权利要求
1.一种轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：包括一对结构相同等径等宽的左铸轧辊和右铸轧辊，所述左铸轧辊和右铸轧辊轴向平行，分别固定在左侧水平可动装置和右侧水平可动装置上，构成了左侧铸辊可动单元和右侧铸辊可动单元;所述左侧铸辊可动单元和右侧铸辊可动单元分别设置在左侧水平可动框架单元和右侧水平可动框架单元上;所述左侧水平可动框架单元和右侧水平可动框架单元均设置在底座上。
2.根据权利要求1所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述左侧铸辊可动单元与左侧水平可动框架单元之间、右侧铸辊可动单元与右侧水平可动框架单元之间分别通过左侧弹性体和右侧弹性体连接，所述左侧弹性体和右侧弹性体的负荷大小采用人为控制预设;所述左侧弹性体和右侧弹性体为弹簧或气缸弹性体。
3.根据权利要求2所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述左侧弹性体和右侧弹性体为弹簧结构，预设弹力为25kN。
4.根据权利要求1所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述左侧铸辊可动单元与左侧水平可动框架单元之间、右侧铸辊可动单元与右侧水平可动框架单元之间为滚动摩擦接触;所述左侧铸辊可动单元与左侧水平可动框架单元之间、右侧铸辊可动单元与右侧水平可动框架单元之间分别设有左侧铸辊可动单元滑轨和右侧铸辊可动单元滑轨;所述左侧铸辊可动单元滑轨设置在左侧水平可动装置下表面与左侧水平可动框架单元上表面之间位置，所述右侧铸辊可动单元滑轨设置在右侧水平可动装置下表面与右侧水平可动框架单元上表面之间位置;所述左侧水平可动框架单元下表面与底座上表面之间设有左侧可动框架单元滑轨，所述右侧水平可动框架单元下表面与底座上表面之间设有右侧可动框架单元滑轨。
5.根据权利要求1所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述左侧水平可动框架单元左侧、右侧水平可动框架单元右侧分别连接有左侧液压装置和右侧液压装置，所述左侧液压装置和右侧液压装置分别固定安装在底座的两侧位置;所述左侧液压装置和右侧液压装置采用丝杠代替;通过调节左侧液压装置和右侧液压装置或丝杠传动装置可驱使左侧铸辊可动单元、右侧铸辊可动单元水平向前或向后移动，从而调节左铸轧辊和右铸轧辊这一对铸辊之间的辊缝间距;实际生产时按照需要通过数值可控的左侧液压装置和右侧液压装置或丝杠传动装置可随时调整辊缝间隙，确保板带的厚度要求。
6.根据权利要求1所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述左铸轧辊和右铸轧辊为纯
铜材质，纯铜辊套厚度50mm，直径为450mm，宽度为1500mm，并在左铸轧辊和右铸轧辊内部分别设有左侧铸辊冷却水管和右侧铸辊冷却水管，左侧铸辊冷却水管和右侧铸辊冷却水管中通入循环冷却水，冷却水压力为0.2～0.6Mpa，循环冷却水温度不超过40℃，铸轧速度60m/min。
7.根据权利要求1所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述左铸轧辊和右铸轧辊上侧配置了一体式围堰，所述围堰的4个侧面两两平行，并分别平行或垂直于左铸轧辊和右铸轧辊的轴线;所述围堰下部外表面安装了带有纵向弹性伸缩功能的围裙，所述围裙具有刚性，与左铸轧辊和右铸轧辊相接触，弹性实时密接形成了熔池;所述围裙底边与左铸轧辊和右铸轧辊密接处形状与左铸轧辊和右铸轧辊外表面完全匹配;当左铸轧辊和右铸轧辊之间的辊缝为零时，此时与左铸轧辊和右铸轧辊弹性密接的围裙为初始形状;所述围堰固定安装在围堰固定架上，其中心与左铸轧辊和右铸轧辊的中心线重合，左铸轧辊和右铸轧辊没有受到围堰的重力作用，只受到了轻微的围裙弹性密接时的弹力作用;所述围堰内侧设有隔热材料。
