一種薄帶連鑄結(jié)晶輥輥面清理裝置及清理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及連鑄工藝，特別涉及一種薄帶連鑄結(jié)晶輥輥面清理裝置及清理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙輥薄帶連鑄技術(shù)作為一種短流程冶金工藝技術(shù)，其典型生產(chǎn)工藝為：熔融的鋼 水直接澆鑄在一個(gè)由兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動(dòng)并具有冷卻功能的結(jié)晶輥和側(cè)封板圍成的空間內(nèi)形成 熔池，鋼水在結(jié)晶輥表面被冷卻并進(jìn)而凝固，最后在結(jié)晶輥?zhàn)钚】p隙處形成薄帶鋼，薄帶 鋼經(jīng)過(guò)熱乳和冷卻后卷取，直接制造成熱乳成品卷。
[0003] 熔融鋼水在凝固過(guò)程中會(huì)有很多金屬或非金屬蒸發(fā)并形成氧化物沉積在金屬基 體上，并在其表面形成一層黑色的薄膜，由于這些氧化物的主要成分是錳（Mn)、鋁（AL)、硅 (Si)等，熔點(diǎn)低于鋼的熔點(diǎn)，能夠提高鋼水的導(dǎo)熱強(qiáng)度。但是，如果氧化膜的厚度不均勻會(huì) 導(dǎo)致鋼水的凝固速度不同，進(jìn)而導(dǎo)致鑄帶表面質(zhì)量產(chǎn)生如裂紋或縮孔等缺陷，所以，需要采 用一個(gè)裝置清除結(jié)晶輥表面多余的氧化物，有效地控制結(jié)晶輥表面的氧化物厚度均勻，亦 即保證熔融金屬在輥表面凝固過(guò)程中的熱通量均勻。
[0004] 為此，大多數(shù)薄帶連鑄研究機(jī)構(gòu)采用了輥狀毛刷（以下簡(jiǎn)稱(chēng)毛刷輥）作為主要的 清理工具和手段，并采用一定的壓力使毛刷輥貼緊結(jié)晶輥輥面，一方面利用二者的速度差 使得刷毛和結(jié)晶輥輥面相互摩擦從而清除輥面氧化物沉積，另一方面，能夠使刷毛頭部伸 入凹陷的底部，提高清理效果。
[0005] 另外如日本專(zhuān)利JP2001212654中所述的方案中，為了有效清除結(jié)晶輥表面的污 染物，提高毛刷輥的使用壽命，采用一步一步或連續(xù)將毛刷輥推向結(jié)晶輥輥面的方法，其中 毛刷輥的推進(jìn)速度為0. 4-0. 6倍的毛刷輥實(shí)測(cè)磨損速度。
[0006] 韓國(guó)專(zhuān)利KR20140000796中所述，沿著結(jié)晶輥軸向平行布置的毛刷輥分成三部 分，分別為兩個(gè)端部和中間部位，其中每個(gè)端部長(zhǎng)度占整個(gè)輥?zhàn)娱L(zhǎng)度的1/14-1/12,刷毛直 徑為0. 08-0. 12mm ;剩余部分的刷毛直徑為0. 15-0. 175mm。該專(zhuān)利聲稱(chēng)按照此方法能夠有 效的清理結(jié)晶輥輥面，提高鑄帶邊部的質(zhì)量，避免邊部出現(xiàn)折皺。
[0007] 如以上兩個(gè)專(zhuān)利所述的輥面清理方法，主要針對(duì)如何提高清理效果，但是并沒(méi)有 考慮刷輥清潔度對(duì)鑄乳力的影響。如前文所述，在澆鑄過(guò)程中結(jié)晶輥輥面會(huì)產(chǎn)生金屬氧化 物，從而影響凝固速度即鑄帶坯殼厚度，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致鑄乳力變化，如果這種變化過(guò)于劇烈， 會(huì)導(dǎo)致澆鑄過(guò)程終止，或?qū)е妈T帶厚度發(fā)生變化，影響鑄帶質(zhì)量。
[0008] 另外，清潔結(jié)晶輥輥面時(shí)，毛刷輥需要一定的壓力使得與結(jié)晶輥接觸的刷毛產(chǎn)生 彎曲，才能產(chǎn)生良好的清理效果，但是產(chǎn)生隨著作業(yè)時(shí)間的延長(zhǎng)，毛刷輥的刷毛發(fā)生磨損變 短，此時(shí)毛刷輥本身的剛度增加，刷毛需要更大的壓力才能產(chǎn)生足夠的彎曲。所以。輥面清 理裝置的控制系統(tǒng)中在上述專(zhuān)利中未涉及該方法的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種薄帶連鑄結(jié)晶輥輥面清理裝置及清理方法，在雙輥薄 帶連鑄澆鑄過(guò)程中，使用合理的控制方法提高輥面清理裝置清理結(jié)晶輥的清理效果，使輥 面導(dǎo)熱系數(shù)均勻，提高鑄帶質(zhì)量。本發(fā)明適用于用雙輥式薄帶連鑄機(jī)，澆注厚度0. 5-5_的 金屬鑄帶。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0011] -種薄帶連鑄結(jié)晶輥輥面清理裝置，分別對(duì)應(yīng)結(jié)晶輥布置；其包括，兩根毛刷輥， 分別平行結(jié)晶輥布置，且在每根結(jié)晶輥非熔池側(cè)的上下設(shè)置；毛刷輥呈圓柱狀，其外周植有 細(xì)長(zhǎng)金屬絲作為刷毛；毛刷輥兩端部設(shè)置有軸承座；軸承座后部分別設(shè)置有壓力傳感器； 兩電機(jī)，分別聯(lián)接所述兩根毛刷輥；兩液壓缸，通過(guò)壓力傳感器作用在軸承座上，帶動(dòng)毛刷 輥貼緊或離開(kāi)結(jié)晶輥；所述液壓缸上設(shè)置位移傳感器；毛刷輥外圓的刷毛植密度設(shè)置在 12~30%之間，刷毛植密度即毛刷輥外圓上單位面積內(nèi)的刷毛截面積所占百分比；相對(duì)于 結(jié)晶輥端部的毛刷輥的刷毛植密度小于毛刷輥中部的刷毛植密度。
