双辊式铝带坯连续铸轧机列的几种配置方式如图2-1所示。中国、 前苏联、 美国亨特工程公司的下注式双辊铸轧机组典型配置如图2-1(a)所示。图2-1(b)为倾斜式双辊铸轧机组配置示意图。由图可见, 除铸轧方式由下注式改为倾斜式以外, 其他的均与图2-1(a)的相似。这两种机列的长度约为10 m。我国自行研制的带坯铸轧机列大多是图2-1(b)式的。图2-1(c)为法国彼施涅集团3C铸轧机组的配置方式, 不设牵引与多辊矫机, 简化了机组, 节省了投资于维护工作量, 机列长度大致为7 m。由华北铝业有限公司引进, 涿神公司相继研发制造出相同形式的铸轧机组。

双辊式铸轧机的设置方案如图2-2所示。从两个被冷却的相对做慢速旋转运动的辊的一方注入金属熔体, 而从另一方获得受轧制的带坯的设备称为双辊式铸轧机。根据两个轧辊的相对位置不同, 分为水平式、 倾斜式、 垂直式三种类型铸轧机。

图2-2(a)是1846年贝西默提出的设想, 由于思路不对和技术水平所限, 几经试验都以失败告终。1956年, 美国亨特工程公司总结了前人的经验, 采用如图2-2(b)所示下注式, 成功地铸轧成了铝带坯。这种铸轧方式与贝西默的设想有着本质的不同, 首先, 熔体进入两个水平辊的方向由上向下改为由下向上, 这就可使注入辊缝的熔体被严格控制在一定的静压强下, 由供料嘴均匀地连续地向旋转着的辊缝中供给熔体; 其次, 铸轧辊转速及其冷却强度都可调节, 提供了金属熔体凝固的条件, 使从两旋转辊间铸出带坯成为现实。

但是下注式还存在着明显的缺陷: 供料嘴装置不便于安装及调整; 铸轧出的带坯垂直朝上, 需用牵引设备牵引到水平方向才能转入下道工序, 实属不便。

法国彼施涅集团子公司斯卡尔(SCAL)公司从1958年开始研究铝带坯连续铸轧设备与工艺, 1960年第一台简单的双辊垂直式连续铸轧机安装于弗洛格(Froges)厂, 如图2-2(c)所示, 这种铸造机被称为Continuous Casting Coquillard, 简称Coquillard3C。1961—1963年, 斯卡尔公司对水平铸轧带坯的品质做了大量研究。前苏联列宁格勒有色金属加工厂生产的铸轧机、 瑞士铝业公司的Alusuisse Caster Ⅰ及哈维(Harvey)式铸轧机都是这种垂直式。

1962年, 亨特工程公司推出了一种双辊倾斜式铸轧机, 如图2-2(d)所示, 带坯出辊方向与地面成15°角。我国大多数双辊铸轧机都是倾斜式的。垂直式与倾斜式铸轧机生产的带坯品质与水平式带坯差不多, 但是前两者具有操作、 调试简便的优点, 且便于维修。因此, 当今已不再生产双辊水平式铸轧机了。

1.原材料的熔炼

连续铸轧需要保证铸轧机工作的连续性, 防止生产中断, 因此原材料需要通过熔炼设备对其进行熔化, 并使用保温设备进行保温, 为铸轧带坯提供持续的铝液。熔炼设备使用熔炼炉通过燃料燃烧的热量将铝原料熔化, 然后对铝液进行搅拌、 除渣、 除气、 添加合金元素、 取样检测等工序。熔铝炉使用的燃料有轻油、 重油、 渣油、 天然气、 焦炉煤气、 混合煤气等, 通过燃料与助燃空气混合均匀后完全燃烧, 将铝原料完全熔化。待熔铝炉内的铝液达到工艺要求时, 将铝液倒入保温设备, 即静置炉, 进行保温。静置炉内保证铝液不间断的进行补充, 使用燃料或电加热对炉内铝液进行保温或者升温。

熔铝炉有矩形炉, 侧面倾斜式大型加料炉门; 圆形炉, 炉顶加料, 两侧有矩形炉门进行搅拌和取样。现多采用蓄热式熔铝炉(如图2-3), 它的蓄热式烧嘴成对布置, 相对两个烧嘴为一组(A组、 B组烧嘴)。从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式烧嘴A后, 在经过蓄热式烧嘴A蓄热体时被加热, 在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般为炉膛温度的80%~90%)。被加热的高温热空气进入炉膛后, 卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流, 同时往稀薄高温空气附近注入燃料, 实现燃料在贫氧状态下燃烧; 与此同时, 炉膛内的热烟气经过另两个蓄热式烧嘴B排入大气, 炉膛内高温热烟气通过蓄热式烧嘴B时将余热储存在蓄热式烧嘴B内的蓄热体内, 然后以低于150 ℃的低温烟气经过换向阀排出。当蓄热体储存的热量达到饱和时换向阀进行切换, 蓄热式烧嘴在蓄热与工作状态之间进行交换, 从而达到节能和降低NOx排放量等目的。