急冷制带的设备及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种急冷制带的设备，它包括第一液压缸、虹吸管、磁性卷取机、冷却辊、与冷却辊匹配的冷却履带、通过液压缸进行升降的可升降式中间包、通过虹吸管与可升降式中间包连通的喷嘴包、设在喷嘴包底部的底座、设在喷嘴包与底座之间并能驱动喷嘴包升降的第二液压缸，冷却辊与冷却履带之间形成冷却通道，喷嘴包的喷嘴与冷却通道的入口对应，磁性卷取机的磁性卷筒与冷却通道的出口对应，冷却通道的长度大于冷却辊周长的四分之一，小于冷却辊周长的二分之一；喷嘴包的喷嘴位于冷却辊中心线的上方；喷嘴包内设有能控制金属液体从喷嘴流出速度的升降式塞板。本发明能方便生产不同厚度的钢带，并且冷却效果较好，材料最终性能容易控制。
【专利说明】急冷制带的设备及工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料加工与制造【技术领域】，具体地指一种急冷制带的设备及工艺。
【背景技术】
[0002]目前常规的急冷制带的设备主要为水平双辊式带钢铸轧机、异径双辊铸轧机、单辊式带钢铸轧机和带式铸轧机。
[0003]具体来说，水平双辊式带钢铸轧机具有结构简单、易于控制、双面结晶、内部质量好等优点。但这种铸轧机液面稳定性差，防止二次氧化能力差，浮渣卷入影响带钢质量，侧封边有飞边，用中间罐侧封板要求严格，易坏且更换困难。另外，双辊式为双面凝固、双面冷却，冷却弧长小，不足冷却辊周长的1/4，带钢出辊缝的温度较高，达1000°C以上，材料仍在相变过程中，材料最终性能不易控制。
[0004]异径双辊铸轧机的两辊中均装有内部水冷系统，它具有设备简单，整体浇铸系统封闭好，无二次氧化，进入铸轧机的金属液体平稳，中间包有封渣措施，侧封容易解决，中间包金属液体浇铸完后可连续使用。但是异径倾斜的双辊冷却弧长不足冷却辊周长的1/8，带钢出辊缝的温度较高，达1000°C以上，材料仍在相变过程中，材料最终性能不易控制。
[0005]单辊式带钢铸轧机的优点是设备简单且容易控制，有防止二次氧化的封渣措施，中间罐加盖保护好，带钢宽度可由中间罐铸嘴调节。缺点是单面结晶，铸坯质量不稳定。
[0006]带式铸轧机浇铸薄带坯过程的特点是，金属液体通过固定的金属液体注入系统，注到铸轧机移动式铁带或铜带上，铁带或铜带配有喷水强冷系统促使金属液体凝固，形成8?15mm厚带钢；带钢进入二冷区后温度被调整到合适水平，以使薄带在随后的连轧过程中获得带钢要求的性能，最后将带钢卷为带钢卷。带式铸轧机可实现单面凝固，单面冷却(单带式),也可实现双面凝固和双面冷却(双带式)，但是速度低，铸带较厚，最小厚度8mm,不适合进行薄带和极薄带的生产试验。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就是要提供一种急冷制带的设备及工艺，该设备和工艺能方便生产不同厚度的钢带，并且冷却效果较好，材料最终性能容易控制。
[0008]为实现此目的，本发明所设计的急冷制带的设备，其特征在于:它包括第一液压缸、虹吸管、磁性卷取机、冷却辊、与冷却辊匹配的冷却履带、通过液压缸进行升降的可升降式中间包、通过虹吸管与可升降式中间包连通的喷嘴包、设置在喷嘴包底部的底座、设置在喷嘴包与底座之间并能驱动喷嘴包升降的第二液压缸，其中，所述冷却辊与冷却履带之间形成冷却通道，喷嘴包的喷嘴与冷却通道的入口对应，磁性卷取机的磁性卷筒与冷却通道的出口对应，所述冷却通道的长度大于冷却辊周长的四分之一，小于冷却辊周长的二分之一；所述喷嘴包的喷嘴位于冷却辊中心线的上方；所述喷嘴包内设有能控制金属液体从喷嘴流出速度的升降式塞板。
