CN101351284A - 双辊铸造机、及用于操作该双辊铸造机的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于双辊连续铸造机的铸造辊(12)，包括通过中心部分(17)延伸的多个冷却通道。该冷却通道包括纵向冷却通道(14)。该冷却通道也包括在冷却通道中的至少一个弯曲部，使得流过冷却通道的冷却液改变方向。每一个铸造辊还包括流动控制构件，例如折流板(32)，其被定位在弯曲部中以控制冷却液围绕该弯曲部的流动。

Description

双辊铸造机、及用于操作该双辊铸造机的装置和方法

技术领域

本发明总的涉及双辊铸造机，更具体地，涉及用于双辊铸造机的铸造辊。

背景技术

在一对反向旋转铸造辊之间并通过铸造辊之间的辊隙从熔态金属连续地铸造出薄金属带材的双辊法已经为人所知。

图14和图15示出了采用现有技术的连续铸造机的实例。参考各图，铸造辊2在铸造辊2的周向端面与侧挡板1接触并具有轴向接合铸造辊2的两端的中空短轴3(例如，见美国专利No.6,241,002)。

铸造辊2的两个端部小于中心部分并且成型为与侧挡板1接触。在连续铸造机中，铸造辊2被彼此横向相邻布置成可以依据将要生产的带材S的厚度进行调整铸造辊辊隙。侧挡板1分别与铸造辊2的具有较大直径的中心部分的端面接触。这种布置使得铸造辊2和侧挡板1容纳熔态金属M。铸造辊的转速和转动方向被设置成外周表面以相同速度朝向铸造辊辊隙移动。

已知的布置在侧挡板所处位置的径向下方并与之隔开的铸造辊具有沿周向等距离布置的多个轴向(即纵向)延伸的内部冷却通道4，和连接到纵向冷却通道4的端部的多个径向延伸的冷却通道5。冷却通道4从铸造辊的一端延伸到铸造辊的另一个端部，所述铸造辊布置在侧挡板所处位置的径向下方。端部的螺钉7或塞子6被用作塞子，以封闭纵向冷却通道4的端部。径向冷却通道5从铸造辊的内周表面相对纵向冷却通道4垂直延伸至纵向冷却通道4。

径向冷却通道8通过中空轴3，以允许冷却水W通过一个中空轴3流进径向冷却通道5，然后流进纵向冷却通道4、对应的位于铸造辊2另一端部的径向冷却通道8和5，最后流进另一中空轴3的内部。

在这样的连续铸造机中，热量被流过径向冷却通道5和纵向冷却通道4的冷却水W带走，同时熔态金属M被注入由侧挡板1和铸造辊2构成的空间，由此在铸造辊之间的辊隙上方形成熔态金属M池。

随着铸造辊旋转，在铸造辊的外周表面上冷却的金属形成固化壳，从而形成带材S，并且带材S从铸造辊间隙向下移动。

但是，熔态金属的冷却率受到周向表面到冷却通道的热传导率的限制。

从而，希望提供能够实现更有效的熔态带材铸造的可选装置和方法是有利的。因此，提供的合适的可选方案包括更为完整地在下文中公开的特性。

发明内容

公开一种用于铸造金属带材的装置和方法，具有一对横向布置的铸造辊以在它们之间形成辊隙。

熔态金属供应系统传送熔态金属进入铸造辊之间的辊隙，恰在所述辊隙上方形成支撑在铸造辊上的熔态金属铸造池。分别位于一对铸造辊的一个端部的一对侧挡板构成熔态金属池并邻接铸造辊的轴向端面。

每一个铸造辊包括：柱形本体。在一个实施例中，所述本体为阶梯形柱形本体，它包括柱形中心部分，其外径大于相邻的柱形端部的外径，所述相邻的柱形端部在形成径向延伸端面的向内阶梯肩处从所述中心部分的每一个端部沿轴向延伸。

每一个铸造辊还包括通常在径向延伸端面之间延伸通过中心部分的多个冷却通道。冷却通道包括：纵向冷却通道。冷却通道也包括：在冷却通道中的至少一个弯曲部，使得流过冷却通道的冷却流体改变方向。

