一种双辊薄带连铸铸机及其作业方法，铸机包括，电机、减速箱、传动轴及传动轴带动的两铸辊及相应的轴承座，其还包括，两片机架牌坊，机架牌坊为U型结构，上部通过拉杆相连，形成闭式铸机机架，可以通过更换不同截面尺寸的拉杆可调节铸机机架总刚度；两牌坊下部由横梁相连；更换框架，设置于两个机架牌坊内；两轴承座可沿更换框架上的导轨相对移动；一轴承座与一机架牌坊之间设铸轧力传感器，铸轧力传感器一侧固定在机架牌坊之上，该侧铸辊为固定辊；另一轴承座与另一机架牌坊之间设用于铸辊位置调节的液压缸，液压缸固定在机架牌坊上，其上设位移传感器；两平衡油缸，分别设于两轴承座之间，并安装于任意一侧的轴承座上。
1.一种双辊薄带连铸铸机，包括，电机、减速箱、传动轴及传动轴带动的两铸辊及相应的轴承座，其特征在于，还包括，两片机架牌坊，机架牌坊为U型结构，上部通过拉杆相连，形成一个闭式铸机机架，拉杆端部设可调节作用在机架牌坊上的预应力的螺母；两牌坊下部由横梁相连，并固定在基础上；更换框架，设置于两个机架牌坊内，更换框架上设导轨；两轴承座可沿导轨相对移动；其中，一轴承座与一机架牌坊之间设铸轧力传感器，铸轧力传感器一侧固定在机架牌坊之上，该侧铸辊为固定辊；另一轴承座与另一机架牌坊之间设用于铸辊位置调节的液压缸，液压缸固定在机架牌坊上，其上设位移传感器，该侧铸辊为移动辊，所述的液压缸为移动辊液压缸；固定辊移动油缸，设置于固定辊侧的轴承座与机架牌坊之间，该固定辊移动油缸位于铸轧力传感器下方；两平衡油缸，分别设置于所述两轴承座之间，并安装于任意一侧的轴承座上。
2.如权利要求1所述的双辊薄带连铸铸机，其特征在于，所述的平衡油缸采用两个液压缸为一组，分别对称于铸辊轴线安装在轴承座上，或平衡油缸采用一个液压缸，其轴线与铸辊轴线重合安装。
3.如权利要求1所述的双辊薄带连铸铸机，其特征在于，在铸轧力传感器与机架牌坊之间有用于调节固定侧铸辊相对于浇铸中心线的位置的调节垫片。
4.如权利要求1所述的双辊薄带连铸铸机，其特征在于，所述的更换框架底部设有两个定位凹槽，与此对应，在机架牌坊上设有相应的两个凸起，更换框架在安装在机架牌坊上时，凸起插入凹槽中，实现更换框架定位。
5.如权利要求1所述的双辊薄带连铸铸机的铸机作业方法，包括如下步骤：a)首先，将铸辊及其轴承座安装在更换框架上，并固定其相互位置，准备吊装；此时铸机的移动辊液压缸、固定辊移动油缸以及平衡油缸处于完全回退状态；b)更换框架承载着铸辊组件调入机架牌坊中，其中更换框架底部的凹槽与机架牌坊上的凸起结合在一起，固定二者相对位置；调整拉杆端部的螺母以调节拉杆作用在机架牌坊上的预紧力；平衡油缸伸出，将两个铸辊分别靠在铸轧力传感器和移动辊液压缸之上，并逐渐升高压力至作用在两轴承座之间的压力达到目标压力，即为10-100倍的铸轧力，达到目标力之后，平衡油缸保持恒定压力，直至浇铸完成；c)移动辊液压缸动作，推动移动辊靠近固定辊，直至两辊之间的最小缝隙达到浇铸辊缝，在此过程中平衡油缸保持恒定压力；等待浇铸作业；d)开浇浇铸过程中，由于铸辊温度逐渐升高直至达到稳定，此时铸辊辊径不断增大直至其最大膨胀量，移动辊液压缸根据铸辊辊径变大减小伸长量，直至辊径不发生变化；保持实际辊缝不变，上述控制方案为恒定辊缝控制模式；或，采用恒定铸轧力控制模式，即根据铸轧力传感器的测量值变化而相应的改变移动辊的位置，保持铸轧力始终围绕目标铸轧力窄幅波动，波动范围小于2%；e)浇铸结束，移动辊液压缸回退，移动辊轴承座带动移动辊在平衡油缸的推动下回退至初始安装位置，平衡油缸卸载作用力，固定辊移动油缸伸出将固定辊轴承座推至安装位置，锁定两个铸辊的相对位置，拆除拉杆，等待吊出更换框架以及铸辊组件。
