一种铸轧法生产金属合金带材的双辊铸轧设备的制作方法

本发明涉及金属合金材料的铸轧制造技术，特别是金属合金带材的双辊铸轧设备。

背景技术：

目前有色金属带材的生产工艺分热轧工艺和铸轧工艺，铸轧工艺过程短，生产成本低，应用越来越普遍。铸轧也称无锭轧制，是铸造方法与轧制方法的联合成形方法。铸轧是直接将金属熔融液体“铸造”及“轧制”成半成品坯或成品材的一种工艺，这种工艺的显著特点是其金属熔融液体于两个带液态冷却系统的旋转轧辊间短时间内结晶凝固且完成热轧，从而将凝固与塑性成形融为一体，通过铸造、轧制而直接生产出金属材料产品。

铸轧设备主要包括铸嘴小车和轧辊，轧辊主要由辊体和辊套等组成。工作过程中，轧辊不断旋转，从而辊套表面受到冷热载荷的周期性循环交替作用，使辊套形成了交替变化的温度场，产生相应的热应力，导致辊套的周边表面出现断裂裂纹。随着工作时间的增长，辊套周边表面的断裂裂纹逐渐增多和扩大。当辊套周边表面达到一定的破损后，需要卸下辊套进行车削和打磨，大大降低了辊套的寿命。

辊套温度的不均匀性，也会影响到有色金属和辊套之间的有效热交换系数，从而改变轧制出的有色金属带材的厚度。更为重要的是，部分性质活泼的有色金属，例如铝，在自然环境下极易与空气中的氧气发生化学反应生成氧化膜，而高温环境下，这种氧化反应更为迅速。由于双辊铸轧工艺的固有特性，铸嘴与轧辊之间的间隙处的金属熔融液体由于暴露在空气中，必将产生氧化并生成氧化膜。大多数的有色金属氧化物为硬脆性杂质，特别是这些在铸轧制过程中非自然形成的氧化膜，存在间断、随机、持续的特性。随表面存在裂纹的温度不均匀的轧辊的转动，氧化膜更容易被辊套带到并残留在金属带材的表面，从而在带材表面上形成孔洞或造成断带，给金属带材产品表面的质量造成不利影响。

为了解决辊套存在温度不均的技术问题，zl00813911.3，名称：具有冷却回路的金属带的连续浇铸轧辊，该专利的冷却回路可周期性地变换冷却液在辊体中的流动方向，但提高了轧辊制造的成本，同时对配套设备也提出了更高的要求。zl00126702.7，名称：一种铸轧辊辊芯，该专利于进水口与冷却水槽之间设置方形缓冲槽，冷却水由缓冲槽至汇聚槽再流入出水孔，进而增大辊芯与辊套之间冷却介质的接触面积，但其辊套的温度依然存在很大的不均。以上方法都不同程度上减小了辊套中的温差，但效果一般或大大的增加了成本。

技术实现要素：

现有技术轧辊的辊套存在温度不均的技术问题，为此，本发明的目的在于消除或尽量减小辊套中的温差。采用本发明的双辊铸轧设备可以充分降低辊套中的温差，提高有色金属带材的质量。

本发明提出了一种铸轧法生产金属合金带材的双辊铸轧设备，包括两个相对设置的轧辊，轧辊间设有间隙，所述轧辊包括辊体和设于辊体外周的辊套，辊体设有冷却回路，所述冷却回路包括至少一个进液通道和至少一个出液通道，辊体周边表面设有若干冷却环槽，进液通道和冷却环槽间由进液分支通道连通，进液分支通道与冷却环槽连通处开设进液分支通道出口，冷却环槽和出液通道间由出液汇集通道连通，出液汇集通道与冷却环槽连通处开设出液汇集通道入口，进液分支通道出口和出液汇集通道入口成对且相邻设置于冷却环槽内，并且沿辊体周边方向交替布置，冷却环槽内设隔液板，隔液板将相邻成对的进液分支通道出口和出液汇集通道入口隔开，使冷却环槽分隔为互相不连通的若干区段。

具体的，所述所述进液通道和出液通道呈盲孔形状，开口处于辊体一端，向与辊体轴心线方向平行延伸。

具体的，所述进液通道为1个，出液通道为4个，进液通道沿辊体轴心线设置，所述出液通道布设于进液通道外围。

具体的，所述进液通道与出液通道数量相等，进液通道与出液通道沿轧辊轴心线间隔交替设置。

具体的，所述进液分支通道和出液通道数量各为3个。

具体的，所述冷却环槽圆心与轧辊横剖面的圆心重合。

具体的，所述出液汇集通道的轴心线与出液汇集通道入口处冷却环槽的切线垂直相交。

具体的，沿轧辊轴心线方向的各进液分支通道之间相互平行，沿轧辊轴心线方向的出液汇集通道之间相互平行。

具体的，所述冷却环槽为右手螺旋型的冷却环槽，冷却环槽轴心线与轧辊轴心线重合。

具体的，所述右手螺旋型的冷却环槽的螺距为p，轧辊的直径为d，p=a*d，系数a取值为30-36，优选32。

本发明提出了一种铸轧法生产金属合金带材的双辊铸轧设备，其冷却环槽内设有一个隔液板，隔液板将冷却环槽分隔为不相连通的若干区段，隔液板将成对相邻的进液分支通道和出液汇集通道分隔，从而限定由进液分支通道分流的冷却液单方向流动至出液汇集通道，使得冷却回路有序高效，减小了辊套中的温差，延长了辊套的寿命，提高了金属带材的质量。