8.根据权利要求7所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述围堰的上侧配置了具有保温功能的中间包，所述中间包固定在中间包固定架上;所述中间包底部设有浇铸口，浇铸口处配置了可控制浇铸口打开和闭合以及熔体流量的控制阀;所述控制阀型式是可伸缩的连杆活塞式的控制阀;所述中间包底部形状设置为向中间浇铸口倾斜式倒三角式底板;所述浇铸口位于左铸轧辊和右铸轧辊中间线的上侧，其与铸辊轴线平行方向的宽度尺寸近似等于下方围堰的铸辊轴方向的内尺寸，也约等同于预定铸轧板带宽度。
9.根据权利要求8所述的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，其特征在于：所述中间包依次通过流槽与静止炉，熔炼炉相连接，铸轧时可持续不断地向中间包供应熔液，保证铸轧连续运转不间断;左铸轧辊和右铸轧辊的下方即板带的排出方向上配置了导向板、水平辊道、夹送轮、轧制机、卷带机，在线实现高品质板带的短流程高效率制造。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于低碳冶金加工技术领域，具体涉及一种轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置。
背景技术
[0002]目前，工业用高端
铝合金板带主要是通过半连续铸造加上轧制工艺制造。该方法生产出来的板带具有良好的外观和机械性能，但工艺流程包含了溶解、铸造、均质化、面铣、加热、轧制等至少6道工序，存在流程长、投资大、耗能高等问题。
[0003]为了克服该问题，工业上也有采用双辊铸轧法来生产铝合金板带。该方法可由液态金属直接生产出薄带坯。该方法利用溶解、铸造两道工序即可实现薄带坯的制造，具有流程短、投资小、耗能低等优点。
[0004]该方法在利用传统的卧式双辊铸轧机铸轧生产铝合金薄带时，也存在很多不足。由于位于铸嘴处接触上下铸辊熔体的冷却速度不一样，铸轧出的板带外观表里不一致，板厚凹凸不均匀，且由于铸轧速度较慢导致熔体冷却速度低，熔体易粘附于铸辊，容易导致铸轧失败。对此，为防止熔体与铸辊粘附，铸轧时需向铸辊喷涂离型剂，增加了生产成本。卧式双辊铸轧法中，铸轧速度一般为5m/min以下，效率低。轧制出的板带内部组织粗大，容易发生组织偏析等。因此，其制造的板带综合性能偏低，只能用于性能要求不高的建材、包装等领域。
[0005]近年来，据有关研究文献及公开的专利报道，立式双辊铸轧技术因其具有良好的急冷效果，不需使用离型剂，铸轧出的板带微观组织结构细小，并降低了组织偏析，且可使基体中不纯物微细化、分散化、无害化，铸轧速度快，比传统卧式铸轧机高达数十倍。同时有助于减少工业生产中的CO2的排放，有助于实现绿色冶金制造。因此，利用此方法无论在实现传统的中高端铝合金板带制造方面，还是在实现资源循环再生铝合金利用方面，都有广阔的应用前景。
[0006]中国专利CN101269406A公开了一种立式双辊铝合金薄带坯的连铸工艺，铸轧速度为20～120mm/min，板带厚度1.0～3.5mm。但是其铸轧熔池只有铸辊两端的侧封系统，没有铸辊轴向的侧封系统，在实际应用上很难保证熔池高度和适当的凝固距离，并且双铸辊没有随着铸轧薄带凝固收缩时的弹性负载追随补缩功能，导致薄带坯冷却性能降低。该工艺方法中，会导致铸轧出的薄带坯表面出现色差、斑纹等缺陷，且容易出现外观质量降低、内部组织不均匀、板厚不均一、容易断带等不足。同时因铸辊端部侧封方式导致一种铸辊只能生产一种宽度的薄带，实际应用中缺乏灵活性。
[0007]中国专利CN106493316A公布了一种立式双辊半固态铸轧装置及铸轧方法。其铸轧装置熔池高度过于低且熔体凝固距离短，铸轧时凝固壳与铸辊间容易产生震动分离，且双铸辊也没有弹性负载追随补缩功能，导致铸轧薄带坯外观质量差和内部组织结构不均匀。同时铸轧时需要立板，立板成功方可铸轧;立板不成功，会使熔体在两铸辊间凝固导致铸轧失败。立板及保持熔体半固态调节操作及其复杂，实际工业应用非常困难。
