专利名称：振动式双辊薄带铸轧机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金机械技术领域，特别是涉及一种振动式双辊薄带 铸轧机，属于冶金工业短流程工艺金属薄带生产设备，它由高温液态金属 直接铸轧成板带材，适用于薄带金属加工的一种新型铸轧生产方式。
背景技术：
目前，普通铸轧机直接采用铸轧辊为结晶辊，铸轧机工作的时候，两 铸轧辊同步轧制运动，凝固终了点的位置在凝固区板厚中心对称面上，最 终的凝固区域呈狭长的"V"形带，凝固终了点在"V"形下部尖点处，在 此区域极易沉积各种杂质，并产生偏析、裂纹、分层等缺陷。因此，控制 凝固点位置和凝固区域形状对减少铸轧缺陷至关重要。
发明内容
为了克服普通铸轧机存在的偏析、裂纹、分层等缺陷，本发明提供一 种振动式双辊薄带铸轧机，该发明采用振动铸轧技术进行反复搓轧，因此 可以打碎枝晶细化晶粒，改变液固两相区交界线形状，使凝固终了点位置 不固定在板厚对称面上，而是沿一曲面改变。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是振动式双辊薄带铸轧机的 压下机构与非振动侧铸轧辊的轴承座连接，并装在机架的滑道上；振动侧 铸轧辊的轴承安装在振动侧轴承座之中，固定板用螺栓将左垫板和振动侧 铸轧辊轴承座固联在一起；所述振动侧铸轧辊轴承座的下部安装振动装置， 所述振动装置为机械式振动装置、液压式振动装置或电磁式振动装置。铸 轧机工作时，金属熔液通过浇注系统进入两铸轧辊隙的熔池里，两个铸轧 辊做同步轧制运动的同时，其中振动侧铸轧辊既作轧制运动又按设定的频 率和振幅做上下往复振动，从而实现往复搓轧。
本发明经过铸轧辊冷却、结晶、凝固，搓轧改变了铸轧区温度场的分 布和金属熔液熔池凝固区域形状，使终了凝固点位置上移，液相区变短。 凝固终了点附近熔池形状由原来的狭长的"V"形状变为光滑曲面形状。由
于凝固位置上移，固相区变长，会引起轧制力增大。为实现最佳铸轧工艺 制度，应尽可能使终了凝固位置接近出口，这就需要提高铸轧速度，从而 实现高速铸轧，同时也减小了轧制力。
本发明的有益效果是所形成的振动搓轧可以改变普通双辊薄带铸轧 凝固机理，使凝固终了点位置上移，改变凝固液穴的形状，均布合金成分， 减少偏析，细化晶粒，且可以减少裂纹、分层等产品缺陷。另外该铸轧方 式还有益于提高铸轧速度，从而提高了产品质量和生产效率。该机可用于 黑色金属、有色金属和复合材料带材或板材的成形加工。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是振动式双辊薄带铸轧机的结构示意图2是振动式双辊薄带铸轧机的A-A剖视图3是振动式双辊薄带铸轧机I部位的局部放大图4是电磁振动式双辊薄带铸轧机的结构示意图5是液压振动式双辊薄带铸轧机的结构示意图6振动式铸轧和普通铸轧凝固原理图。
在上述附图中，l.压下机构，2.机架，3.非振动侧轴承座，4.非振侧 铸轧辊，5.薄带产品，6.熔池，7.滑道，8.浇注系统，9.振动侧铸轧辊， IO.振动侧轴承座，ll.轴承，12.左垫板，13.直线运动滚子轴承，14.右垫 板，15.螺栓，16.螺栓，17.固定板，18.固定板，19.螺栓，20.振动轴，21. 连杆，22.外偏心套，23.旋转轴，24.内偏心套，25.螺栓，26.衔铁，27. 弹簧，28.衔铁心轴，29.电磁线圈，30电流调节器，31.振动活塞，32.弹 簧，33.心轴，34.液压油，35.液压缸，36.液压伺服系统。
