專利名稱：振動式雙輥薄帶鑄軋機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冶金機械技術領域，特別是涉及一種振動式雙輥薄帶 鑄軋機，屬于冶金工業(yè)短流程工藝金屬薄帶生產設備，它由高溫液態(tài)金屬 直接鑄軋成板帶材，適用于薄帶金屬加工的一種新型鑄軋生產方式。
背景技術：
目前，普通鑄軋機直接采用鑄軋輥為結晶輥，鑄軋機工作的時候，兩 鑄軋輥同步軋制運動，凝固終了點的位置在凝固區(qū)板厚中心對稱面上，最 終的凝固區(qū)域呈狹長的"V"形帶，凝固終了點在"V"形下部尖點處，在 此區(qū)域極易沉積各種雜質，并產生偏析、裂紋、分層等缺陷。因此，控制 凝固點位置和凝固區(qū)域形狀對減少鑄軋缺陷至關重要。

發(fā)明內容
為了克服普通鑄軋機存在的偏析、裂紋、分層等缺陷，本發(fā)明提供一 種振動式雙輥薄帶鑄軋機，該發(fā)明采用振動鑄軋技術進行反復搓軋，因此 可以打碎枝晶細化晶粒，改變液固兩相區(qū)交界線形狀，使凝固終了點位置 不固定在板厚對稱面上，而是沿一曲面改變。
本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是振動式雙輥薄帶鑄軋機的 壓下機構與非振動側鑄軋輥的軸承座連接，并裝在機架的滑道上；振動側 鑄軋輥的軸承安裝在振動側軸承座之中，固定板用螺栓將左墊板和振動側 鑄軋輥軸承座固聯(lián)在一起；所述振動側鑄軋輥軸承座的下部安裝振動裝置， 所述振動裝置為機械式振動裝置、液壓式振動裝置或電磁式振動裝置。鑄 軋機工作時，金屬熔液通過澆注系統(tǒng)進入兩鑄軋輥隙的熔池里，兩個鑄軋 輥做同步軋制運動的同時，其中振動側鑄軋輥既作軋制運動又按設定的頻 率和振幅做上下往復振動，從而實現(xiàn)往復搓軋。
本發(fā)明經(jīng)過鑄軋輥冷卻、結晶、凝固，搓軋改變了鑄軋區(qū)溫度場的分 布和金屬熔液熔池凝固區(qū)域形狀，使終了凝固點位置上移，液相區(qū)變短。 凝固終了點附近熔池形狀由原來的狹長的"V"形狀變?yōu)楣饣嫘螤?。?br> 于凝固位置上移，固相區(qū)變長，會引起軋制力增大。為實現(xiàn)最佳鑄軋工藝 制度，應盡可能使終了凝固位置接近出口，這就需要提高鑄軋速度，從而 實現(xiàn)高速鑄軋，同時也減小了軋制力。
本發(fā)明的有益效果是所形成的振動搓軋可以改變普通雙輥薄帶鑄軋 凝固機理，使凝固終了點位置上移，改變凝固液穴的形狀，均布合金成分， 減少偏析，細化晶粒，且可以減少裂紋、分層等產品缺陷。另外該鑄軋方 式還有益于提高鑄軋速度，從而提高了產品質量和生產效率。該機可用于 黑色金屬、有色金屬和復合材料帶材或板材的成形加工。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是振動式雙輥薄帶鑄軋機的結構示意圖2是振動式雙輥薄帶鑄軋機的A-A剖視圖3是振動式雙輥薄帶鑄軋機I部位的局部放大圖4是電磁振動式雙輥薄帶鑄軋機的結構示意圖5是液壓振動式雙輥薄帶鑄軋機的結構示意圖6振動式鑄軋和普通鑄軋凝固原理圖。
在上述附圖中，l.壓下機構，2.機架，3.非振動側軸承座，4.非振側 鑄軋輥，5.薄帶產品，6.熔池，7.滑道，8.澆注系統(tǒng)，9.振動側鑄軋輥， IO.振動側軸承座，ll.軸承，12.左墊板，13.直線運動滾子軸承，14.右墊 板，15.螺栓，16.螺栓，17.固定板，18.固定板，19.螺栓，20.振動軸，21. 連桿，22.外偏心套，23.旋轉軸，24.內偏心套，25.螺栓，26.銜鐵，27. 彈簧，28.銜鐵心軸，29.電磁線圈，30電流調節(jié)器，31.振動活塞，32.彈 簧，33.心軸，34.液壓油，35.液壓缸，36.液壓伺服系統(tǒng)。
