一种辊-带式连续铸造装置的制作方法

本实用新型属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种辊-带式连续铸造装置。

背景技术：

连铸连轧和连续铸轧工艺是短流程制造技术，受到工业界的高度重视。用连铸连轧和连续铸轧工艺生产铝板、铝箔等，已经是比较成熟的工艺。连铸连轧和连续铸轧有多种工艺，包括单辊法、双辊法、轮-带法和双带法等。其中单辊法和双辊法主要用来生产薄带，而轮-带法和双带法可以生产较厚的板材，铸板(坯)厚度可达50mm。

双辊法是铸轧工艺。两辊之间的缝隙形成型腔，如图1所示，铝水进入这个型腔，通过辊面和铝水接触冷却铝水使之凝固成薄板或薄带，再进入轧机，轧制成带材。辊面和铝水接触的时间很短，对铝水的冷却能力有限，所以，双辊法只能用来铸造薄板，厚度一般不超过10mm，而且铸造速度不能太快，生产效率不高，而且一般只用来生产凝固区间比较小的合金，比如1000系，3000系等。

双带法是由上下两条钢带组成一个型腔，如图2所示。钢带始终由强制冷却水冷却。铝液通过铸嘴进入这个型腔中。在水冷钢带的强制冷却下，铝液凝固成铸板(坯)。钢带较长，形成的冷却区间较大，所以对铝水的冷却能力很大，可以用来生产较厚的板，厚度可以达到50mm，而且可以生产宽幅板材，宽度可达到2米多宽。另外，由于冷却区间较大，可以允许钢带以较快的速度运行，提高铸造速度。所以这种工艺的生产效率非常高。但是，这种设备非常复杂，也非常昂贵，这无疑增加了生产成本。

因此，研发一种生产效率高，相对简单，成本低的铸造工艺及设备具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种连续铸造装置，可以用来生产宽幅厚板，生产效率高，装置简单，成本低廉。本实用新型所采用的技术方案如下：

一种辊-带式连续铸造装置，该铸造装置包括前箱、铸嘴、上轧辊、钢带、两边挡块，所述上轧辊和钢带及两边挡块形成铸造型腔，所述前箱与铸嘴相连接，将铝水送入铸造型腔。

该铸造装置还包括张紧辊、驱动辊，支撑辊，所述钢带通过焊接形成环形，由两个相互平行的张紧辊与驱动辊支撑并张紧，使钢带形成一个平面，所述张紧辊的位置高度低于驱动辊，使形成的平面有5°至9°的倾斜角。

在所述驱动辊上沿着辊径方向开一系列沟槽，在每个槽里放置一个驱动辊喷水管，喷口对着上轧辊与驱动辊的轴心连线位置，喷水方向与钢带运动方向一致。铸造生产时，连续往钢带上喷水，冷却钢带，并提高对铝水的冷却能力。开槽的数量要足够多，保证对钢带的冷却均匀。

所述驱动辊和张紧辊中间设有支撑辊，所述支撑辊与驱动辊平行，所述支撑辊上表面紧贴着钢带，支撑钢带，并随钢带运动而转动。

所述支撑辊之间还设有喷水口，铸造生产时，连续往上面的钢带喷水，冷却钢带，并提高对铸出的板坯的冷却能力。喷水口的数量要足够多，保证对钢带的冷却均匀。

该铸造装置还包括支撑基座和机架，所述机架一边固定在支撑基座上，一边悬空，便于装卸钢带。所述支撑辊固定在机架上，所述喷水口安装在机架内部。张紧辊轴承座安装在机架上，张紧油缸安装在机架上，通过张紧油缸对张紧辊进行张紧，所述上轧辊和驱动辊轴承座也安装在机架上。

所述上轧辊为空心，内部设有喷水管，喷口对着铝水与上轧辊接触的位置；所述上轧辊位于驱动辊的上方，并与之平行，所述上轧辊与驱动辊的轴心连线与钢带形成的平面垂直，所述上轧辊与钢带的距离需要和铸造板坯的厚度一致。

该铸造装置还包括电机、减速箱、传动轴，所述上轧辊和驱动辊由电机驱动，所述电机主轴连接减速箱，所述减速箱连接传动轴，传动轴与两辊连接，在电机的驱动下，上轧辊和驱动辊朝相反的方向转动，驱动辊带动钢带从较高的一端向较低的一端运动。