振动式双辊薄带铸轧机的工作原理铸轧机工作时，金属熔液通过浇 注系统8进入两铸轧辊隙中的熔池6里，非振动侧铸轧辊4和振动侧铸轧 辊9两辊起冷却、轧制双重作用，振动装置带动装在振动侧铸轧辊9上的 振动侧轴承座IO做上下往复振动，所述振动装置是机械式振动装置、液压 式振动装置或电磁式振动装置等。这样振动侧铸轧辊9也随之做上下往复 振动，熔池6的金属熔液在振动侧铸轧辊9的作用下结晶凝固并轧成薄板。
具体实施例方式
实施例l机械振动式双辊薄带铸轧机
图l是本发明公开的一个机械振动式双辊薄带铸轧机。连杆21的一端套 装在振动轴20上，其另一端套装在转动轴23上，振动轴20安装在振动侧轴 承座10的下部(见图2)。转动轴23上套装曲柄装置，所述曲柄装置由套在 一起的外偏心套22和内偏心套24组成，两者都有偏心量，相对旋转一个角 度后由螺钉25固定在一起，形成偏心量不同的曲柄装置。
轴承11的内环装有振动侧铸轧辊9，轴承11安装在振动侧轴承座10内。 非振动侧铸轧辊4安装在非振动侧轴承座3内，非振动侧轴承座3安装在机架 2的滑道7上，压下机构1与非振动侧轴承座3连接，用来调节辊缝。
固定板17通过螺栓15和螺栓16将左垫板12和振动侧轴承座10固定 在一起，固定板18通过螺栓19将右垫板14和机架2固定在一起，固定板 18和右垫板14焊接在一起。左垫板12和右垫板14两者之间装有直线运动 滚子轴承13 (见图3)和相互约束的燕尾槽机构。当左垫板14随振动侧轴 承座10 —起上下振动时，而右垫板14固定不动，这样振动侧铸轧辊9的 轧制力通过左垫板12压在直线运动滚子轴承13上，直线运动滚子轴承13 也随左垫板12上下滚动，这样有效地降低了磨擦力。铸轧机工作的时候， 振动装置带动振动侧轴承座IO振动时，同时也要带动装在振动侧轴承座10 里的振动侧铸轧辊9 一起做上下往复振动，振动的频率和振幅可由振动装 置设定。
普通铸轧机工作时(见图6)，凝固的液穴是一个V形，终了凝固点的位 置很低，这样的凝固方式的缺陷是温度分布云图按一层层分布，由里到外 温度逐步减小，薄板中心温度最高，这样的温度分布容易造成分层，进而 发生裂纹，以及出现与温度分布相关的缺陷。"V"形底部，即终了凝固点， 有时出现向下偏移的波动时，薄板的中心还含有没有完全凝固的液态金属， 就被铸轧辊轧制出辊缝，这种情况极易发生金属液被轧出板心的现象，即 "轧漏"发生，铸轧中断。各种杂质及难熔熔质容易积聚在中心位置，会 造成偏析现象，图中，普通铸轧机终了凝固点到两辊中心线的位置长度即 固相区长度为L1。
振动式铸轧机由于振动侧铸轧辊9上下不停的振动，液、固两相区被振 动侧铸轧辊不停地搓、揉，液相区和两相区相互搅合在一起，v形底部的尖 端部分消失，变为一个如图6中所示比较平滑的曲线。经过这种搓轧，改变 了铸轧凝固区域的凝固机理，原来的温度分布形式被打破，温度分布变得 比较均匀，可以有效减少由温度分布不均造成的多种缺陷，如分层、内裂
等。设振动铸轧机终了凝固点到两辊中心线的位置长度即固相区长度为L2， 与普通铸轧机的固相区长度比较，可以发现，普通铸轧机和振动式铸轧机 以同样的铸轧速度工作，L1大于L2的长度，由于振动铸轧机终了凝固点的 上升，V形尖端液态部分，已被从熔池其它部位的凝固物或半凝固物填充， 铸轧辊轧制固相区和液固两相区增大，这样铸轧力矩和轧制力将会增大， 这对铸轧机的工作来讲，不是一个最优工艺操作，用增大振动式铸轧机铸 轧薄板的速度的方式，来减小铸轧力矩和铸轧力，这样，可以使振动铸轧 机的终了凝固点的位置可以降低到普通铸轧机的凝固点的位置，从一定的 程度上来讲，振动的铸轧辊的生产方式可有效提高铸轧速度。
