CN103831413B - 一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属凝固和连续铸造领域，特别涉及一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置和方法。该支撑辊装置包括带α角斜面的支撑辊(1)、可移动轴承座(2)、轴承座移动轨道(3)、轴承座的把持机构(4)、铸机的内弧或外弧框架(5)；在铸机的水平段的内弧和/或外弧框架(5)上设有带α角斜面的支撑辊(1)，该带α角斜面的支撑辊(1)的支撑面与带倒角连铸坯(6)与内/外弧大面相接的较小的钝角(7)相接触并挤压，使得该较小的钝角(7)被挤成两个较大的钝角(8-1、8-2)。本发明的对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置和方法，可在完全控制和消除角部横裂纹的情况下，达到优化铸坯角部形状、消除板材边部直裂的目的。

Description

一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置和方法
技术领域
本发明涉及金属凝固和连续铸造领域，特别涉及一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置和方法。
背景技术
随着世界冶金技术的发展和现代连铸技术不断进步，可浇铸钢种不断扩大，一些高合金、高品质、高裂纹敏感性钢种已经不断在大型钢铁企业连铸生产流程中得以生产。但是在板带材的生产中，热轧板带材边部的直裂纹或翘皮缺陷一直是困扰现代冶金工作者的一个共性难题。
尤其是近期随着连铸连轧技术的发展，由于采用了铸坯热装直接进入加热炉的方式，大大地节约了能源，因此连铸连轧技术被广泛应用于冶金企业的生产中。但铸坯连铸连轧技术应用带来的不利影响就是：由于铸坯无法进行离线清理，铸坯所有的表面缺陷(包括：角部横裂纹、纵裂纹等)都将不可避免的直接在最终的轧制带材表面上反应出来。这也就导致了带倒角的结晶器技术的发展与应用。
采用带倒角的结晶器技术，它使得铸坯原有的每个直角变成两个钝角，以消除弯曲和矫直过程的应力集中，从而从根本上解决了连铸坯角部横裂纹的发生。但是，由于带倒角结晶器生产出来的连铸坯角部形状受到限制，如倒角铸坯的角度一般为25°～45°、倒角面长度为30～85mm，采用带倒角的结晶器生产出来的铸坯的倒角角度过大(如大于45°)，会带来两个缺陷：一是带倒角的结晶器使用寿命大幅度下降；二是增加了铸坯角部纵裂漏钢的风险。因此，现有技术中倒角结晶器的角度都小于45°。
尽管采用带倒角的结晶器技术可以有效的解决铸坯角部横裂纹的问题，但是，大量生产实践结果表明：采用上述参数的倒角结晶器技术并不能完全消除板带材的边部直裂。
为此，国外一些冶金工作者开发了对铸坯的角部进行轧制的方法，以获得角部形状更加合理的连铸坯。
如日本专利P2001－18040A中，名称为“连铸板坯的生产方法”，提出了一种在结晶器的正下方铸坯的四个角部设置压轧支承辊的装置，它将出结晶器具有四个角的矩形铸坯压轧成具有八个角的铸坯形状。以避免铸坯在随后的轧制过程中出现角部缺陷。实际生产中，在结晶器出口处的下方，对较薄的坯壳、充满钢水的铸坯进行轧制，使铸坯的角部变形，把一个直角轧平，使其变成两个大于90°的钝角，这是完全不可行的，也是十分危险的。
为了避免在结晶器出口处的下部对坯壳角部进行轧制所带来的漏钢风险，日本专利昭63－215352中，名称为“连铸装置”，提出了在铸机辊列中的拉坯机上设置轧辊，对铸坯角部的进行轧制。尽管该方法可以避免铸坯角部轧制所带来的漏钢风险，但现代板坯连铸机中，拉坯机都设置在铸机的扇形段内，紧凑型的结构设计根本无法安置对铸坯四角进行大压下量轧制的轧辊和驱动装置。另外，由于铸坯不可避免的会产生角部横裂纹，这种轧制方法会使铸坯角部的横裂纹变成轧材表面的缺陷，并且无法清理，只能通过裁边进行清理。因而也就大幅度降低了成材率。