冷却系统包括风冷系统或淋浴冷系统或水雾冷系统，所述风冷系统为通过出风口向铸出来的铸造板坯吹风；所述淋浴冷系统为通过淋浴口向铸出来的铸造板坯淋雨；所述水雾冷系统为通过喷雾口向铸出来的铸造板坯喷水雾，所述冷却系统安装在铸造板坯的上方。

所述挡块包括由钢块组成的柔性钢块链条，所述柔性钢块链条围绕钢带放置在两边，钢带运动时带动柔性钢块链条同步运动，柔性钢块链条的钢块厚度与铸造板坯的厚度相同，上轧辊面与钢带面及两边柔性钢块链条的侧面，完整形成一个铸造型腔。

所述挡块的另一个方案是使用钢环，钢环的内径与上轧辊直径相同，钢环的厚度与铸造板坯的厚度相同，将钢环安装在上轧辊的两侧，上轧辊面与钢带面及两边钢环的侧面，完整形成一个铸造型腔。

通过该铸造装置对于薄板坯铸造，实现高速铸造，可分三种铸造情况。第一：铸造板坯出上轧辊面时有可能会只是表面凝固了，里面还没有完全凝固。这时，由于铸板坯底面是由长钢带支撑和冷却，不会塌陷，一方面上表面由空气冷却，下表面继续由钢带冷却，到达钢带出口时，板坯会完全凝固，能够顺利运动到下游轧机进行轧制。第二：如果铸造速度较快，导致铸造板坯离开钢带时还没有完全凝固，可以通过冷却系统对铸造板坯上面施加风冷或者水雾冷甚至直接水淋浴冷，加速凝固。第三：如果铸造速度进一步加快，或者铸造板坯进一步加厚，铸造板坯出上轧辊面时有可能上表面也没有完全凝固。这时，由于铸板坯底面是由长钢带支撑和冷却，不会塌陷，前方是已凝固的板坯，两侧是挡块，没有完全凝固的铝水也不会任意流动，而是保持形状不变。这时，可以对出了上轧辊面还没有完全凝固的铝水先通过吹风口施加风冷，促使板坯表面快速凝固。一旦表面已经凝固，可以使用类似半连续直冷铸造的方法，接着通过淋浴口直接喷水冷却，使板坯快速冷却，当板坯到达钢带出口时，板坯会完全凝固，能够顺利运动到下游轧机进行轧制。

本实用新型的有益效果是：通过本实用新型提供一种辊-带式连续铸造装置，该装置高效率低成本，具有以下优势：

1本实用新型为一种辊-带式连续铸造装置，与双辊铸轧法相比，将水冷上轧辊和水冷钢带及两边挡块形成铸造型腔，并通过冷却系统使板坯快速冷却，本实用新型的工艺和装置可以铸造更厚的板坯，还可以大幅度提高铸造速度，生产效率显著提高。

2与双带法铸造工艺和设备相比，该铸造设备简单，成本低廉。本实用新型的工艺和装置可以铸造板坯的宽度、厚度以及铸造速度与双带法铸造工艺和设备相当，但设备简化很多，基础建设和设备投资要小，操作简单，生产成本低。

附图说明

图1为双辊法铸轧工艺示意图；

图2为双带法铸轧工艺示意图；

图3为本实用新型的实施例1装置示意图；

图4为本实用新型的实施例1装置剖面示意图；

图5为本实用新型的实施例1铸造板坯凝固示意图；

图6为本实用新型的实施例2装置示意图；

图7为本实用新型的实施例2装置剖面示意图；

图8为本实用新型的实施例2铸造板坯凝固示意图；

图9为本实用新型的实施例3装置剖面示意图；

图10为本实用新型的实施例3铸造板坯凝固示意图。

符号说明：1—前箱；2—上轧辊；3—钢环；4—支撑基座；5—传动轴；6—减速箱；7—电机；8—出风口；9-喷雾口或淋浴口；10—张紧辊；11—铸造板坯；12—钢带；13—柔性钢块链条；14-张紧辊轴承座；15—张紧辊张紧油缸；16—支撑辊；17—机架；18—上轧辊和驱动辊轴承座；19—喷水口；20—驱动辊喷水管；21—驱动辊；22—驱动辊沟槽；23—铸嘴；24—铸轧辊；25—凝固区；26—已凝固薄带；27—铝水；28—冷却水；29—已凝固区。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型，结合附图对本实用新型进行进一步详细描述。

