薄带连铸混杂毛辊面的清理装置以及清理方法技术领域
本发明涉及薄带连铸技术领域，具体来说,涉及一种薄带连铸混杂毛辊面的清理装置
以及清理方法。
背景技术
近年来，国内外对开发钢带直接浇铸技术(即带钢近终形加工技术)的研究活动越
来越活跃，这其中发展最快的是双辊薄带连铸技术。双辊薄带连铸技术最早是1865年
Henry Bessemer提出这一想法的(US Patent:49053)。薄带连铸将连续铸造、轧制、
甚至热处理等工序融为一体，使生产的薄带坯稍经后续轧制就一次性形成工业成品，大
大简化了从钢水到钢带的生产工序，缩短了生产周期，使钢铁生产流程更紧凑、更连续、
更高效、更环保；同时生产成本显著降低，并且生产出的薄带产品质量不亚于传统工艺。
因此，这一技术一旦被突破，将会给世界上整个钢铁业带来革命性的冲击。
具体地说，如图1所示，双辊薄带连铸过程典型的是：直接将热态的钢水从钢包1
经过中间包2和浸入式水口3，通过布流器4将钢水均匀布流到一个由两个相向旋转的
水冷结晶辊6和侧封板5形成的熔池中，经过水冷结晶辊6的冷却形成1～5mm铸带7，
铸带经过夹送辊8送入在线轧机9中轧制成0.7-2.5mm的薄带，然后通过输送辊道10
以及冷却控制装置11，然后经过卷取前的夹送辊12，最后进入卷取机13卷取成热轧钢
带。
对连铸过程，无论是传统板坯连铸，还是薄板坯或薄带连铸过程，影响铸带凝固状
态的主要因素是拉坯的阻力，即凝固坯壳与结晶辊(结晶器)之间相对运动时的摩擦力。
薄带连铸工艺由于缺少了传统连铸结晶器振动台的振动和保护渣的润滑，因此更容易产
生粘辊。当铸带局部粘辊发生时，会出现裂纹、铸带撕裂等缺陷，从而影响铸带表面质
量；当粘辊严重时，即铸带粘辊的面积较大，铸带粘到辊面会将结晶辊包住，会造成结
晶辊堵转，使结晶辊设备损伤。结晶辊是薄带连铸的核心设备，提高结晶辊的寿命是薄
带连铸降低成本的关键。在冶金中常用的方法是结晶辊表面镀层，如镀镍、钴等元素，
提高结晶辊的耐磨性，但该方法不能从根本上解决铸带表面质量问题。
由于融熔的钢水在铸辊辊面的冷却速度很快，同时会有很多金属颗粒、金属氧化物
或非金属氧化物析出并黏结在结晶辊辊面上。如果这些颗粒物分布不均匀会影响铸辊辊
面局部导热强度，进而会使铸带表面产生裂纹，导致铸带表面的质量缺陷。为保证铸带
表面质量，世界各国双辊薄带连铸机多使用毛刷辊进行辊面清理，毛刷辊的形式多种多
样，作用在铸辊辊面的方法也有所不同，目的都是利用毛刷辊清理铸辊上的黏着物颗粒。
中国专利CN200420107544.x中提到的一种辊面清理装置，使用的是金属刮刀贴紧
辊面刮削辊面残留物，利用刮刀后部的弹簧提供顶紧力。这种方法对铸辊辊面的磨损剧
烈，而且受到结构限制不能清理辊面微小的金属氧化物。
还有如美国专利US5307861中介绍的一种用一排毛刷平行放置于铸辊表面，铸辊转
动时毛刷可以做轴向运动，二者形成相对运动达到清理辊面的效果。
如上所述，结晶辊辊面清理的好坏对整个薄带连铸生产的工艺稳定性起着举足轻重
的作用。薄带连铸浇铸过程中，假如辊面清理装置对结晶辊辊面清理的不干净，结晶辊
辊面会聚集越来越多的“外来沉积物”，沉积在结晶辊辊面上，沉积厚度达到一定程度，
会显著降低结晶辊导热系数，严重时直接导致断带事故的发生。假如辊面清理装置对结
晶辊辊面清理的“太干净”，说明设置的辊面清理装置对结晶辊的压力较大，长期工作
条件下，会对结晶辊辊面造成较大磨损。
由此可见，合理地使用毛刷辊，设定合理的辊面清理工艺参数，是提高铸带表面质
量的一个关键环节。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术所存在的不足,提供一种薄带连铸混杂
毛辊面的清理装置以及清理方法，其能够增强对结晶辊的清洁效果并能够避免伤害结晶
辊。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案在于：一种薄带连铸混杂毛辊面的清理装
置，用于对结晶辊进行清理，包括沿所述结晶辊的径向对称分布的第一毛刷辊与第二毛
刷辊，所述第一毛刷辊与所述第二毛刷辊的刷毛植密度均为30％-40％，所述第一毛刷辊
与所述第二毛刷辊的刷毛均由毛径为0.15-0.20mm的粗毛以及毛径为0.08-0.12mm的细
