雙輥式鋁帶坯連續(xù)鑄軋機列的幾種配置方式如圖2-1所示。中國、 前蘇聯(lián)、 美國亨特工程公司的下注式雙輥鑄軋機組典型配置如圖2-1(a)所示。圖2-1(b)為傾斜式雙輥鑄軋機組配置示意圖。由圖可見, 除鑄軋方式由下注式改為傾斜式以外, 其他的均與圖2-1(a)的相似。這兩種機列的長度約為10 m。我國自行研制的帶坯鑄軋機列大多是圖2-1(b)式的。圖2-1(c)為法國彼施涅集團3C鑄軋機組的配置方式, 不設(shè)牽引與多輥矯機, 簡化了機組, 節(jié)省了投資于維護工作量, 機列長度大致為7 m。由華北鋁業(yè)有限公司引進, 涿神公司相繼研發(fā)制造出相同形式的鑄軋機組。

雙輥式鑄軋機的設(shè)置方案如圖2-2所示。從兩個被冷卻的相對做慢速旋轉(zhuǎn)運動的輥的一方注入金屬熔體, 而從另一方獲得受軋制的帶坯的設(shè)備稱為雙輥式鑄軋機。根據(jù)兩個軋輥的相對位置不同, 分為水平式、 傾斜式、 垂直式三種類型鑄軋機。

圖2-2(a)是1846年貝西默提出的設(shè)想, 由于思路不對和技術(shù)水平所限, 幾經(jīng)試驗都以失敗告終。1956年, 美國亨特工程公司總結(jié)了前人的經(jīng)驗, 采用如圖2-2(b)所示下注式, 成功地鑄軋成了鋁帶坯。這種鑄軋方式與貝西默的設(shè)想有著本質(zhì)的不同, 首先, 熔體進入兩個水平輥的方向由上向下改為由下向上, 這就可使注入輥縫的熔體被嚴格控制在一定的靜壓強下, 由供料嘴均勻地連續(xù)地向旋轉(zhuǎn)著的輥縫中供給熔體; 其次, 鑄軋輥轉(zhuǎn)速及其冷卻強度都可調(diào)節(jié), 提供了金屬熔體凝固的條件, 使從兩旋轉(zhuǎn)輥間鑄出帶坯成為現(xiàn)實。

但是下注式還存在著明顯的缺陷: 供料嘴裝置不便于安裝及調(diào)整; 鑄軋出的帶坯垂直朝上, 需用牽引設(shè)備牽引到水平方向才能轉(zhuǎn)入下道工序, 實屬不便。

法國彼施涅集團子公司斯卡爾(SCAL)公司從1958年開始研究鋁帶坯連續(xù)鑄軋設(shè)備與工藝, 1960年第一臺簡單的雙輥垂直式連續(xù)鑄軋機安裝于弗洛格(Froges)廠, 如圖2-2(c)所示, 這種鑄造機被稱為Continuous Casting Coquillard, 簡稱Coquillard3C。1961—1963年, 斯卡爾公司對水平鑄軋帶坯的品質(zhì)做了大量研究。前蘇聯(lián)列寧格勒有色金屬加工廠生產(chǎn)的鑄軋機、 瑞士鋁業(yè)公司的Alusuisse Caster Ⅰ及哈維(Harvey)式鑄軋機都是這種垂直式。

1962年, 亨特工程公司推出了一種雙輥傾斜式鑄軋機, 如圖2-2(d)所示, 帶坯出輥方向與地面成15°角。我國大多數(shù)雙輥鑄軋機都是傾斜式的。垂直式與傾斜式鑄軋機生產(chǎn)的帶坯品質(zhì)與水平式帶坯差不多, 但是前兩者具有操作、 調(diào)試簡便的優(yōu)點, 且便于維修。因此, 當今已不再生產(chǎn)雙輥水平式鑄軋機了。

1.原材料的熔煉

連續(xù)鑄軋需要保證鑄軋機工作的連續(xù)性, 防止生產(chǎn)中斷, 因此原材料需要通過熔煉設(shè)備對其進行熔化, 并使用保溫設(shè)備進行保溫, 為鑄軋帶坯提供持續(xù)的鋁液。熔煉設(shè)備使用熔煉爐通過燃料燃燒的熱量將鋁原料熔化, 然后對鋁液進行攪拌、 除渣、 除氣、 添加合金元素、 取樣檢測等工序。熔鋁爐使用的燃料有輕油、 重油、 渣油、 天然氣、 焦爐煤氣、 混合煤氣等, 通過燃料與助燃空氣混合均勻后完全燃燒, 將鋁原料完全熔化。待熔鋁爐內(nèi)的鋁液達到工藝要求時, 將鋁液倒入保溫設(shè)備, 即靜置爐, 進行保溫。靜置爐內(nèi)保證鋁液不間斷的進行補充, 使用燃料或電加熱對爐內(nèi)鋁液進行保溫或者升溫。

熔鋁爐有矩形爐, 側(cè)面傾斜式大型加料爐門; 圓形爐, 爐頂加料, 兩側(cè)有矩形爐門進行攪拌和取樣。現(xiàn)多采用蓄熱式熔鋁爐(如圖2-3), 它的蓄熱式燒嘴成對布置, 相對兩個燒嘴為一組(A組、 B組燒嘴)。從鼓風(fēng)機出來的常溫空氣由換向閥切換進蓄熱式燒嘴A后, 在經(jīng)過蓄熱式燒嘴A蓄熱體時被加熱, 在極短時間內(nèi)常溫空氣被加熱到接近爐膛溫度(一般為爐膛溫度的80%~90%)。被加熱的高溫?zé)峥諝膺M入爐膛后, 卷吸周圍爐內(nèi)的煙氣形成一股含氧量大大低于21%的稀薄貧氧高溫氣流, 同時往稀薄高溫空氣附近注入燃料, 實現(xiàn)燃料在貧氧狀態(tài)下燃燒; 與此同時, 爐膛內(nèi)的熱煙氣經(jīng)過另兩個蓄熱式燒嘴B排入大氣, 爐膛內(nèi)高溫?zé)釤煔馔ㄟ^蓄熱式燒嘴B時將余熱儲存在蓄熱式燒嘴B內(nèi)的蓄熱體內(nèi), 然后以低于150 ℃的低溫?zé)煔饨?jīng)過換向閥排出。當蓄熱體儲存的熱量達到飽和時換向閥進行切換, 蓄熱式燒嘴在蓄熱與工作狀態(tài)之間進行交換, 從而達到節(jié)能和降低NOx排放量等目的。