6.如权利要求5所述的双辊薄带连铸铸机的铸机作业方法，其特征在于，步骤b）中，还可以通过更换不同截面尺寸的拉杆调节铸机机架总刚度。
7.如权利要求5所述的双辊薄带连铸铸机的铸机作业方法，其特征在于，步骤a）中，根据铸辊辊径的变化，通过铸轧力传感器与机架牌坊之间调节垫片的厚度调节，保持固定辊辊面与浇铸中心线的最小距离为浇铸辊缝的一半。技术领域
本发明属于连铸技术，特别涉及一种薄带连铸铸机及其作业方法。
背景技术
目前世界很多国家进行双辊薄带连铸工艺的研究工作，该工艺将熔融钢水直接浇注在一个由两个相对转动并能够快速冷却的铸辊和侧封装置围成的熔池中，钢水在铸辊旋转的周向表面被冷却和凝固，进而形成凝固壳并逐渐生长然后在两铸辊辊缝隙最小处被挤压在一起，最后在出带口形成1-5mm厚金属薄带材，带材经由导板导向被夹送辊送入轧机中轧制成0.7-2.5mm的薄带，然后通过输送辊道带动经过喷淋冷却装置进行冷却，最后送入卷取机进行卷取。与传统的连续铸造方法不同，该方法不需经过多道热轧工序，可大大简化薄带生产工艺及减少设备投资。另外，由于整个的生产过程中金属的凝固时间比较短，所以薄带连铸产品晶粒细化、材料的强度、韧性延伸率有所提高。目前世界范围内多个公司和研究机构都在进行这方面研究工作，并建立了试验工厂，各个研究机构采用的多如US5277243A1，EP0947261A2，WO2004098814A1中介绍的类似铸机结构，即:以一个固定框架为基础，铸机的主体设备—铸辊及其支撑机构通过运送小车等辅助装置可快速安装或拆卸在框架内。如上所述的双辊薄带连铸铸机，在假设液位、铸带拉速波动等工艺参数恒定的情况下，在浇铸过程中所形成的铸带厚度主要受到以下三个因素影响，机架受力变形Δs、铸辊受热变形Δr及其轴承间隙δ，即：Δh=Δs+δ+Δrxa0xa0xa0xa01）上式中，h为铸带厚度。而液压系统的控制精度根据铸轧力波动范围而定，一般来讲，铸轧力波动越小，则液压系统的控制精度越高。其中，铸辊受热变形量Δr根据理论公式计算可以得到，其计算方法比较成熟。而轴承间隙δ与铸轧力F的大小有关，也可以通过经验公式或轴承手册获知。与轧机不同，由于薄带连铸浇铸过程中产生的铸轧力比较小，铸机机架的变形量Δs由于轴承座和铸机机架之间存在间隙不能直接应用如轧机的弹跳方程来计算。所以，需要通过施加外力的方式消除间隙，比如通过在铸辊轴承座之间添加胀紧油缸的方法，通过这种方法，铸机机架整体刚度得到提高，此方法带来的好处是——即使有较小的铸轧力波动，其引起的机架变形不会导致铸带厚度发生较大的变化。根据公式2-3，在浇铸过程中根据铸轧力的变化推算出轴承间隙的变化则可以进行及时补偿，可以全面控制铸带厚度精度。由于铸带出铸机后直接进行轧制，而且往往只进行1-2个轧机轧制，所以，对铸带表面质量、表面粗糙度和板型情况要求很高，利用本发明的铸机中提到的方法及装置可以保证铸带的板型良好，浇铸作业时铸机工作稳定。
发明内容
本发明的目的在于提出一种薄带连铸铸机形式及其作业方法，铸机具有可快速更换铸辊及主体结构，可以极高作业效率；铸机牌坊可以通过更换拉杆规格的方法改变铸机机架总刚度，以满足不同的浇铸工艺需要。同时铸机还具有恒定铸轧力和恒定辊缝控制两种控制模式，可以精确地控制铸带厚度精度，从而可得到良好的铸带质量，特别是铸带厚度精度得以提高。本发明适用于用双辊式薄带连铸机浇注厚度1.0-5mm的金属铸带。