[发明专利]一种带剥离辊的三辊薄带连铸机

说明书

本发明属于金属合金材料加工领域，涉及一种带剥离辊的三辊薄带连铸机。连铸机由主结晶辊、副结晶辊、底座及支架、剥离辊、辊道及驱动系统、气体保护系统和辊缝调节系统组成。所述主结晶辊由铜辊辊套、冷却水、主辊芯、主轴和轴承及两侧圆盘密封组成。剥离辊设置在主结晶辊正下方的垂直方向上，辊套内通冷却水，通过控制机构可上下移动，在工作状态下起到对薄带的压覆、导向作用，增强冷却效果。铸带的厚度通过主、副结晶辊之间的辊缝调节实现厚度可控，通过主、副结晶辊的不同压力和转速来动态调整铸带厚度的均匀性；采用喷带区、压带区、剥离区和超快冷区的气体保护可实现钢水喷雾到钢带卷取的表面无氧化；通过对驱动系统和钢带运行过程的控制，可实现连续成卷。

技术领域

本发明涉及金属合金材料加工领域，具体涉及一种带剥离辊的三辊薄带连铸机。

背景技术

薄带连铸技术作为一种近终形制造技术，将传统制造流程中复杂的工艺过程融为一体，工序更加简约而高效，节能减排效果十分显著，是近些年发展起来的绿色材料加工技术。

在各类合金材料的生产中，广泛使用连铸机将合金液体通过结晶器连续不断地直接浇铸成形。根据结晶器的类型，连铸机大致可以分为辊式、带式、辊带式连铸机等。辊式连铸机一般可分为单辊式连铸机和双辊式连铸机，其中，水平双辊式连铸机是目前薄带连铸中使用最多的一种连铸机。

薄带连铸技术主要有四种：(1)单辊连铸：采用高速旋转的激冷辊将合金液流铺展成液膜并在激冷作用下实现快速凝固。由于是单面凝固，尽管时间短但薄带的两个表面凝固有先有后，因此表面质量差异较大，自由面比较粗糙，易出现裂纹，而且造成产品内部结构不均匀，厚度不易控制。目前主要用来生产非晶或微晶带，厚度为20～40μm的薄带。其技术特点是冷却速率高，带材厚度薄，工艺简单而高效，不经过轧制即可成卷。虽然避开了冷脆性高、难加工的问题，但在甩带过程中又极易被氧化，同时因单面凝固使得喷带厚度难以均匀控制，带宽很窄。如中国发明专利CN103658573B公开一种液态合金真空熔炼单辊甩带方法及其装置，如图1(图1中各零部件标号与本发明无关，详细内容请参见文献CN103658573B)所示，解决了高硅钢等难加工合金在加工过程中易被氧化的技术难点；(2)双辊连铸：如图2所示，钢水注入两个反向旋转的水冷辊和两侧端面的侧封板一起形成的溶池，再经铸轧而成为薄带，并实现快速凝固并轧制成卷。根据辊径是否相同又可分为双辊异径和双辊等径两种，其优点是双面冷却，表面质量较好，但对侧封技术要求较高，连续生产周期有限。双辊异径法所获带材的两面表面质量仍存在差异，而且工艺控制更困难。目前工业上应用较多的是双辊等径薄带连铸连轧工艺，如美国Castrip、欧洲的Eurostrip、日本新日铁和三菱重工业公司联合开发的薄带钢连铸机、浦项与英国戴维金属合作PoStrip工业化试验铸轧机等，该技术具有快速凝固的特点，液态钢水与铸轧辊相接触热传导迅速(达10²-10⁴℃/s的冷却速度)，防止材料在宏观上所产生的偏析，快冷还可以提高合金元素的固溶度。主要用来生产毫米级甚至更厚的带材，但不能生产1.0mm以下的薄带，主要原因是因为冷却速度快、厚度薄浇注成型时容易漏钢。如中国专利CN101181719公开一种振动式双辊薄带铸轧机，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，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；(3)辊带结合连铸：钢水送到冷带上，上面通过与辊带接触而凝固成带，如中国专利CN104511579A公开一种辊带式连铸机以及包含该连铸机的薄带铸轧设备，如图3所示(图3中各零部件标号与本发明无关，详细内容请参见文献CN104511579A)，该辊带式连铸机具有双面凝固、双面冷却，冷却长度较长，铸造速度较快，且铸坯质量稳定、适合于随后的温轧处理，从而可以继承现有连铸机的优点并克服其不足。该技术适合于制备非晶线材，即使断线也能继续生产，但因为速度快，容易跑偏。(4)喷射铸机：液态金属经雾化喷嘴喷射到基体材料上铺平展开形成一层薄的液体，然后在基体材料上快速凝固成薄带。主要是技术上不成熟，工业上难以批量生产。