毛混合而成，所述粗毛与所述细毛的比例为6:4-8:2。
作为优选方案，所述粗毛与所述细毛的比例为7：3。
作为优选方案，所述第一毛刷辊的刷毛长度以及所述第二毛刷辊的刷毛长度均为
40-50mm。
作为优选方案，所述第一毛刷辊以及所述第二毛刷辊上均设置有压力传感器，所述
第一毛刷辊以及所述第二毛刷辊均与液压缸相连，能够通过所述液压缸驱动向着靠近或
者远离所述结晶辊的方向移动。
作为优选方案，所述第一毛刷辊以及所述第二毛刷辊的刷毛的材质均为不锈钢。
作为优选方案，所述不锈钢为304不锈钢或者是316不锈钢。
作为优选方案，所述清理装置还包括粉尘收集系统，用于收集所述第一毛刷辊以及
所述第二毛刷辊工作时所产生的粉尘。
另外，本发明的一种薄带连铸混杂毛辊面的清理方法，用于对结晶辊进行清理，该
方法为：沿着结晶辊的径向对称设置第一毛刷辊与第二毛刷辊，所述第一毛刷辊与所述
第二毛刷辊的刷毛植密度相同，并且其刷毛均采用粗毛与细毛混合而成，结晶辊转动时，
第一毛刷辊以及第二毛刷辊分别对其进行清理。
作为优选方案，通过液压缸分别调整所述第一毛刷辊以及所述第二毛刷辊对所述结
晶辊的压力，且为了保证辊面清理的效果以及考虑对辊面的磨损，需要控制第一毛刷辊
和第二毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力保持恒定，可以通过辊面清理装置自带的压力传
感器，来调节液压缸动作，以确保毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定。
作为优选方案，所述第一毛刷辊以及所述第二毛刷辊的旋转方向均与所述结晶辊的
旋转方向相反。
实施本发明的薄带连铸混杂毛辊面的清理装置以及清理方法，具有以下有益效果：
(1)本发明通过上下组合式的第一毛刷辊与第二毛刷辊的排布方式，达到良好的辊面
清理效果；(2)采用混杂刷毛的形式，能够彻底实现结晶辊纹理底部的清理，同时刷毛
硬度适当，有效避免了对结晶辊面的损害；(3)通过毛刷辊压力传感器来控制液压缸的
行程，以确保毛刷辊对结晶辊辊面的压力恒定，可以实现长时、稳定的辊面清理工序，
有效改善带钢表面质量，减少裂纹的发生几率，提高生产过程的稳定性起到了至关重要
的作用；(4)布置有粉尘收集系统，用于对辊面清理出来的粉尘和颗粒物进行收集，可
以大大改善作业环境；(5)本发明选用熔点更高硬度更大的不锈钢刷毛，可以避免生产
中刷毛被钢液滴烧损。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、
目的和优点将会变得更明显：
图1为薄带连铸连轧机机组的工艺流程示意图；
图2为本发明的薄带连铸混杂毛辊面的清理装置的示意图；
图3为本发明中，液压缸位置的控制曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术
人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通
技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属
于本发明的保护范围。
本发明的一种薄带连铸混杂毛辊面的清理装置，用于对结晶辊进行清理，以便提高
结晶辊的洁净度，保证其工作环境。
参照图2所示，该清理装置包括沿结晶辊6的径向对称分布的第一毛刷辊14与第二
毛刷辊16，如图中所示，结晶辊6为两个，铸带7由两个结晶辊6之间穿过，每个结晶
辊6的外侧均设置第一毛刷辊14与第二毛刷辊16。第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的
刷毛植密度均为30％-40％，本发明中，刷毛植密度的定义：是指每平方厘米面积上所植
的全部刷毛所占的面积，该数值与每平方厘米面积上所植的刷毛根数和刷毛直径有关。
第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的刷毛均由毛径为0.15-0.20mm的粗毛以及毛径为
0.08-0.12mm的细毛混合而成，二者可以均匀混杂，形成混毛。本发明中，粗毛(毛径