[0008]日本专利特许第4873286号公布了一种双辊立式铸造装置及
复合材料板带制造方法。该铸轧装置中，盛装熔体的容器设置在两铸辊中间位置。铸轧时，浇铸的熔液从两铸辊中间位置沿着铸辊轴方向向两端流动，使得熔池内的熔液温度分布不均即中间高两边低，容易导致铸轧出现板带厚度不均匀、质量低下等问题。此外，该铸轧装置在单侧铸辊设置了弹性负载追随补缩结构，但附加在可动铸辊侧的侧封系统，铸轧时很难保证熔液不外漏。侧封系统与双铸辊无缝对接安装尤为繁杂，同时熔池的横向侧封板安装在铸辊端部，导致一种铸轧装置只能生产一种宽度的板带，实际应用中缺乏灵活性。
[0009]综上所述，有必要提供一种适于工业量产型的立式双辊高速板带铸轧装置及铸轧方法。
发明内容
[0010]本发明的目的在于提供一种轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，以便能适合工业化量产。该装置操作简单、省时省力，可灵活对应生产各种厚度及宽幅的产品。且生产出的产品表面光滑无色差、内部组织均匀、厚度均一，能实现高质量、低成本、短流程的薄带坯生产制造。
[0011]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0012]一种轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，包括一对结构相同等径等宽的左铸轧辊和右铸轧辊，左铸轧辊和右铸轧辊轴向平行，分别固定在左侧水平可动装置和右侧水平可动装置上，构成了左侧铸辊可动单元和右侧铸辊可动单元;左侧铸辊可动单元和右侧铸辊可动单元分别设置在左侧水平可动框架单元和右侧水平可动框架单元上;左侧水平可动框架单元和右侧水平可动框架单元均设置在底座上。
[0013]进一步地，左侧铸辊可动单元与左侧水平可动框架单元之间、右侧铸辊可动单元与右侧水平可动框架单元之间分别通过左侧弹性体和右侧弹性体连接，左侧弹性体和右侧弹性体的负荷大小可以人为控制预设;左侧弹性体和右侧弹性体为弹簧或气缸等弹性体。根据铸轧合金不同可预设指定的弹力大小，以满足预制板带的外观及内部组织的最佳质量要求。
[0014]进一步地，左侧弹性体和右侧弹性体为弹簧结构，预设弹力为25kN。当铸辊受到水平外力时，左侧弹性体和右侧弹性体即时发生反力作用，使左铸轧辊和右铸轧辊相对于左侧水平可动框架单元和右侧水平可动框架单元发生相应的水平位移动作。
[0015]进一步地，左侧铸辊可动单元与左侧水平可动框架单元之间、右侧铸辊可动单元与右侧水平可动框架单元之间、左侧水平可动框架单元和右侧水平可动框架单元与底座之间的摩擦系数越小越好。左侧铸辊可动单元与左侧水平可动框架单元之间、右侧铸辊可动单元与右侧水平可动框架单元之间为滚动摩擦接触。左侧铸辊可动单元与左侧水平可动框架单元之间、右侧铸辊可动单元与右侧水平可动框架单元之间分别设有左侧铸辊可动单元滑轨和右侧铸辊可动单元滑轨;左侧铸辊可动单元滑轨设置在左侧水平可动装置下表面与左侧水平可动框架单元上表面之间位置，右侧铸辊可动单元滑轨设置在右侧水平可动装置下表面与右侧水平可动框架单元上表面之间位置。左侧水平可动框架单元下表面与底座上表面之间设有左侧可动框架单元滑轨，右侧水平可动框架单元下表面与底座上表面之间设有右侧可动框架单元滑轨。
[0016]进一步地，左侧水平可动框架单元左侧、右侧水平可动框架单元右侧分别连接有左侧液压装置和右侧液压装置，左侧液压装置和右侧液压装置分别固定安装在底座的两侧位置。左侧液压装置和右侧液压装置也可采用丝杠代替。通过调节左侧液压装置和右侧液压装置或丝杠传动装置可驱使左侧铸辊可动单元、右侧铸辊可动单元水平向前或向后移动，从而调节左铸轧辊和右铸轧辊这一对铸辊之间的辊缝间距。实际生产时按照需要通过数值可控的左侧液压装置和右侧液压装置或丝杠传动装置可随时调整辊缝间隙，确保板带的厚度要求。
