接件为压板。罩状体的宽度比所需铸轧的金属熔体所形成坏料宽度大30-60毫米。本发明优选的保护装置为由顶板、后侧板及两边的端板所构成的罩状四面体，端 板上一侧边为圆弧，其圆弧半径与铸轧辊的辊径相吻合，罩状体上设有通过惰性气体 的导孔，及连接固定铸嘴的连接件。所述的导孔设置在顶板上。本发明使用安装时，保护装置可安装在铸嘴上，与铸轧辊和铸嘴进行非密封合围， 将所围成的区域与外界分隔。保护装置与铸轧辊表面保留有间隙。惰性气体通过导孔 通入到所述的区域。铸轧生产中，保持该区域的压差，使惰性气体从保护罩与铸轧辊之间的间隙处逸 出，因此外界自然环境中的含氧空气不能进入。 通过本发明的独特装置的使用，将惰性气体导入保护装置与铸嘴与铸轧辊之间的合围的区域，使金属熔体在铸嘴与铸轧辊间隙处(见图3局部放大处)受到惰性气体保 护，阻断了金属熔体与自然环境中含氧空气的接触，从根本上克服了原生产过程中由 于铸嘴与轧辊间隙处的氧化现象，解决了由于该处氧化膜随生产过程的延续，持续、 间断地被带到坯料表面给铝箔生产过程和产品的表面质量造成的不利影响。从而大大 地提高了铸轧生产的产品的质量。由于本发明采用了独特的防氧化保护装置，通过本发明的装置向嘴辊间隙处充入 惰性气体，从而保证了金属熔体不发生氧化，避免了氧化膜的产生，而获得表面性能 质量优良的铸轧板。另外，还是由于本发明S虫特设计思路，并不是单纯去考虑如何有 效的保留惰性气体，进行密封，而是采用嘴辊间隙处区域的压力高于外界压力，从而 阻隔了氧气的接触，解决了困扰技术人员的密封问题。以上方法可以很好地使产品跃 上一个新的台阶，减小的铸轧产品与热轧产品之间的质量差距，而成本则更节约更经 济，因而本发明的方法具有十分重要的实际生产意义。
图1为安装本发明的保护装置形成了金属熔体保护区域的状态示意图。图2为保护装置与铸嘴、铸轧辊合围的区域示意图。金属熔体从铸嘴前端进入铸嘴，在铸轧区内受铸轧辊冷却，逐渐由液态结晶为固态并随铸轧辊的转动和轧制，形成最终的铸轧板坯。图3为图2的A部的局部放大图。箭头7所指的方向即为嘴辊间隙，氧化膜产生处。图4为本发明的四面体保护装置的安装时的结构示意图。 图5为本发明的四面体保护装置的安装时的俯视图。 图6为本发明的四面体保护装置的立体结构示意图。 图7为图4的A-A的剖图。 图8为本发明三面体保护装置的侧视图 图9为本发明五面体保护装置的侧视图 图号说明1、流槽 2、铸嘴5、铸轧板坯料 6、金属(液固两相) 8、金属熔体 9、惰性气体12、保护罩 13、端板16、端板的圆弧侧边17、导孔 20、铸嘴托盘A、铸嘴与轧辊间隙局部B、铸嘴、轧辊之间与外界分隔成一非密闭区域具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。 实施例1参见图1， 2， 3所示，在双辊铸轧机上，在铸嘴2和铸轧辊3之间靠近铸嘴的中 后部处，安装有一开口的保护罩12，对铸嘴2和铸轧辊3的之间的间隙形成一合围区 域B。保护罩12上设有导孔。保护罩12与铸轧辊3接触部位保持间隙，并在通过导孔 向区域B连续填充高纯度惰性气体，整个生产过程中用惰性气体对铸嘴与铸轧辊间隙 处实施保护。区域内的惰性气体的压力高于外界的压力，使惰性气体从保护罩与铸轧3、铸轧辊 4、铸轧区7、嘴辊间隙(氧化膜产生处) 10、调节阔 11、流量计14、顶板 15、后侧板18、压板 19、压紧螺栓辊之间的间隙处逸出，因此外界自然环境中的含氧空气不能进入。 实施例2参见图4， 5， 6， 7所示，用于实现铸轧辊、铸嘴之间与外界区域的分隔的保护罩 12，由顶板14、后侧板15及两边的端板13所构成的有一开口的四面体，端板13上一 侧边为圆弧16，其圆弧半径与铸轧辊的辊径相吻合，保护罩的顶板14长度方向上均匀 分布固定三个快速接头，即惰性气体的导孔17，及连接固定铸嘴的连接件。所述的连 接件为压板18。保护罩由轻质耐热材料制作，保护罩两端板圆弧半径与铸轧辊辊径相吻合，长、 宽、高三维尺寸根据设备和铸轧板坯的宽度而异。保护罩的宽度可以比熔体所形成坏 料宽度大30-60毫米。