CN108705057A - 一种辊带式薄带铸轧一体机及其使用方法 - Google Patents

一种辊带式薄带铸轧一体机及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种辊带式薄带铸轧一体机及其使用方法，属于钢铁铸造领域。该辊带式薄带铸轧一体机包括中间包、带式输送装置、连铸机构和连轧机构；所述带式输送装置包括倾斜设置的传送钢带；所述中间包、连铸机构和连轧机构均设置于传送钢带上方，并沿传送钢带的输送方向由高到低依次设置；所述连铸机构包括水冷结晶辊，水冷结晶辊与传送钢带表面之间为吻合点；所述连轧机构包括热轧辊，热轧辊与传送钢带表面之间形成轧制间隙。本发明通过工艺上的优化改进将铸造和轧制紧密结合，布置更加紧凑，减小生产线占用空间，并可控制铸造和轧制时薄带的厚度，减少薄带中疏松缩孔的出现，提高生产效率。

Description

一种辊带式薄带铸轧一体机及其使用方法
技术领域
本发明属于钢铁铸造领域，更具体地说，涉及一种辊带式薄带铸轧一体机及其使用方法。
背景技术
在目前的钢铁冶炼领域中，连铸连轧技术在轧制板材、带材中得到广泛的应用。如图1所示，连铸连轧全称连续铸造连续轧制，它是把钢液倒入连铸机的结晶器中，铸造出一定厚度的薄板坯或者铸带，然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后，经过夹送辊的牵引作用进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。
轧制技术则是将钢坯通过一对旋转轧辊的间隙，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法。根据钢坯的受热状态可以把轧制分为热轧和冷轧两种方式。热轧可以使浇注时形成的气泡、裂纹和疏松在高温和压力作用下被焊合，从而使钢坯组织密实，提高钢坯质量。连铸连轧技术中浇注成型的钢坯常常需要在均热炉中保温一定时间后，经过夹送辊的牵引作用，进入热连轧机组中轧制成型，从而也需要经过一定的传送距离。
连铸连轧技术中常用的连铸机根据结晶器的类型可以大致分为三大类，包括双辊式、双带式、辊带式。其中，双辊式连铸机应用广泛，它是将钢液注入两个反向旋转的水冷结晶辊与侧封板组成的熔池中，如图2所示，在钢液和两个水冷结晶辊接触后，每个水冷结晶辊表面形成单独的凝固壳，形成的凝固壳随着水冷结晶辊转动向下，当它们在两水冷结晶辊之间最窄位置或吻合点汇聚时，两面的凝固壳通过水冷结晶辊的压合作用形成固态薄板坯或者铸带，然后此薄板坯或者铸带通过夹送辊传送并经过热轧，减少到想要的尺寸。
双辊式连铸连轧机铸造成型的薄板坯常常需要在均热炉中保温一定时间后，经过夹送辊的牵引作用，进入热连轧机组中轧制成型，使生产流程线延长，占用空间大，生产成本增加。此外，双辊式连铸连轧机在连续铸造过程中在双辊的吻合点处易出现漏钢现象。例如，中国专利申请号为：201510006848.X，公开日为：2015年4月29日的专利文献，公开了一种薄带连铸装置，该装置的水冷结晶双辊是在吻合点对凝固壳进行压合作用，在铸造比较厚的薄板坯过程中，处于吻合点中间部分的钢液并未完全凝固，钢液也容易在此吻合点处发生泄漏，称为漏钢。
双带式连铸连轧机是将中间包的钢液注入到有上下传送钢带之间的间隙中，上下传送钢带具有冷却水循环***，处在该间隙的钢液在冷的传送钢带作用下快速凝固形成薄板坯，然后此薄板坯带通过夹送辊传送并经过热轧，减少到想要的尺寸。然而，双带式连铸机铸造成型的薄板坯通常也需要在均热炉中保温一定时间后，经过夹送辊的牵引作用，进入热连轧机组中轧制成型，造成生产流程线延长，占用空间大，生产成本增加。再者，由于双带式连铸机冷的双传送钢带作用，钢液凝固速度很快，铸造比较薄的薄板坯时，存在钢液还来不及充满两传送钢带间的间隙时，就已发生凝固，造成铸造成的薄板坯不完整，不利于铸造出厚度比较小的薄板坯，且铸造速度比较低。