另外，振动侧铸轧辊9不断地振动，可以搅拌金属熔液及两相区，使合 金各成分得到均匀分布，可以有效地减少宏观偏析和微观偏析，各种杂质 不再汇集在V形的底部，而是在平滑曲线面均布，这对提高板的性能有积极 的效果。同时由于振动搓轧的作用，打碎了二次枝晶，打碎的枝晶又可以形 成一个新的晶核，使粗大的柱状等轴晶向细小的等轴晶转化，使晶粒得到 细化，可以取代晶粒细化剂，防止二次污染，振动不断地改变晶核在生长 过程位向，使结晶取向分散，获取晶粒密度比较高的带坯组织。
振动式铸轧机生产不锈钢薄带的铸轧工艺流程
1. 治炼
将需要冶炼的原料及各种合金材料按照预先设计好的比例投入烙炼炉 内，启动电源熔炼，当炉料达到全部熔化后且达到要求的温度后，进行造 渣，并通入氩气进行保护，然后准备出钢。不锈钢钢水出炉温度一般为 1620-1660°C，开始浇注温度控制在147(TC。
2. 中间包的准备和预热
中间包内附有内衬，并涂上耐火涂料，保证中间包里面清洁，以防有
杂质进入钢水，影响钢水质量。铸轧时要使水口对中，同时还要对中间包
进行烘烤，使其温度达到800-IOO(TC。
3. 浇注水口的预热与安装
浇注水口放入加热炉内进行加热，要预热到1100-120(TC左右，达到所 要求的温度时，取出安装在铸轧机相应的位置，准备进行铸轧。
4. 冷却水控制
铸轧辊外表面温度由辊芯里部冷却水来冷却，冷却水出水温度为35i:， 冷却水压力为O. 2 Mpa，最大为O. 5Mpa。
5. 辊缝调节
铸轧开始前，先由弹簧将辊缝宽度压到零，由凝固壳将辊缝撑开，当 凝固壳增加到足够厚度时由压下螺丝限制辊缝的最大开口度，保证沿纵向 铸带的厚度一致。
铸轧开始后，打开振动式铸轧机的电源和循环冷却水，暂不打开振动 装置。钢水经过水口进入两旋转铸轧辊辊缝之间的熔池6里，并在铸轧辊表 面上形成一层凝固壳，凝固壳的厚度逐渐增加，当凝固壳增加到足够厚度 时，就被两个正在旋转的铸轧辊巻入辊缝之间，随凝固壳的厚度逐渐增加， 辊缝被凝固壳挤大，直至最大开口度。
当振动式铸轧机能稳定生产出的板带5时，打开振动装置，振动频率可 以先设为10 30赫兹，振动侧铸轧辊9就在振动装置的带动下上下往复振 动，并和非振动侧铸轧辊4一起，做轧制运动，从而形成搓轧。如果想改变 振动振幅，可以将振动式铸轧机停下，松开固定在一起的外偏心套22和内 偏心套24，相对旋转相应的角度，再固定在一起。如果想改变振动频率， 不必停下铸轧机，直接调节电机(振动装置由该电机驱动)提供电源的变 频器即可。
实施例2电磁振动式双辊薄带铸轧机
如图4所示，电磁振动式振动装置主要由衔铁26、弹簧27，衔铁心轴28， 电磁线圈29，电流调节器30组成。衔铁心轴28约束弹簧27并将衔铁26和振 动侧轴承座10固定在一起，电流调节器30控制电流的大小和方向以及频率 等，当线圈中通有电流时，电磁铁产生电磁力，吸引振动侧轴承座10及其
附带部件向下运动，当电流消失时，电磁力也消失，振动侧轴承座io在弹
簧27的作用下向上运动至原来的位置，这样就完成了一个振动的过程。衔
铁26的振幅和频率由电流调节器30控制。 实施例3液压振动式双辊薄带铸轧机
液压振动装置主要由振动活塞31、弹簧32、心轴33、液压油34、液压 缸35、液压伺服系统36组成。心轴33将振动侧轴承座10和振动活塞31固定 在一起，液压缸35固定在机架2上，液压油34由液压伺服系统36控制，振动 活塞28的振动频率和振幅由液压伺服系统32来控制。