为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双辊薄带连铸铸机，包括，电机、减速箱、传动轴及传动轴带动的两铸辊及相应的轴承座，其还包括，两片机架牌坊，机架牌坊为U型结构，上部通过拉杆相连，形成一个闭式铸机机架，拉杆端部设可调节作用在机架牌坊上的预应力的螺母；两牌坊下部由横梁相连，并固定在基础上；更换框架，设置于两个机架牌坊内，更换框架上设导轨；两轴承座可沿导轨相对移动；其中，一轴承座与一机架牌坊之间设铸轧力传感器，铸轧力传感器一侧固定在机架牌坊之上，该侧铸辊为固定辊；另一轴承座与另一机架牌坊之间设用于铸辊位置调节的液压缸，液压缸固定在机架牌坊上，其上设位移传感器，该侧铸辊为移动辊，所述的液压缸为移动辊液压缸；固定辊移动油缸，设置于固定辊侧的轴承座与机架牌坊之间，该固定辊移动油缸位于铸轧力传感器下方；两平衡油缸，分别设置于所述两轴承座之间，并安装于任意一侧的轴承座上。进一步，所述的平衡油缸采用两个液压缸为一组，分别对称于铸辊轴线安装在轴承座上，或平衡油缸采用一个液压缸，其轴线与铸辊轴线重合安装。在铸轧力传感器与机架牌坊之间有用于调节固定侧铸辊相对于浇铸中心线的位置的调节垫片。另外，本发明所述的更换框架底部设有两个定位凹槽，与此对应，在机架牌坊上设有相应的两个凸起，更换框架在安装在机架牌坊上时，凸起插入凹槽中，实现更换框架定位。两个铸辊在轴承座的支撑下可以在吊装框架上自由滑动，并且在浇铸过程中至少有一个铸辊可以相对另一铸辊平行分开或靠近，以调节二者之间的间隙。铸辊的位置调节通过固定在机架上的液压缸或电机带动的螺纹丝杆装置等执行元件执行，并且在其中至少有一个铸辊轴承座与机机架之间安装有铸轧力传感器，可实时测量铸轧力。在两个铸辊同一侧的一对轴承座之间安装有液压缸作为平衡油缸，其固定在其中一个铸辊的轴承座上，这个平衡油缸可采取恒压力控制，以使得作用在两个铸辊轴承座上的压力始终恒定，并消除整个铸轧力传递系统链上的结构间隙，提高铸机机架的总刚度。所述的铸机机架牌坊可以使用拉杆机构使其成为一个闭式铸机机架。本发明所述的铸机基于薄带连铸典型工艺设计，采用固定的铸机牌坊，吊装的方式更换浇铸主体设备，实现快速稳定生产。本发明的铸机采用单电机传动，电机通过减速箱降速后将动力分配给传动轴，传动轴带动铸辊相向转动，铸辊带有冷却功能，相对传动端，铸辊另一端安装有旋转密封装置，用于向铸辊内部提供冷却介质，该介质可以是水、水溶液或其他具有快速导热性能的流体，本发明用冷却介质为水。铸轧力传感器安装在固定侧机架牌坊之上。在铸轧力传感器与机架牌坊之间有调节垫片用于调节固定辊相对于浇铸中心线的位置，维持固定辊轴心相对于浇铸中心线距离为浇铸初始辊缝的一半。所述的平衡油缸安装在任意一侧的轴承座上，可以采用两个一组对称于结晶辊轴线安装在轴承座上，或采用一个液压缸，其轴线与铸辊轴线重合安装。平衡液压缸采用恒压力控制，液压缸出力范围为10-100倍的目标铸轧力，以消除铸机系统中各零部件之间的间隙。所述的铸机机架牌坊刚度要求足够高，需使浇铸过程中产生的铸轧力波动量ΔF引起的机架变形量Δh小于钢带所允许的板厚变动公差[h]，如下式2）。为了提高铸机机架总刚度，本发明在每一片牌坊上部安装有拉杆机构使其成为一个闭式机架。而且可以根据所浇铸钢种及厚度等不同参数而改变拉杆的规格，从而改变铸机的刚度，以满足公式2。 ΔF K = Δh < [ Δh ] - - - 2 ) ]]>式中：K—铸机机架总刚度(t/mm)。ΔF—铸轧力变动量（t）。