辊带式连铸机目前关注相对较少，例如，申请号为：2014108382394，公开日为：2015年4月15日的专利文献，公开了提出一种辊带式连铸机以及包含该连铸机的薄带铸轧设备。该辊带式连铸机工作原理是贮存在中间包内钢液经过喷嘴喷到水冷结晶辊的处于水平轴截面上方的辊面上，辊面上的钢水开始凝固并随着水冷结晶辊的转动而进入水冷结晶辊与金属传送带所构成的铸带传送区内，然后经过水冷结晶辊和铸带传送部的进一步凝固和冷却后形成铸坯，最后，铸坯从水冷结晶辊底部传送出来。但是，该辊带式连铸机需要钢液在辊带式连铸机中浇注成铸坯，成型的铸坯经过平整辊进行平整，平整后的铸坯再通过温轧机进行温轧，而辊带式连铸机与温轧机相距较远，不能在铸坯成型时立即进行轧制，不能有效的减少铸带中的疏松缩孔，同时，生产流程长，占用空间大。另一方面，该铸轧设备中的辊带式连铸机采用贮存在中间包内钢液经过喷嘴喷到水冷结晶辊的处于水平轴截面上方的辊面上，喷嘴周围和水冷结晶辊表面没有其他装置限制钢液所喷的范围，因此，所获得的铸坯不仅宽度得不到固定，而且喷嘴喷出钢液还会外撒，产生浪费。
发明内容
1、要解决的问题
本发明提供一种辊带式薄带铸轧一体机，其主要目的在于解决现有连铸连轧生产线占地大，所生产的薄带易出现疏松缩孔的问题。该辊带式薄带铸轧一体机通过工艺上的优化改进将铸造和轧制紧密结合，布置更加紧凑，减小生产线占用空间，并可控制铸造和轧制时薄带的厚度，减少薄带中疏松缩孔的出现，提高生产效率。
本发明还提供上述辊带式薄带铸轧一体机的使用方法，可一次性进行铸造和轧制成型，中间无脱节，高效生产薄带。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种辊带式薄带铸轧一体机，包括中间包、带式输送装置、连铸机构和连轧机构；所述带式输送装置包括倾斜设置的传送钢带；所述中间包、连铸机构和连轧机构均设置于传送钢带上方，并沿传送钢带的输送方向由高到低依次设置；所述连铸机构包括水冷结晶辊，水冷结晶辊与传送钢带表面之间为吻合点；所述连轧机构包括热轧辊，热轧辊与传送钢带表面之间形成轧制间隙。
作为进一步改进，所述传送钢带上方沿传送方向的两侧设置有一对侧封板。
作为进一步改进，所述中间包的底部设有侵入式水口，侵入式水口的下端通至接近传送钢带表面。
作为进一步改进，所述传送钢带的两端分别套在主动辊和从动辊上，在主动辊和从动辊的中心处沿轴向分别设有主辊冷却水管和从辊冷却水管。
作为进一步改进，所述带式输送装置还包括用于对传送钢带进行冷却的水冷装置；所述水冷装置包括沿传送钢带内侧附近布置的多个钢带水冷管。
作为进一步改进，所述带式输送装置还包括用于调节传送钢带倾斜角度的角度调节装置；所述角度调节装置包括支撑梁和两个驱动缸，支撑梁的两端分别连接主动辊和从动辊，两个驱动缸分别连接靠近支撑梁的两端。
作为进一步改进，所述连铸机构还包括用于驱动水冷结晶辊转动的连铸驱动组件，连铸驱动组件包括与水冷结晶辊传动接触的连铸驱动辊。
作为进一步改进，所述水冷结晶辊包括辊芯和套在辊芯外的辊环；所述辊芯的中心处沿轴向设有辊冷却水管。
作为进一步改进，所述连轧机构还包括用于驱动热轧辊转动的热轧驱动组件，以及用于驱动热轧辊运动以调节轧制间隙的轧辊升降组件。