日本专利平6－320204中，名称为“倒棱用轧机以及连铸坯边角的倒棱方法”，其在连铸机的后部，设置一个专用的轧机，对矩形的连铸坯进行轧制，使矩形的连铸坯的角部变成大倒角的形状，以消除后部轧钢过程中，板材边部出现的边部直线状裂纹。该方法有两个大的缺点：一是由于要对铸坯的角部产生较大的变形，因此设备投资大；二是前面所说的铸坯不可避免的会产生角部横裂纹，这种轧制方法会使铸坯角部的横裂纹变成轧材表面的缺陷，因而也就大幅度降低了成材率。
发明内容
针对上述技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置和方法，可以在完全控制和消除角部横裂纹的情况下，优化铸坯角部形状、消除板材边部直裂。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，该带倒角连铸坯有2至4个原始倒角斜面11，该原始倒角斜面11在连铸坯宽面有一钝角7，其中：
该支撑辊装置包括带α角斜面的支撑辊1、可移动轴承座2、轴承座移动轨道3、轴承座的把持机构4、铸机的内弧或外弧框架5；
在铸机的水平段的内弧和/或外弧框架5上设有带α角斜面的支撑辊1，该带α角斜面的支撑辊1的支撑面与带倒角连铸坯6与内/外弧大面相接的钝角7相接触并挤压，使得该钝角7被挤成两个更大的钝角8-1、8-2。
所述支撑辊装置挤压连铸坯完成的角部变形为：使得每个原始倒角斜面11被挤成两个倒角斜面12-1、12-2，且挤压后得到的两倒角斜面的长度和L1+L2大于原始倒角斜面11的长度S。
所述带α角斜面的支撑辊1的支撑面与水平面所成的角度α为15°～30°。
所述带倒角连铸坯6的铸坯厚度为130～450mm，原始倒角角度β为25°～45°，原始倒角斜面长度S为30～85mm；所述挤压而成的倒角斜面12-2长度L2为10～50mm，高度H为3～25mm。
所述带α角斜面的支撑辊1的支撑面是选自以下几种情况的一种：
a.斜面；b.弧面；c.斜面加平面；d.弧面加平面；
在c、d的情况中，其中，支撑面的平面部分10与铸机辊列的内弧或外弧对铸坯支撑平面的高度保持一致。
用于把持和移动轴承座的轴承座的把持机构4，是液压驱动活塞杆的结构，或电动驱动丝杠转动的结构。
所述轴承座的把持机构4中设有测定带α角斜面的支撑辊1的工作位置的位移传感器。
所述用于移动可移动轴承座2的轴承座移动轨道3是方形或燕尾形。
所述带α角斜面的支撑辊1安置在铸机最后一个水平段的最后一个支撑辊的位置上，或悬挂于水平段的出口处，或安置在其它一个水平段的任一支撑辊的位置上。
在铸机水平段的内弧和/或外弧框架5上设有带α角斜面的支撑辊1，该带α角斜面的支撑辊1的支撑面与带倒角连铸坯6与内外弧大面相接的较小的钝角7相接触并挤压，使得该较小的钝角7被挤成两个较大的钝角8-1、8-2。
所述支撑辊装置挤压连铸坯完成的角部变形为：使得每个原始倒角斜面11被挤成两个倒角斜面12-1、12-2，且挤压后得到的两倒角斜面的长度和L1+L2大于原始倒角斜面11的长度S。
本发明的有益效果在于：
带倒角的结晶器技术生产的连铸坯，可以消除弯曲和矫直过程的应力集中，从而从根本上解决了连铸坯角部横裂纹的发生。在此基础上，采用一种带斜面的支撑辊对带倒角的连铸坯与上下大面相连的倒角进行支撑，并在支撑的过程中使铸坯的角部被挤产生自然变形，尽管是很小的变形量，它使得原来较小的钝角变为两个较大的钝角，有效的提高了轧制过程中的角部温度，这样就可在完全控制和消除角部横裂纹的情况下，达到优化铸坯角部形状、消除板材边部直裂的目的。
本发明的装置与方法与现有技术相比，首先是角部变形量小，其次是不存在铸坯角部横裂纹的缺陷。因此具有技术可靠、加工简单、设备重量轻等优点，并不对连铸机的生产产生任何负面影响。
附图说明
图1一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置示意图；
图2a带倒角连铸坯角部变形前的局部放大示意图；
图2b带倒角连铸坯角部变形后的局部放大示意图；
图3对带倒角连铸坯进行角部变形的局部放大示意图；
图4带α角斜面的支撑辊仅设置在铸机的内弧的示意图；
