專利名稱：用于控制雙輥帶坯連鑄機中鑄輥表面氣層厚度的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種控制雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度的設(shè)備，帶坯帶坯連鑄連鑄機將熔融金屬通過一對鑄輥之間的狹縫擠壓，然后通過與鑄輥接觸快速冷卻從而形成帶坯。特別是，控制設(shè)備將阻熱微粒從鑄輥上特定邊緣區(qū)域中的流體積聚部位排除，來提高冷卻能力，并根據(jù)連鑄過程中帶坯兩端的熱帶坯，直接控制在鑄輥和凝固殼之間的氣層厚度，繼而可以沿鑄輥寬度方向上調(diào)節(jié)冷卻能力，防止延遲凝固帶來的熱帶坯或邊浪，借此帶坯兩邊的厚度剖面情況可以被改善，帶坯的形狀等級和產(chǎn)量也得以提高。
背景技術(shù)：
如圖1所示，傳統(tǒng)雙輥帶坯連鑄機100通過一個浸入噴嘴4將熔融金屬供給到熔融金屬池5中，熔融金屬池5由兩個鑄輥1和1a，及固定于兩個鑄輥1和1a兩端的邊緣擋板2所包圍的空間形成。那么，在帶坯連鑄機100鑄輥1和1a以相反方向轉(zhuǎn)動時，熔融金屬與鑄輥1和1a接觸，并通過向鑄輥1和1a傳熱以快速冷卻，從而生產(chǎn)出帶坯6。彎型罩9安裝于熔融金屬池5的上面，用于將熔融金屬隔絕于外部空氣。在彎型罩9的兩側(cè)面部分有氣體入口8，用于向熔融金屬池5表面注入氣體。
毛刷輥7安裝在氣體入口8外，用來擦掉鑄輥1和1a的表面處的雜質(zhì)。
以上帶坯連鑄機100所生產(chǎn)的帶坯6有一個與連鑄空間處鑄輥輪廓密切相關(guān)的橫斷面。優(yōu)選的情況是帶坯6有一個矩形橫截面或中間部位略微凸起的結(jié)構(gòu)，這樣在冷軋時可以更好的軋制，或者在后處理過程中得到最終產(chǎn)品較好的平坦度。為了使帶坯6能夠得到如上較好的結(jié)構(gòu)，鑄輥邊緣應(yīng)該是平直的，或者兩個鑄輥1和1a在軋制空間彼此非常接近的輥縫處略微凹陷。
然而在實際上，鑄輥1和1a在軋制過程中溫度會升的很高，產(chǎn)生熱膨脹，導(dǎo)致鑄輥1和1a在中間外圓柱面凸起，盡管當(dāng)鑄輥冷卻下來時中間外圓柱面是平直的。因為凝固后帶坯的橫截面準(zhǔn)確地復(fù)制鑄輥1和1a在輥縫處軋制空間的橫截面結(jié)構(gòu)，所以所生產(chǎn)帶坯的橫截面上兩邊的厚度比中間部分增加了。
這種類型的橫截面是造成有缺陷帶坯的一個因素，會在冷軋中造成軋制缺陷，因而降低了最終產(chǎn)品的等級和產(chǎn)量。
為了補償鑄輥這樣的熱膨脹，如圖3所示，鑄輥1，1a通常帶有輥凸度，這樣鑄輥1和1a的中間部分是平直的或凹陷的，它的兩端是凸起的。
雖然鑄輥1和1a帶有輥凸度，帶坯6在中間部位B可能會平坦，但在兩端E處會較厚，如圖4所示，這是由于帶坯6中間部位的熔融金屬在厚度方向上的熱條紋或邊浪所引起的。帶坯6兩端的溫度要高于中間部位B。當(dāng)用熱帶坯相機拍攝鑄輥1和1a之間輥縫下的熱帶坯時，在圖2中可以看到兩端比中間部位要明亮。
如果邊浪和熱帶坯發(fā)生在上述帶坯6的兩端E處，那么帶坯的質(zhì)量和產(chǎn)量都會被不利地降低。
為了使帶坯連鑄(S/C)工藝商業(yè)化，就需要發(fā)展一種技術(shù)來防止帶坯6兩端E發(fā)生邊浪和熱帶坯，從而穩(wěn)定帶坯鑄造過程，同時改善帶坯6的質(zhì)量和產(chǎn)量。
以上所述用于防止帶坯6兩端E邊浪和熱帶坯的方法由很多發(fā)明者從不同角度進行過研究，在S/C工藝早期發(fā)展階段，發(fā)明者試圖以調(diào)節(jié)鑄輥的初輥形以及鑄輥橫向不同冷卻能力，來防止熱條紋或邊浪，因為他們認為熱條紋或邊浪是由鑄輥兩端E的凝固能力相對下降所造成的。
例如，日本序列號為H6-297108和H6-328205的公開專利申請所公開的方法是，在橫向上分布著一組冷卻通道，來調(diào)節(jié)冷卻能力。日本序列號為H9-103845的公開專利申請所公開的方法是，調(diào)節(jié)鑄輥凸度量，使中間部分在輥縫中帶坯邊緣厚度方向上達到一個指定或更高的固定值，至今還有一種方法，是日本序列號為H9-327753的公開專利申請所公開的，即通過鑄輥表面處理的不同工藝調(diào)節(jié)鑄輥橫向上的冷卻能力。
以上傳統(tǒng)方法，在帶坯連鑄機100的鑄輥1和1a有著同樣的規(guī)格，鋼的類型相同或帶坯厚度相同等連鑄情況下，或多或少可以防止熱條紋或邊浪。但是，這些方法有一些缺陷，其操作因數(shù)必須隨著鋼類型，帶坯厚度，熱形狀等地變化而改變。
這項發(fā)明的代理人以前建議防止由延緩凝固造成的熱帶坯，應(yīng)采用如同韓國序列號為1998-57611的公開專利申請的方法，通過注入氮氣來調(diào)節(jié)鑄輥兩端的冷卻能力，1999-42986是關(guān)于一種調(diào)節(jié)鑄輥表面氣體膜的厚度和成分的方法，2000-79600是關(guān)于一種防止邊緣擋板磨損粉末流入到鑄輥側(cè)端的方法。