振動式雙輥薄帶鑄軋機的工作原理鑄軋機工作時，金屬熔液通過澆 注系統(tǒng)8進入兩鑄軋輥隙中的熔池6里，非振動側鑄軋輥4和振動側鑄軋 輥9兩輥起冷卻、軋制雙重作用，振動裝置帶動裝在振動側鑄軋輥9上的 振動側軸承座IO做上下往復振動，所述振動裝置是機械式振動裝置、液壓 式振動裝置或電磁式振動裝置等。這樣振動側鑄軋輥9也隨之做上下往復 振動，熔池6的金屬熔液在振動側鑄軋輥9的作用下結晶凝固并軋成薄板。
具體實施例方式
實施例l機械振動式雙輥薄帶鑄軋機
圖l是本發(fā)明公開的一個機械振動式雙輥薄帶鑄軋機。連桿21的一端套 裝在振動軸20上，其另一端套裝在轉動軸23上，振動軸20安裝在振動側軸 承座10的下部(見圖2)。轉動軸23上套裝曲柄裝置，所述曲柄裝置由套在 一起的外偏心套22和內偏心套24組成，兩者都有偏心量，相對旋轉一個角 度后由螺釘25固定在一起，形成偏心量不同的曲柄裝置。
軸承11的內環(huán)裝有振動側鑄軋輥9，軸承11安裝在振動側軸承座10內。 非振動側鑄軋輥4安裝在非振動側軸承座3內，非振動側軸承座3安裝在機架 2的滑道7上，壓下機構1與非振動側軸承座3連接，用來調節(jié)輥縫。
固定板17通過螺栓15和螺栓16將左墊板12和振動側軸承座10固定 在一起，固定板18通過螺栓19將右墊板14和機架2固定在一起，固定板 18和右墊板14焊接在一起。左墊板12和右墊板14兩者之間裝有直線運動 滾子軸承13 (見圖3)和相互約束的燕尾槽機構。當左墊板14隨振動側軸 承座10 —起上下振動時，而右墊板14固定不動，這樣振動側鑄軋輥9的 軋制力通過左墊板12壓在直線運動滾子軸承13上，直線運動滾子軸承13 也隨左墊板12上下滾動，這樣有效地降低了磨擦力。鑄軋機工作的時候， 振動裝置帶動振動側軸承座IO振動時，同時也要帶動裝在振動側軸承座10 里的振動側鑄軋輥9 一起做上下往復振動，振動的頻率和振幅可由振動裝 置設定。
普通鑄軋機工作時(見圖6)，凝固的液穴是一個V形，終了凝固點的位 置很低，這樣的凝固方式的缺陷是溫度分布云圖按一層層分布，由里到外 溫度逐步減小，薄板中心溫度最高，這樣的溫度分布容易造成分層，進而 發(fā)生裂紋，以及出現(xiàn)與溫度分布相關的缺陷。"V"形底部，即終了凝固點， 有時出現(xiàn)向下偏移的波動時，薄板的中心還含有沒有完全凝固的液態(tài)金屬， 就被鑄軋輥軋制出輥縫，這種情況極易發(fā)生金屬液被軋出板心的現(xiàn)象，即 "軋漏"發(fā)生，鑄軋中斷。各種雜質及難熔熔質容易積聚在中心位置，會 造成偏析現(xiàn)象，圖中，普通鑄軋機終了凝固點到兩輥中心線的位置長度即 固相區(qū)長度為L1。
振動式鑄軋機由于振動側鑄軋輥9上下不停的振動，液、固兩相區(qū)被振 動側鑄軋輥不停地搓、揉，液相區(qū)和兩相區(qū)相互攪合在一起，v形底部的尖 端部分消失，變?yōu)橐粋€如圖6中所示比較平滑的曲線。經(jīng)過這種搓軋，改變 了鑄軋凝固區(qū)域的凝固機理，原來的溫度分布形式被打破，溫度分布變得 比較均勻，可以有效減少由溫度分布不均造成的多種缺陷，如分層、內裂
等。設振動鑄軋機終了凝固點到兩輥中心線的位置長度即固相區(qū)長度為L2， 與普通鑄軋機的固相區(qū)長度比較，可以發(fā)現(xiàn)，普通鑄軋機和振動式鑄軋機 以同樣的鑄軋速度工作，L1大于L2的長度，由于振動鑄軋機終了凝固點的 上升，V形尖端液態(tài)部分，已被從熔池其它部位的凝固物或半凝固物填充， 鑄軋輥軋制固相區(qū)和液固兩相區(qū)增大，這樣鑄軋力矩和軋制力將會增大， 這對鑄軋機的工作來講，不是一個最優(yōu)工藝操作，用增大振動式鑄軋機鑄 軋薄板的速度的方式，來減小鑄軋力矩和鑄軋力，這樣，可以使振動鑄軋 機的終了凝固點的位置可以降低到普通鑄軋機的凝固點的位置，從一定的 程度上來講，振動的鑄軋輥的生產方式可有效提高鑄軋速度。