[0009]所述可升降式中间包、虹吸管和喷嘴包的侧壁上均设有感应加热装置。[0010]上述技术方案中，它还包括设置在底座侧面的螺杆调节装置，所述螺杆调节装置的固定板与地面固定连接，螺杆调节装置的调节螺栓连接底座侧面和固定板。
[0011]上述技术方案中，它还包括液压伺服控制系统，所述液压伺服控制系统的控制信号输出端分别连接第一液压缸和第二液压缸的控制信号输入端。
[0012]所述喷嘴为长条形，长条形喷嘴的喷嘴缝隙范围为0.3?60_，长条形喷嘴的宽度范围为30?3000mm。
[0013]所述喷嘴包的腔体为扁椭圆腔体，腔体的宽度范围为喷嘴的宽度加上10?100mm。
[0014]所述可升降式中间包由中间包包体和能将中间包包体进行密封的中间包上盖组成；所述喷嘴包由喷嘴包包体和能将喷嘴包包体进行密封的喷嘴包上盖组成。
[0015]一种利用上述急冷制带的设备的急冷制带方法，其特征在于，它包括如下步骤:
[0016]步骤1:将可升降式中间包调整到最高位置，把金属液体注入可升降式中间包内；
[0017]步骤2:对喷嘴包进行抽真空处理，使金属液体从可升降式中间包通过虹吸管不断地流到喷嘴包；
[0018]步骤3:待喷嘴包内金属液体面达到1/3?3/4喷嘴包高度时，提升升降式塞板，使金属液体从喷嘴中喷出；
[0019]步骤4:在步骤3进行的同时，控制第一液压缸和/或第二液压缸使可升降式中间包内金属液体液面与喷嘴包内金属液体液面保持一致；
[0020]步骤5:金属液体由喷嘴喷到冷却辊上进行初始冷却，然后经过初始冷却后的金属液体进入冷却通道，随着冷却辊和冷却履带的转动，经过初始冷却后的金属液体在冷却通道内实现双面冷却从而凝固形成带材，待带材温度降至相变温度以下时，由冷却通道的出口输出；
[0021]步骤6:带材从冷却通道出来的同时，磁性卷取机的磁性卷筒紧贴冷却辊，将带材吸住并卷取，同时磁性卷取机的磁性卷筒向后退，以保证卷取的连续性，磁性卷取机的磁性卷筒退到固定位置后，磁性卷取机的磁性卷筒即可进行正常卷取，即完成整个急冷制带的工艺，上述固定位置的确定原则是:金属卷最大卷径时，不与冷却辊干涉。
[0022]步骤I中，在金属液体注入可升降式中间包后向可升降式中间包内充入保护气体；步骤2中，待金属液体从可升降式中间包通过虹吸管流到喷嘴包时，再向喷嘴包充保护气体，使喷嘴包内的压力范围保持在0.10?0.25Mpa。
[0023]所述步骤5中，所述相变温度为600°C ;所述冷却辊和冷却履带转动的线速度相同。
[0024]本发明的有益效果为:
[0025]1:本发明的可升降式中间包、虹吸管、喷嘴包三个部件均带感应加热装置，保证了金属液体温度的恒定，金属液体温度的变化可控制在±5°C ;可升降式中间包通过陶瓷虹吸管与喷嘴包连通，保证了喷嘴包内金属液体液面的稳定，保证了金属液体喷出的恒流量。
[0026]2:喷嘴为长条形，根据带宽要求喷嘴宽度可从30?3000mm;根据带厚要求喷嘴缝隙范围为0.3?60mm。通过选择不同规格的喷嘴可以生产厚度范围为0.03?10mm、宽度范围为30?3000mm的带材。
[0027]3:喷嘴包的腔体为扁椭圆腔体(可适应不同宽度钢带的制取)，腔体的宽度范围为喷嘴的宽度加上10?100mm。