为0.15-0.20mm)与细毛(毛径为0.08-0.12mm)的比例为6:4-8:2。作为优选，粗毛与
细毛的比例为7：3。选用粗毛掺杂细毛的目的是保证毛刷辊(含第一毛刷辊14与第二
毛刷辊16)整体硬度的同时，细毛能够嵌入到结晶辊6表面纹理的底部进行清理，提高
辊面的清理效果。工作时，第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的旋转方向对结晶辊6辊面
清理的效果有显著影响，故第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的旋转方向应选择与结晶辊
6的旋转方向相反。
作为优选，本发明中，第一毛刷辊14以及第二毛刷辊16的刷毛的材质均为不锈钢，
而不应选择铜毛，铜的熔点相对较低，只有1080℃，假如选用铜毛，有时生产中黏附在
结晶辊面的钢液滴温度较高，会破坏铜毛，影响辊面清理。该不锈钢可以选择为多种，
例如，该不锈钢可以选择为304不锈钢或者是316不锈钢。
另外，本发明的清理装置还包括粉尘收集系统15，该粉尘收集系统15位于第一毛
刷辊14以及第二毛刷辊16的上方，用于收集第一毛刷辊14以及第二毛刷辊16工作时
所产生的粉尘或颗粒物，改善结晶辊作业的环境。
本发明中，第一毛刷辊14的刷毛长度以及第二毛刷辊16的刷毛长度可以均选择为
40-50mm。作为优选方案，第一毛刷辊14以及第二毛刷辊16上均设置有压力传感器，
该压力传感器用于感应第一毛刷辊14与第二毛刷辊16施加到结晶辊6上的压力，第一
毛刷辊14以及第二毛刷辊16分别与液压缸相连，能够通过液压缸驱动向着靠近或者远
离结晶辊6的方向移动。
随着浇铸的持续进行，毛刷辊的刷毛会逐渐被磨损而变短，同时结晶辊6也会逐渐
受热膨胀，毛刷辊与结晶辊6辊面之间的真实距离是在不断变化的。由于第一毛刷辊14
与第二毛刷辊16都选用了植密度较大的毛刷辊组合，假如不控制毛刷辊对结晶辊辊面
压力的话，长时间运转以后，结晶辊辊面会出现明显的磨损痕迹，大大影响结晶辊6的
使用寿命，因此为了保证辊面清理的效果以及考虑对辊面的磨损，需要控制毛刷辊压靠
在结晶辊面上的压力保持恒定。可以通过辊面清理装置自带的压力传感器，来调节液压
缸动作，以确保毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定。
参照图3所示，浇铸初期，结晶辊6的热膨胀占主导作用，使得毛刷辊和结晶辊辊
面之间的实际距离减小，因此要保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定，辊面清理装
置应跟随液压缸后退；随着浇铸的进行，结晶辊6的热膨胀达到热平衡，这时刷毛长度
逐渐变短会起主导作用，使得毛刷辊和结晶辊辊面之间的实际距离增大，因此要保证刷
辊压靠在结晶辊面上的压力恒定，辊面清理装置应跟随液压缸逐渐前进，液压缸位置S
的控制曲线示意图如图3所示。刷毛长度l低于30mm±2mm时，会对结晶辊辊面造成较
大的磨损伤害，应及时下线更换毛刷辊。
本发明的一种薄带连铸混杂毛辊面的清理方法，用于对结晶辊6进行清理，该方法
为：沿着结晶辊6的径向对称设置第一毛刷辊14与第二毛刷辊16。第一毛刷辊14与第
二毛刷辊16的刷毛植密度相同，并且其刷毛均采用粗毛与细毛混合而成，结晶辊6转
动时，第一毛刷辊14以及第二毛刷辊16分别对其进行清理。在该过程中，优选通过液
压缸分别调整第一毛刷辊14以及第二毛刷辊16对结晶辊6的压力，以保证清理效果的
同时不伤害结晶辊6的辊面。并且，第一毛刷辊14以及第二毛刷辊16的旋转方向均与
结晶辊6的旋转方向相反。
实施例1
第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的植密度均为30％。
刷毛混合方式采用毛径0.15mm掺杂毛径0.10mm两种毛径的刷毛，均匀混杂，形成
混毛，制作成混毛型的毛刷辊。混毛的比例为：粗毛(毛径0.15mm):细毛(毛径0.10mm)
＝7:3。
刷毛原始长度45mm，随着浇铸的持续进行，毛刷辊的刷毛会逐渐被磨损而变短，同
时结晶辊6也会逐渐受热膨胀，毛刷辊与结晶辊辊面之间的真实距离是在不断变化的。
为了保证辊面清理的效果以及考虑对辊面的磨损，需要控制毛刷辊压靠在结晶辊面上的