另外，振動側鑄軋輥9不斷地振動，可以攪拌金屬熔液及兩相區(qū)，使合 金各成分得到均勻分布，可以有效地減少宏觀偏析和微觀偏析，各種雜質 不再匯集在V形的底部，而是在平滑曲線面均布，這對提高板的性能有積極 的效果。同時由于振動搓軋的作用，打碎了二次枝晶，打碎的枝晶又可以形 成一個新的晶核，使粗大的柱狀等軸晶向細小的等軸晶轉化，使晶粒得到 細化，可以取代晶粒細化劑，防止二次污染，振動不斷地改變晶核在生長 過程位向，使結晶取向分散，獲取晶粒密度比較高的帶坯組織。
振動式鑄軋機生產不銹鋼薄帶的鑄軋工藝流程
1. 治煉
將需要冶煉的原料及各種合金材料按照預先設計好的比例投入烙煉爐 內，啟動電源熔煉，當爐料達到全部熔化后且達到要求的溫度后，進行造 渣，并通入氬氣進行保護，然后準備出鋼。不銹鋼鋼水出爐溫度一般為 1620-1660°C，開始澆注溫度控制在147(TC。
2. 中間包的準備和預熱
中間包內附有內襯，并涂上耐火涂料，保證中間包里面清潔，以防有
雜質進入鋼水，影響鋼水質量。鑄軋時要使水口對中，同時還要對中間包
進行烘烤，使其溫度達到800-IOO(TC。
3. 澆注水口的預熱與安裝
澆注水口放入加熱爐內進行加熱，要預熱到1100-120(TC左右，達到所 要求的溫度時，取出安裝在鑄軋機相應的位置，準備進行鑄軋。
4. 冷卻水控制
鑄軋輥外表面溫度由輥芯里部冷卻水來冷卻，冷卻水出水溫度為35i:， 冷卻水壓力為O. 2 Mpa，最大為O. 5Mpa。
5. 輥縫調節(jié)
鑄軋開始前，先由彈簧將輥縫寬度壓到零，由凝固殼將輥縫撐開，當 凝固殼增加到足夠厚度時由壓下螺絲限制輥縫的最大開口度，保證沿縱向 鑄帶的厚度一致。
鑄軋開始后，打開振動式鑄軋機的電源和循環(huán)冷卻水，暫不打開振動 裝置。鋼水經(jīng)過水口進入兩旋轉鑄軋輥輥縫之間的熔池6里，并在鑄軋輥表 面上形成一層凝固殼，凝固殼的厚度逐漸增加，當凝固殼增加到足夠厚度 時，就被兩個正在旋轉的鑄軋輥巻入輥縫之間，隨凝固殼的厚度逐漸增加， 輥縫被凝固殼擠大，直至最大開口度。
當振動式鑄軋機能穩(wěn)定生產出的板帶5時，打開振動裝置，振動頻率可 以先設為10 30赫茲，振動側鑄軋輥9就在振動裝置的帶動下上下往復振 動，并和非振動側鑄軋輥4一起，做軋制運動，從而形成搓軋。如果想改變 振動振幅，可以將振動式鑄軋機停下，松開固定在一起的外偏心套22和內 偏心套24，相對旋轉相應的角度，再固定在一起。如果想改變振動頻率， 不必停下鑄軋機，直接調節(jié)電機(振動裝置由該電機驅動)提供電源的變 頻器即可。
實施例2電磁振動式雙輥薄帶鑄軋機
如圖4所示，電磁振動式振動裝置主要由銜鐵26、彈簧27，銜鐵心軸28， 電磁線圈29，電流調節(jié)器30組成。銜鐵心軸28約束彈簧27并將銜鐵26和振 動側軸承座10固定在一起，電流調節(jié)器30控制電流的大小和方向以及頻率 等，當線圈中通有電流時，電磁鐵產生電磁力，吸引振動側軸承座10及其
附帶部件向下運動，當電流消失時，電磁力也消失，振動側軸承座io在彈
簧27的作用下向上運動至原來的位置，這樣就完成了一個振動的過程。銜
鐵26的振幅和頻率由電流調節(jié)器30控制。 實施例3液壓振動式雙輥薄帶鑄軋機
液壓振動裝置主要由振動活塞31、彈簧32、心軸33、液壓油34、液壓 缸35、液壓伺服系統(tǒng)36組成。心軸33將振動側軸承座10和振動活塞31固定 在一起，液壓缸35固定在機架2上，液壓油34由液壓伺服系統(tǒng)36控制，振動 活塞28的振動頻率和振幅由液壓伺服系統(tǒng)32來控制。
該系統(tǒng)工作時，伺服系統(tǒng)36使液壓油34流向液壓缸35，液壓油34處于 高壓狀態(tài)，振動活塞31在液壓油34的壓力下，帶動振動側軸承座10向上運 動，當振動活塞運運到一定位置時，伺服系統(tǒng)36使液壓油34流出液壓缸35， 液壓油34處于低壓狀態(tài)下，振動側軸承座10在自身重力和彈簧29的彈簧力 作用下，向下運動，并回到原來的位置，這樣液壓振動裝置就完成了一個 振動過程。