但是，這些調(diào)節(jié)鑄輥凸度的傳統(tǒng)方法，在鑄輥寬度方向上改變冷卻能力，以及在鑄輥寬度方向上改變表面處理，都有一個基本問題，就是它們不能靈活地適應(yīng)所鑄鋼類型的變化。這些傳統(tǒng)方法同樣不能克服這樣一些問題，就是熱帶坯顯著的根據(jù)邊緣擋板或大氣類型和成分而在帶坯兩端變化，隨著連鑄時間的推移，即便是在相同的連鑄條件下，帶坯兩端的熱帶坯也會變得更加嚴重，這也叫作熱帶坯的時間依從性。
其間，圖5說明了存在于鑄輥周圍的流體行為。這種行為是一種適用于所有類型流體的典型現(xiàn)象，它可以在很弱的推動力下完成物質(zhì)轉(zhuǎn)移，圖5說明了在實際帶坯連鑄過程中，對帶坯6兩端E產(chǎn)生熱帶坯有直接影響的因素。這些因素包括外部氣體如氮氣，外部引入氣體如氧氣，由邊緣擋板2與鑄輥1和1a底板14摩擦而從邊緣擋板2上磨掉的陶瓷粉末，從鑄輥1和1a與帶坯6表面剝落的細氧化皮。圖6說明了邊緣擋板上磨掉的粉末和氧化物產(chǎn)生積聚的不同情況，在完成實際連鑄時，它們沉積在鑄輥的邊緣和中間部分。
圖5在左端示意性地表示出在鑄輥1和1a轉(zhuǎn)動時，在鑄輥1和1a周圍典型流體行為的模擬結(jié)果。在連鑄中鑄輥1和1a轉(zhuǎn)動時，由于離心力，三個力F1，F(xiàn)2和F3作用于鑄輥表面周圍，輥側(cè)和輥軸處的流體。這三個驅(qū)動力決定于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度，流體的物理性質(zhì)和鑄輥的表面特性。流體集中于鑄輥1和1a的末端看起來是在旋轉(zhuǎn)輥的普遍現(xiàn)象。然而，實驗結(jié)果表明流體集中于兩端的數(shù)量和寬度W取決于彼此方向不同的驅(qū)動力F1，F(xiàn)2和F3之間的相互作用。
就是說，在沒有流體沿著鑄輥1和1a兩側(cè)注入的地方?jīng)]有驅(qū)動力F2。于是，驅(qū)動力F3逐漸推動鑄輥表面流體向靠近輥側(cè)的兩端流動，繼而在邊緣處積聚。如果流體持續(xù)沿輥側(cè)注入，會產(chǎn)生相對較大的力F2導(dǎo)致流體集中于端部。那么，流體積聚的位置和寬度決定于驅(qū)動力F2和F3之間的力平衡結(jié)果。
以下就流體在連鑄中對帶坯兩端熱帶坯的影響作出總結(jié)第一，在諸如鑄輥1和1a等旋轉(zhuǎn)體表面氮氣或大氣的氣層厚度，在鑄輥寬度方向上是不均勻的，在鑄輥兩端部分的要相對厚于中間部分的，從而顯著地造成鑄輥冷卻能力的惡化。因此在鑄輥兩端熔融金屬沒有充分凝固的地方產(chǎn)生了熱帶坯。
第二，空氣直接與鑄輥1和1a側(cè)端和輥軸25相接觸，從這里氧氣沿著圖5所示的通道b移動到它所積聚的端部表面。由于氧氣是低溶性的膨脹氣體，它降低了凝固殼層和鑄輥之間的接觸緊密程度，并加速了凝固殼層的氧化。結(jié)果，氧化皮層又降低了凝固能力。
第三，當(dāng)邊緣擋板2與旋轉(zhuǎn)的鑄輥1和1a底板14摩擦，并從邊緣擋板2上產(chǎn)生細陶瓷粉末時，熱阻值很大的流體會持續(xù)注入，裝配用于清理鑄輥表面雜物以及粘在帶坯上的氧化皮的毛刷輥7，也會產(chǎn)生大量的鑄輥表面氧化皮。這樣的流體在鑄輥1和1a的端部積聚，明顯地降低了凝固殼層與鑄輥之間的冷卻能力。
眾所周知，如公式1所示，形成于流動平板上的流體邊界層厚度δ與氣體雷諾數(shù)的平方根成正比，δ∝(ux/Vp)1/2公式1其中的u是氣體的動力粘度，x是平板與主要一端的距離，Vp是平板的移動速度。
在鑄輥1，1a和熔融金屬之間的流體類型和膜層厚度對凝固殼層的形成有著很大的影響。在薄板連鑄時，控制熔融金屬和鑄輥之間熱流量的熱阻物體包括，鑄輥輥體，在鑄輥和熔融金屬之間的氣體層，以及氧化膜或陶瓷粉末。熔融金屬和鑄輥之間的總體傳熱系數(shù)峰值表示于公式2中h＝1/(dr/kr+dg/kg+ds/ks+dc/kc)......公式2，其中d是厚度，k是熱傳導(dǎo)率，下標(biāo)r表示鑄輥，下標(biāo)g表示氣體，下標(biāo)s表示在熔融金屬表面的氧化膜，c是陶瓷粉末，例如有很大熱阻值的氧化皮粉末或邊緣擋板剝落粉末。
從公式1和2中可以理解，總體傳熱系數(shù)隨鑄輥和熔融金屬之間氣體的類型和組成，氣體層厚度，氧化膜類型和厚度以及剝落陶瓷粉末的類型和厚度等因素大幅改變?？傮w傳熱系數(shù)在氣體層厚度8增加，或氧化層積聚程度或剝落陶瓷粉末增加時迅速減小。
也就是，可以斷定邊浪和熱帶坯在凝固不充分時發(fā)生，因為在鑄輥兩端E流體積聚部位16形成了鑄輥和凝固殼層之間的熱阻，并且明顯大于鑄輥橫向中間部位B。前面的典型流體行為模擬結(jié)果往往與實際連鑄過程中帶坯兩端的熱帶坯相一致。
根據(jù)以上三個原因，即在鑄輥兩端氮氣層厚度增加，鑄輥側(cè)氧氣的引入，以及這里積聚的熱阻微粒，如氧化皮或在邊緣擋板2與鑄輥1和1a底板14之間的剝落粉末，在鑄輥兩端E處的冷卻能力明顯低于鑄輥中間部位B，從而導(dǎo)致因凝固不充分所產(chǎn)生的邊浪或熱帶坯。隨著連鑄時間的推移，高熱阻微粒不斷積聚在鑄輥兩端E處，由于延遲了凝固過程而加劇了邊浪或熱帶坯。