[0017]进一步地，左铸轧辊和右铸轧辊为纯铜材质，纯铜辊套厚度50mm，直径为450mm，宽度为1500mm，并在左铸轧辊和右铸轧辊内部分别设有左侧铸辊冷却水管和右侧铸辊冷却水管，左侧铸辊冷却水管和右侧铸辊冷却水管中通入循环冷却水，冷却水压力为0.2～0.6Mpa，循环冷却水温度不超过40℃，铸轧速度60m/min。
[0018]进一步地，左铸轧辊和右铸轧辊上侧配置了一体式围堰，围堰的4个侧面两两平行，并分别平行或垂直于左铸轧辊和右铸轧辊的轴线。围堰下部外表面安装了带有纵向弹性伸缩功能的围裙，围裙具有一定的刚性，与左铸轧辊和右铸轧辊相接触，弹性实时密接形成了熔池。这样的构造使得熔体不易外漏，确保生产安全。围裙底边与左铸轧辊和右铸轧辊密接处形状与左铸轧辊和右铸轧辊外表面完全匹配。当左铸轧辊和右铸轧辊之间的辊缝为零时，此时与左铸轧辊和右铸轧辊弹性密接的围裙为初始形状。围堰固定安装在围堰固定架上，其中心与左铸轧辊和右铸轧辊的中心线重合，左铸轧辊和右铸轧辊没有受到围堰的重力作用，只受到了轻微的围裙弹性密接时的弹力作用。为了保持熔池内的熔体温度，围堰内侧设有隔热材料。
[0019]进一步地，围堰的上侧配置了具有保温功能的中间包，中间包固定在中间包固定架上。中间包底部设有浇铸口，浇铸口处配置了可控制浇铸口打开和闭合以及熔体流量的控制阀，本发明的控制阀型式是可伸缩的连杆活塞式的控制阀。为使熔体容易流出，中间包底部形状可设置为向中间浇铸口倾斜式倒三角式底板。浇铸口位于左铸轧辊和右铸轧辊中间线的上侧，其与铸辊轴线平行方向的宽度尺寸近似等于下方围堰的铸辊轴方向的内尺寸，也约等同于预定铸轧板带宽度。
[0020]进一步地，中间包依次通过流槽与静止炉，熔炼炉相连接，铸轧时可持续不断地向中间包供应熔液，保证铸轧连续运转不间断。左铸轧辊和右铸轧辊的下方即板带的排出方向上配置了导向板、水平辊道、夹送轮、轧制机、卷带机等，可在线实现高品质板带的短流程高效率制造。
[0021]该发明有益效果：本发明提供了一种轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置，适合工业化量产型，操作简单，省时省力，一种装置可灵活对应生产多种厚度及宽幅，表面光滑无色差，内部组织均匀，厚度均一，能生产出高质量、低成本、短流程的薄带坯。铸轧辊因具有较高的冷却速率，良好的弹性负载追随功能，且熔池的高度可控静水压稳定、温度场分布均匀，不仅可制造通常铸轧难度大、两相区范围广的合金含量高的铝合金板带，也可生产镁合金等
轻金属合金板带。此外，因冷却速率大，铸轧速度快效率高，可使熔体中含有的不纯物微细化、分散化、无害化，可以制造出含有不纯物无害化的再生铝合金薄带坯，实现资源循环利用及再生合金的升级制造。
附图说明
[0022]图1为本发明实施例的立式双辊铸轧装置示意图;
图2为图1主要部分的平面示意图;
图3为图1主要部分的局部放大结构示意图;
图4 为实施例2铸轧板带的外观;
图5为实施例2铸轧板带180°-Φ10折弯及折弯处外表面照片。
[0023]附图标记说明：1、底座;2、围堰固定架;3、中间包固定架;4、导向板;5、水平辊道;6、夹送辊;7、轧制机;8、卷带机;9、熔体;10、浇铸口;11、右铸轧辊;12、左铸轧辊;13、右侧水平可动装置;14、左侧水平可动装置;15、右侧水平可动框架单元;16、左侧水平可动框架单元;17、右侧弹性体;18、左侧弹性体;19、右侧液压装置;20、左侧液压装置;21、右侧铸辊可动单元滑轨;22、左侧铸辊可动单元滑轨;23、右侧可动框架单元滑轨;24、左侧可动框架单元滑轨;25、右侧铸辊可动单元;26、左侧铸辊可动单元;27、右侧凝固壳;28、左侧凝固壳;29、板带;30、右侧铸辊冷却水管;31、围堰;32、弹性伸缩围裙; 33、中间包;34、可控阀;35、左侧铸辊冷却水管;H、熔体高度，d、凝固距离，L、铸辊宽度。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