压力保持恒定。可以通过辊面清理装置自带的压力传感器，来调节液压缸动作，以确保
毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定。浇铸初期，结晶辊6的热膨胀占主导作用，使
得毛刷辊和结晶辊辊面之间的实际距离减小，因此要保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力
P恒定，辊面清理装置应跟随液压缸后退；随着浇铸的进行，结晶辊6的热膨胀达到热
平衡，这时刷毛长度逐渐变短会起主导作用，使得毛刷辊和结晶辊辊面之间的实际距离
增大，因此要保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力恒定，辊面清理装置应跟随液压缸逐渐
前进，液压缸位置S的控制曲线示意图如图3所示。刷毛长度l低于30mm±2mm时，会
对结晶辊辊面造成较大的磨损伤害，应及时下线更换毛刷辊。
工作时毛刷辊的旋转方向对结晶辊辊面清理的效果有显著影响，毛刷辊的旋转方向
应选择与结晶辊6旋转方向相反的方向。毛刷辊刷毛的材质选用304不锈钢材质的刷毛。
在辊面清理装置的上方，布置有粉尘收集系统15，如图2所示，用于生产中对辊面
清理出来的粉尘和颗粒物进行收集，可以大大改善作业环境。
经过上述毛刷辊的选型和工艺参数的选择后，进行效果综合评价，辊面清理效果评
价结果显示：该种工艺和方法达到了辊面清理的指标要求；毛刷辊对结晶辊辊面的磨损
评价结果显示：经过长时间运转试验后(>30min)，毛刷辊对结晶辊辊面的磨损没有影
响。
对比例1
第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的植密度均为30％。
刷毛采用毛径0.15mm的粗毛。刷毛原始长度45mm，随着浇铸的持续进行，毛刷辊
的刷毛会逐渐被磨损而变短，同时结晶辊6也会逐渐受热膨胀，毛刷辊与结晶辊辊面之
间的真实距离是在不断变化的。为了保证辊面清理的效果以及考虑对辊面的磨损，需要
控制毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力保持恒定。可以通过辊面清理装置自带的压力传感
器，来调节液压缸动作，以确保毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定。浇铸初期，结
晶辊6的热膨胀占主导作用，使得毛刷辊和结晶辊辊面之间的实际距离减小，因此要保
证刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定，辊面清理装置应跟随液压缸后退；随着浇铸的
进行，结晶辊6的热膨胀达到热平衡，这时刷毛长度逐渐变短会起主导作用，使得毛刷
辊和结晶辊辊面之间的实际距离减大，因此要保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力恒定，
辊面清理装置应跟随液压缸逐渐前进，液压缸位置S的控制曲线示意图如图3所示。刷
毛长度l低于30mm±2mm时，会对结晶辊辊面造成较大的磨损伤害，应及时下线更换毛
刷辊。
工作时毛刷辊的旋转方向对结晶辊辊面清理的效果有显著影响，毛刷辊的旋转方向
应选择与结晶辊6旋转方向相反的方向。毛刷辊刷毛的材质选用304不锈钢材质的刷毛。
在辊面清理装置的上方，布置有粉尘收集系统15，如图2所示，用于生产中对辊面
清理出来的粉尘和颗粒物进行收集，可以大大改善作业环境。
经过上述毛刷辊的选型和工艺参数的选择后，进行效果综合评价，辊面清理效果评
价结果显示：该种工艺和方法达到了辊面清理的指标要求；毛刷辊对结晶辊6辊面的磨
损评价结果显示：经过长时间运转试验后(>30min)，毛刷辊对结晶辊辊面有严重磨损
痕迹，这是生产所不允许的。
对比例2
第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的植密度均为10％。
刷毛混合方式采用毛径0.16mm掺杂毛径0.10mm两种毛径的刷毛，均匀混杂，形成
混毛，制作成混毛型的毛刷辊。混毛的比例为：粗毛(毛径0.15mm):细毛(毛径0.10mm)
＝5:5。