本發(fā)明就是為了解決以往技術(shù)中的上述問題的，所以本發(fā)明的目標(biāo)是提供一個控制鑄輥表面氣層厚度的設(shè)備，阻斷熱阻微粒的進入，防止因帶坯凝固不充分或端部不凝固所產(chǎn)生的邊浪或熱帶坯，同時比較鑄輥中間桶狀部位與鑄輥兩端的氣層厚度，繼而有效地在帶坯寬度方向上調(diào)節(jié)鑄輥的冷卻能力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實現(xiàn)以上目標(biāo)的本發(fā)明之一方面，在用于生產(chǎn)連鑄帶坯的，包括一對反向旋轉(zhuǎn)的鑄輥，安裝于鑄輥兩端用于形成熔融金屬池的邊緣擋板，安裝于熔融金屬池上面的用于將熔融金屬池隔絕于外部空氣的彎型罩9和裝配每個鑄輥表面用于清理的毛刷輥7的雙輥帶坯連鑄機中，用于控制每個鑄輥1或1a表面氣層厚度的設(shè)備包括一對在帶坯寬度方向上固定于彎型罩兩側(cè)的腔室，每個腔室有一個U型橫截面，其開口底端對著每個鑄輥的外圓周；用于阻止雜質(zhì)進入熔融金屬池的阻塞單元，每個阻塞單元包括前后擋板件，可拆卸地安裝于每個腔室的前后壁上，其下部與每個鑄輥的外圓周緊密接觸，一個用來向每個鑄輥的外圓周注入惰性氣體的吹風(fēng)機；用于調(diào)節(jié)每個鑄輥兩端氣層厚度和寬度的操作單元，每個操作單元包括一對分別連接每個腔室側(cè)面的抽吸管線，在每個鑄輥端部傳輸吸力，一對活動板滑動裝配于每個腔室的端部，還有一對可移動件用于往復(fù)移動活動板；以及一個控制單元，包括一個控制器來產(chǎn)生吸力控制信號ep和寬度控制信號ew，這些信號基于相機所測量的帶坯表面狀況和厚度計所測量的帶坯厚度等數(shù)據(jù)，和一個用來從單作用控制器接受控制信號的單作用控制器，電連接于抽吸管線和操作單元。
根據(jù)實現(xiàn)以上目標(biāo)的本發(fā)明之另一方面，在包括一對鑄輥，裝配以形成熔融金屬池的邊緣擋板，安裝于熔融金屬池上面的用于將熔融金屬池隔絕于外部空氣的彎型罩，和用于清理每個鑄輥表面的毛刷輥的雙輥帶坯連鑄機中，用于控制每個鑄輥表面氣層厚度的設(shè)備包括一對在帶坯寬度方向上固定于彎型罩兩側(cè)的腔室；用于阻止雜質(zhì)進入熔融金屬池的阻塞單元，每個阻塞單元包括前后擋板件，安裝于每個腔室上，與每個鑄輥的外圓周緊密接觸，一個用來向每個鑄輥的外圓周注入惰性氣體的吹風(fēng)機；用于調(diào)節(jié)每個鑄輥兩端氣層厚度和寬度的操作單元，每個操作單元包括一對分別連接每個腔室側(cè)面的抽吸管線，在每個鑄輥1和1a端部傳輸吸力，一對活動板滑動裝配于每個腔室內(nèi)部兩側(cè)，由可移動件往復(fù)移動；以及一個控制單元，以測量表面狀況和帶坯厚度的方式，控制抽吸管線的吸力和移動部件。


圖1示意性地表示一架傳統(tǒng)雙輥帶坯連鑄機；
圖2為端部由于不充分凝固而存在熱帶坯的帶坯；圖3示意性地表示在傳統(tǒng)雙輥帶坯連鑄機上帶有凸度的鑄輥結(jié)構(gòu)；圖4示意性地表示在傳統(tǒng)雙輥帶坯連鑄機中在端部存在熱帶坯的帶坯；圖5示意性地表示在傳統(tǒng)雙輥帶坯連鑄機中在鑄輥表面和兩側(cè)的流體行為；圖6為在完成帶坯連鑄過程中，在鑄輥橫向兩側(cè)和中間表面沉積雜質(zhì)的不同情況；圖7是在根據(jù)本發(fā)明的雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備剖視圖；圖8是在根據(jù)本發(fā)明的雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備平面圖；圖9是在根據(jù)本發(fā)明的雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備透視圖；以及圖10示意性地表示在根據(jù)本發(fā)明的雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備和氣層厚度剖面。
具體實施例方式
下面的詳細說明結(jié)合著附圖，來介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖7是在根據(jù)本發(fā)明的雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備剖視圖，圖8是與在根據(jù)本發(fā)明的雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備平面圖，圖9是根據(jù)本發(fā)明的在雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備透視圖，以及圖10示意性地表示在根據(jù)本發(fā)明的雙輥帶坯連鑄機鑄輥表面氣層厚度控制設(shè)備和氣層厚度剖面。