[0012] 本發(fā)明所述的薄帶連鑄結(jié)晶輥輥面清理裝置的清理方法，在澆鑄過(guò)程中，輥面清 理裝置準(zhǔn)備投入前，毛刷輥轉(zhuǎn)動(dòng)并逐步靠近結(jié)晶輥，接觸到結(jié)晶輥后，毛刷輥施加在結(jié)晶輥 輥面的頂緊力F隨著時(shí)間的變化逐漸增大，直至達(dá)到預(yù)設(shè)定的頂緊力值，在此過(guò)程中，澆鑄 作業(yè)鑄乳力波動(dòng)不超過(guò)投入輥面清理裝置前的5% ;頂緊力停止增加，輥面清理裝置持續(xù)清 理結(jié)晶輥輥面；其中，頂緊力F遵循公式：
[0013] F = k.t 1)
[0014] 其中：k :為頂緊力變化曲線(xiàn)斜率，N/s ;
[0015] t:頂緊力作用時(shí)間，s。
[0016] 隨著毛刷輥刷毛磨損，逐漸增加毛刷輥?lái)斁o力，保持毛刷輥壓扁在輥面上的接觸 弦長(zhǎng)度L不變；所述的毛刷輥壓扁在輥面上的接觸弦長(zhǎng)度L通過(guò)毛刷輥接觸到結(jié)晶輥輥面 后的直徑變化測(cè)得。
[0017] 進(jìn)一步，所述的輥面清理裝置的毛刷輥與結(jié)晶輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度比值乘以毛刷輥植 密度的積要大于1，公式如下：
[0019] 其中：V1:毛刷輯線(xiàn)速度，m/min ;
[0020] V2 :結(jié)晶輯線(xiàn)速度，m/min ;
[0021] λ :毛刷輥植密度，％。
[0022] 優(yōu)選的，上、下設(shè)置的毛刷輥能夠單獨(dú)調(diào)節(jié)其實(shí)施在結(jié)晶輥輥面上的頂緊力，也能 夠同時(shí)調(diào)節(jié)上、下毛刷輥施加在結(jié)晶輥輥面上的頂緊力。
[0023] 毛刷輥施加在結(jié)晶輥輥面上的頂緊力通過(guò)設(shè)置在液壓缸和軸承座之間的壓力傳 感器測(cè)量，每根毛刷輥兩端的頂緊力測(cè)量值之和即為該毛刷輥施加在結(jié)晶輥輥面的頂緊 力。
[0024] 隨著毛刷輥刷毛磨損，毛刷輥的圓周工作直徑發(fā)生變化，輥面清理裝置能夠增加 或減小毛刷輥?lái)斁o力。
[0025] 本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 1、澆鑄過(guò)程中，可以柔性投入輥面清理裝置，不會(huì)對(duì)澆鑄中產(chǎn)生的鑄乳力變化造 成過(guò)大沖擊，保持澆鑄穩(wěn)定性。
[0027] 2、壓力位置控制協(xié)調(diào)匹配，提高設(shè)備的工藝適應(yīng)性，可以應(yīng)對(duì)多種工況條件。
[0028] 本發(fā)明與已有技術(shù)的區(qū)別和改進(jìn)之處：
[0029] W02009003223中所述的方案中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)晶輥表面清潔度，改變輥面清理 裝置毛刷輥相對(duì)于結(jié)晶輥的壓力、轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)扭矩等負(fù)載，達(dá)到改變結(jié)晶輥 表面清潔度的目的。其中，上下毛刷輥對(duì)稱(chēng)布置在結(jié)晶輥的外側(cè)，其相對(duì)于結(jié)晶輥之間的壓 力和位移通過(guò)改變液壓缸的行程實(shí)現(xiàn)，毛刷輥的轉(zhuǎn)速和扭矩則由毛刷輥驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào) 節(jié)。其中，上、下毛刷輥有著不同的用途和用法，上毛刷輥在正常澆鑄時(shí)候使用，下毛刷輥放 置在上毛刷輥的下方，直徑小于上毛刷輥，且只在澆鑄開(kāi)始和結(jié)束前一段時(shí)間內(nèi)使用。
[0030] 與該專(zhuān)利相比，本發(fā)明中上、下毛刷輥兩端均設(shè)有壓力檢測(cè)和位置控制，控制精度 更高。本發(fā)明中的下毛刷輥在澆鑄過(guò)程中始終與結(jié)晶輥輥面接觸，發(fā)揮清理作用。
[0031] 韓國(guó)專(zhuān)利KR20140000796中所述，沿著結(jié)晶輥軸向平行布置的毛刷輥分成三部 分，分別為兩個(gè)端部和中間部位，其中每個(gè)端部長(zhǎng)度占整個(gè)輥?zhàn)娱L(zhǎng)度的1/14-1/12,刷毛直 徑為0. 08-0. 12mm ;剩余部分的刷毛直徑為0. 15-0. 175mm。該專(zhuān)利聲稱(chēng)