下面参照图1-10来描述根据本实用新型的实施例提供的一种辊-带式连续铸造装置。

如图1至图2所示，为对比例，双辊法铸轧工艺及双带法铸轧工艺。

如图3至图10所示，一种辊-带式连续铸造装置，该铸造装置包括前箱1、铸嘴23、上轧辊2、钢带12、两边挡块，上轧辊2和钢带12及两边挡块形成铸造型腔，前箱1与铸嘴23相连接。

该铸造装置还包括张紧辊10、驱动辊21，支撑辊16，钢带12通过焊接形成环形，由两个相互平行的张紧辊10与驱动辊21支撑并张紧，使钢带12形成一个平面，张紧辊10的位置高度低于驱动辊21，使形成的平面有5°至9°的倾斜角。

在驱动辊21上沿着辊径方向开一系列沟槽22，在每个槽里放置一个驱动辊喷水管20，喷口对着上轧辊与驱动辊的轴心连线位置，喷水方向与钢带运动方向一致；铸造生产时，连续往钢带上喷水，冷却钢带，并提高对铝水的冷却能力。开槽的数量要足够多，保证对钢带的冷却均匀。

驱动辊21和张紧辊10中间设有支撑辊16，支撑辊16与驱动辊21平行，支撑辊16上表面紧贴着钢带12，支撑钢带12，并随钢带12运动而转动；

支撑辊16之间还设有喷水口19，铸造生产时，连续往上面的钢带喷水，冷却钢带，并提高对铸出的板坯的冷却能力，喷水口19的数量要足够多，保证对钢带12的冷却均匀。

该铸造装置还包括支撑基座4和机架17，机架17一边固定在支撑基座4上，一边悬空，便于装卸钢带12；支撑辊16固定在机架17上，喷水口19安装在机架内部；

张紧辊轴承座14安装在机架17上，张紧油缸15安装在机架17上，通过张紧油缸15对张紧辊10进行张紧，上轧辊2和驱动辊轴承座18也安装在机架上。

上轧辊2为空心，内部设有喷水管(未画出)，喷口对着铝水与上轧辊接触的位置；上轧辊2位于驱动辊21的上方，并与之平行，上轧辊2与驱动辊21的轴心连线与钢带12形成的平面垂直，上轧辊2与钢带12的距离需要和铸造板坯11的厚度一致。

该铸造装置还包括电机7、减速箱6、传动轴5，上轧辊2和驱动辊21由电机7驱动，电机7主轴连接减速箱6，减速箱6连接传动轴5，传动轴5与两辊连接，在电机7的驱动下，上轧辊2和驱动辊21朝相反的方向转动，驱动辊21带动钢带12从较高的一端向较低的一端运动。

冷却系统包括风冷系统或淋浴系统冷或水雾冷系统，风冷系统为通过出风口8向铸出来的铸造板坯11吹风；淋浴系统为通过淋浴口9向铸出来的铸造板坯11淋雨；水雾冷系统为通过喷雾口9向铸出来的铸造板坯11喷水雾，冷却系统安装在铸造板坯11的上方。

挡块包括由钢块组成的柔性钢块链条13或钢环3，柔性钢块链条13围绕钢带12放置在两边，钢带12运动时带动柔性钢块链条13同步运动，柔性钢块链条13的钢块厚度与铸造板坯11的厚度相同，上轧辊面与钢带面及两边柔性钢块链条的侧面，完整形成一个铸造型腔；

钢环3的内径与上轧辊2直径相同，钢环3的厚度与铸造板坯11的厚度相同，将钢环3安装在上轧辊2的两侧，上轧辊面与钢带面及两边钢环的侧面，完整形成一个铸造型腔。

本实用新型的铸造工艺原理：包括如下步骤：

步骤一：铝水从熔炼炉或保温炉经流槽进入前箱1，前箱1承接并汇集由流槽流过来的铝水，由水冷上轧辊2和水冷钢带12及两边挡块形成铸造型腔，通过铸嘴23将铝水均匀地并连续不断地送入铸造型腔；