[0025]本发明实施例中的轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置如图1所示，该装置包括一对结构相同等径等宽的左铸轧辊12和右铸轧辊11，左铸轧辊12和右铸轧辊11轴向平行，分别固定在左侧水平可动装置14和右侧水平可动装置13上，构成了左侧铸辊可动单元26和右侧铸辊可动单元25;左侧铸辊可动单元26和右侧铸辊可动单元25分别设置在左侧水平可动框架单元16和右侧水平可动框架单元15;左侧水平可动框架单元16和右侧水平可动框架单元15均设置在底座1上。
[0026]左侧铸辊可动单元26与左侧水平可动框架单元16之间、右侧铸辊可动单元25与右侧水平可动框架单元15之间分别通过左侧弹性体18和右侧弹性体17连接，左侧弹性体18和右侧弹性体17的负荷大小可以人为控制预设;左侧弹性体18和右侧弹性体17为弹簧或气缸等弹性体。根据铸轧合金不同可预设指定的弹力大小，以满足预制板带的外观及内部组织的最佳质量要求。
[0027]本实施例的左侧弹性体18和右侧弹性体17为弹簧结构，预设弹力为25kN。当铸辊受到水平外力时，左侧弹性体18和右侧弹性体17即时发生反力作用，使左铸轧辊12和右铸轧辊11相对于左侧水平可动框架单元16和右侧水平可动框架单元15发生相应的水平位移动作。
[0028]左侧铸辊可动单元26与左侧水平可动框架单元16之间、右侧铸辊可动单元25与右侧水平可动框架单元15之间、左侧水平可动框架单元16和右侧水平可动框架单元15与底座1之间的摩擦系数越小越好。左侧铸辊可动单元26与左侧水平可动框架单元16之间、右侧铸辊可动单元25与右侧水平可动框架单元15之间为滚动摩擦接触。本实施例中，左侧铸辊可动单元26与左侧水平可动框架单元16之间、右侧铸辊可动单元25与右侧水平可动框架单元15之间分别设有左侧铸辊可动单元滑轨22和右侧铸辊可动单元滑轨21;左侧铸辊可动单元滑轨22设置在左侧水平可动装置14下表面与左侧水平可动框架单元16上表面之间位置，右侧铸辊可动单元滑轨21设置在右侧水平可动装置13下表面与右侧水平可动框架单元15上表面之间位置。左侧水平可动框架单元16下表面与底座1上表面之间设有左侧可动框架单元滑轨24，右侧水平可动框架单元15下表面与底座1上表面之间设有右侧可动框架单元滑轨23。
[0029]这样的设计构造在实际生产时，能够更好的使左铸轧辊12和右铸轧辊11这一对铸辊时刻保持与板带29表面的接触，跟随板带29的凝固收缩变化而变化，这样不仅不容易使熔体9的左侧凝固壳28和右侧凝固壳27堵塞于左铸轧辊12和右铸轧辊11间隙，保证生产顺利进行，而且冷却效果好，板带29表面光滑无色差。
[0030]左侧水平可动框架单元16左侧、右侧水平可动框架单元15右侧分别连接有左侧液压装置20和右侧液压装置19，左侧液压装置20和右侧液压装置19分别固定安装在底座1的两侧位置。左侧液压装置20和右侧液压装置19也可采用丝杠代替。通过调节左侧液压装置20和右侧液压装置19或丝杠传动装置可驱使左侧铸辊可动单元26、右侧铸辊可动单元25水平向前或向后移动，从而调节左铸轧辊12和右铸轧辊11这一对铸辊之间的辊缝间距。实际生产时按照需要通过数值可控的左侧液压装置20和右侧液压装置19或丝杠传动装置可随时调整辊缝间隙，确保板带的厚度要求。
[0031]本实施例采用了左侧液压装置20和右侧液压装置19，预设辊缝为1.0mm;铸轧时为保证熔体9的冷却速率达到1000℃/S以上，本发明选用的左铸轧辊12和右铸轧辊11为纯铜材质，纯铜辊套厚度50mm，直径为450mm，宽度为1500mm，并在左铸轧辊12和右铸轧辊11内部分别设有左侧铸辊冷却水管35和右侧铸辊冷却水管30，左侧铸辊冷却水管35和右侧铸辊冷却水管30中通入循环冷却水，冷却水压力为0.2～0.6Mpa，循环冷却水温度不超过40℃，铸轧速度60m/min。铸轧时因熔体9急速冷却，熔体9与左铸轧辊12和右铸轧辊11之间不会发生凝结粘附现象，因此在铸轧时无需使用离型剂，比卧式双辊铸轧时环境更清洁，更节省成本。由于冷却速率可达到1000℃/S以上，急冷使熔体形核率增加，结晶粒变小，提高了板带29的综合力学性能。
