专利名称：一种静磁场双辊铸轧机的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金轧制设备技术领域，特别涉及一种静磁场双辊铸轧机。
背景技术：
双辊铸轧在铝合金板带材的生产中已广泛使用，各国双辊铸轧机主要用来生产铝及铝合 金板带材，双辊铸轧机设备投资小、运行费用低，传统双辊铸轧技术只能用于生产凝固温度 萆围小的合金，对于凝固温度范围大的高合金元素合金很难铸轧成型。
铸轧工艺是有色金属制备板带材坯料的主要方法，也是今后钢铁材料的发展方向，铸轧 坯料质量控制着材料成品的质量。由于铸轧过程的不平衡凝固，会在晶界出现网状脆性第二 相，合金组织严重不均匀，强度和塑性差。目前在提高铸轧坯料质量方面的技术主要有提高 铸轧速度和冷却强度，采用在铸轧区前沿进行电磁振荡达到搅拌和细化晶粒的目的。但是上 述两种技术在实际应用中还存在很大缺陷和难题，离生产实际还有一定距离。
镁工业的发展途径是大力发展镁合金的应用，但镁合金制品的生产目前以铸造为主要手 段，*极大限制了镁合金的应用。因此必须大力发展镁合金的变形加工工艺，提供高性能、低 价格的金属板材。为了改变镁工业的生产流程，扩大以板材为中间材料，通过各种变形加工 '的生产方法制造镁合金零件。但变形加工的生产方法要求板材必须适合变形的要求，有良好 的冷热变形能力，因此开发生产成本低、铸轧坯料质量高的双辊铸轧技术具有十分重大意义。
现有的双辊铸轧机，包含有机架、机架支撑的铸轧辊，以及铸轧辊连接轴、减速机和电 机，依次相连的力传动机构，这种传统的双辊铸轧机只能生产凝固温度范围小的合金。铸轧 过程常因为不平衡凝固，会在晶界出现网状脆性第二相，合金组织严重不均匀，强度和塑性 下降，为解决这一问题，常通过提高铸轧速度和冷却强度办法，或在铸轧区前进行电磁振荡 搅拌办法达到细化晶粒目的，虽然取得一定效果，但还存在很大缺陷和难题，仍不理想。
发明内容
为解决现有技术所存在的问题，生产细晶、净化、合金元素分布均匀和无裂纹的高性能 金属板带材，本发明提供一种静磁场双辊铸轧机。
本发明的静磁场双辊铸轧机包含有机架、架内上轴承座和其中的上铸轧辊、架内下轴承 座和其中的下铸轧辊；其中上铸轧辊、第一传动轴、第一减速机、第一直流电机依次相连；下铸轧辊、第二传动轴、第二减速机、第二直流电机依次相连；机架上还设有水冷系统和用 于调整下铸轧辊升降的液压缸，两个磁极分别与上、下铸轧辊相接触，上铸轧辊与第一磁极 相接触，下铸轧辊与第二磁极相接触，在磁极上与轧辊相接触的部位设有起润滑作用的石墨 条，第一磁极、第二磁极均与铁芯相连，铁芯上设有励磁线圈，励磁线圈与直流电源相连。 在第一直流电机和第二直流电机相邻处设有电机隔磁块。第一减速机和第二减速机相邻处设 有减速机隔磁块。上轴承座顶部和侧部设有上座隔磁块，下轴承座侧部设有下座隔磁块，上 轴承底部和下轴承座顶部之间从上至下依次设有上座低碳垫块、中间隔磁块和下座低碳钢垫 块，上下轴承座之间的轴承定位销为1Crl8Ni9Ti钢销。本发明所采用的励磁线圈，匝数为300 一600,采用铜管制作，外径为lH2mm，载流量为600—800A。其中电机隔离磁块、减速 机隔磁块、上座隔磁块、下座隔磁块和中间隔磁块可为铜质或不锈钢或铝合金隔磁材料。
本发明利用直流电源在铜管制作的线圈上施加大电流，利用超低碳钢做成的磁极，把线 圈产生的静磁场通过铸轧辊施加在辊缝间。辊缝间磁场的特征是磁场强度与辊缝大小成反比， 离中心面越远磁场强度越小。由于轧辊间施加了较强的静磁场，通过铸轧咀子流入的金属熔 体由于静磁场的制动作用，降低了熔体流动的速度，熔体流动速度快的部分受到的制动力越 大，速度降低得越多，因此静磁场的作用降低了熔体流动的不均匀性，提高了熔体温度的均 匀性，减小了由于温度不均匀引起的热应力，减少铸轧坯料的裂纹倾向；同时，熔体流动的 均匀化，降低了熔体流动的湍流，起到了减少夹杂效果，达到了净化熔体的目的。
铸轧过程中，金属熔体在两辊缝间冷却凝固，由于静磁场的施加，熔体金属原子的自由 移动受到静磁场的牵制作用，降低了合金元素的扩散能力，合金元素在熔体凝固过程中转移 到残余熔体的数量减少，提高了合金元素在基体内的含量，减少了晶界处化合物的含量，提 高了铸轧坯料的强度和塑性，降低了铸轧坯料产生裂纹的倾向。
本发明铸轧坯料在细化铸轧态组织的同时，增加了基体内合金元素的含量，减少了晶界 处不利于塑性的脆性化合物相数量，净化了铸轧组织，达到了净化、细化、提高塑性和强度 的目的，大幅度提高铸轧板材质量的目的。