一种辊带式薄带铸轧一体机的使用方法，其步骤为：首先，中间包中的钢液流到传送钢带上，流入传送钢带和水冷结晶辊之间的熔池中；然后，与传送钢带和水冷结晶辊接触的钢液凝固，贴着传送钢带和水冷结晶辊的表面形成两个凝固壳，两个凝固壳随着传送钢带和水冷结晶辊的反向运动在吻合点处进行压合，压合后形成一定厚度的铸带；接着，铸带随着传送钢带进入热轧辊与传送钢带之间的轧制间隙进行轧制；最后，随着热轧辊的转动，热轧后形成所需厚度的铸带从热轧辊底部传出，得到薄带。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明辊带式薄带铸轧一体机，通过带式输送装置将连铸机构和连轧机构有机的结合，钢液在传送钢带上先经过连铸机构铸造成铸带，在未冷却前紧接着再连经过轧机构进行轧制，得到薄板，从而将铸造和轧制紧密结合，生产流程短，布置更加紧凑，减小生产线占用空间，也有效减少铸带中的疏松缩孔；且传送钢带采用倾斜设置，既能保证铸轧速度，又不会发生漏钢现象；该辊带式薄带铸轧一体机避免了双辊式铸机存在的容易产生漏钢、容易出现缩松缩孔的缺点，以及双带式铸机存在的不易产生完整的铸带、铸造速度慢、不利于铸造出厚度比较小的铸带的缺点。
(2)本发明辊带式薄带铸轧一体机，传送钢带两侧通过侧封板限制，不仅充当熔池的作用，还可以充当固定的模具，保证铸带的热轧方向的一致性。
(3)本发明辊带式薄带铸轧一体机，带式输送装置中传送钢带通过水冷装置进行降温，既能保证传送钢带不会产生过热而影响铸带质量，也会使处在熔池中与传送钢带接触的钢液迅速凝固成凝固壳，主动辊和从动辊分别通过中心处主辊冷却水管和从辊冷却水管通过降温，也进而降低传送钢带的温度；连铸机构中水冷结晶辊中心处的辊冷却水管通水降温，既能保证水冷结晶辊不会产生过热而影响铸带质量，也会使与水冷结晶辊接触的钢液迅速凝固成凝固壳。所有的冷却降温措施都是防止铸轧过程中产生过热而损坏设备。
(4)本发明辊带式薄带铸轧一体机，通过角度调节装置可控制连铸时钢液到铸带成型时的厚度；同时，通过控制轧辊升降组件可控制热轧辊上下运动，控制轧制间隙大小，即热轧量。
附图说明
图1为铸轧薄带成形的基本原理示意图；
图2为双辊式连铸机的基本原理示意图；
图3为本发明辊带式薄带铸轧一体机的结构示意图；
图4为本发明辊带式薄带铸轧一体机沿辊中心的截面剖视示意图；
图5为本发明辊带式薄带铸轧一体机中水冷结晶辊的端面示意图。
图中：100、中间包；110、侵入式水口；200、带式输送装置；210、输送机构；211、从动辊；212、主动辊；213、传送钢带；214、从辊冷却水管；215、主辊冷却水管；220、角度调节装置；221、支撑梁；230、侧封板；240、水冷装置；300、连铸机构；310、水冷结晶辊；311、辊环；312、辊芯；313、辊冷却水管；320、连铸驱动组件；400、连轧机构；410、热轧辊；420、热轧驱动组件；430、轧辊升降组件。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图3、图4所示，本实施例的一种辊带式薄带铸轧一体机，主要包括中间包100、带式输送装置200、连铸机构300和连轧机构400，通过四部分的有机结合实现连铸和连轧操作。下面对各部分的结构进行较为详细的说明。
带式输送装置200包括输送机构210和侧封板230。其中，输送机构210包括主动辊212、从动辊211和传送钢带213，传送钢带213倾斜设置，在附图所示视角，其左侧高右侧底，相对水平面具有一定的角度；传送钢带213的两端分别套在主动辊212和从动辊211上，主动辊212通过电机驱动，实现传送钢带213的输送运动。在本实施例中，在主动辊212和从动辊211的中心处沿轴向分别设有主辊冷却水管215和从辊冷却水管214，通过冷水可对主动辊212和从动辊211进行降温，防止烧坏，也可对传送钢带213进行降温。此处，主动辊212和从动辊211均为复合辊，由辊芯和固定于辊芯外的辊环组成。