[0032]左铸轧辊12和右铸轧辊11上侧配置了一体式围堰31，围堰31的4个侧面两两平行，并分别平行或垂直于左铸轧辊12和右铸轧辊11的轴线。围堰31下部外表面安装了带有纵向弹性伸缩功能的围裙32，围裙32具有一定的刚性，与左铸轧辊12和右铸轧辊11相接触，弹性实时密接形成了熔池。这样的构造使得熔体不易外漏，确保生产安全。围裙32底边与左铸轧辊12和右铸轧辊11密接处形状与左铸轧辊12和右铸轧辊11外表面完全匹配。当左铸轧辊12和右铸轧辊11之间的辊缝为零时，此时与左铸轧辊12和右铸轧辊11弹性密接的围裙32为初始形状。围堰31固定安装在围堰固定架2上，其中心与左铸轧辊12和右铸轧辊11的中心线重合，左铸轧辊12和右铸轧辊11没有受到围堰31的重力作用，只受到了轻微的围裙32弹性密接时的弹力作用。为了保持熔池内的熔体温度，围堰31内侧设有隔热材料。本实施例的围堰31钢板内侧贴附了陶瓷纤维隔热材，与左铸轧辊12和右铸轧辊11密接的围裙32羽翅底部贴附了具有隔热性、耐磨性和弹性的蛭石涂层的玻璃纤维布。围堰31位置于左铸轧辊12和右铸轧辊11之上并固定在围堰固定架2上，无论左铸轧辊12和右铸轧辊11间辊缝间距多少，其中心始终位置于左铸轧辊12和右铸轧辊11之间的中心线上，这样的构造使熔池底部的熔体9与左铸轧辊12和右铸轧辊11之间的凝固距离d如图3所示，即熔体9与两铸辊形成的左侧凝固壳28和右侧凝固壳27形状和大小始终保持实时一致性，从而保证了板带29组织均匀，厚度均一，外观无色差及斑纹。另外，围堰31内侧宽度尺寸可决定铸轧出的铸轧的板带29宽幅尺寸，因此一对足够宽的铸辊(宽度尺寸L，如图2)只要切换相应宽度尺寸的围堰31，即可生产出≦L不同宽幅尺寸的板带29。实际生产中，根据板带宽幅尺寸需求，选择相应的围堰31可灵活对应生产，实现了一台铸轧机多功能化，即一辊多轧实现低成本生产。本实施例采用了围堰31内尺寸为1000mm小于左铸轧辊12和右铸轧辊11的宽度1500mm，凝固距离为150mm。
[0033]围堰31的上侧配置了具有保温功能的中间包33，中间包33固定在中间包固定架3上。中间包33底部设有浇铸口10，浇铸口10处配置了可控制浇铸口10打开和闭合以及熔体流量的控制阀34，本发明的控制阀型式是可伸缩的连杆活塞式的控制阀34。为使熔体容易流出，中间包33底部形状可设置为向中间浇铸口倾斜式倒三角式底板。浇铸口10位于左铸轧辊12和右铸轧辊11中间线的上侧，其与铸辊轴线平行方向的宽度尺寸近似等于下方围堰31的铸辊轴方向的内尺寸，也约等同于预定铸轧板带29宽度。本实施例选用了浇铸口10宽度约为1000mm。在实际铸轧时，针对预定铸轧的板带29宽度选择相应尺寸的围堰31和中间包33即可，切换简单灵活，省时省力，实现一辊多轧功能;并且这样的浇注方式，铸轧时从浇铸口10瀑布式流出的熔体9瞬间充满熔池，通过熔池内设置的温度传感器感知(本实施例未标识)，熔池内的熔体9达到预定高度时，通过浇铸口控制阀34调节中间包33流出的熔体流量可保持围堰内熔池的熔体高度H基本保持一致，这样可维持稳定的静水压，本实施例熔体高度为150mm;同时熔池中在左铸轧辊12和右铸轧辊11轴方向由于浇铸口10瀑布式流出的流体9宽幅等同于熔池宽度尺寸，使得熔池内水平方向上熔液温度分布一致，在熔池纵方向上温度梯度变化均匀。熔池内稳定的静水压确保了在两铸辊处形成的左侧凝固壳28和右侧凝固壳27始终与铸辊稳定接触，温度场分布均匀保证了左侧凝固壳28和右侧凝固壳27形状大小均一，使铸轧出的板带29厚度均一，表面光滑无色差，组织结构细小均匀，且铸轧时不容易断带。
