一种基于倾斜式铸轧机的型材铸轧方法及系统与流程

文档序号：17085417发布日期：2019-03-09 00:56阅读：528来源：国知局

本发明涉及一种基于倾斜式铸轧机的型材铸轧方法及系统。

背景技术：

型材一般指金属型材，型材在制造业领域以及建筑领域均应用即为广泛，型材一般有角钢、工字钢、铝合金异形型材等，型材制备的通用工艺是：铸锭-加热-挤压成型。铸锭过程中存在晶粒粗大和能耗高的缺点，且整个工艺投资大，成本高，生产线长；

另外，公开号为105312520a的中国专利公开了一种碳化硅颗粒增强铝基复合型材铸轧成形设备及铸轧方法；其核心技术方案是：包括碳化硅颗粒增强铝基材复合浆料制备装置、滑动水口、布流组件、带有异形截面孔型的双辊铸轧机。该文献还提供了一种制造碳化硅铝基材复合型材的连续铸轧方法，利用机械搅拌方法制备碳化硅颗粒增强铝基材复合浆料，并将其通过布流组件，连续均匀地注入两铸轧辊单元组成的铸轧熔池内，实现碳化硅颗粒增强铝基材复合型材的连续铸轧成形。该方法采用液态复合浆料浇注，解决了难变形金属基复合材料型材近终成形问题，也可以通过浇注合金钢、铝合金、镁合金等其他金属熔液，实现单质金属异型截面型材的直接铸轧成形，替代传统挤压成形工艺，具有节能、流程短、高效等优点。该系统的核心在于采用“立式”的铸轧机实现型材的一体式冷却和轧制，效率高，但是一般型材长度都在6米以上，因此，而该方案采用立式铸轧机，只适合于制备较短的型材(一般不会超过1米)的功能，因此，且应用范围受到很大局限。另外立式铸轧机构还具有以下缺点：侧封机构处容易漏液，一旦漏液容易损坏整个铸轧系统。

另外，该系统只能单独制备一条型材，生产效率较低。

因此，有必要设计一种新的型材铸轧方法及系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于倾斜式铸轧机的型材铸轧方法及系统，该基于倾斜式铸轧机的型材铸轧系统易于实施，生产效率高。

发明的技术解决方案如下：

一种基于倾斜式铸轧机的型材铸轧系统，包括熔炼炉、前箱、布流机构、铸轧机构和引导机构；

熔炼炉与前箱通过连接机构(如管道，槽式部件等)相连，熔炼炉中的熔液经连接机构进入前箱中；

前箱中的熔液经布流机构流入铸轧机构中；

所述的铸轧机构包括上轧辊(1)和下轧辊(2)；上轧辊与下轧辊的轴线平行，且上轧辊与下轧辊的轴线形成的平面与水平面的夹角大于0度且小于90度一般为5～30度，优选5，10，15，20，25度；上轧辊或下轧辊的辊面处设有型腔；在铸轧过程中，上轧辊和下轧辊在驱动机构的驱动下旋转；上轧辊与下轧辊的旋转方向相反；熔液在铸轧机构中冷却并被铸轧成型材，型材经引导机构弯折后呈横向输出。横向是指与水平面的夹角不大于10度。

所述的上轧辊和下轧辊内均设有冷却装置，所述的引导机构包括上引导辊和下引导辊。上引导辊和下引导辊的轴线平行，且轴线位于竖直平面内，所述的轴线与上轧辊的轴线平行。

所述的铸轧机构中设有n组型腔，n为自然数，且n≥2；

布流机构中设有与所述n组型腔对接的n个布流通道。

布流机构为二级布流机构；所述的二级布流机构包括一次布流管(6)、储液箱(7)和n个二次布流管(8)；一次布流管连接储液箱与前箱，二次布流管的后端与储液箱连接，n个二次布流管的前端分别与n组型腔对应相接。

n为2-16之间的自然数。

前箱、连接机构或熔炼炉中设有除杂装置或除气装置。除气装置优选为超声除气装置。

前箱中设有用于细化晶粒的脉冲电场发生装置。

基于倾斜式铸轧机的型材铸轧系统还包括设置在铸轧机构前端的引导装置、整形装置和剪切装置中的至少一种。剪切装置处设有稳定机构，保障剪切时切口变形小，且平整。稳定机构能在剪切时固定型材，如通过抱箍固定型材等。或通过与型材相适配的模具顶住型材，最大限度地防止型材变形。

冷却装置为基于冷却水管或冷却水槽的水冷装置，所述的冷却水管或冷却水槽依型腔的形状而排布，型腔边缘的任何一处到离该处最近的冷却水槽或冷却水管之间的距离s与预设定值s0之间的距离差δs小于预设误差值(如5mm-20mm)，有利于保障均匀冷却。

一种基于倾斜式铸轧机的型材铸轧方法，包括以下步骤：

步骤1：熔炼原料及熔液存储；

在熔炼炉中将含金属的原料(如金属原料或金属材料与碳化硅颗粒混合的原料)熔炼成熔液后进入前箱；

步骤2：布流及成型；

驱动上轧辊和下轧辊的旋转(优选匀速旋转)，前箱中的熔液经布流机构进入到铸轧机构中的型腔中冷却并凝固以及铸轧；

所述的铸轧机构包括上轧辊(1)和下轧辊(2)；上轧辊与下轧辊的轴线平行，且上轧辊与下轧辊的轴线形成的平面与水平面的夹角大于0度且小于90度；上轧辊或下轧辊的辊面处设有型腔；在铸轧过程中，上轧辊和下轧辊在驱动机构的驱动下旋转；上轧辊与下轧辊的旋转方向相反；