每个铸造辊还包括被定位在弯曲部中的流动控制构件，以控制冷却流体绕弯曲部的流动。

每个铸造辊可以包括从铸造辊内周延伸并连接到纵向冷却通道的径向冷却通道，在纵向和径向冷却通道交汇在一起的地方形成弯曲部。

在一个实施例中，每一个铸造辊包括互联相邻的纵向冷却通道的至少一个周向部分，使得冷却液能够从一个纵向冷却通道流入并沿相邻的纵向冷却通道流动，并在周向部分中形成弯曲部。

在一个实施例中，流动控制构件包括形成并定位在弯曲部中以改变冷却液围绕该弯曲部的流动的折流板。

例如，该折流板被定位以从弯曲部的内角向弯曲部的外角延伸。这种布置减小了弯曲部的截面面积并引起例如水等冷却液的流速的增加，且另外将冷却流体引导向弯曲部的外角。

在一个实施例中，流动控制构件是形成并定位在弯曲部中以改变冷却液绕弯曲部的流动的多个肋片。

例如，肋片被周向地对准，从径向延伸端面附近的位置突起并沿纵向冷却通道的方向延伸，且例如水等冷却液被迫使通过冷却通道流动。由此，所述肋片减小了弯曲部的截面面积并引起冷却液的流速的增加，且另外将铸造辊的热量从肋片向冷却流体传导。

在一个实施例中，流动控制构件是定位在弯曲部以改变冷却液绕弯曲部的流动的多个嵌件。

例如，嵌件部分填入弯曲部中，由此减小了弯曲部的截面面积并增加了例如水的冷却液的流速，还将冷却液引导至弯曲部中辊的外周表面附近。

上述实例并非唯一可能的流动控制构件。

根据下面结合附图对本发明进行的详细描述，前述和其它的方面将变得清楚明了。

附图说明

图1是显示连续辊轧机的一个实施例的垂直截面示意图；

图2是显示图1中的示出的折流板的示意图；

图3是铸造辊及图1中所示的短轴的轴向示意图；

图4是比较在图1中示出的即带有内部折流板的连续铸造机中及在不带有内部折流板的连续铸造机的实例中的冷却水的速度分布的两个曲线图；

图5是比较在图1中示出的即带有内部折流板的连续铸造机中及在不带有内部折流板的连续铸造机的实例中的冷却水的速度分布的两个曲线图；

图6是连续铸造机的另一个实施例的垂直截面示意图；

图7是图6中所示的肋片的示意图；

图8是比较在图6中示出的即带有内部肋片的连续铸造机中及在不带有内部折流板的连续铸造机的实例中的冷却水的速度分布的两个曲线图；

图9是比较在图6中示出的即带有内部肋片的连续铸造机中及在不带有内部折流板的连续铸造机的实例中的冷却水的速度分布的两个曲线图；

图10是连续铸造机的另一个实施例的垂直截面示意图；

图11是图10的纵向冷却通道、周向冷却通道及嵌件的位置的横向截面示意图；

图12是图10的纵向冷却通道、周向冷却通道及嵌件的位置的水平截面示意图；

图13是比较在图10中示出的具有内部周向冷却通道的连续铸造机中及在不带有周向冷却通道的连续铸造机的实例中的冷却水的流动速度分布的曲线图；

图14是现有技术的连接铸造机的垂直截面示意图；及

图15是在图14中示出的铸造辊和短轴的轴向示意图。

具体实施方式

概括地，图1到图5示出了带有中心部分和邻近侧挡板的肩部的柱式铸造辊。肩部限定了中心部分的径向延伸端面。铸造辊具有通过铸造辊的每一个中心部分从一个肩部向另一个肩部延伸的纵向冷却通道。径向冷却通道从内周向表面通过每一个铸造辊。径向冷却通道布置成接近所述径向延伸端面。带有封闭的底端部的柱塞在纵向冷却通道的端部接合。使用中，冷却水顺序通过径向冷却通道、纵向冷却通道、及在铸造辊的相对端部处的另一径向冷却通道。

更具体地讲，图1到图5示出了带有这里所公开的铸造辊的一个实施例的连续铸造机。

这样的铸造机具有铸造辊12，所述铸造辊12在中心部分17比在辊端处的端部28具有更大的外径。中心部分17包括径向延伸端面。在铸造机的工作位置中，侧挡板11接触中心部分17的端面。铸造辊12还包括中空短轴13，其轴向地接合两个端部28。短轴13的直径与铸造辊12的两个端部28的外径相似。