[0028]4:本发明的浇注方式为侧注式，金属液体自喷嘴喷到冷却辊上，喷嘴包通过下面的第二液压缸进行上下调整，调整范围为O?IOmm,喷嘴包通过螺杆调节装置进行前后微调，从而保证稳定浇注出合格的带材。
[0029]5:冷却辊与包带的线速度相同，金属液体首先喷到冷却辊上进行急冷，再进入冷却辊与冷却履带的缝隙进行双面急冷，因此，带材从急冷凝固到出口一直处于双面急冷状态，从而提高了本发明的冷却效果，冷却通道出口处的带材温度低于相变温度的600°C，材料的最终性能更加容易控制。
[0030]6:带材从冷却通道出来的同时，磁性卷取机的磁性卷筒紧贴冷却辊,将带材吸住并卷取，同时磁性卷取机的磁性卷筒向后退，以保证卷取的连续性，磁性卷取机的磁性卷筒退到固定位置后，磁性卷取机的磁性卷筒即可进行正常卷取。提高了自动卷取的成功率和作业率(年正常生产时间/年总时间)。
[0031]7:本发明不采用侧封装置，避免了侧封边有飞边的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的结构示意图。
[0033]其中，I一可升降式中间包、1.1一中间包包体、1.2 —中间包上盖、2—虹吸管、3—喷嘴包、3.1—喷嘴、3.2—升降式塞板、3.3 —喷嘴包包体、3.4 —喷嘴包上盖、4一冷却辊、5一磁性卷取机、6一冷却履带、7一第二液压缸、8一感应加热装置、9一螺杆调节装置、9.1一固定板、9.2一调节螺栓、10—液压伺服控制系统、11一第一液压缸、12—底座。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0035]图1所示的急冷制带的设备，它包括第一液压缸11、虹吸管2、磁性卷取机5、冷却辊4、与冷却辊4匹配的冷却履带6、通过液压缸11进行升降的可升降式中间包1、通过虹吸管2与可升降式中间包I连通的喷嘴包3、设置在喷嘴包3底部的底座12、设置在喷嘴包3与底座12之间并能驱动喷嘴包3升降的第二液压缸7，其中，所述冷却辊4与冷却履带6之间形成冷却通道，喷嘴包3的喷嘴3.1与冷却通道的入口对应，磁性卷取机5的磁性卷筒与冷却通道的出口对应，所述冷却通道的长度大于冷却辊4周长的四分之一，小于冷却辊4周长的二分之一(冷却距离长，便于钢带内部组织的控制，提高表面质量)；所述喷嘴包3的喷嘴3.1位于冷却辊4中心线的上方(钢液依靠自重下流，凝固稳定);所述喷嘴包3内设有能控制金属液体从喷嘴3.1流出速度的升降式塞板3.2。上述虹吸管2为陶瓷虹吸管。上述冷却通道为双面结晶、双面冷却结构。
[0036]上述技术方案中，可升降式中间包1、虹吸管2和喷嘴包3的侧壁上均设有感应加热装置8。上述感应加热装置8用于保证金属液体温度的稳定。
[0037]上述技术方案中，它还包括设置在底座12侧面的螺杆调节装置9，所述螺杆调节装置9的固定板9.1与地面固定连接，螺杆调节装置9的调节螺栓9.2连接底座12侧面和固定板9.1。上述螺杆调节装置9用于对喷嘴包3的位置进行水平调整。
[0038]上述技术方案中，它还包括液压伺服控制系统10，所述液压伺服控制系统10的控制信号输出端分别连接第一液压缸11和第二液压缸7的控制信号输入端。
[0039]上述技术方案中，所述喷嘴3.1为长条形，长条形喷嘴的喷嘴缝隙范围为0.3?60mm，长条形喷嘴的宽度范围为30?3000mm。
[0040]上述技术方案中，所述喷嘴包3的腔体为扁椭圆腔体(减小集中热应力)，腔体的宽度范围为喷嘴3.1的宽度加上10?100mm。