传送钢带213最为直接承受钢水的部件，其承受的温度较高，且需要钢水在传送钢带213表面凝固，因此，本实施例的带式输送装置200还设置有用于对传送钢带213进行冷却的水冷装置240。水冷装置240的结构形式并无具体限制，只要能对传送钢带213进行有效的冷却降温即可，此处，水冷装置240包括沿传送钢带213内侧附近布置的多个钢带水冷管，通水进行冷却，既能保证传送钢带213不会产生过热而影响铸带质量，也会使与传送钢带213接触的钢液迅速凝固成凝固壳。由附图上可以看出，钢带水冷管在传送钢带213内侧布置两排，分别布置于上下两段传送钢带213的内侧附近，在整个长度方向可进行有效的冷却降温，使传送钢带213能够较为均匀的进行冷却。
中间包100、连铸机构300和连轧机构400均设置于传送钢带213上方，并沿传送钢带213的输送方向由高到低依次设置，从附图中看，它们由左到右依次设置，从而钢水先从中间包100落到传送钢带213上，然后经过连铸机构300进行铸造，再通过连轧机构400进行轧制成型，最终得到薄带。
中间包100用于容纳钢水，并向传送钢带213上通钢水，其截面形状为上大下小的梯形，便于钢液流出。中间包100的底部设置有侵入式水口110，侵入式水口110的下端通至接近传送钢带213表面，防止中间包100注流的二次氧化和钢水飞溅。
连铸机构300用于在带式输送装置200的配合作用下进行铸造，其包括水冷结晶辊310和连铸驱动组件320。其中，水冷结晶辊310与传送钢带213表面之间为吻合点；连铸驱动组件320用于驱动水冷结晶辊310转动，它包括与水冷结晶辊310传动接触的连铸驱动辊，连铸驱动辊通过电机驱动转动，从而电机驱动连铸驱动辊带动水冷结晶辊310转动，实现铸造运动。水冷结晶辊310的转动方向与传送钢带213的方向相反，从附图上看，水冷结晶辊310逆时针转动，传送钢带213顺时针运动，从而将刚向前输送。
如图5所示，水冷结晶辊310为复合辊，其包括辊芯312和套在辊芯312外的辊环311，辊环311与连铸驱动辊接触传动。需要说明的是，辊芯312与辊环311之间可通过轴承连接，且辊芯312的中心处沿轴向设有辊冷却水管313，既能保证水冷结晶辊310不会产生过热而影响铸带质量，也会使与水冷结晶辊310接触的钢液迅速凝固成凝固壳。
连轧机构400用于与带式输送装置200配合对铸带进行轧制，其包括热轧辊410和热轧驱动组件420。其中，热轧辊410位于传送钢带213上方，并与传送钢带213表面之间形成轧制间隙；热轧驱动组件420用于驱动热轧辊410转动，它包括热轧驱动辊，热轧驱动辊与热轧辊410接触传动，并通过电机驱动，从而在电机作用下驱动热轧驱动辊带动热轧辊410，实现轧制动作。同样，热轧辊410的结构与水冷结晶辊310结构类似，其也由辊芯和辊环组成，但辊芯宽度应大于辊环的宽度，辊芯多余的宽度用于其它部件的安装，且辊芯的中心处设置有热轧冷却水管，通水可对热轧辊410进行冷却降温，放置整个热轧辊410产生过热。