本发明的双辊薄带连铸铸机的铸机作业方法，包括如下步骤：a)首先，将铸辊及其轴承座安装在更换框架上，并固定其相互位置，准备吊装；此时铸机的移动辊液压缸、固定辊移动油缸以及平衡油缸处于完全回退状态；b)更换框架承载着铸辊组件调入机架牌坊中，其中更换框架底部的凹槽与机架牌坊上的凸起结合在一起，固定二者相对位置；调整拉杆端部的螺母以调节拉杆作用在机架牌坊上的预紧力；平衡油缸伸出，将两个铸辊分别靠在铸轧力传感器和移动辊液压缸之上，并逐渐升高压力至作用在两轴承座之间的压力达到目标压力，即为10-100倍的铸轧力，达到目标力之后，平衡油缸保持恒定压力，直至浇铸完成；c)移动辊液压缸动作，推动移动辊靠近固定辊，直至两辊之间的最小缝隙达到浇铸辊缝，在此过程中平衡油缸保持恒定压力；等待浇铸作业；d)开浇浇铸过程中，由于铸辊温度逐渐升高直至达到稳定，此时铸辊辊径不断增大直至其最大膨胀量，移动辊液压缸根据铸辊辊径变大减小伸长量，直至辊径不发生变化；保持实际辊缝不变，上述控制方案为恒定辊缝控制模式；或，采用恒定铸轧力控制模式，即根据铸轧力传感器的测量值变化而相应的改变移动辊的位置，保持铸轧力始终围绕目标铸轧力窄幅波动，波动范围小于2%；e)浇铸结束，移动辊液压缸回退，移动辊轴承座带动移动辊在平衡油缸的推动下回退至初始安装位置，平衡油缸卸载作用力，固定辊移动油缸伸出将固定辊轴承座推至安装位置，锁定两个铸辊的相对位置，拆除拉杆，等待吊出更换框架以及铸辊组件。进一步，步骤b）中，还可以通过更换不同截面尺寸的拉杆调节铸机机架总刚度。又，步骤a）中，根据铸辊辊径的变化，通过铸轧力传感器与机架牌坊之间调节垫片的厚度调节，保持固定辊辊面与浇铸中心线的最小距离为浇铸辊缝的一半。本发明与已有技术的区别之处在于：欧洲专利EP0138059A1中提出一种铸机形式，该方法在两个铸辊轴承座之间采用一个液压缸装置调节辊缝。所不同的是，在该发明中，控制系统根据铸轧力的变化主动变化轴承座之间的液压缸压力实现辊缝变化。而在本发明中，轴承座之间的液压缸只具有保持恒定压力的作用。这种用法可以真实地反应铸轧力变化，便于铸轧力传感器精确的测量铸轧力。同时，轴承座之间保持恒定的平衡力可以消除轴承座等零部件之间的间隙，对辊缝控制精度有负面影响。德国专利DE10102822A采用的铸机结构形式与本发明所不同的是，a）该专利方案采用U型开式机架，而且铸辊安装在一个承载小车上，通过液压缸拖拉更换，描述中也提出可以采用吊装方式更换铸辊，但是为提供具体形式。在本发明中采用带拉紧杆的U型机架，采用吊装的形式更换铸辊及其承载框架，并详述了吊装更换铸辊的方法和结构形式。b）对该比专利中，位于两个铸辊轴承座之间的液压缸具有恒定压力或压力可变功能，用于改变铸辊之间的距离，这种做法与本发明明显不同。而且这种用法不能真实地反应铸轧力变化，同时不利于消除轴承座等零部件之间的间隙，这也是与其本发明最明显的区别。本发明的主要优点在于：1、机架可变刚度控制，可以根据浇铸情况变化实时控制铸带厚度变化。2、消除固定框架内的设备间隙，提高铸轧力传感器的检测灵敏性和准确性。吊装式可更换主体框架，便于设备检修、拆装。3、可采用恒定铸轧力和恒定位置控制两种控制模式，有着良好的工艺适应性。
附图说明
图1为本发明铸机的俯视图示意图。图2为图1的A-A剖视图。图3为本发明铸机等待吊装状态示意图。图4为本发明铸机装完毕状态示意图。图5为本发明等待浇铸状态示意图。图6为本发明铸机准备拆解状态示意图。
具体实施方式