[0041]上述技术方案中，所述可升降式中间包I由中间包包体1.1和能将中间包包体1.1进行密封的中间包上盖1.2组成；所述喷嘴包3由喷嘴包包体3.3和能将喷嘴包包体3.3进行密封的喷嘴包上盖3.4组成。
[0042]一种利用上述急冷制带的设备的急冷制带方法，其特征在于，它包括如下步骤:
[0043]步骤1:将可升降式中间包I调整到最高位置(即中间包能升起的最高位置，此时，钢水面最高，压力最大，便于通过虹吸管流入喷嘴包3)，把金属液体(钢液)注入可升降式中间包I内；
[0044]步骤2:对喷嘴包3进行抽真空处理，使金属液体从可升降式中间包I通过虹吸管2不断地流到喷嘴包3 ；
[0045]步骤3:待喷嘴包3内金属液体面达到1/3?3/4喷嘴包高度时，提升升降式塞板
3.2，使金属液体从喷嘴3.1中喷出；
[0046]步骤4:在步骤3进行的同时，由液压伺服控制系统10控制第一液压缸11和/或第二液压缸7使可升降式中间包I内金属液体液面与喷嘴包3内金属液体液面保持一致；
[0047]步骤5:金属液体由喷嘴3.1喷到冷却辊4上进行初始冷却，然后经过初始冷却后的金属液体进入冷却通道，随着冷却辊4和冷却履带6的转动，经过初始冷却后的金属液体在冷却通道内实现双面冷却从而凝固形成带材，待带材温度降至相变温度以下时(现有技术中由于冷却弧长不足冷却辊周长的1/8，带钢出辊缝的温度较高，达1000°C以上，材料仍在相变过程中，材料最终性能不易控制)，由冷却通道的出口输出；
[0048]步骤6:带材从冷却通道出来的同时，磁性卷取机5的磁性卷筒紧贴冷却辊4，将带材吸住并卷取，同时磁性卷取机5的磁性卷筒向后退，以保证卷取的连续性,磁性卷取机5的磁性卷筒退到固定位置后，磁性卷取机5的磁性卷筒即可进行正常卷取(上述磁性卷取机5为双卷筒卷取机)，即完成整个急冷制带的工艺，上述固定位置的确定原则是:钢卷最大卷径时，不与冷却辊4干涉。
[0049]上述技术方案的步骤I中，在金属液体注入可升降式中间包I后向可升降式中间包I内充入保护气体；步骤2中，待金属液体从可升降式中间包I通过虹吸管2流到喷嘴包3时，再向喷嘴包3充保护气体，使喷嘴包3内的压力范围保持在0.10?0.25Mpa的微正压，上述保护气体为氩气或氮气。上述方案和步骤4中的方案相结合能大幅提高液面的稳定性，能有效防止发生二次氧化。
[0050]上述技术方案的步骤5中，对于普通碳钢来说，所述相变温度为600°C ;所述冷却棍4和冷却履带6转动的线速度相同,保证了带材内部结构的稳定。
[0051]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种急冷制带的设备，其特征在于:它包括第一液压缸(11)、虹吸管(2)、磁性卷取机(5 )、冷却辊(4 )、与冷却辊(4 )匹配的冷却履带(6 )、通过液压缸(11)进行升降的可升降式中间包(I)、通过虹吸管(2 )与可升降式中间包(I)连通的喷嘴包(3 )、设置在喷嘴包(3 )底部的底座(12)、设置在喷嘴包(3)与底座(12)之间并能驱动喷嘴包(3)升降的第二液压缸(7 )，其中，所述冷却辊(4)与冷却履带(6 )之间形成冷却通道，喷嘴包(3 )的喷嘴(3.1)与冷却通道的入口对应，磁性卷取机(5)的磁性卷筒与冷却通道的出口对应，所述冷却通道的长度大于冷却辊(4)周长的四分之一，小于冷却辊(4)周长的二分之一；所述喷嘴包(3)的喷嘴(3.1)位于冷却辊(4)中心线的上方；所述喷嘴包(3)内设有能控制金属液体从喷嘴(3.1)流出速度的升降式塞板(3.2)。