步骤3：型材输出；

凝固且被铸轧后成型的型材从铸轧机构输出；

步骤4：型材弯折；

型材经引导辊的引导而弯折，型材呈横向输出。横向是指与水平面的夹角不大于10度。

基于倾斜式铸轧机的型材铸轧方法，采用前述的基于倾斜式铸轧机的型材铸轧系统实现型材铸轧。

精炼后的熔液进入双辊机进行轧制，采用双辊方式进行轧制，为了轧制出不同形状的型材(如角钢，工字钢等)，需要在辊上设置凹槽等机构，即型腔。

主要步骤：熔炼-精炼-脉冲/超声处理(细化晶粒)-布料-铸轧-引导-剪切-整形(整理)。

在铸轧过程中，能实现间隙检测和监测，间隙是指布流出口与型腔之间的间隙。

采用熔炼炉熔化金属，再经过除气、除杂进入前箱进行精炼，精炼过程中，可以加入脉冲电场，达到使得晶粒朝向有序且细化晶粒的效果，从而有利于改善型材的特性。

本发明主要涉及钢材和铝材的铸轧。

多根型材同时铸轧，并行处理，提高生产效率。1-20根都可以。多个嘴流出液体。

2次布流：1次在于前箱的出口，2次在于进轧辊之处。

水平和倾斜式的优点：物料连续出料。不受长度限制。因为普通的型材长度都在6米以及6米以上。

精炼时，具有除杂和除气工序(装置)，提高粒度。因为金属的强度和粒度有关，细化晶粒可以提高型材的强度。

能提高强度10多个百分点。

熔体，除杂质以降低强度。

超声除气，同时还可以细化晶粒。

截断过程，为防止变形，先用稳定装置将型材固定，再下刀

有益效果：

本发明的基于倾斜式铸轧机的型材铸轧方法及系统，具有以下特点：

(1)采用独特的倾斜式结构

采用倾斜式结构，与引导机构相配合，可以连续生产长度较长的型材，生产(成品送出)环节更为合理，避免立式机构对型材长度的限制。

(2)并联铸轧，生产效率倍增。

铸轧辊具有多个并联的型腔，并配合多口(嘴)的布流机构，可以实现并行铸轧，即一次轧制多根型材，能极大提高生产效率。

(3)二级布流，保障稳定生产

采用二级布流，能稳定熔液的流速和流量，能实现流速稳定，压力稳定，且调节流速和流量极为方便，易于控制，有利于提高铸轧质量。

(4)具有除杂、除气及电场，有利于提高型材的性能

通过除杂装置，能有效降低杂质的含量，提高产品强度等方面的品质。

通过超声波除气装置，能显著减少熔液中的起泡，并进一步细化熔体内部的晶粒，有利于提高金属材料的品质。

通过电场，能进一步提高金属颗粒的一致性和方向性，从而有利于晶粒在微观上的规则排布，从而显著提高金属型材的品质。

(5)具有独特的冷却机构

冷却水槽，随着型腔的形状而变化，使得整个截面能同时同步凝固，可以实现均匀冷却，从而有利于保障最终型材的在品质上的均一性。

总而言之，本发明方法的主要技术效果在于流程短，成本低，且能显著提高型材的品质(如晶粒更细，杂质更少等)，且生产效率高，适合推广实施。

附图说明

图1为基于倾斜式铸轧机的型材铸轧系统的总体结构示意图；

图2为铸轧机构内的型腔及水冷装置示意图；

图3为设有3组型腔的铸轧机构示意图；

图4为两级布流机构示意图。

标号说明：1-上轧辊，2-下轧辊，3-型腔，4-冷却管，5-前箱，6-一次布流管，7-储液箱，8-二次布流管。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：如图1～4，一种基于倾斜式铸轧机的型材铸轧系统，包括熔炼炉、前箱、布流机构、铸轧机构和引导机构；

熔炼炉与前箱通过连接机构(如管道，槽式部件等)相连，熔炼炉中的熔液经连接机构进入前箱中；

前箱中的熔液经布流机构流入铸轧机构中；

所述的铸轧机构包括上轧辊1和下轧辊2；上轧辊与下轧辊的轴线平行，且上轧辊与下轧辊的轴线形成的平面与水平面的夹角大于0度且小于90度；上轧辊或下轧辊的辊面处设有型腔；在铸轧过程中，上轧辊和下轧辊在驱动机构的驱动下旋转；上轧辊与下轧辊的旋转方向相反；熔液在铸轧机构中冷却并被铸轧成型材，型材呈横向输出，优选水平输出型材。

所述的上轧辊和下轧辊内均设有冷却装置，所述的引导机构包括上引导辊和下引导辊。

所述的铸轧机构中设有4组型腔，

布流机构中设有与所述4组型腔对接的4个布流通道。

布流机构为二级布流机构；所述的二级布流机构包括一次布流管6、储液箱7和4个二次布流管8；一次布流管连接储液箱与前箱，二次布流管的后端与储液箱连接，4个二次布流管的前端分别与4组型腔对应相接。图4中为4个二次布流管，与4个型腔对应。