[0034]据专利特许第4873286号(日本)熔体在两铸辊中间位置浇铸，会导致熔液沿着铸辊轴方向从熔池中间向两侧流动，使得熔池中温度场的温度分布产生中间高两边低，与铸辊同时接触的温度低的熔体快速凝固增厚，与其邻近温度高的流体还没来得及凝固或凝固未增厚就被相对转动的铸辊同时排出，造成薄带坯强度低的地方撕断或造成凝固壳未压实部位的板带中间开裂，板厚不均一，组织不均匀，表面色差斑纹等缺陷。国内的一些专利通过布流装置缓解了熔池内熔体温度分布不均，但并没有完全解决此问题。本实施例的浇铸方式有效的控制了熔池内的温度分布，成功避免了以往公布的国内外专利显示的不利之处。
[0035]中间包33依次通过流槽与静止炉，熔炼炉相连接(本实施例以上设备未标识)，铸轧时可持续不断地向中间包33供应熔液，保证铸轧连续运转不间断。一台铸轧装置即可实现年产数十万吨薄带坯的生产能力。左铸轧辊12和右铸轧辊11的下方即板带29的排出方向上配置了导向板4、水平辊道5、夹送轮6、轧制机7、卷带机8等，可在线实现高品质板带的短流程高效率制造。但不限于本发明实施例限制，对应需要也可以实施离线对板带进行适当的工艺处理，如热轧或冷轧，熔体化处理，张力矫直等来达到所需板带的质量要求。
[0036]如前述，本发明装置因具有出色的冷却性能，良好的弹性负载追随功能，且熔池的高度可控静水压稳定、温度场分布均匀，可使熔体中含有的不纯物微细化、分散化、无害化，可实现资源循环利用及再生合金的升级制造。为了说明此论述，本实施例特意选用了常用的延展性能较差的铸造铝合金Al-Si7Mg和与回收铝合金相当的含有不纯物Fe元素1.0%的Al-Si7Mg合金作为原料分别进行了铸轧。然后对两种原料的铸轧板带分别采取了与铸轧方向平行、厚度1mm的样品，并对样品实施了退火处理，退火条件为450℃-10min保持后炉冷，之后对退火处理后的样品分别进行了力学性能测试，以下结果分享给同业者们以供考证。
实施例
[0037]本发明实施例1中利用轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置生产步骤如下：
(1)熔炼：将含有Fe元素0.16%的Al-Si7Mg合金锭放入熔炼炉中进行熔炼，温度设定为750℃。待
铝锭完全熔化后，进行扒渣处理，然后将温度降至650～680℃，将熔液转移到静置炉内保温30～60min，并进行除气处理，最后将静置炉中熔液转移到中间包33中，待熔体9温度达到610±20℃范围时，打开浇铸口10的控制阀34，进行浇铸。一般浇铸温度推荐为合金液相线温度的±20℃范围。Al-Si7Mg合金的液相线温度大约为610℃。浇铸温度过高，固相率偏低，铸轧时熔体不能很好的冷却凝固;温度过低，熔体固相率过高，容易凝固堵塞左铸轧辊12和右铸轧辊11使铸轧失败。
[0038](2)连铸：从浇铸口10瀑布式流出的熔体9瞬间充满两个预留辊缝1mm，相对以周速度60m/min转动的水冷左铸轧辊12和右铸轧辊11与围堰31构成的熔池。通过熔池内设置的温度传感器感知(本实施例未标识)，熔池内的熔体9达到本实施例预定高度150mm时，通过浇铸口控制阀34自动调节中间包33流出的熔体流量可保持围堰31内熔池的熔体高度H基本保持一致。与此同时，在熔池底部与水冷左铸轧辊12和右铸轧辊11接触的熔体9瞬间凝固形成了左侧凝固壳28和右侧凝固壳27，随着相对转动弹性负载的左铸轧辊12和右铸轧辊11间缝隙被挤压合并成一体形成板带，并被迅速排出双铸辊下侧。本实施例的左侧弹性体18和右侧弹性体17预设弹力为25kN，左铸轧辊12和右铸轧辊11为纯铜材质，纯铜辊套厚度50mm，直径为450mm，宽度为1500mm，左侧铸辊冷却水管35和右侧铸辊冷却水管30中通入循环冷却水，冷却水压力为0.2～0.6Mpa，冷却水温度不超过40℃。