2.根据权利要求1所述的急冷制带的设备，其特征在于:所述可升降式中间包(I)、虹吸管(2)和喷嘴包(3)的侧壁上均设有感应加热装置(8)。
3.根据权利要求1所述的急冷制带的设备，其特征在于:它还包括设置在底座(12)侧面的螺杆调节装置(9)，所述螺杆调节装置(9)的固定板(9.1)与地面固定连接，螺杆调节装置(9)的调节螺栓(9.2)连接底座(12)侧面和固定板(9.1)。
4.根据权利要求1所述的急冷制带的设备，其特征在于:它还包括液压伺服控制系统(10)，所述液压伺服控制系统(10)的控制信号输出端分别连接第一液压缸(11)和第二液压缸(7)的控制信号输入端。
5.根据权利要求1所述的急冷制带的设备，其特征在于:所述喷嘴(3.1)为长条形，长条形喷嘴的喷嘴缝隙范围为0.3~60mm，长条形喷嘴的宽度范围为30~3000mm。
6.根据权利要求5所述的急冷制带的设备，其特征在于:所述喷嘴包(3)的腔体为扁椭圆腔体，腔体的宽度范围为喷嘴(3.1)的宽度加上10~100mm。
7.根据权利要求1所述的急冷`制带的设备，其特征在于:所述可升降式中间包(I)由中间包包体(1.1)和能将中间包包体(1.1)进行密封的中间包上盖(1.2)组成；所述喷嘴包(3)由喷嘴包包体(3.3)和能将喷嘴包包体(3.3)进行密封的喷嘴包上盖(3.4)组成。
8.一种利用权利要求1~7中任一项急冷制带的设备进行急冷制带的方法，其特征在于，它包括如下步骤: 步骤1:将可升降式中间包(I)调整到最高位置，把金属液体注入可升降式中间包(I)内； 步骤2:对喷嘴包(3)进行抽真空处理，使金属液体从可升降式中间包(I)通过虹吸管(2)不断地流到喷嘴包(3)； 步骤3:待喷嘴包(3)内金属液体面达到1/3~3/4喷嘴包高度时，提升升降式塞板(3.2)，使金属液体从喷嘴(3.1)中喷出； 步骤4:在步骤3进行的同时，控制第一液压缸(11)和/或第二液压缸(7)使可升降式中间包(I)内金属液体液面与喷嘴包(3)内金属液体液面保持一致； 步骤5:金属液体由喷嘴(3.1)喷到冷却辊(4)上进行初始冷却，然后经过初始冷却后的金属液体进入冷却通道，随着冷却辊(4)和冷却履带(6)的转动，经过初始冷却后的金属液体在冷却通道内实现双面冷却从而凝固形成带材，待带材温度降至相变温度以下时，由冷却通道的出口输出； 步骤6:带材从冷却通道出来的同时，磁性卷取机(5)的磁性卷筒紧贴冷却辊(4)，将带材吸住并卷取，同时磁性卷取机(5)的磁性卷筒向后退，以保证卷取的连续性，磁性卷取机(5)的磁性卷筒退到固定位置后，磁性卷取机(5)的磁性卷筒即可进行正常卷取，即完成整个急冷制带的工艺，上述固定位置的确定原则是:金属卷最大卷径时，不与冷却辊(4)干涉。
9.根据权利要求8所述的急冷制带方法，其特征在于:所述步骤I中，在金属液体注入可升降式中间包(I)后向可升降式中间包(I)内充入保护气体；步骤2中，待金属液体从可升降式中间包(I)通过虹吸管(2)流到喷嘴包(3)时，再向喷嘴包(3)充保护气体，使喷嘴包(3)内的压力范围保持在0.10~0.25Mpa。
10.根据权利要求8所述的急冷制带方法，其特征在于:步骤5中，所述相变温度为6000C ;所述冷却辊(4)和冷却履带(6)转 动的线速度相同。
【文档编号】B22D11/06GK103480811SQ201310476390
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】张凤泉, 蒋扬虎, 周桂峰, 曾春, 刘继雄 申请人:武汉钢铁(集团)公司