值得说明的是，钢水在传送钢带213的宽度方向上无限制，不利于整个连铸连轧生产，并不利于产品质量；因此，本实施例在传送钢带213上方沿传送方向的两侧设置有一对侧封板230，侧封板230由耐火材料制成，对钢水进行限制，不仅充当熔池的作用，还可以充当固定的模具，保证铸带的热轧方向的一致性。由一对侧封板230、传送钢带213和水冷结晶辊310围成的空间形成熔池，侵入式水口110的下端***熔池内。一对侧封板230之间的距离应与水冷结晶辊310的辊环312和热轧辊410的辊环宽度相等，保证侧封板230与水冷结晶辊310有效的配合而不会发生漏钢现象，保证侧封板230与热轧辊410有效的配合而减少两者间摩擦损耗和保证铸带的热轧方向的一致性。
采用上述辊带式薄带铸轧一体机进行连铸连轧生产时，首先，中间包100中的钢液通过侵入式水口110流到传送钢带213上，流入传送钢带213和水冷结晶辊310之间的熔池中；然后，与传送钢带213和水冷结晶辊310接触的钢液凝固，贴着传送钢带213和水冷结晶辊310的表面形成两个凝固壳，两个凝固壳随着传送钢带213和水冷结晶辊310的反向转动运动在吻合点处进行压合，压合后形成一定厚度的铸带；接着，铸带随着传送钢带213进入热轧辊410与传送钢带213之间的轧制间隙进行轧制；最后，随着热轧辊410的转动，热轧后形成所需厚度的铸带从热轧辊410底部传出，得到薄带。需要说明的是，连铸连轧过程中，水冷结晶辊310的转动线速度应和传送钢带213传送速度相同，而热轧辊410的转动线速度应略大于传送钢带213传送速度，保证铸轧的协调性，避免铸带在水冷结晶辊310和热轧辊410之间的传送钢带213上形成积压。
由上可知，本实施例的辊带式薄带铸轧一体机，通过带式输送装置200将连铸机构300和连轧机构400有机的结合，钢液在熔池中先经过连铸机构300铸造成铸带，在未冷却前紧接着再连经过连轧机构400进行轧制，得到薄带，从而将铸造和轧制紧密结合，生产流程短，布置更加紧凑，减小生产线占用空间，也有效减少铸带中的疏松缩孔；且传送钢带213采用倾斜设置，既能保证铸轧速度，又不会发生漏钢现象；该辊带式薄带铸轧一体机避免了双辊式铸机存在的容易产生漏钢、容易出现缩松缩孔的缺点，以及双带式铸机存在的不易产生完整的铸带、铸造速度慢、不利于铸造出厚度较小的铸带的缺点。
实施例2
本实施例的一种辊带式薄带铸轧一体机，在实施例1的结构基础上进行进一步改进，在带式输送装置200中加入角度调节装置220，以及在连轧机构400中加入轧辊升降组件430。
具体地，角度调节装置220用于调节传送钢带213倾斜角度，它包括底座、支撑梁221和两个驱动缸。其中，支撑梁221的两端分别连接主动辊212和从动辊211，两个驱动缸的上端分别连接靠近支撑梁221的两端，而两个驱动缸的下端连接底座。驱动缸可采用液压缸，通过两个驱动缸的配合作用可调节在吻合点处传送钢带213表面与水冷结晶辊310的距离，调整铸带厚度。
轧辊升降组件430用于驱动热轧辊410运动以调节轧制间隙。轧辊升降组件430可以采用现有中结构，只要能够实现热轧辊410的驱动调节即可，此处，轧辊升降组件430包括升降油缸，由升降油缸连接热轧辊410，驱动热轧辊410上下运动，调节热轧辊410相对传送钢带213表面的距离，从而在适应角度调节装置220对传送钢带213角度进行调节的前提下，能够灵活调节轧制间隙大小，即调节轧制厚度。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种辊带式薄带铸轧一体机，包括中间包(100)、带式输送装置(200)、连铸机构(300)和连轧机构(400)，其特征在于：所述带式输送装置(200)包括倾斜设置的传送钢带(213)；所述中间包(100)、连铸机构(300)和连轧机构(400)均设置于传送钢带(213)上方，并沿传送钢带(213)的输送方向由高到低依次设置；所述连铸机构(300)包括水冷结晶辊(310)，水冷结晶辊(310)与传送钢带(213)表面之间为吻合点；所述连轧机构(400)包括热轧辊(410)，热轧辊(410)与传送钢带(213)表面之间形成轧制间隙。