如圖7至圖10所示，本發(fā)明的氣層厚度控制設(shè)備90沿著鑄輥1和1a的平行方向布置，從彎型罩9的前端延伸到后端，覆蓋于在鑄輥1和1a以及邊緣擋板2之間的熔融金屬池5的上面?？刂圃O(shè)備90用來阻止熱阻微粒，也就是在連鑄中產(chǎn)生的雜質(zhì)材料，同時調(diào)整鑄輥1和1a兩端e(圖3)的氣層厚度和寬度，來防止帶坯6端部E處的熱條紋或邊浪(圖2)?？刂圃O(shè)備90包括腔室30，阻塞單元40，操作單元50和控制單元60。盡管控制設(shè)備90以對稱結(jié)構(gòu)安裝于鑄輥1和1a，以下僅就安裝在鑄輥1和1a之一的控制設(shè)備90來說明，并使用相似的標(biāo)號來指明相似的部件。
腔室30沿鑄輥縱向也就是帶坯6寬度方向，安裝在彎型罩9兩側(cè)部位上。每個腔室30是一個有倒U形橫截面的收集部件，其底端開口對著鑄輥1和1a的外圓周。優(yōu)選的，腔室30與鑄輥1和1a在長度上相等。
腔室30內(nèi)部空間被分成產(chǎn)生吸力的抽吸邊緣部和不產(chǎn)生吸力的非抽吸中心部，其中操作單元50調(diào)整抽吸邊緣部相對于非抽吸中心部的寬度。
阻塞單元40罩在熔融金屬池上以遮蔽雜質(zhì)材料，如黑層粉末，由邊緣擋板2上剝落的陶瓷粉末，由鑄輥表面掉下的氧化皮粉末，這樣雜質(zhì)材料就不會混入熔融金屬池中。阻塞單元40有一個前擋板部件41，可拆卸地安裝于腔室30的前端，以及一個后擋板件42，可拆卸地安裝于腔室30的后端，其中每個前后擋板件41和42有一個底端，緊貼于鑄輥1和1a的外圓周。一組螺栓43b可拆卸地將前擋板部件41安裝于一個倒L形的支撐件43上，支撐件43a安裝在腔室30的前壁上，后擋板件42安裝于另一個倒L形的支撐件43a上，支撐件43a安裝在腔室30的后壁上。
前擋板部件41包括一個薄鐵板41a，直接與鑄輥1和1a外圓周表面接觸，一個永久磁鐵41b蓋在薄鐵板41a上，使薄鐵板41a在磁力作用下緊貼在鑄輥1和1a上。永久磁鐵41b是單獨的一塊，或鑲嵌起來的一組，覆蓋在與薄鐵板41a大小相等的阻熱布封套中。阻熱蓋41c位于永久磁鐵41b上防止永久磁鐵41b封套在高溫下?lián)p壞，繼而防止永久磁鐵被高熱熔融金屬所損壞。
后擋板件42包括一個薄鐵板42a，一個卷在薄鐵板42a彎卷下端的支撐件42b。在毛刷輥7(圖1)與腔室后壁之間，薄鐵板42a的底部直接面接觸于鑄輥1和1a的外圓周，薄鐵板42a的底部彎卷以將彈力傳遞到薄鐵板42a緊貼于鑄輥1和1a的外圓周。支撐件42b在兩端可以垂直移動。
為了使薄鐵板42a緊貼于鑄輥1和1a的外圓周，可以將另一塊帶有預(yù)緊力的永久磁鐵放置在后擋板件42頂部。彈性體(未示出)如彈簧可以裝在支撐件42b的兩端，從而有彈性的向下支撐著支撐件42b的兩端。這樣的結(jié)構(gòu)起到阻止外部空氣進入鑄輥1、1a之間熔融金屬池5的作用。
與鑄輥1、1a相接觸的前后擋板件41和42的薄鐵板41a和42a，優(yōu)選用與連鑄鋼相同的材料制成，并易被磁鐵吸附。
因為薄鐵板41a是磁性物質(zhì)，即使從薄鐵板41a剝落下的碎片，也會被永久磁鐵41b吸附，不會混入熔融金屬。這些碎片是由于一些不合適的條件包括薄鐵板厚度，磁場強度和真空吸力等，使薄鐵板41a與鑄輥表面摩擦而剝落的。
優(yōu)選的，薄鐵板41a和42a的材料與連鑄生產(chǎn)中的熔融金屬相同。這樣，即便與鑄輥1和1a摩損而剝落的碎片混入熔融金屬，污染程度也相對被減小。
在熔融金屬為非磁性物質(zhì)或抗腐蝕性能差的基本金屬，或難加工或難購買的情況時，優(yōu)選使用表面潔凈的純鐵薄鐵板(100％純度)來制作薄鐵板41a和42a。
薄鐵板41a和42a的厚度是影響薄鐵板耐久性，鑄輥表面損傷和密封的關(guān)鍵因素。如果薄鐵板41a和42a太薄，薄鐵板41a會被鑄輥1和1a上可能存在的突起輕易的磨損，而不能控制氣層厚度。相反，如果薄鐵板41a和42a太厚，薄鐵板41a和42a會在高溫由于發(fā)熱而隆起。那么，在薄鐵板41a和42a與鑄輥表面接觸時，隆起部位的銳邊會造成裂紋等鑄輥損傷。因而，薄鐵板41a和42a如果由純鐵，鋼和不銹鋼制成時，厚度優(yōu)選在30到60微米之間。
另外，放置薄鐵板41a上的永久磁鐵41b有一組帶有預(yù)磁場力的磁塊，它們沿永久磁鐵41b直線并排放置。
由于鑄輥1和1a表面鍍有鎳，也就是一種鐵磁性物質(zhì)，永久磁鐵41b的磁場力產(chǎn)生向鑄輥表面的磁場力，造成磁鐵41b強烈吸引鑄輥1和1a。永久磁鐵41b的磁場力對薄鐵板42a與鑄輥1和1a的接觸狀態(tài)起很大的作用，其間的氣密封力建立在接觸載荷的基礎(chǔ)上。
永久磁鐵41b優(yōu)選有一個適合于薄鐵板41a材料和厚度的磁場強度值。如果永久磁鐵41b的磁場強度值太小，薄鐵板41a與鑄輥1和1a的接觸力弱，就減少了屏蔽外部氣體的氣密能力。相反，如果磁場強度值太大，薄鐵板41a可能損壞鑄輥1和1a表面，例如形成刮痕，可能會在帶坯表面形成嚴重的缺陷，如沿帶坯縱向的裂紋。
雖然永久磁鐵41b的磁場強度會根據(jù)薄鐵板41a的材料和厚度，鑄輥1和1a表面狀況，鑲嵌永久磁鐵41b的面積比，或磁鐵厚度而變化，永久磁鐵41b的磁場強度優(yōu)選為500到15000e，所用鐵素體磁性件厚度為2到6毫米。