图5带α角斜面的支撑辊仅设置在铸机的外弧的示意图；
图6a带α角斜面的支撑辊的支撑面是斜面的示意图；
图6b带α角斜面的支撑辊的支撑面是弧面的示意图；
图6c带α角斜面的支撑辊的支撑面是斜面加平面的示意图；
图6d带α角斜面的支撑辊的支撑面是弧面加平面的示意图；
图7a轴承座的移动轨道是方形的示意图；
图7b轴承座的移动轨道是燕尾形的示意图；
图8带α角斜面的支撑辊悬挂于水平段出口处的示意图。
【主要组件符号说明】
1带α角斜面的支撑辊
2可移动轴承座
3轴承座移动轨道
4轴承座的把持机构
5铸机水平段的内弧或外弧框架
6带倒角连铸坯
7带倒角连铸坯与内/外弧大面相接的较小的钝角
8-1、8-2较小的钝角自然被挤成的两个较大的钝角
9铸机水平段的常规支撑辊
10带α角斜面的支撑辊支撑面的平面部分
11原始倒角斜面
12-1、12-2挤成后得到的两个倒角斜面
α带α角斜面的支撑辊1的支撑面与水平面所成的角度
β带倒角连铸坯的原始角度
S带倒角连铸坯的原始倒角斜面长度
L1、L2带倒角连铸坯的挤压后的倒角斜面长度
H带倒角连铸坯的挤压成的斜面高度
具体实施方式
下面根据附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，为本发明的一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，该支撑辊装置主要包括带α角斜面的支撑辊1、可移动轴承座2、轴承座移动轨道3、轴承座的把持机构4、铸机内弧或外弧框架5。其中，所述一对对称的带α角斜面的支撑辊1对称安装在可移动轴承座2上，可移动轴承座2下设有轴承座移动轨道3，该轴承座移动轨道3设置在铸机水平段的内弧或外弧框架5上，轴承座的把持机构4与可移动轴承座2相连，并通过轴承座的把持机构4实现对可移动轴承座2的移动和定位。
其中，所述带α角斜面的支撑辊1的支撑面与水平面所成的角度α为15°～30°。该支撑面与带倒角连铸坯6的带倒角连铸坯与内弧或外弧大面相接的较小的钝角7相接触并挤压所述较小的钝角7，使得该与内弧或外弧大面相接的较小的钝角7被挤成两个较大的钝角8-1、8-2，所述挤压成的斜面长度L2为10～50mm，高度H为3～25mm，如图3所示，为对带倒角连铸坯进行角部变形的局部放大示意图。
该带α角斜面的支撑辊1的支撑面可以是斜面的，见图6a；可以是弧面的，见图6b；还可以是斜面和直面组合而成，见图6c；也可以是弧面和直面组合而成，见图6d。其中，在图6c和6d的情况中，带α角斜面的支撑辊支撑面的平面部分10与铸机辊列的内弧或外弧对铸坯支撑平面的高度保持一致。
所述带α角斜面的支撑辊1可以同时设置在铸机的内弧和外弧，也可以仅设置在铸机的内弧或外弧。分别如图4和图5所示，为带α角斜面的支撑辊仅设置在铸机的内弧的示意图，带α角斜面的支撑辊仅设置在铸机的外弧的示意图。
所述轴承座的把持机构4用于把持和移动轴承座，其可以是液压驱动活塞杆的结构，也可以是电动驱动丝杠转动的结构。
用于移动可移动轴承座2的轴承座移动轨道3可以是方形的，如图7a所示；也可以是燕尾形的，如图7b所示。
所述带α角斜面的支撑辊1可以安置在铸机最后一个水平段的最后一个支撑辊的位置上，如图1所示；也可以如图8所示悬挂于水平段的出口处；还也可以安置在其它一个水平段的任一支撑辊的位置上，与铸机水平段的常规支撑辊9组合使用。
所述对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，其中，所述带倒角连铸坯的铸坯厚度为130～450mm，原始倒角角度β为25°～45°，原始倒角斜面长度S为30～85mm。
在使用时，铸机水平段的内弧和/或外弧框架5上设有带α角斜面的支撑辊1。轴承座的把持机构4中设有位移传感器，该位移传感器可测定所述带α角斜面的支撑辊1的工作位置。根据所连铸的铸坯断面宽度，通过轴承座的把持机构4调节可移动轴承座2的位置，进而调节带α角斜面的支撑辊1的位置，使得支撑辊的斜面正好支撑在带倒角连铸坯6与内外弧大面相接的四个较小的钝角7的角部上。