纵向冷却通道14在铸造辊12的中心部分的径向延伸端面之间通过铸造辊12。纵向冷却通道14大体上周向等距地设置在铸造辊12中。在该位置中，纵向冷却通道14与辊的外表面处于良好的热交换关系。

接近铸造辊12的端部28，径向冷却通道15从铸造辊的内周向表面径向地通过铸造辊12延伸，并连接于纵向冷却通道14。因此，纵向和径向冷却通道14、15在这些位置形成直角弯曲部。

此外，圆板状塞19封闭纵向冷却通道14的两端。

塞19通过弹性卡环20固定到铸造辊12。例如O型圈这样的密封材料也被使用在塞19和纵向冷却通道14的内周表面之间。由此使得冷却水W连续地顺序流入与纵向冷却通道14连通的径向冷却通道15中的一个、那个纵向冷却通道14、及与那个纵向冷却通道14连通的径向冷却通道15中的另一个。

另外，柱形隔离件31被布置在每个径向冷却通道15中并限定出部分延伸进入纵向冷却通道14中的折流板32。

折流板32一体地配置在隔离件31的前端部中。折流板32形成并定位成从由纵向冷却通道14、15限定的弯曲部的内角向外朝向弯曲部的外角突起，通道的截面面积在折流板32之前和之后减小一半。

短轴13是中空的，并包括通过短轴13径向延伸的径向冷却通道18，使得冷却水W能够连续地顺序流入与纵向冷却通道14连通的径向冷却通道15中的一个、那个纵向冷却通道14、径向冷却通道15中的另一个、在径向冷却通道18中的回转接头等。

在连续铸造机的操作中，该对铸造辊12、短轴13和塞16彼此横向布置成铸造辊辊隙能够依据将要制造的带材S的厚度进行调整。另外，侧挡板11接触铸造辊12的中心部分17的径向延伸端面。

在这样的连续铸造机中，热量通过流过径向冷却通道15和纵向冷却通道14的冷却水W而去除，同时熔态金属被注入由侧挡板11和铸造辊12限定的辊隙之上的空间以形成熔态金属M的铸造池。随着铸造辊转动，金属已经由铸造辊12的外周表面冷却并在辊隙处形成向下移动的带材S。

如上所述，纵向冷却通道14在铸造辊12的中心部分17的径向延伸端面之间延伸。该布置使得仅在纵向冷却通道14和铸造辊12的外周表面之间形成小的间隙T3，同时保持端部28的外表面和中心部分17的外表面之间的间隔T4。

因此，在使用中，通过铸造辊12的纵向冷却通道14的冷却水W能够有效地冷却铸造辊12的外周表面。

此外，与图14和15中所示的在弯曲部未配置折流板32的实例相比，折流板32使通道在弯曲部的截面面积大约减小了一半。从而，冷却水V的速度被提高，并且冷却水W被导向弯曲部的外角，使得更为有效地冷却铸造辊12的端部。

图4和图5中的冷却水速度曲线示出拆流板32在两个流动方向上的有益的影响。

因此，如上所述，铸造辊12中对于铸造辊12的冷却效果被增加，且由此可以增加铸造辊12的转数，即，提高铸造速度并增加带材S的生产效能。

图6到图9示出的连续铸造机包括铸造辊12的第二实施例，其中由与图1到图5中的符号相同的符号所代表的部件指代相同的部件。

在铸造辊12中，配置有多个一体形成的肋片33以替代上述的隔离件31和折流板32，肋片33突出进入纵向冷却通道14并跨过径向冷却通道15的出口。因此，在由纵向和径向冷却通道14、15的相交部限定的弯曲部中，通道的截面减小大约一半。

该多个肋片33周向布置在铸造辊12内，并且布置成未直接阻挡冷却水W的流动，且肋片的前端形成锐角且弯曲部的内角被拉长。

在采用这种铸造辊的连续铸造机中，冷却水流动通过纵向冷却通道14和径向冷却通道15并从铸造辊排出热，同时熔态金属被注入由侧挡板11和铸造辊12限定的池。

纵向冷却通道14在铸造辊12的中心部分17的径向延伸端面之间延伸。该布置使得仅在纵向冷却通道14和铸造辊12的外周表面之间形成小的间隙T3，同时在端部28的外表面和中心部分17的外表面之间保持间隔T4。