静磁场铸轧时，由于静磁场强度与两辊间距成反比，辊缝间距越小，磁场强度越大，因 此铸轧过程中要求熔体凝固区域应该尽可能临近铸轧区出口处，即铸轧区长度不能太长，保 证凝固前沿靠近磁场强度较大的区域完成，才能尽可能达到利用静磁场改善组织性能的目的。
实验证明，当铸轧速度和熔体的温度较低时，由于凝固过程在未达到静磁场最强处就已 经结束，静磁场对固态金属的影响很小，合金元素在晶内含量提高得较少，对晶界处析出相的形状和数量产生的影响较小，而提高铸轧速度和熔体浇注温度时，凝固过程在静磁场较强 的出口附近区域进行，合金元素在晶内含量得到较大提高，晶界处析出相数量减少，夹杂物 也明显减少，铸轧坯料直接冷轧极限变形量得到较大提高。
本发明对多种金属包括铝、镁、、锌、铜、钢及其合金板材进行多种厚度的生产性铸轧实 验，具有投资低、铸轧坯料内部组织细小、干净，质量好的优点。
图1是本发明机组结构示意图
图2是图一中机架与铸轧辊位置示意图
其中l.电流电源，2.励磁线圈，3.铁芯，4.水冷系统，5.机架，6.第一磁极，7.第一传 动轴，8.第一减速器，9.第一直流电机，10.电机隔磁块，ll.第二直流电机，12.减速机隔磁 块，13第二减速机，14.第二传动轴，15.第二磁极，16.下铸轧辊，17.上铸轧辊，18.上轴 承座，19.下轴承座，20.上座隔磁块，21.上座低碳钢垫块，，22.中间隔磁块，23.下座低碳 钢垫块，24.轴承定位销，25.下座隔磁块，26.液压缸
具体实施例方式
本发明的结构如图一所示包括机架5、架内上轴承座18和其中的上铸轧辊17、架内下 轴承座19和其中的下铸轧辊16;上铸轧辊17、第一传动轴7、第一减速机8、第一直流电机 9依次相连；下铸轧辊16、第二传动轴14、第二减速机13、第二直流电机11依次相连；机 架上还有水冷系统4和用于调整下铸轧辊升降的液压缸26，上铸轧辊17与第一磁极6接触， 在下铸轧辊16与第二磁极15接触，在两磁极上与轧辊相接触的部位设有起润滑作用的石墨 条，第一磁极6、第二磁极15均与铁芯3相连，铁芯3上设有励磁线圈2，励磁线圈2与直 流电源1相连。第一直流电机9和第二直流电机11相邻处设有电机隔磁块10。第一减速机8 和第二减速机13相邻处设有减速机隔磁块12。上轴承座18顶部和侧部设有上座隔磁块20， 下轴承座19侧部设有下座隔磁块25，上轴承座18底部和下轴承座19顶部之间从上至下依 次设有上座低碳钢垫块21、中间隔磁块22和下座低碳钢垫块23，上下轴承座之间的轴承定 位销24为1Crl8Ni9Ti钢销。励磁线圈2采用铜管，匝数为300_600，外径为10—12mm， 载流量为600—800A。电机隔离磁块10、减速机隔磁块12、上座隔磁块20、下座隔磁块25 中间隔磁块22可为铜质或不锈钢或铝合金隔磁材料。铜管内腔与水冷系统相连。
采用本发明的静磁场双辊铸轧机制备不同材料例l
生产铝及铝合金时，铸轧辊采用炮钢制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台15千 瓦电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或 1Crl8Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为600安培，励磁线圈匝数 为300，铜管外径为10imn，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，镁合金牌号为AZ61,熔体绕注 温度为700~720°C,冷却水温度15'C,铸轧速度为0.8 1.2m/min,铸轧辊辊缝为5毫米， 铸轧区长度为60毫米，嘴子内熔体高度为IOO毫米。
例2
生产镁及镁合金时，铸轧辊采用炮钢制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台15千 瓦电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或 1Crl8Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为800安培，励磁线圈匝数 为600，铜管外径为12mm，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，镁合金牌号为AZ61,熔体浇注 温度为72(TC,冷却水温度15°C,铸轧速度为3 4m/min，铸轧辊辊缝为5毫米，铸轧区长 度为60毫米，嘴子内熔体高度为IOO毫米，熔体浇注过程采用Ar气体保护。
例3