这样随着拉坯过程的进行，较小的钝角7自然被挤成两个较大的钝角8-1、8-2。如图2a所示，为带倒角连铸坯角部变形前的局部放大示意图，图2b所示为该带倒角连铸坯角部变形后的局部放大示意图。这种角部形状的连铸坯可在完全控制和消除角部横裂纹的情况下，达到优化铸坯角部形状、消除板材边部直裂的目的。

Claims (9)

1.一种对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，该带倒角连铸坯有2至4个原始倒角斜面(11)，该原始倒角斜面(11)在连铸坯宽面有一钝角(7)，其特征在于：
该支撑辊装置包括带α角斜面的支撑辊(1)、可移动轴承座(2)、轴承座移动轨道(3)、轴承座的把持机构(4)、铸机水平段的内弧和外弧框架(5)；
在铸机水平段的内弧和/或外弧框架(5)上设有带α角斜面的支撑辊(1)，该带α角斜面的支撑辊(1)的支撑面与带倒角连铸坯(6)与内/外弧大面相接的钝角(7)相接触并挤压，使得该钝角(7)被挤成两个更大的钝角(8-1、8-2)；
所述支撑辊装置挤压连铸坯完成的角部变形为：使得每个原始倒角斜面(11)被挤成两个倒角斜面(12-1、12-2)，且挤压后得到的两倒角斜面的长度和L1+L2大于原始倒角斜面(11)的长度S；
所述带α角斜面的支撑辊(1)的支撑面是选自以下几种情况的一种：
a.斜面；b.弧面；c.斜面加平面；d.弧面加平面；
在c、d的情况中，其中，支撑面的平面部分(10)与铸机辊列的内弧或外弧对铸坯支撑平面的高度保持一致。
2.如权利要求1所述的对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，其特征在于：所述带α角斜面的支撑辊(1)的支撑面与水平面所成的角度α为15°～30°。
3.如权利要求1所述的对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，其特征在于：所述带倒角连铸坯(6)的铸坯厚度为130～450mm，原始倒角角度β为25°～45°，原始倒角斜面长度S为30～85mm；所述挤压而成的倒角斜面(12-2)长度L2为10～50mm，高度H为3～25mm。
4.如权利要求1所述的对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，其特征在于：用于把持和移动轴承座的轴承座的把持机构(4)，是液压驱动活塞杆的结构，或电动驱动丝杠转动的结构。
5.如权利要求1所述的对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，其特征在于：所述轴承座的把持机构(4)中设有测定带α角斜面的支撑辊(1)的工作位置的位移传感器。
6.如权利要求1所述的对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，其特征在于：所述轴承座移动轨道(3)是方形或燕尾形，用于移动可移动轴承座(2)。
7.如权利要求1所述的对带倒角连铸坯进行角部变形的支撑辊装置，其特征在于：所述带α角斜面的支撑辊(1)安置在铸机最后一个水平段的最后一个支撑辊的位置上，或悬挂于水平段的出口处，或安置在其它一个水平段的任一支撑辊的位置上。
8.一种对带倒角连铸坯进行角部变形的方法，其特征在于：
在铸机水平段的内弧和/或外弧框架(5)上设有带α角斜面的支撑辊(1)，该带α角斜面的支撑辊(1)的支撑面与带倒角连铸坯(6)与内外弧大面相接的较小的钝角(7)相接触并挤压，使得该较小的钝角(7)被挤成两个较大的钝角(8-1、8-2)。
9.如权利要求8所述的对带倒角连铸坯进行角部变形的方法，其特征在于：所述支撑辊装置挤压连铸坯完成的角部变形为：使得每个原始倒角斜面(11)被挤成两个倒角斜面(12-1、12-2)，且挤压后得到的两倒角斜面的长度和L1+L2大于原始倒角斜面(11)的长度S。
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