[0039]在双左铸轧辊12和右铸轧辊11中间下侧，被排出的板带29厚度约为3mm，宽度为1000mm，板表面温度为500～580℃，通过导向板4，水平辊道5及夹送辊6送入两台串联的轧机7进行在线连续热轧，之后送入卷带机卷曲成卷。轧制后的板带厚度均一为1mm，外观优良。此合金板材的在线一次压下率推荐为15±5%。
实施例
[0040]本发明实施例2中利用轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置生产步骤如下：
(1)熔炼：为了得到含有Fe元素1.0%的Al-Si7Mg合金，将含有Fe元素0.16%的Al-Si7Mg合金锭和铁剂按一定比例称重。熔炼时先将称好的含有0.16%Fe元素的Al-Si7Mg合金锭放入熔炼炉中进行熔炼，温度设定为750℃，待铝锭完全熔化后添加定量的铁剂，保温60min左右，然后进行扒渣和搅拌处理，之后调节炉温待温度降至650～680℃时，将熔液转移到静置炉内保温30～60min，并进行除气处理，最后将静置炉中熔液转移到中间包33中，待温度达到610±20℃范围时，打开浇铸口10的控制阀34，进行浇铸。
[0041](2)连铸：与实施例1相同，从浇铸口10瀑布式流出的熔体9瞬间充满两个预留辊缝1mm，相对以周速度60m/min转动的水冷左铸轧辊12和右铸轧辊11与围堰31构成的熔池。通过熔池内设置的温度传感器感知(本实施例未标识)，熔池内的熔体9达到本实施例预定高度150mm时，通过浇铸口控制阀34自动调节中间包33流出的熔体流量可保持围堰31内熔池的熔体高度H基本保持一致。与此同时，在熔池底部与水冷左铸轧辊12和右铸轧辊11接触的熔体9瞬间凝固形成的左侧凝固壳28和右侧凝固壳27，随着相对转动弹性负载的左铸轧辊12和右铸轧辊11间缝隙被挤压合并成一体形成板带，被迅速排出双铸辊下侧。本实施例的左侧弹性体18和右侧弹性体17预设弹力为25kN，左铸轧辊12和右铸轧辊11为纯铜材质，纯铜辊套厚度50mm，直径为450mm，宽度为1500mm，左侧铸辊冷却水管35和右侧铸辊冷却水管30中通入循环冷却水，冷却水压力为0.2～0.6Mpa，冷却水温度不超过40℃。
[0042]在双左铸轧辊12和右铸轧辊11中间下侧，被排出的板带29厚度约为2.8mm，宽度为1000mm，板表面温度为500～580℃，通过导向板4，水平辊道5及夹送辊6送入两台串联的轧机7进行在线连续热轧，之后送入卷带机卷曲成卷。轧制后的板带厚度均一为1mm，外观优良。此合金板材的在线一次压下率推荐为15±5%。与实施例1相比，实施例2得到的铸轧板厚稍微变薄了一些，这可能是由于熔体中Fe元素增多，使固液两相范围增大，熔体流动性增强而导致的结果。
[0043]如图4所示，本实施例的铸轧板带具有良好的外观，表面没有色差和交互的斑纹图样，与传统的通过热轧工艺生产的板带表面几乎没有根本的区别。
[0044]表1为实施例1和实施例2铸轧板带退火处理后的机械性能
[0045]表1为实施例1和实施例2铸轧板带退火处理后的机械性能。实施例1、2的铸轧板带与传统的铸造合金材料不同，两者都具有良好的伸长率，铸轧板带可作为一般的延展性塑性加工材料使用;图5为实施例2铸轧板带弯折后的照片，铸轧板弯折处的外表面没有发生裂纹现象，具有良好的延展性能;并且铸轧时熔体中Fe元素的固溶强化，实施例2比实施例1的板带具有更高的强度(参见表1)。据以上结果，本发明装置实现了熔体中不纯物的无害化，可制造出含有不纯物无害化的再生铝合金薄带坯，实现资源循环利用及再生合金的升级制造。
[0046]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
说明书附图(5)
声明：
“轻合金薄带坯的低碳高速铸轧装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：苏州铭恒金属材料科技有限公司
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2025年03月20日 ~ 22日 