生产铜及铜合金时，铸轧辊采用炮钢制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台15千 瓦电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或 1Crl8Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为600安培，励磁线圈匝数 为500，铜管外径为llmm，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，镁合金牌号为AZ61,熔体浇注 温度为700 72(TC，冷却水温度15'C，铸轧速度为2 3m/min，铸轧辊辊缝为5毫米，铸轧 区长度为60毫米，嘴子内熔体高度为100毫米。
例4
生产钢时，铸轧辊采用炮钢或白铜制作，铸轧辊直径500毫米，采用单独的两台30千瓦 电动机分别传动，用隔磁材料把两个传动部分分别安装，其中上辊的轴承周围采用黄铜或 lCrl8Ni9Ti不锈钢与牌坊之间进行隔磁处理，线圈施加直流电流为800安培，励磁线圈匝数 为600，铜管外径为12mm，辊缝间静磁场强度为0.5特斯拉，钢号为1Crl8Ni9Ti，熔体浇注 、ag为1^50 175(TC，冷却水温度15。C,铸^il^为30 80m/min，铸轧辊辊缝为5毫米， 铸轧区长度为60毫米，嘴子内熔体高度为100毫米。
权利要求
1. 一种静磁场双辊铸轧机，包括机架、架内上轴承座和其中的上铸轧辊、架内下轴承座和其中的下铸轧辊；上铸轧辊、第一传动轴、第一减速机、第一直流电机依次相连；下铸轧辊、第二传动轴、第二减速机、第二直流电机依次相连；机架上还设有水冷系统和用于调整下铸轧辊升降的液压缸，其特征是产生静磁场的两个磁极分别与上、下铸轧辊表面互相接触，上铸轧辊与第一磁极相接触，下铸轧辊与第二磁极相接触，第一磁极、第二磁极均与铁芯相连，铁芯上设有励磁线圈，励磁线圈与直流电源相连，直流电源在铜管制作的线圈上施加大电流，利用超低碳钢做成的磁极，把线圈产生的静磁场通过铸轧辊施加在辊缝间。
2、 根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所述两个磁极分别与上、下铸 轧辊相接触，在磁极上与轧辊相接触的部位设有起润滑作用的石墨条。
3、 根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的第一直流电机和第二直 流电机，在两者相邻处设有电机隔磁块。
4、 根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的第一减速机和第二减速 机，在两者相邻处设有电机隔磁块。
5、 根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的上轴承座顶部和侧部设 有上座隔磁块，所说的下轴承座侧部设有下座隔磁块，上轴承底部和下轴承座顶部之间从 上至下依次设有上座低碳垫块、中间隔磁块和下座低碳钢垫块，上下轴承座之间的轴承定 位销为1Crl8Ni9Ti钢销。
6、 根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的励磁线圈采用铜管，匝 数为300—600，外径为10""12mm，载流量为600—800A。
7、 根据权利要求1所述的一种静磁场双辊铸轧机，其特征在于所说的电机隔离磁块、减速机 隔磁块、上座隔磁块、下座隔磁块中间隔磁块可为铜质或不锈钢或铝合金隔磁材料。
全文摘要
一种静磁场双辊铸轧机，包括机架、架内上轴承座、上铸轧辊、架内下轴承座、下铸轧辊；上铸轧辊、第一传动轴、第一减速机、第一直流电机依次相连；下铸轧辊、第二传动轴、第二减速机、第二直流电机依次相连；机架上还设有水冷系统和用于调整下铸轧辊升降的液压缸，两磁极分别与上、下铸轧辊相接触，上铸轧辊与第一磁极相接触，下铸轧辊与第二磁极相接触，第一磁极、第二磁极均与铁芯相连，铁芯上设有励磁线圈，励磁线圈与直流电源相连，直流电源在铜管制作的线圈上施加大电流，利用超低碳钢做成的磁极，把线圈产生的静磁场通过铸轧辊施加在辊缝间，本发明的静磁场双辊铸轧机可生产细精、净化、合金元素分布均匀、无裂纹的高性能金属板带材。
文档编号B21B27/00GK101279326SQ200810011548
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月23日 优先权日2008年5月23日
发明者崔建忠, 许光明 申请人:东北大学