[发明专利]一种多用途液态金属的双辊连续流变成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加工板材、带材、型材、线材、管材、复合材以及包覆材的多用途液态金属的双辊连续流变成形装置，属于金属材料成形技术领域。

背景技术

金属成形在国民经济发展中处于重要的基础地位，其发展程度在一定意义上决定着社会生产的发展水平。目前金属成形主要采用传统的工艺方法，包括金属熔炼→铸造→加热→塑性成形(锻造、挤压、轧制、拉拔等)等多个工艺环节，由于各个工艺环节是独立分开的，因此工艺路线长，产品成材率低，能耗高，污染大。因此，金属材料成形存在高投入、高污染、高能耗、低效益等问题。

为解决环境污染、资源能源短缺等问题，金属成形正朝着节能、环保、节材的方向发展。液态金属短流程连续成形技术具有工艺流程短、高效、节能、节材、产品组织性能好等优点，受到国际上高度重视。其中两种典型的液态金属连续成形技术是连续铸轧和连续铸挤。

连续铸轧技术可直接从液态金属连续生产出板材、带材产品。目前铝合金的板材、带材连续铸轧技术已有较大规模的应用，而钢铁材料的连续铸轧技术尚不十分成熟，尚未形成大规模的应用。在连续铸轧技术中，存在如下技术问题：(1)结构复杂，控制难度大。需要控制液态金属的凝固过程，解决侧封、分流等技术问题。液态金属的侧封需要特殊材料，侧封与分流装置结构复杂，控制难度大。(2)铸轧速度慢，效率低。由于连续铸轧过程中液态金属的凝固结晶需要短时间内散失大量热量，高温熔体主要靠两个轧辊来冷却，具有冷却面积小、冷却强度低的缺点，导致连续铸轧速度缓慢、效率低下，这也是钢铁材料连续铸轧无法大规模应用于工业生产的原因。(3)产品边部质量差。在连续铸轧过程中，由于未对产品边部形状、尺寸进行控制，铸轧产品边部易出现裂纹、缺口等缺陷，影响了产品成材率，增加了生产成本。

连续铸挤技术可以由液态金属连续生产出线材、型材、管材等。但该技术仍存在如下问题：(1)连续铸挤设备采用单辊挤压，挤压力小。在液态金属从进料口到出料口的过程中，固定靴座对液态金属的流动一直存在反向摩擦作用，这种作用会增大金属成形过程中的流动阻力，降低有效挤压力，严重影响金属料的充型。(2)出料方式为径向出料，成形阻力大，成形金属种类有限。铸挤过程中在挤压模具入口处金属有一个90°的流动转角，金属有一个很大的剪切变形过程，需要很大的挤压力才能完成此变形过程，所以塑性较差的金属以及难成形金属无法运用连续铸挤技术成形。(3)连续铸挤技术用于长宽比较大的型材成形时也存在很大困难。

发明内容

本发明主要是针对现有技术存在的问题，为实现由液态金属直接成形得到产品，以达到缩短工艺流程、降低技术难度、高效节能、提高产品质量、实现产品多样化的目的，而研制一种新型的多用途液态金属的双辊连续流变成形装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种多用途液态金属的双辊连续流变成形装置，它包括电机、半联轴器、减速机、齿轮箱、主机，上述电机通过半联轴器与减速机一端相连，减速机另一端通过半联轴器与齿轮箱一端相连，齿轮箱另一端通过两个半联轴器与主机相连。用于液态金属板材、带材的双辊连续流变成形时，主机由机架、进料靴、上工作辊和下工作辊构成；用于液态金属管、线、型、复合材及包覆材的双辊连续流变成形时，主机由机架、上工作辊、下工作辊、进料靴、挤压靴以及挤压靴型腔内的模具构成。在上、下工作辊的轴头安装转速传感器。

上述半联轴器是由两个法兰盘构成，法兰盘中心具有凹口，边缘具有圆孔。两法兰盘通过凹口分别与两边的轴连接，并通过插入圆孔的尼龙销连接。它除了能起到连接作用之外，当主机的工作扭矩过大时，尼龙销能够断裂，从而起到保护主机和电机的作用。

上述上、下工作辊安装在机架两边立架上，为水冷工作辊，具有空心轴结构，工作辊内表面有冷却水孔，冷却水孔通过冷却水通道与空心轴连通，空心轴外端与一个分水套相连，分水套上设有两个接口，分别接进水管和出水管。两个工作辊的直径范围为100mm-1500mm。上工作辊表面具有环形凹槽，下工作辊表面具有环形凸台，凸台能伸入凹槽并配合，凹槽深度大于凸台高度，通过改变凸台伸入凹槽的尺寸，可改变两工作辊之间的辊缝尺寸，生产时辊面可加工出多道相同或不同宽度、深度的环形凹槽，以及相应的环形凸台，以用于生产多种规格的产品，降低成本。