在薄鐵板41a上包永久磁鐵41b的封套是用阻熱陶瓷布制成，完全可以承受200到500℃的高溫。阻熱蓋41c安裝在封套上以避免其直接暴露于熔融金屬和外部氣體或?qū)е氯紵?。阻熱蓋41c也防止永久磁鐵41b的退磁。
保護性的阻熱蓋41c優(yōu)選由薄鐵板或陶瓷布制成，以足夠承受高溫氣體。
一個吹風(fēng)機45安裝在后擋板件42和毛刷輥7之間，沿著整體長度向鑄輥1和1a外圓周吹惰性氣體，以將腔室屏蔽于外部空氣和阻熱物質(zhì)大顆粒，如從鑄輥表面剝落的黑層粉末，邊緣擋板剝落粉末和細氧化皮。吹風(fēng)機45沿鑄輥整體長度平行于鑄輥安裝，有一個底部有開槽46a的噴嘴46，氣體供給管線47用于注入惰性氣體。
噴嘴46開槽46a的寬度優(yōu)選為50-300微米，通過氣體供給管線47注入氮氣的壓力為4-10巴，開槽46a導(dǎo)向端口的噴射速度為30-150米/秒。如果氮氣以30米/秒或更低的速度沖擊到鑄輥1和1a表面，熱阻物質(zhì)等雜質(zhì)就不容易被除去。相反，提高噴射速度會消耗過量的氣體，盡管氮氣高速噴射會更有利。因此，在上述速度范圍內(nèi)噴射氮氣是最可取的。
操作單元50功能是調(diào)節(jié)在鑄輥1和1a兩端氣層的厚度和寬度，包括一對抽吸管線51，其底端連接于腔室30頂端的兩側(cè)，以在腔室30兩側(cè)抽吸區(qū)提供吸力，這樣在鑄輥1和1a兩端會產(chǎn)生吸力。每個抽吸管線51連接到抽吸泵(未示出)，并有一個控制閥門51a，由單作用控制器65來打開/關(guān)閉。
另外，腔室30有安裝于其內(nèi)部空間的活動板52，在腔室30兩端橫向滑動，來調(diào)節(jié)抽吸區(qū)的寬度?；顒影?2分別與一對安裝在非抽吸區(qū)的操作單元55相裝配，其產(chǎn)生驅(qū)動力來往復(fù)運動活動板52。
腔室30沿著鑄輥1和1a整體長度W上分成三部分，包括在腔室30兩端的兩個抽吸區(qū)We和在腔室30中部的非抽吸區(qū)Wc(＝W-2We)。
活動板52分別滑動裝配于固定在每個腔室30中的一對導(dǎo)向桿53上，這樣活動板52可以有效地往復(fù)運動。從腔室30的兩端，活動板52向內(nèi)運動可達到一個臨界位置，距兩端10-15毫米。每個抽吸管線51的底部與腔室30的一端和臨界位置之間處連接。
每個操作單元55可由一個氣缸件組成，安裝在腔室30的內(nèi)部空間，對應(yīng)于非抽吸區(qū)，與每個活動板52以桿的導(dǎo)向端相連，來橫向移動每個活動板52。還可以選擇，每個操作單元55由電機部件組成，來旋轉(zhuǎn)有螺栓孔的絲杠。
控制單元60功能是控制操作單元的運行，并控制抽吸管線51上的控制閥門51a，其安裝在夾送輥和帶坯送風(fēng)蛇形管之間，用來監(jiān)測帶坯6兩端熱條紋或邊浪的寬度和數(shù)量。控制單元60包括安裝在鑄輥1和1a輥縫正下方圓形沉孔中的相機61。相機61監(jiān)測可能存在的熱條紋或邊浪及其數(shù)量，其工作基于對在帶坯橫向上溫度變化不同的對比。控制單元60還包括安裝在夾送輥和帶坯送風(fēng)蛇形管之間的厚度計62，用來測量帶坯6在其橫向上測量的厚度剖面。
控制單元60還包括連接于相機61和厚度計62的控制器63，用于產(chǎn)生基于所測值的吸力控制信號ep和寬度控制信號ew?？刂破?3調(diào)節(jié)裝在抽吸管線51上控制閥門51a的開度，并連接與單作用控制器65，其電連接于操作單元55進行同樣的操作。每個單作用控制器65連接于每個操作單元55，來獨立控制通過抽吸管線51的抽吸力和控制操作單元55的寬度調(diào)節(jié)。
這樣的反饋系統(tǒng)適合于連鑄生產(chǎn)中連續(xù)在線運行，直到熱條紋或邊浪從帶坯兩端全部消失。
以下描述將說明有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的運行狀況。
首先，如圖5和6所示，可以看到通常帶坯兩端E處的熱條紋或邊浪與鑄輥1和1a表面的流體密切相關(guān)。
還有，如圖10所示，相比較在輥身的中間部位的非抽吸區(qū)Wc，流體非常集中的積聚在抽吸區(qū)We或在鑄輥1和1a兩端，氮氣或氧氣等外部氣體在抽吸區(qū)We的氣層厚度大，如圖10中的氣體剖面所示。因為從邊緣擋板上剝落的粉末和氧化皮粉末等外部雜質(zhì)，由于雙輥帶坯連鑄機100的特點而嚴重積聚于鑄輥1和1a兩端，所以凝固過程在鑄輥兩端由于比輥身中間部位b的冷卻能力差而被延緩。
雖然在連鑄開始時沒有這種現(xiàn)象，但隨著連鑄時間的延續(xù)就可能發(fā)生這種現(xiàn)象。時間延續(xù)與以上所述流體積聚關(guān)系密切。因此，在兩端E產(chǎn)生熱條紋或邊浪的地方，如果與輥身中間非抽吸區(qū)Wc相比，不提高鑄輥1、1a兩端抽吸區(qū)We的冷卻能力，就不可避免的會產(chǎn)生邊浪。