参见图1～图6，本发明的一种双辊薄带连铸铸机，包括，电机1、减速箱2、传动轴3、3’及传动轴3、3’带动的两铸辊4、4’及相应的轴承座5、5’、6、6’。本发明铸机采用单电机传动，通过变速箱2、传动轴3、3’将动力传递给两个相对旋转的铸辊4、4’。本发明还包括，两片机架牌坊7、7’，机架牌坊U型结构，上部通过拉杆8、8’相连，形成一个闭式机架，拉杆8、8’端部设可调节作用在机架牌坊7、7’上的预应力的螺母17；两牌坊7、7’下部由横梁9、9’相连，并固定在基础上；更换框架10，设置于两个机架牌坊7、7’内，更换框架10上设导轨；两轴承座5、6（以轴承座5、6为例，下同）可沿导轨相对移动；其中，一轴承座5与一机架牌坊7之间设铸轧力传感器11（以一端铸辊4为例，下同），铸轧力传感器11一侧固定在机架牌坊7之上，该侧铸辊4为固定辊；另一轴承座6与机架牌坊7的另一端之间设用于铸辊位置调节的液压缸12，液压缸12固定在机架牌坊7上，其上设位移传感器13，该侧铸辊4’为移动辊，所述的液压缸12为移动辊液压缸；固定辊移动油缸14，设置于固定辊侧的轴承座6与机架牌坊7之间，该固定辊移动油缸14位于铸轧力传感器11下方；两平衡油缸15、15’，分别设置于所述轴承座5、6及5’、6’之间，并安装于任意一侧的轴承座上。进一步，所述的平衡油缸15采用两个液压缸为一组，分别对称于铸辊轴线安装在轴承座上，或平衡油缸采用一个液压缸，其轴线与铸辊轴线重合安装。又，在铸轧力传感器11与机架牌坊7之间有用于调节固定侧铸辊相对于浇铸中心线的位置的调节垫片16。如图3所示，本发明所述的更换框架10底部设有两个定位凹槽101，与此对应，在机架牌坊7（以机架牌坊7为例，下同）上设有相应的两个凸起71，更换框架10在安装在机架牌坊上时，凸起71插入定位凹槽101中，实现更换框架10定位。本发明双辊薄带连铸铸机的铸机作业方法，包括如下步骤：a)首先，将铸辊及其轴承座安装在更换框架上，并固定其相互位置，准备吊装；此时铸机的移动辊液压缸、固定辊移动油缸以及平衡油缸处于完全回退状态；b)更换框架承载着铸辊组件调入机架牌坊中，其中更换框架底部的凹槽与机架牌坊上的凸起结合在一起，固定二者相对位置；调整拉杆端部的螺母以调节拉杆作用在机架牌坊上的预紧力；平衡油缸伸出，将两个铸辊分别靠在铸轧力传感器和移动辊液压缸之上，并逐渐升高压力至作用在两轴承座之间的压力达到目标压力，即为10-100倍的铸轧力，达到目标力之后，平衡油缸保持恒定压力，直至浇铸完成；c)移动辊液压缸动作，推动移动辊靠近固定辊，直至两辊之间的最小缝隙达到浇铸辊缝，在此过程中平衡油缸保持恒定压力；等待浇铸作业；d)开浇浇铸过程中，由于铸辊温度逐渐升高直至达到稳定，此时铸辊辊径不断增大直至其最大膨胀量，移动辊液压缸根据铸辊辊径变大减小伸长量，直至辊径不发生变化；保持实际辊缝不变，上述控制方案为恒定辊缝控制模式；或，采用恒定铸轧力控制模式，即根据铸轧力传感器的测量值变化而相应的改变移动辊的位置，保持铸轧力始终围绕目标铸轧力窄幅波动，波动范围小于2%；e)浇铸结束，移动辊液压缸回退，移动辊轴承座带动移动辊在平衡油缸的推动下回退至初始安装位置，平衡油缸卸载作用力，固定辊移动油缸伸出将固定辊轴承座推至安装位置，锁定两个铸辊的相对位置，拆除拉杆，等待吊出更换框架以及铸辊组件。进一步，步骤b）中，还可以通过更换不同截面尺寸的拉杆调节铸机机架总刚度。又，步骤a）中，根据铸辊辊径的变化，通过铸轧力传感器与机架牌坊之间调节垫片的厚度调节，保持固定辊辊面与浇铸中心线的最小距离为浇铸辊缝的一半。综上所述，本发明铸机具有可快速更换铸辊及主体结构，可以极高作业效率；铸机牌坊通过更换拉杆规格的方法改变铸机机架总刚度，以满足不同的浇铸工艺需要；同时铸机还具有恒定铸轧力和恒定辊缝控制两种控制模式，可以精确地控制铸带厚度精度，从而可得到良好的铸带质量，特别是铸带厚度精度得以提高。