2.根据权利要求1所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述传送钢带(213)上方沿传送方向的两侧设置有一对侧封板(230)。
3.根据权利要求1所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述中间包(100)的底部设有侵入式水口(110)，侵入式水口(110)的下端通至接近传送钢带(213)表面。
4.根据权利要求1所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述传送钢带(213)的两端分别套在主动辊(212)和从动辊(211)上，在主动辊(212)和从动辊(211)的中心处沿轴向分别设有主辊冷却水管(215)和从辊冷却水管(214)。
5.根据权利要求4所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述带式输送装置(200)还包括用于对传送钢带(213)进行冷却的水冷装置(240)；所述水冷装置(240)包括沿传送钢带(213)内侧附近布置的多个钢带水冷管。
6.根据权利要求4所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述带式输送装置(200)还包括用于调节传送钢带(213)倾斜角度的角度调节装置(220)；所述角度调节装置(220)包括支撑梁(221)和两个驱动缸，支撑梁(221)的两端分别连接主动辊(212)和从动辊(211)，两个驱动缸分别连接靠近支撑梁(221)的两端。
7.根据权利要求1所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述连铸机构(300)还包括用于驱动水冷结晶辊(310)转动的连铸驱动组件(320)，连铸驱动组件(320)包括与水冷结晶辊(310)传动接触的连铸驱动辊。
8.根据权利要求7所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述水冷结晶辊(310)包括辊芯(312)和套在辊芯(312)外的辊环(311)；所述辊芯(312)的中心处沿轴向设有辊冷却水管(313)。
9.根据权利要求1所述的一种辊带式薄带铸轧一体机，其特征在于：所述连轧机构(400)还包括用于驱动热轧辊(410)转动的热轧驱动组件(420)，以及用于驱动热轧辊(410)运动以调节轧制间隙的轧辊升降组件(430)。
10.一种辊带式薄带铸轧一体机的使用方法，其步骤为：首先，中间包(100)中的钢液流到传送钢带(213)上，流入传送钢带(213)和水冷结晶辊(310)之间的熔池中；然后，与传送钢带(213)和水冷结晶辊(310)接触的钢液凝固，贴着传送钢带(213)和水冷结晶辊(310)的表面形成两个凝固壳，两个凝固壳随着传送钢带(213)和水冷结晶辊(310)的反向运动在吻合点处进行压合，压合后形成一定厚度的铸带；接着，铸带随着传送钢带(213)进入热轧辊(410)与传送钢带(213)之间的轧制间隙进行轧制；最后，随着热轧辊(410)的转动，热轧后形成所需厚度的铸带从热轧辊(410)底部传出，得到薄带。
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