也就是說，在連鑄生產(chǎn)開始當(dāng)帶坯6穿過鑄輥1、1a之間的輥縫時，本發(fā)明的控制設(shè)備90用熱帶坯監(jiān)視相機61拍攝帶坯6，相機裝在輥縫正下方圓形沉孔中用來觀測帶坯6的影像。當(dāng)帶坯6正常連鑄，沒有因在端部不充分凝固而產(chǎn)生的熱條紋或邊浪時，在帶坯6寬度方向上觀測不到亮度變化，因而可以認為帶坯6沿整個寬度上是在相同溫度(亮度)的。那么，吸力控制信號ep或?qū)挾瓤刂菩盘杄w不會通過控制器63和單作用控制器65而發(fā)送到抽吸管線51和操作單元55。
作為替代，安裝在腔室30和毛刷輥7之間的吹風(fēng)機45將高壓氮氣注入到鑄輥1，1a的外圓周，用來隔絕外部氧氣或雜質(zhì)的進入，雜質(zhì)包括剝落黑層粉末，陶瓷粉末如從邊緣擋板剝落的粉末和氧化皮粉末，這些都可能成為熱阻顆粒。
同時，如果在連鑄生產(chǎn)中上述連鑄工況下帶坯6兩端E有如圖2所示的邊浪，相機61所拍攝的影像會顯示出在帶坯6兩端的亮度差異(其中帶坯兩端E局部明亮于帶坯中間部分B)，由此可以發(fā)現(xiàn)熱條紋或邊浪。
在這種情況下，安裝在帶坯6連鑄方向出口端的厚度計測量帶坯6兩端的熱條紋或邊浪的寬度和數(shù)量。寬度或數(shù)量測量值傳送到控制器63，其根據(jù)測量值控制鑄輥1和1a兩端的冷卻能力，這樣在鑄輥表面的氣層厚度de/dc就可以被調(diào)節(jié)，形成如圖10中標(biāo)號為72的預(yù)設(shè)氣層截面。
也就是說，是根據(jù)適合于帶坯6兩端熱條紋或邊浪程度的情況進行控制運行的，其中由控制器63計算的吸力控制信號ep和寬度控制信號ew，通過單作用控制器63傳輸?shù)讲僮鲉卧?5和抽吸管線上的控制閥51a，其電連接于控制器63來單獨接受操作信號，從而有效地控制內(nèi)部壓力P和腔室兩側(cè)空間活動板的變化，然后來調(diào)節(jié)在鑄輥1和1a兩端氣層的厚度和寬度。
當(dāng)抽吸管線上的控制閥的開度增加和減少時，吸力傳送到腔室和其兩側(cè)內(nèi)部空間里。所以，鑄輥1和1a的外圓周與前后擋板件41和42的薄鐵板41a和42a之間的接觸力就會被控制增加和減少，前后擋板件41和42裝在腔室30的前后側(cè)。另外，當(dāng)操作單元55開始沿著導(dǎo)向桿向兩邊移動活動板52時，腔室30兩端的抽吸區(qū)收縮，端部寬度減小同時吸力增大。相反，當(dāng)活動板52向內(nèi)移動時，抽吸區(qū)增大，端部寬度增加同時吸力減小。
反饋系統(tǒng)應(yīng)用于在線連續(xù)運行，直到因在帶坯端部不充分凝固而產(chǎn)生的熱條紋或邊浪完全消失。
工業(yè)應(yīng)用根據(jù)上述發(fā)明，雜質(zhì)如從鑄輥表面剝落的黑層粉末，邊緣擋板剝落粉末和細氧化皮等，形成了阻熱顆粒，并在鑄輥表面造成裂紋，這些雜質(zhì)在鑄輥端部的抽吸區(qū)被抽吸清除，這些部位是流體積聚處，易使帶坯端部產(chǎn)生不充分凝固。同時，決定鑄輥冷卻能力的鑄輥和凝固殼體之間氣層厚度可以根據(jù)在線連鑄時的熱條紋或邊浪情況做出調(diào)節(jié)，這樣通過調(diào)節(jié)鑄輥兩端密封空間的氣體吸力和密封空間的寬度，來調(diào)節(jié)鑄輥端部氣層厚度de和輥身中部氣層厚度dc的不同。以這種方式，本發(fā)明可以靈敏快速的處理不充分凝固，并且提高帶坯質(zhì)量和產(chǎn)量，使運行穩(wěn)定。
盡管這項發(fā)明優(yōu)選的實施例出于說明的目的已被公開，在不背離權(quán)利要求所公開的這項發(fā)明的范圍和思想的情況下，但這項發(fā)明的技術(shù)還會有各種修改，添加和替代。
權(quán)利要求
1.在一種雙輥帶坯連鑄機中，其中該連鑄機包括一對鑄輥(1)和(1a)，裝配有邊緣擋板(2)，以便形成熔融金屬池(5)，覆蓋于熔融金屬池(5)上面、用于使熔融金屬池隔絕于外部空氣的彎型罩(9)，和用于清理每個鑄輥(1)和(1a)表面每個的毛刷輥(7)，和用于控制每個鑄輥(1)和(1a)表面氣層厚度的設(shè)備，該設(shè)備包括一對在帶坯(6)寬度方向上安裝于彎型罩(9)兩側(cè)的腔室(30)；用于阻止雜質(zhì)進入熔融金屬池(5)的阻塞單元(40)，每個阻塞單元(40)包括前后擋板件(41)和(42)，這些擋板件安裝于每個腔室(30)上并與每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周緊密接觸，一個用來向每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周注入惰性氣體的吹風(fēng)機(45)；用于調(diào)節(jié)每個鑄輥(1)和(1a)兩端氣層厚度和寬度的操作單元(50)，每個操作單元(50)包括一對分別連接每個腔室(30)的抽吸管線(51)，以便將抽吸力傳遞到每個鑄輥(1)和(1a)的端部，一對活動板(52)，滑動裝配于每個腔室(30)內(nèi)部兩側(cè)，由可移動件(55)往復(fù)移動；以及一個控制單元(60)，根據(jù)所測表面狀況和帶坯(6)厚度來控制抽吸管線(51)的吸力和可移動件(55)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中每個腔室(30)形成為一個底部有開口的盒子，開口對著每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周。