附图说明

图1本发明铸轧设备的结构示意图。

图2本发明轧辊的结构示意图。

图3本发明轧辊的横剖结构示意图。

图4本发明轧辊的纵剖结构示意图。

图5本发明轧辊的另一横剖结构示意图。

图号说明：1、双辊铸轧设备；2、铸嘴；3、轧辊；31、辊体；311、隔液板；32、辊套；33、冷却回路；331、进液通道；332、出液通道；333、冷却环槽；334、进液分支通道；3341、进液分支通道出口；335、出液汇集通道；3351、出液汇集通道入口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”、“之下”或“上面”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”或“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”或“下面”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之下”、“下方”或“下面”可是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“一个实施例”或“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明提出了一种双辊铸轧设备，其结构详细描述如下：如图1所示，所述双辊铸轧设备1包括两个相对设置的轧辊3，两个轧辊间存在一定距离的间隙，该间隙与铸轧出的金属带材的厚度相同。所述双辊铸轧设备还包括一个设于两个轧辊一侧的扁平形铸嘴2，扁平形铸嘴处于两个轧辊的对称面上。

如图2-4所示，所述轧辊包括辊体31和套于辊体外周的辊套32，所述辊体中还设有冷却回路33。所述冷却回路包括至少一个进液通道331和至少一个出液通道332。进液通道和出液通道优选呈盲孔形状，开口于辊体一端，延伸方向与辊体轴心线方向平行。所述进液通道连接外部冷却液供应管路，出液通道连接外部冷却液排出管路。辊体周边表面还设有若干冷却环槽333，若干冷却环槽形成的轴心线优选与辊体轴心线重合。进液通道和冷却环槽间由进液分支通道334相连通，进液分支通道与冷却环槽连通处开设进液分支通道出口3341；冷却环槽和出液通道间由出液汇集通道335相连通，出液汇集通道与冷却环槽连通处开设出液汇集通道入口3351，进液分支通道出口和出液汇集通道入口成对且相邻设置。进液分支通道出口和出液汇集通道入口之间于冷却环槽内设有一个隔液板311，隔液板将临近的进液分支通道出口和出液汇集通道入口隔开，从而隔液板将冷却环槽分隔为不相连通的若干区段。

本发明提出的双辊铸轧设备，工作过程详细描述如下：两个轧辊的旋转方向彼此相反，冷却液通过进液通道注入辊体，分流至进液分支通道，通过进液分支通道出口至冷却环槽。由于隔液板的分隔，冷却液仅可沿顺时针或逆时针的单方向有序流动，冷却液流经冷却环槽，带走辊套的热量，冷却液经由最近的出液汇集通道入口汇集流至出液汇集通道，后依次通过出液通道、冷却液排出管路排出轧辊。因进液分支通道流出的冷却液仅能沿冷却环槽单方向有序流动，从而能够高效的保持辊套处于一个恒定且较低的温度。当金属熔融液体通过铸嘴注入两个辊体之间间隙的一侧，金属熔融液体与辊套直接接触，并轧制成有色金属带材。

根据本发明的一个具体实施例，如图3所示，所述冷却回路包括1个进液通道和4个出液通道，进液通道和出液通道呈盲孔形状，开口于辊体一端。所述1个进液通道沿辊体中心轴向设置，进液通道轴心与辊体轴心重合，所述4个出液通道布设于进液通道外围。辊体沿冷却环槽的横截面上，布设4个进液分支通道，进液分支通道将冷却环槽与分支通道连通，各进液分支通道沿轧辊轴心线方向上优选为平行设置，冷却环槽和出液通道间由出液汇集通道相连通，进液分支通道和出液汇集通道成对且相邻设置。进液分支通道和出液汇集通道之间于冷却环槽内设有一个隔液板，隔液板将临近的进液分支通道出口和出液汇集通道入口隔开，从而隔液板将冷却环槽分隔为不相连通的若干区段。

根据本发明的一个具体实施例，所述进液通道与出液通道数量相等，具体的进液通道与出液通道围绕轧辊轴心线成对间隔布设。

根据本发明的一个具体实施例，如图5所示，所述冷却回路优选为3个进液通道和3个出液通道。所述3个进液通道和3个出液通道围绕轧辊轴心线成对间隔布设。辊体沿冷却环槽的横截面上，布设进液分支通道，进液分支通道将冷却环槽与进液通道连通，冷却环槽和出液通道间由出液汇集通道相连通，进液分支通道和出液汇集通道成对且相邻设置。进液分支通道和出液汇集通道之间于冷却环槽内设有一个隔液板，隔液板将临近的进液分支通道出口和出液汇集通道入口隔开，从而隔液板将冷却环槽分隔为不相连通的若干区段。

根据本发明的一个具体实施例，如图5所示，出液汇集通道的轴心线与出液汇集通道入口处冷却环槽的切线相垂直。

根据本发明的一个具体实施例，如图2所示，冷却环槽为圆环形冷却环槽，各冷却环槽间相互独立，冷却环槽圆心与轧辊横剖面的圆心重合。

根据本发明的一个具体实施例，冷却环槽为一整体，呈右手螺旋型，冷却环槽轴心与轧辊轴心重合。右手螺旋型冷却环槽的螺距为p，轧辊的直径为d，p=a*d，系数a取值为30-36，优选为32。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。