本发明的安装使用过程为1、保护罩通过压板固定在铸嘴上，与铸嘴接触部位加 硅酸铝纤维粘密封，保护罩12与铸轧辊3接触部位保留有间隙。2、 在铸轧生产过程中，由惰性气体供应站向保护罩内填充高纯度惰性气体；(参见 图1)。3、 惰性气体经调压阔，调整气体压力，与外界形成压差。5、在整个铸轧生产过程中，始终保持保护罩内气体压强在正压环境，该区域B内 的流出的熔体、铸轧辊、铸嘴之间的惰性气体压力高于区域外的压力。使惰性气体从 保护罩与铸轧辊之间的间隙处逸出，因此外界自然环境中的含氧空气不能进入。有效 地保护了铸嘴与铸轧辊间隙处的熔体不被氧化。实施例3参见图8所示，用于实现铸轧辊、铸嘴之间与外界区域的分隔的保护罩12，由后 侧板15及两边的端板13所构成的有一开口的三面体，端板13上一侧边为圆弧16，其 圆弧半径与铸轧辊的辊径相吻合，保护罩12上设有通过惰性气体的导孔，其它安装及 使用方式同实施例2。实施例4参见图9所示，保护罩为有开口的五面体，罩体上设有导孔。其它安装及使用方 式同实施例1。
权利要求1.一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置，其特征在于，所述的保护装置为有一个开口的罩状体，罩状体上设有通入惰性气体的导孔。
2. 根据权利要求1所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置，其特征在于，所述 的罩状体为多面体或圆弧体。
3. 根据权利要求2所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置,其特征在于，所述 的多面体为四面体或三面体，所述的四面体或三面体的两边端面上有一侧边为圆 弧。
4. 根据权利要求3所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置，其特征在于,所述 圆弧的圆弧半径与铸轧辊的辊径相吻合。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置,其特征 在于，罩状体上设有可将其固定在铸嘴安装平台上的连接件。
6. 根据权利要求5所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置,其特征在于，所述 的连接件为压板。
7. 根据权利要求1所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置，其特征在于，罩 状体的宽度比所需铸轧的金属熔体所形成坏料宽度大30-60毫米。
8. 根据权利要求1所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置，其特征在于，所 述的装置为由顶板、后侧板及两边的端板所构成的罩状四面体，端板上一侧边为圆 弧，其圆弧半径与铸轧辊的辊径相吻合，罩状体上设有通过惰性气体的导孔，及连 接固定铸嘴的连接件。
9. 根据权利要求8所述的一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置，其特征在于，导 孔可设置在顶板、后侧板或端板上。
专利摘要一种可避免金属熔体氧化的铸轧保护装置，所述的保护装置为有一个开口的罩状体，罩状体上设有通入惰性气体的导孔。本实用新型使用安装时，保护装置可安装在铸嘴上，与铸轧辊和铸嘴进行非密封合围，将所围成的区域与外界分隔，保护装置与铸轧辊表面保留有间隙，惰性气体通过保护装置的导孔通入到所述的区域。通过本实用新型保护装置与惰性气体的配合使用，可有效地避免铸嘴与轧辊间隙处的金属熔体与自然环境中含氧空气的接触，防止该处的氧化膜被带到坏料表面而造成的质量问题，大大地提高铸轧工艺生产的产品质量。
文档编号B22D11/117GK201172101SQ200820052380
公开日2008年12月31日 申请日期2008年2月28日 优先权日2008年2月28日
发明者丁荣辉, 吴志文, 庞国华, 伟 张, 黄元春 申请人:湖南晟通科技有限公司