步骤二：铝水连续进入铸造型腔，上表面由上轧辊2辊面冷却，下表面由钢带12冷却；

步骤三：出辊面后上表面由空气冷却或冷却系统冷却，下表面继续由钢带12冷却；

步骤四：铸造板坯11离开钢带12时，已完全凝固，离开钢带12后，经夹持辊(未画出)运行到轧机进行轧制，开始连铸连轧。

如图3至图5所示，为实施例1：用一种高效率低成本辊-带式连续铸造工艺及装置高速铸造10mm厚3003合金铸轧卷，铸造速度为4.5m/min。铸造装置包括前箱1、铸嘴23、上轧辊2、驱动辊21、张紧辊10、支撑辊16、喷水口19、钢带12、两边挡块为安装在上轧辊2上的钢环3及风冷系统。铝水从熔炼炉(或保温炉)经流槽进入前箱1。前箱1承接并汇集由流槽流过来的铝水，通过铸嘴23将铝水均匀地并连续不断地送入铸造型腔。铝水进入型腔，上表面由上轧辊2的辊面冷却，下表面由钢带12冷却。出上轧辊2面的时候，铸造板坯11上下表面都只有表层已经凝固，中间部分并没有凝固，如图5所示。下表面继续由钢带12冷却，为了加快上表面的凝固，对上表面通过出风口8施加风冷进行冷却，当铸造板坯11离开钢带12时，铸造板坯11已完全凝固，运行到夹持辊，经夹持辊运行到轧机进行轧制，形成连铸连轧工艺。本例中，虽然铸造板坯11厚度只有10mm，和双辊法工艺一样，但铸造速度是双辊法的两倍，所以，生产效率大为提高。

如图6至如图8所示，为实施例2：用一种高效率低成本辊-带式连续铸造工艺及装置高速铸造19mm厚6061合金板坯，铸造速度为4.5m/min。铸造装置由前箱1、铸嘴23、上轧辊2、驱动辊21、张紧辊10、支撑辊16、喷水口19、钢带12、两边挡块为由钢块组成的柔性钢块链条13及冷却系统组成。铝水从熔炼炉(或保温炉)经流槽进入前箱1。前箱1承接并汇集由流槽流过来的铝水，通过铸嘴23将铝水均匀地并连续不断地送入铸造型腔。铝水进入型腔，上表面由上轧辊2的辊面冷却，下表面由钢带12冷却。铸造板坯11出上轧辊2辊面时上下表面都只有表层一薄层已经凝固，中间部分并没有凝固，如图8所示。下表面继续由钢带12冷却，为了加快上表面的凝固，先通过出风口8施加风冷进行冷却，接着通过喷雾口9施加水雾冷进行冷却。当铸造板坯11离开钢带12时，铸造板坯11已完全凝固，运行到夹持辊，经夹持辊运行到轧机进行轧制，形成连铸连轧工艺。本例中，铸造板坯11厚度达到19mm，铸造速度4.5m/min，在现有技术中，只有双带法连铸工艺可以做到。本实用新型的工艺与装置可以达到双带法的工艺水平，但设备大为简化，生产成本将显著降低。

如图9至如图10所示，为实施例3：用一种高效率低成本辊-带式连续铸造工艺及装置高速铸造32mm厚3003合金板坯，铸造速度为4.5m/min。铸造装置由前箱1、铸嘴23、上轧辊2、驱动辊21、张紧辊10、支撑辊16、喷水口19、钢带12、两边挡块为由钢块组成的柔性钢块链条13及冷却系统。铝水从熔炼炉(或保温炉)经流槽进入前箱1，前箱1承接并汇集由流槽流过来的铝水，通过铸嘴23将铝水均匀地并连续不断地送入铸造型腔。铝水进入型腔，上表面由上轧辊2的辊面冷却，下表面由钢带12冷却。出上轧辊2面的时候，铸造板坯11上表面还没有完全凝固，示意图如图10所示。下表面继续由钢带12冷却；为了加快上表面的凝固，先通过出风口8施加风冷进行冷却，一旦表面已经凝固，便通过淋浴口9喷水进行淋雨冷却。当铸造板坯11离开钢带12时，铸造板坯11已完全凝固，运行到夹持辊，经夹持辊运行到轧机进行轧制，形成连铸连轧工艺。本例中，铸造板坯11厚度达到32mm，铸造速度4.5m/min，在现有技术中，只有双带法连铸工艺可以做到。本实用新型的工艺与装置可以达到双带法的工艺水平，但设备大为简化，生产成本将显著降低。