刷毛原始长度48mm，随着浇铸的持续进行，毛刷辊的刷毛会逐渐被磨损而变短，同
时结晶辊6也会逐渐受热膨胀，毛刷辊与结晶辊6辊面之间的真实距离是在不断变化的。
为了保证辊面清理的效果以及考虑对辊面的磨损，需要控制毛刷辊压靠在结晶辊面上的
压力保持恒定。可以通过辊面清理装置自带的压力传感器，来调节液压缸动作，以确保
毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定。浇铸初期，结晶辊6的热膨胀占主导作用，使
得毛刷辊和结晶辊辊面之间的实际距离减小，因此要保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力
P恒定，辊面清理装置应跟随液压缸后退；随着浇铸的进行，结晶辊6的热膨胀达到热
平衡，这时刷毛长度逐渐变短会起主导作用，使得毛刷辊和结晶辊辊面之间的实际距离
增大，因此要保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力恒定，辊面清理装置应跟随液压缸逐渐
前进，液压缸位置S的控制曲线示意图如图3所示。刷毛长度l低于30mm±2mm时，会
对结晶辊6辊面造成较大的磨损伤害，应及时下线更换毛刷辊。
工作时毛刷辊的旋转方向对结晶辊辊面清理的效果有显著影响，毛刷辊的旋转方向
应选择与结晶辊6旋转方向相反的方向。毛刷辊刷毛的材质选用304不锈钢材质的刷毛。
在辊面清理装置的上方，布置有粉尘收集系统15，如图2所示，用于生产中对辊面
清理出来的粉尘和颗粒物进行收集，可以大大改善作业环境。
经过上述毛刷辊的选型和工艺参数的选择后，进行效果综合评价，辊面清理效果评
价结果显示：该种工艺和方法无法达到辊面清理的指标要求；毛刷辊对结晶辊辊面的磨
损评价结果显示：经过长时间运转试验后(>30min)，毛刷辊对结晶辊6辊面的磨损没
有影响。
对比例3
第一毛刷辊14与第二毛刷辊16的植密度均为30％。
刷毛采用毛径0.10mm的细毛。刷毛原始长度48mm，随着浇铸的持续进行，毛刷辊
的刷毛会逐渐被磨损而变短，同时结晶辊6也会逐渐受热膨胀，毛刷辊与结晶辊辊面之
间的真实距离是在不断变化的。为了保证辊面清理的效果以及考虑对辊面的磨损，需要
控制毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力保持恒定。可以通过辊面清理装置自带的压力传感
器，来调节液压缸动作，以确保毛刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定。浇铸初期，结
晶辊6的热膨胀占主导作用，使得毛刷辊和结晶辊6辊面之间的实际距离减小，因此要
保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力P恒定，辊面清理装置应跟随液压缸后退；随着浇铸
的进行，结晶辊6的热膨胀达到热平衡，这时刷毛长度逐渐变短会起主导作用，使得毛
刷辊和结晶辊辊面之间的实际距离减大，因此要保证刷辊压靠在结晶辊面上的压力恒
定，辊面清理装置应跟随液压缸逐渐前进，液压缸位置S的控制曲线示意图如图3所示。
刷毛长度l低于30mm±2mm时，会对结晶辊辊面造成较大的磨损伤害，应及时下线更换
毛刷辊。
工作时毛刷辊的旋转方向对结晶辊辊面清理的效果有显著影响，毛刷辊的旋转方向
应选择与结晶辊旋转方向相反的方向。毛刷辊刷毛的材质选用316不锈钢材质的刷毛。
在辊面清理装置的上方，布置有粉尘收集系统15，如图2所示，用于生产中对辊面
清理出来的粉尘和颗粒物进行收集，可以大大改善作业环境。
经过上述毛刷辊的选型和工艺参数的选择后，进行效果综合评价，辊面清理效果评
价结果显示：该种工艺和方法无法达到辊面清理的指标要求；毛刷辊对结晶辊6辊面的
磨损评价结果显示：经过长时间运转试验后(>30min)，毛刷辊对结晶辊6辊面的磨损
没有影响，同时发现采用细毛的毛刷辊的外边缘刷毛有倒毛和局部磨损现象。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡
依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包
括于本发明的权利要求范围内。