權利要求
1.一種振動式雙輥薄帶鑄軋機，包括壓下機構(1)、機架(2)、非振動側軸承座(3)、非振動側鑄軋輥(4)、熔池(6)、滑道(7)和澆鑄系統(tǒng)(8)，非振動側鑄軋輥(4)和振動側鑄軋輥(9)內部通有冷卻循環(huán)水，其特征是壓下機構(1)與裝有非振動側鑄軋輥(4)的非振動側軸承座(3)連接，振動側鑄軋輥(9)的軸承(11)安裝在振動側軸承座(10)之中，振動側軸承座(10)的下部安裝振動裝置；非振動側軸承座(3)和振動側軸承座(10)在機架(2)上呈水平放置，非振動側軸承座(3)裝在機架(2)的滑道(7)上；固定板(17)通過螺栓(15)和螺栓(16)將左墊板(12)和軸承座(10)固聯(lián)，固定板(18)用螺栓(19)將右墊板(14)和機架(2)固聯(lián)，左墊板(12)和右墊板(14)之間安裝直線運動滾子軸承(13)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的振動式雙輥薄帶鑄軋機，其特征是所述振 動裝置為機械式振動裝置、液壓式振動裝置或者電磁式振動裝置；振動裝 置的振幅為0. 1 10mrn，頻率1 200赫茲。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的振動式雙輥薄帶鑄軋機，其特征是所 述機械式振動裝置為曲柄滑塊裝置，曲柄滑塊裝置的外偏心套(22)和內 偏心套(24)套裝在旋轉軸(23)上，外偏心套(22)和內偏心套(24) 都有偏心量；連桿(21)的一側套在曲柄滑塊裝置上，另一側與振動軸(20) 連接，所述振動軸(20)安裝在振動側軸承座(10)的下部。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的振動式雙輥薄帶鑄軋機，其特征是所 述電磁式振動裝置由銜鐵(26)、彈簧(27)、銜鐵心軸(28)和電磁線圈(29)和電流調節(jié)器(30)組成，銜鐵(26)與振動側軸承座(10)固聯(lián)， 電磁線圈(29)的電流由電流調節(jié)器(30)調節(jié)。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的振動式雙輥薄帶鑄軋機，其特征是所 述液壓式振動裝置由振動活塞(31)、液壓缸(35)和液壓伺服系統(tǒng)(36) 組成，心軸(33)將振動側軸承座(10)和振動活塞(31)固定在一起， 液壓缸(35)固定在機架(2)上，振動活塞(31)的振動頻率和振幅由液 壓伺服系統(tǒng)(36)來控制。
全文摘要
本發(fā)明公開一種振動式雙輥薄帶鑄軋機，其特征是壓下機構(1)與裝有非振動側鑄軋輥(4)的非振動側軸承座(3)連接，非振動側軸承座(3)裝在機架(2)的滑軌(7)上，振動側鑄軋輥(9)的軸承(10)安裝在振動側軸承座(10)之中，非振動側軸承座(3)和振動側軸承座(10)在機架(2)上呈水平放置，振動側軸承座(10)的下部安裝振動裝置；固定板(17)通過螺栓(15)和螺栓(16)將左墊板(12)與振動側軸承座(10)固聯(lián)，固定板(18)用螺栓(19)將右墊板(14)與機架(2)固聯(lián)，左墊板(12)和右墊板(14)之間安裝直線運動滾子軸承(13)。本發(fā)明可改變凝固機理，使凝固終了點位置得以提升形成凝固終了面，從而可提高鑄軋速度。同時，本發(fā)明還具有均化成分、消除內裂和偏析作用，能夠大大改善產品質量。該機可用于黑色金屬、有色金屬和復合材料帶材或板材的成形加工。
文檔編號B21B13/22GK101181719SQ20071018537
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權日2007年12月7日
發(fā)明者沛 張, 杜鳳山, 許志強, 路鵬程 申請人:燕山大學