因此，冷却水W接近铸造辊12的外周表面流动并有效地冷却铸造辊12的这些表面。

此外，与如图14和15中所示的未配置肋片33的实例相比，冷却水W的速度由于通道在弯曲部中的截面减小大约一半而增加，此外由铸造辊12从熔态金属接受的热通过塞19和肋片33传递到冷却水W，由此铸造辊12得以有效地冷却。

图8和图9中的冷却水速度曲线说明了肋片33在两个流动方向上的有益影响。

因此，在如上所述的铸造辊12中，对于铸造辊12的冷却效果是高的且因而可以提高铸造辊12的转速，即，增加了铸造速度并提高了带材S的生产效能。

图10到13示出了采用铸造辊的第三实施例的连续铸造机，该实施例并非仅有的另外的可能的选择，在该铸造机中由与图1到图5中的符号相同的符号所代表的部件指代相同的部件。

该铸造辊具有周向冷却通道34，其互联邻近的纵向冷却通道14并使流过一个纵向冷却通道14的整个长度进入邻近的纵向冷却通道14的冷却水W的流动变得容易。

周向冷却通道34通过从铸造辊12的内部向外部切割出孔并利用塞35在铸造辊12的转轴附近的位置处封闭该孔而形成，以互联两个纵向冷却通道14。

此外，嵌件36被定位在纵向冷却通道14中，且通道的截面减小大约一半。

嵌件36的前端被成型成锐角并沿铸造辊12的转轴被拉长。

在采用上述的铸造辊12的连续铸造机中，热通过使冷却水W流过纵向冷却通道14和径向冷却通道15而排出，同时熔态金属被注入由侧挡板11和辊体12形成的空间。

纵向冷却通道14从处于与侧挡板11邻接且在此处铸造辊12的外径被扩展的位置处的一个径向延伸端面延伸至处于与侧挡板11邻接且在此处铸造辊12的外径被扩展的位置处的另一个径向延伸端面。从而，侧挡板11和在铸造辊12的外径较大的部分处的径向延伸端面之间的接触T4，同时允许在纵向冷却通道14和铸造辊12的外周表面之间的距离T3的最大可能的减小。

因此，冷却水流过铸造机12的表面层并有效地冷却铸造辊12的外周表面。

此外，冷却水的速度由于通道在弯曲部中的截面减小大约一半而增加，此外，冷却水W在弯曲部中被导向铸造辊12的外周表面的附近，结果使得铸造辊12被有效地冷却。

图13中的冷却水速度曲线说明了嵌件36在一个流动方向的有益影响。

因此上述的铸造辊允许增加铸造辊12的转动速率，即，由于铸造辊12的冷却效果的增强而提高了铸造速度并增大了生产效率。

这里所构思的铸造辊并不局限于上述的实现方法，并且当然可以被修改，只要这些修改不与本发明的精神相冲突。

这里所构思的铸造辊可以用于钢和不同的其它材料的连续铸造。

Claims (17)

1、一种用于铸造金属带材的装置，其包括：

(a)一对横向布置的铸造辊，在所述铸造辊之间形成辊隙，每一个铸造辊包括带有中心部分的柱形本体和延伸通过所述中心部分的多个冷却通道，所述冷却通道包括纵向冷却通道，所述冷却通道还包括在冷却通道中的使得流过冷却通道的冷却流体改变方向的至少一个弯曲部，和定位在所述弯曲部中以控制冷却流体围绕所述弯曲部的流动的流动控制构件；和

(b)熔态金属供应系统，传送熔态金属至所述铸造辊之间的辊隙上方，以恰在所述辊隙上方形成支撑在铸造辊上的熔态金属铸造池。

2、如权利要求1所述的用于铸造金属带材的装置，其中每个铸造辊包括在所述中心部分的每一端处的能够支撑所述侧挡板的径向延伸端面，并且所述冷却通道在所述径向延伸端面之间延伸通过所述中心部分。

3、如权利要求1或2所述的用于铸造金属带材的装置，其中，所述冷却通道还包括多个径向冷却通道，每个径向冷却通道在所述中心部分的一个端部处从铸造辊内周延伸至纵向冷却通道中的一个，所述弯曲部形成在纵向和径向冷却通道彼此会合的位置处。