3.如權(quán)利要求1所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中前擋板部件(41)包括一個薄鐵板(41a)，直接與每個鑄輥(1)和(1a)外圓周表面接觸；一個永久磁鐵(41b)，蓋在薄鐵板(41a)上，其包裹在與薄鐵板(41a)大小相等的阻熱布封套中，永久磁鐵(41b)是單獨的一塊，或鑲嵌起來的一組，它使薄鐵板(41a)在磁力作用下緊貼在鑄輥(1)和(1a)上；以及阻熱蓋(41c)，位于永久磁鐵(41b)上，防止封套在高溫下?lián)p壞，并防止永久磁鐵被高熱熔融金屬所損壞。
4.如權(quán)利要求1所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中后擋板件(42)包括一個設(shè)置在每個毛刷輥(7)與每個腔室(30)后壁之間的薄鐵板(42a)，薄鐵板(42a)的底部直接面接觸于每個鑄輥(1)或(1a)的外圓周；和一個卷在薄鐵板(42a)彎卷下端的支撐件(42b)，可以在兩端垂直移動，薄鐵板(42a)的下部彎卷以將彈力傳遞到薄鐵板(42a)，從而使其緊貼于每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周。
5.如權(quán)利要求3或4所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中薄鐵板(41a)和(42a)用與連鑄鋼相同的材料制成，并易被磁鐵所吸附，厚度為30到60微米。
6.如權(quán)利要求3所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中永久磁鐵(41b)的磁場強度范圍為500到15000e，所用鐵素體磁性件厚度為2到6毫米。
7.如權(quán)利要求1所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中吹風(fēng)機(45)沿著鑄輥整體長度平行于鑄輥安裝，有一個底部有開槽(46a)的噴嘴(46)，和用于注入惰性氣體的氣體供給管線(47)。
8.如權(quán)利要求7所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中噴嘴(46)開槽(46a)寬度為50-300微米，氮氣通過氣體供給管線(47)以4-10巴的壓力、通過開槽(46a)導(dǎo)向端口以30-150米/秒的噴射速度注入。
9.如權(quán)利要求1所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中活動板(52)分別滑動裝配于安裝在每個腔室(30)中的一對導(dǎo)向桿(53)上，這樣活動板(52)可以有效地往復(fù)運動。
10.如權(quán)利要求1所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中每個操作單元(55)是與每個活動板(52)的導(dǎo)向端相連一個氣缸件。
11.如權(quán)利要求1所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中測量工具包括測量帶坯表面狀況的相機和一個厚度計(62)，并且控制單元(60)包括基于相機和厚度計所測值，產(chǎn)生吸力控制信號(ep)和寬度控制信號(ew)的控制器(63)；以及單作用控制器(65)，根據(jù)來自控制器(63)的控制信號操作抽吸管線(51)和操作單元(55)。
12.在一種雙輥帶坯連鑄機中，該連鑄機包括一對反向旋轉(zhuǎn)的鑄輥(1)和(1a)，設(shè)置在形成熔融金屬池(5)的鑄輥兩端上的邊緣擋板(2)，覆蓋熔融金屬池(5)上面、用于將熔融金屬池隔絕于外部空氣的彎型罩(9)，和用于清理每個鑄輥(1)和(1a)表面的毛刷輥(7)，以及用于控制每個鑄輥(1)和(1a)表面氣層厚度的設(shè)備，該設(shè)備包括一對在帶坯(6)寬度方向上固定于彎型罩(9)兩側(cè)的腔室(30)，每個腔室有U型橫截面，其開口底端對著每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周；用于阻止雜質(zhì)進入熔融金屬池(5)的阻塞單元(40)，每個阻塞單元(40)包括前后擋板件(41)和(42)，該擋板件可拆卸地安裝于每個腔室(30)的前后壁上，其下部與每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周緊密接觸，和一個用來向每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