專利名稱：鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬薄板帶材連續(xù)鑄造設(shè)備，尤其屬于一種用于生產(chǎn)各種厚度的鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)。
背景技術(shù)：
鎂和鎂合金薄板帶材是許多領(lǐng)域的主要材料，如鎂和鎂合金板材軋制用的板坯料，鎂合金沖壓件產(chǎn)品的板料，電化學(xué)應(yīng)用板材如魚雷的主電源、鎂空氣電池、鎂海水電池等的鎂合金陽(yáng)極。目前，鎂和鎂合金薄板帶材基本上是采用擠壓和軋制的方法制造。擠壓和軋制方法制造鎂和鎂合金薄板帶材生產(chǎn)流程復(fù)雜、生產(chǎn)率低、生產(chǎn)成本高，不能滿足鎂的工業(yè)發(fā)展需要。雖然傳統(tǒng)雙輥式連續(xù)鑄造機(jī)設(shè)備投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)品的組織致密，但只能生產(chǎn)厚度最薄大約為5毫米的鎂板材。傳統(tǒng)雙輥式連續(xù)鑄造機(jī)生產(chǎn)率低，一般1米/分左右，即使通過增大雙輥直徑能進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，但因輥縫狹小，也只能生產(chǎn)凝固溫度間隔小的金屬，鎂合金的凝固溫度間隔一般都較大，因此鎂合金種類受到限制，產(chǎn)品適應(yīng)性小。同其它材料相比，鎂薄板帶材的雙輥式連續(xù)鑄造的最大困難是鎂熔液極容易氧化、燃燒。此外，鎂合金的熱容和潛熱較小、鎂合金的變形性能較差，在雙輥式連續(xù)鑄造生產(chǎn)工藝中，很難通過合理的流嘴結(jié)構(gòu)保證生產(chǎn)穩(wěn)定地進(jìn)行。
因此，開發(fā)生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低的鎂薄板帶材的連續(xù)鑄造技術(shù)和設(shè)備有十分重大的意義。目前國(guó)內(nèi)外還沒有用連續(xù)鑄造的方法生產(chǎn)鎂薄板帶材的技術(shù)和設(shè)備，它是目前世界鎂工業(yè)界的前沿研究開發(fā)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種適用于鎂薄板帶材生產(chǎn)的超高速連續(xù)鑄造設(shè)備。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低，能在同一臺(tái)機(jī)器上生產(chǎn)多種厚度、不同鎂合金類型包括凝固溫度范圍窄或?qū)挼逆V合金薄板帶材。
鎂薄板帶材連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵在于增加凝固速度和避開雙輥連鑄機(jī)的雙輥縫隙狹小的限制，使之不僅能生產(chǎn)凝固溫度范圍窄的鎂合金，也能生產(chǎn)凝固溫度范圍較寬的鎂合金，能提高生產(chǎn)率。傳統(tǒng)的雙輥式連續(xù)鑄造機(jī)生產(chǎn)速度慢的原因在于液體金屬同輥的接觸面積小，使軋輥將金屬的熱量帶走受限，不可能獲得高的生產(chǎn)速度。
鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)凝固輥拖曳液體金屬的，一體化前箱溢流嘴(3)的流唇(4)與下方的凝固輥(1)的側(cè)面吻接，鎂熔液在輥面開始凝固，由于輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，輥面帶動(dòng)凝固層轉(zhuǎn)動(dòng)，將凝固層轉(zhuǎn)動(dòng)出流唇(4)，處于緊貼輥面成凝固態(tài)或半固態(tài)，當(dāng)輥面的速度很快時(shí)，由于液體的粘滯作用，表層還有一薄層金屬液體，如果金屬的凝固溫度間隔很小，液體的自由面凝固后也能得到致密的金屬組織；如果在半固態(tài)時(shí)，對(duì)其施加適當(dāng)?shù)哪雺毫Γ瑒t不論是凝固溫度間隔很小或凝固溫度間隔寬的鎂合金都能形成致密組織和平整上表面的板帶材。為了提高導(dǎo)熱率，采用導(dǎo)熱率高的銅輥。凝固輥(1)承擔(dān)金屬液的凝固，成形輥(2)承擔(dān)業(yè)已呈半固態(tài)的板帶坯的上部自由面的成形。開放的流唇(4)取代雙輥式連續(xù)鑄造機(jī)的流嘴。板帶材的厚度不是通過調(diào)整雙輥的輥縫，而是要調(diào)整輥的導(dǎo)熱速度、旋轉(zhuǎn)速度、前箱(5)中液體金屬的溫度和流唇(4)處鎂熔液的深度來(lái)決定。