4、如权利要求3所述的用于铸造金属带材的装置，其中，所述流动控制构件包括从所述弯曲部的内角向所述弯曲部的外角延伸的折流板。

5、如权利要求3所述的用于铸造金属带材的装置，其中，所述流动控制构件包括从所述径向延伸端面沿纵向冷却通道的方向延伸的多个肋片。

6、如权利要求1或2所述的用于铸造金属带材的装置，其中，所述冷却通道包括至少一个周向部分，用于互联相邻的纵向冷却通道，使得冷却流体能够从一个纵向冷却通道流入相邻的纵向冷却通道并沿相邻的纵向冷却通道流动，所述弯曲部形成在所述周向部分中。

7、如权利要求6所述的用于铸造金属带材的装置，其中，所述流动控制构件包括部分填入所述弯曲部并减小所述弯曲部的横截面积的嵌件。

8、一种铸造辊，其包括：

(a)具有中心部分的柱形本体；和

(b)延伸通过所述中心部分的多个冷却通道，所述冷却通道包括纵向冷却通道，所述冷却通道还包括在冷却通道中的使得流过冷却通道的冷却流体改变方向的至少一个弯曲部，和定位在所述弯曲部中以控制冷却流体围绕所述弯曲部的流动的流动控制构件。

8、如权利要求7所述的铸造辊，其中，所述柱形本体是阶梯状柱形本体，包括具有第一外径的中心部分和从所述中心部分的每一端部轴向延伸的具有第二外径的端部，且所述第二外径小于所述第一外径。

9、如权利要求7或8所述的铸造辊，其中，还包括在所述中心部分的每一个端部处的能够支撑侧挡板的径向延伸端面，并且所述冷却通道在所述径向延伸端面之间延伸通过所述中心部分。

10、如权利要求7到9中任一项所述的铸造辊，其中，所述冷却通道还包括多个径向冷却通道，每个径向冷却通道在所述中心部分的一个端部处从铸造辊内周延伸至纵向冷却通道中的一个，所述弯曲部形成在纵向和径向冷却通道彼此会合的位置处。

11、如权利要求10所述的铸造辊，其中，所述流动控制构件包括从所述弯曲部的内角向所述弯曲部的外角延伸的折流板。

12、如权利要求10所述的铸造辊，其中，所述流动控制构件包括从所述径向延伸端面沿纵向冷却通道的方向延伸的多个肋片。

13、如权利要求9或10所述的铸造辊，其中，所述冷却通道包括至少一个周向部分，用于互联相邻的纵向冷却通道，使得冷却流体能够从一个纵向冷却通道流入相邻的纵向冷却通道并沿相邻的纵向冷却通道流动，所述弯曲部形成在所述周向部分中。

14、如权利要求13所述的用于铸造辊，其中，所述流动控制构件包括部分填入所述弯曲部并减小所述弯曲部的横截面积的嵌件。

15、一种连续地铸造薄的金属带材的方法，包括如下步骤：

(a)组装一对横向定位的铸造辊，在所述铸造辊之间形成辊隙，每一个铸造辊包括带有中心部分的柱形本体和延伸通过所述中心部分的多个冷却通道，所述冷却通道包括纵向冷却通道，所述冷却通道还包括在冷却通道中的使得流过冷却通道的冷却流体改变方向的至少一个弯曲部，和定位在所述弯曲部中以控制冷却流体围绕所述弯曲部的流动的流动控制构件；

(b)通过金属供应系统传递熔态金属至所述铸造辊之间的辊隙上方，以恰在所述辊隙上方形成支撑在铸造辊上的熔态金属铸造池；

(c)反向转动所述铸造辊，以从所述铸造辊的柱状表面上的铸造池形成外层，并在铸造辊之间的辊隙处形成向下传递的薄铸造带。

16、一种用于铸造金属带材的装置，其包括：

(a)一对横向地布置的铸造辊，在所述铸造辊之间形成辊隙，每一个铸造辊包括带有中心部分的柱形本体和延伸通过所述中心部分的多个冷却通道，所述冷却通道包括纵向冷却通道，所述冷却通道还包括在冷却通道中的使得流过冷却通道的冷却流体改变方向的至少一个弯曲部，和定位在所述弯曲部中以控制冷却流体围绕所述弯曲部的流动的流动控制构件；和

(b)熔态金属供应系统，用以传送熔态金属至所述铸造辊之间的辊隙上方，以恰在所述辊隙上方形成支撑在铸造辊上的由邻近所述径向延伸端面定位的侧挡板限定出的熔态金属铸造池。

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