周注入惰性氣體的吹風(fēng)機45；用于調(diào)節(jié)每個鑄輥(1)和(1a)兩端氣層厚度和寬度的操作單元(50)，每個操作單元(50)包括一對分別連接每個腔室(30)側(cè)面的抽吸管線(51)，以便將抽吸力傳輸?shù)矫總€鑄輥(1)和(1a)端部，一對活動板(52)，滑動裝配于每個腔室(30)中的端部，還有一對可移動件(55)，用于往復(fù)移動活動板(52)；以及一個控制單元(60)，包括一個控制器(63)來產(chǎn)生吸力控制信號(ep)和寬度控制信號(ew)，這些信號基于相機所測量的帶坯(6)表面狀況和厚度計(62)所測量的帶坯(6)厚度等數(shù)據(jù)，和一個用來從單作用控制器接受控制信號的單作用控制器(65)，電連接于抽吸管線(51)和操作單元(55)。
13.如權(quán)利要求12所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中前擋板部件(41)包括一個薄鐵板(41a)，直接與鑄輥(1)和(1a)外圓周表面接觸；一個蓋在薄鐵板(41a)上的永久磁鐵(41b)，覆蓋在與薄鐵板(41a)大小相等的阻熱布封套中，永久磁鐵(41b)是單獨的一塊，或鑲嵌起來的一組，使薄鐵板(41a)在磁力作用下緊貼在鑄輥(1)和(1a)上；和阻熱蓋(41c)，位于永久磁鐵(41b)上，防止永久磁鐵(41b)封套在高溫下?lián)p壞，并防止永久磁鐵被高熱熔融金屬所損壞。
14.如權(quán)利要求12所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中后擋板件(42)包括一個設(shè)置在毛刷輥(7)與腔室(30)后壁之間的薄鐵板(42a)，薄鐵板(42a)的底部直接面接觸于鑄輥(1)和(1a)的外圓周；和一個卷在薄鐵板(42a)彎卷末端的支撐件(42b)，在兩端可以垂直移動，薄鐵板(42a)的底部彎卷以將彈力傳遞到薄鐵板(42a)，從而使薄鐵板緊貼于鑄輥(1)和(1a)的外圓周。
15.如權(quán)利要求13或14所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中薄鐵板(41a)和(42a)用與連鑄鋼相同的材料制成，并易被磁鐵吸附，厚度為30到60微米。
16.如權(quán)利要求13所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中永久磁鐵(41b)的磁場強度范圍為500到15000e，所用鐵素體磁性件厚度為2到6毫米。
17.如權(quán)利要求12所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中吹風(fēng)機(45)沿著鑄輥整體長度平行于鑄輥安裝，有一個底部有開槽(46a)的噴嘴(46)，和用于注入惰性氣體的氣體供給管線(47)。
18.如權(quán)利要求17所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中噴嘴(46)的開槽(46a)的寬度為50-300微米，氮氣通過氣體供給管線(47)以4-10巴的壓力、通過開槽(46a)導(dǎo)向端口以30-150米/秒的噴射速度注入。
19.如權(quán)利要求12所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中活動板(52)分別滑動裝配于安裝在每個腔室(30)中的一對導(dǎo)向桿(53)上，這樣活動板(52)可以有效地往復(fù)運動。
20.如權(quán)利要求12所述的氣層厚度控制設(shè)備，其中每個操作單元(55)是與每個活動板(52)的導(dǎo)向端相連一個氣缸件。
全文摘要
用于控制雙輥帶坯帶坯連鑄連鑄機鑄輥表面氣層厚度的設(shè)備。該設(shè)備包括一對在帶坯(6)寬度方向上固定于彎型罩(9)兩側(cè)的腔室(30)；用于阻止雜質(zhì)進入熔融金屬池(5)的阻塞單元(40)，每個阻塞單元(40)包括前后擋板件(41和42)，安裝于每個腔室(30)上，與每個鑄輥(1)和(1a)的外圓周緊密接觸，一個吹風(fēng)機(45)；用于調(diào)節(jié)每個鑄輥(1)或(1a)兩端氣層厚度和寬度的操作單元(50)，每個操作單元(50)包括一對分別連接每個腔室(30)側(cè)面的抽吸管線(51)，一對活動板(52)滑動裝配于每個腔室(30)內(nèi)部兩側(cè)，由可移動件(55)來往復(fù)移動，以及一個控制單元(60)。防止帶坯兩端的延遲凝固，以提高帶坯的形狀等級和產(chǎn)量。
文檔編號B22D11/106GK1582209SQ02821864
公開日2005年2月16日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月22日
發(fā)明者崔周臺, 鄭漢南, 李庸奇 申請人:Posco公司, 浦項產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院