该系统工作时，伺服系统36使液压油34流向液压缸35，液压油34处于 高压状态，振动活塞31在液压油34的压力下，带动振动侧轴承座10向上运 动，当振动活塞运运到一定位置时，伺服系统36使液压油34流出液压缸35， 液压油34处于低压状态下，振动侧轴承座10在自身重力和弹簧29的弹簧力 作用下，向下运动，并回到原来的位置，这样液压振动装置就完成了一个 振动过程。
权利要求
1.一种振动式双辊薄带铸轧机，包括压下机构(1)、机架(2)、非振动侧轴承座(3)、非振动侧铸轧辊(4)、熔池(6)、滑道(7)和浇铸系统(8)，非振动侧铸轧辊(4)和振动侧铸轧辊(9)内部通有冷却循环水，其特征是压下机构(1)与装有非振动侧铸轧辊(4)的非振动侧轴承座(3)连接，振动侧铸轧辊(9)的轴承(11)安装在振动侧轴承座(10)之中，振动侧轴承座(10)的下部安装振动装置；非振动侧轴承座(3)和振动侧轴承座(10)在机架(2)上呈水平放置，非振动侧轴承座(3)装在机架(2)的滑道(7)上；固定板(17)通过螺栓(15)和螺栓(16)将左垫板(12)和轴承座(10)固联，固定板(18)用螺栓(19)将右垫板(14)和机架(2)固联，左垫板(12)和右垫板(14)之间安装直线运动滚子轴承(13)。
2. 根据权利要求1所述的振动式双辊薄带铸轧机，其特征是所述振 动装置为机械式振动装置、液压式振动装置或者电磁式振动装置；振动装 置的振幅为0. 1 10mrn，频率1 200赫兹。
3. 根据权利要求1或2所述的振动式双辊薄带铸轧机，其特征是所 述机械式振动装置为曲柄滑块装置，曲柄滑块装置的外偏心套(22)和内 偏心套(24)套装在旋转轴(23)上，外偏心套(22)和内偏心套(24) 都有偏心量；连杆(21)的一侧套在曲柄滑块装置上，另一侧与振动轴(20) 连接，所述振动轴(20)安装在振动侧轴承座(10)的下部。
4. 根据权利要求1或2所述的振动式双辊薄带铸轧机，其特征是所 述电磁式振动装置由衔铁(26)、弹簧(27)、衔铁心轴(28)和电磁线圈(29)和电流调节器(30)组成，衔铁(26)与振动侧轴承座(10)固联， 电磁线圈(29)的电流由电流调节器(30)调节。
5. 根据权利要求1或2所述的振动式双辊薄带铸轧机，其特征是所 述液压式振动装置由振动活塞(31)、液压缸(35)和液压伺服系统(36) 组成，心轴(33)将振动侧轴承座(10)和振动活塞(31)固定在一起， 液压缸(35)固定在机架(2)上，振动活塞(31)的振动频率和振幅由液 压伺服系统(36)来控制。
全文摘要
本发明公开一种振动式双辊薄带铸轧机，其特征是压下机构(1)与装有非振动侧铸轧辊(4)的非振动侧轴承座(3)连接，非振动侧轴承座(3)装在机架(2)的滑轨(7)上，振动侧铸轧辊(9)的轴承(10)安装在振动侧轴承座(10)之中，非振动侧轴承座(3)和振动侧轴承座(10)在机架(2)上呈水平放置，振动侧轴承座(10)的下部安装振动装置；固定板(17)通过螺栓(15)和螺栓(16)将左垫板(12)与振动侧轴承座(10)固联，固定板(18)用螺栓(19)将右垫板(14)与机架(2)固联，左垫板(12)和右垫板(14)之间安装直线运动滚子轴承(13)。本发明可改变凝固机理，使凝固终了点位置得以提升形成凝固终了面，从而可提高铸轧速度。同时，本发明还具有均化成分、消除内裂和偏析作用，能够大大改善产品质量。该机可用于黑色金属、有色金属和复合材料带材或板材的成形加工。
文档编号B21B13/22GK101181719SQ20071018537
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年12月7日
发明者沛 张, 杜凤山, 许志强, 路鹏程 申请人:燕山大学