由于鎂和鎂合金的熱容和潛熱小，因此轉(zhuǎn)動(dòng)的雙輥表面線速度要特別快，當(dāng)鎂熔液接觸凝固輥(1)時(shí)即凝固，一離開流唇(4)，鎂熔液基本變成半固態(tài)，一般離開流唇(4)的彎月面最多幾厘米；鎂和鎂合金半固態(tài)強(qiáng)度很低，成形輥只要稍加碾壓力即可使之發(fā)生必要的變形，壓力約為雙棍連續(xù)鑄軋機(jī)的百分之一，即0.05-0.1Mpa。所以成形輥放在凝固自由面上面就能使鎂薄板帶材變得平整光滑，因此簡(jiǎn)化了設(shè)備。生產(chǎn)鎂和鎂合金薄板帶材雙輥超高速連續(xù)鑄造機(jī)的雙輥同樣需要水冷。在連續(xù)生產(chǎn)過程中，鎂和鎂合金的全部過熱、潛熱和部分熱容均主要由凝固輥和部分由成形輥吸收，所以雙輥的冷卻狀態(tài)要求穩(wěn)定，水溫亦需保持相對(duì)穩(wěn)定。銅是鎂和鎂合金十分有害的雜質(zhì)，為了避免鎂和鎂合金薄板帶被銅污染，雙輥的輥套采用性能好的炮鋼材料，輥的直徑為300～900毫米，空心水冷，輥旋轉(zhuǎn)表面線速度為10-100米/分，無(wú)級(jí)調(diào)速，使一臺(tái)機(jī)器能生產(chǎn)多品種鎂和鎂合金薄板帶材。鎂熔液容易氧化和燃燒，設(shè)備中鎂和鎂合金處于液態(tài)或半固態(tài)區(qū)都采用氣體保護(hù)(10)。
由于鎂和鎂合金容易形成夾雜，連鑄機(jī)要求連續(xù)不斷地供應(yīng)高純凈化程度的鎂和鎂合金液，采用板狀氧化鎂泡沫陶瓷過濾器(9)對(duì)鎂熔液進(jìn)行過濾，氧化鎂泡沫陶瓷過濾器(9)安放在前箱(5)與溢流嘴(6)之間，以保證最終的鎂熔液是潔凈的。
結(jié)合


如下附圖中1、凝固輥，2、成型輥，3、一體化前箱溢流嘴，4、流唇，5、前箱，6、溢流嘴，7、主動(dòng)式虹吸管出口端，8、液面?zhèn)鞲衅鳎?、氧化鎂泡沫陶瓷過濾器，10、氣體保護(hù)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)的雙輥的輥套采用性能好的炮鋼材料，輥的直徑600毫米，空心水冷；凝固輥(1)安在機(jī)臺(tái)下方，位置固定；成形輥(2)安放在凝固輥(1)上方，雙輥成垂直安裝，成形輥(2)可以上下移動(dòng)，碾壓力約為0.05-0.1Mpa。；雙輥旋轉(zhuǎn)表面線速度為10-100米/分，無(wú)級(jí)調(diào)速，使一臺(tái)機(jī)器能生產(chǎn)多品種及0.1～3mm不同厚度的鎂合金板帶材。
一體化前箱溢流嘴(3)是恒溫爐式，采用氣體保護(hù)(10)；前箱(5)用無(wú)鎳、鈷的耐熱鋼板焊成，異型溢流嘴(6)的材料采用化學(xué)穩(wěn)定性高并有防燃功能的新型復(fù)合材料，該復(fù)合材料用碳纖維做強(qiáng)化相，硼酸鎂為基體，按溢流嘴(6)形狀成型后在1400℃燒結(jié)而成。
溢流嘴(6)的流唇(4)被設(shè)置在凝固輥(1)的側(cè)面，通過凝固輥(1)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)拖曳流唇(4)處的金屬液；薄板帶材的厚度可通過調(diào)整輥的轉(zhuǎn)速、輥的導(dǎo)熱速度和流唇(4)處液體的深度和溫度來(lái)決定。流唇(4)處金屬液的深度為20-60毫米。
采用板狀氧化鎂泡沫陶瓷過濾器(9)把一體化前箱溢流嘴(3)的前箱(5)與溢流嘴(6)分割為兩部分。泡沫陶瓷過濾器由純MgO經(jīng)高溫?cái)z氏1500度燒制而成，其厚度為20-40毫米，空隙率為85％左右，孔隙尺寸為20-40目。該泡沫陶瓷過濾器(9)可使鎂合金液在流過時(shí)得到過濾，能大幅度地降低鎂合金液中非金屬雜質(zhì)的含量。
采用主動(dòng)式虹吸管供應(yīng)鎂液，通過前箱(5)液面?zhèn)鞲衅?8)控制主動(dòng)式虹吸管的鎂液流量達(dá)到控制流唇(4)處鎂液恒定的深度。
兩輥表面采用的潤(rùn)滑劑是由氫氧化鎂2～3％、烷基磺酸鈉0.3％、氟硼酸鉀1％和蒸餾水組成的懸浮液。
本實(shí)施例未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
本發(fā)明的鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)進(jìn)行多種厚度的鎂合金板帶材的生產(chǎn)性連鑄實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)操作性能良好，符合規(guī)定指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明設(shè)備具有生產(chǎn)率高、投資省、安全可靠，可用于0.1-3毫米厚度鎂和鎂合金薄板帶材的生產(chǎn)，所生產(chǎn)的鎂和鎂合金薄板帶材質(zhì)量?jī)?yōu)良。
權(quán)利要求
1.一種鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)，主要包括凝固輥(1)、成形輥(2)、一體化前箱溢流嘴(3)，其特征是鎂薄板帶材生產(chǎn)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)凝固輥(1)拖曳液體金屬的雙輥連鑄機(jī)；板帶材凝固和成形是在凝固輥(1)、成形輥(2)不同的位置完成的，薄板帶的厚度不是由雙棍之間的縫隙決定的，而是決定于輥的轉(zhuǎn)速、輥的導(dǎo)熱率和溢流嘴(6)的流唇(4)處液體的深度和溫度，可生產(chǎn)0.1～3mm不同厚度、不同品種的鎂合金薄板帶材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)，其特征是雙輥空心水冷，雙輥的輥壓比傳統(tǒng)雙輥連鑄的壓力小100倍，輥旋轉(zhuǎn)表面線速度每分鐘為10～100m，無(wú)級(jí)調(diào)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)，其特征是一體化前箱溢流嘴(3)的前箱(5)與溢流嘴(6)之間安置有氧化鎂泡沫陶瓷過濾器(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)，其特征是對(duì)處于液態(tài)和半固態(tài)的鎂或鎂合金采用氣體保護(hù)(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)，其特征是前箱(5)和溢流嘴(6)為一體化的恒溫爐式，前箱(5)用無(wú)鎳、鈷的耐熱鋼板制成，溢流嘴(6)內(nèi)襯異型流嘴的材料是用碳纖維做強(qiáng)化相、硼酸鎂為基體的新型復(fù)合材料。
全文摘要
一種鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)，屬于有色金屬薄板帶材連續(xù)鑄造設(shè)備，尤其屬于一種用于生產(chǎn)各種厚度的鎂薄板帶材雙輥超高速連鑄機(jī)。主要由凝固輥、成形輥、一體化前箱溢流嘴組成的雙輥連鑄機(jī)，是靠轉(zhuǎn)動(dòng)凝固輥拖曳液體金屬的雙輥連鑄機(jī)，鎂薄板帶材的凝固和成形分別在凝固輥和成形輥上不同的位置完成的。鎂薄板帶材的厚度不是由雙輥之間的縫隙決定的，而是決定于輥的轉(zhuǎn)速、輥的導(dǎo)熱和溢流嘴流唇處液體的深度；成形壓力比傳統(tǒng)雙輥連鑄的鑄軋力小100倍左右；一體化前箱溢流嘴中安裝有泡沫陶瓷過濾器。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易粘輥?？捎糜?.1－3毫米各種厚度、不同品種的鎂薄板帶材的超高速生產(chǎn)(20－100米/分)。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1473676SQ03143980
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者李華倫, 黃育宏, 李書偉, 楊仲可 申請(qǐng)人:李華倫, 黃育宏, 李書偉, 楊仲可