CN1022740C - 在一滚筒上或两滚筒间连铸的装置中所用的滚筒 - Google Patents

Abstract

滚筒具有芯部(6)和套筒(7)，在套筒中设有冷却液循环导管(8)。按照本发明，套筒(7)在其轴向中间部分和在其基本整个圆周上通过一组件刚性地连接于芯部(6)，上述组件如燕尾组件(9，10)或T形组件防止套筒的中间部分相对于芯部的任何轴向和径向的位移。套筒在其整个宽度上与芯部接触并且在其两端通过保持装置(11，12，13，14)保持在芯部上，该保持装置允许套筒两端相对于芯部的轴向位移，但是防止径向位移。

Description

本发明涉及在一滚筒上或两滚筒间连续铸造薄金属产品特别是钢产品如板材或带材，具体来说，涉及上述滚筒的结构。

大家知道，在上述连铸装置中，所采用的滚筒，在其外圆周表面上使铸造金属固化，滚筒外圆周表面是由在滚筒内部循环的冷却液冷却的。通常，上述滚筒具有由套筒包围的一个中部或称“芯部”，芯部是由导热材料如铜制成的。冷却液在芯部和套筒间或在套筒自身内设置的导管中循环。

在上述滚筒的使用中已知的问题起因于套筒接触熔融金属而发生的热变形。由于套筒的金属温度上升，套筒趋向于发生径向和轴向膨胀。径向膨胀使滚筒直径增加，在滚筒之间铸造的情况下，这会减小滚筒间的空间，因而会减小铸造产品的厚度。另外，由于这种径向膨胀在滚筒的整个宽度上不一定是均匀的，因而沿产品宽度会产生厚度变化的现象。

轴向膨胀在滚筒的轴向上会增加套筒的宽度。但是，这种轴向膨胀基本发生在套筒外表面区域，同时由于内部的冷却，在冷却导管的区域实际上并不发生膨胀。因此，所产生的不同膨胀会使套筒外表面弯曲，使套筒直径在其轴向中部大于其两端部，即，大于套筒的两缘部分，由于滚筒的这种弯曲会使铸造产品中间区域薄于其两边区域，这在产品后续的轧制中是不可接受的，因而滚筒的这种弯曲是一种必 须避免的缺陷。

为在红热状态修整这种缺陷，有人曾提出使套筒外表面在冷的状态下呈凹面形状。这样就有可能使产品的表面平整，或者最好有极小的弯曲，这在其后的轧制中是需要的。

但是，当滚筒的宽度很大时，上述安排则根本不足以克服缺陷。此时，在套筒外表面冷状态时必须制成大的凹度，在铸造开始时，在滚筒之间轴向中间区域将形成过量空间。

为了克服上述缺陷，EP98968中曾提出，只在芯部的轴向中间区域保持套筒的刚性，使套筒两端保持自由状态不与滚筒芯部连接，与滚筒芯部在径向上分隔开，以避免套筒在轴向上的膨胀，假如套筒两端与本身不膨胀的芯部刚性连接的话，套筒的轴向膨胀就会不可避免地产生上述弯曲现象。

因此，上述布置可以抑制径向膨胀，从而限制套筒轴向中间区域直径的增加，但是这并不能消除由于套筒外表面和冷却导管区域之间轴向膨胀差别而引起的弯曲形式的变形，这是由于上述膨胀差别使套筒的两端趋近于芯部。

另外，在滚筒间铸造时由铸造产品作用在套筒上的径向力在封闭铸造空间的壁附近很大，因而也作用在套筒的两端。由于套筒两端未受芯部支承，上述径向力使套筒发生很大变形并使其弯曲。

本发明的一个目的是提供一种铸造薄金属产品的滚筒，它能使铸造产品具有满意的尺寸特性以便进行其后的产品轧制，并具体地克服了上述的种种缺陷。

因此，本发明所提供的在一滚筒或在两滚筒间连铸装置用的滚筒 具有一芯部和一套筒，在该套筒中设置导管以供冷却液循环。

按照本发明，所述滚筒的特征在于：在轴向的中间区域以及基本在其整个圆周上，套筒刚性地连接于芯部，这种连接是通过一个在套筒的上述中间区域防止套筒相对于芯部发生任何径向和轴向位移的组件完成的，而且套筒在其整个宽度上与芯部相接触，并将套筒两端通过径向保持装置保持在芯部上，该径向保持装置允许套筒的两端相对于芯部的轴向位移，但阻止其径向位移。

在一种推荐实施例中，在轴向中间区域将套筒连接于芯部的组件是一个燕尾槽组件或一个T形槽组件。

按照本发明的一个具体实施例，也在套筒的轴向中间区域和其两端之间依靠保持装置保持套筒，该保持装置允许套筒的所述中间区域相对于芯部的轴向位移，但是阻止径向位移。

因此，本发明使套筒起码在其轴向的中间部分和其两端牢固地保持在芯部上;因而防止了任何因膨胀造成的径向位移，但是套筒的侧向区域在轴向的位移是可以的，这就避免了壁的弯曲，而这种弯曲本来是会由防止其轴向膨胀而夹紧套筒两端引起的翘曲作用而产生的。

按照本发明的另一个具体实施例，上述保持端部的装置是由颊板构成的，颊板上有一条矩形横截面的圆形槽，套筒端部的相应的一条肋在上述圆形槽内延伸，存在轴向间隙，但没有径向间隙。

在另一个更好的实施例中，芯部具有燕尾横截面的环形槽，在其中夹紧套筒内表面上的一条具有相应的燕尾横截面的肋，为此，芯部由圆周限定了所述燕尾槽的一侧面的一中心部分或毂以及配合在芯部上的，圆周限定所述燕尾槽的另一侧面的环形夹紧件组成，毂和环形夹紧件由夹紧装置组装在一起，夹紧装置作用在轴向上以便将套筒的 肋夹紧在芯部的槽中。

在一个互补的布置中，所述环形夹紧件也限定了一条矩形横截面的环形槽，套筒一端上的相应的肋在环形槽中延伸，以便保证保持套筒，一颊板以相同的方式保证保持套筒另一端。

这种布置具有特别的优点，下面还要详述，它可以允许使用不同宽度的套筒，同时使用同样的毂，只是改变了上述的套筒、颊板和环形夹紧件。

现在结合以下附图，以举例的方式，详细描述按照本发明的在滚筒间连铸几毫米厚、几十厘米宽的薄钢产品如钢板或钢带的装置中所用的滚筒，通过这样的描述，本发明的其它特征和优点将更加清楚。

图1是按照本发明的滚筒的轴向半剖面图;

图2是适于连铸大宽度产品的滚筒的轴向半剖图;

图3是本发明一变化实施例的简化的局部轴向剖面图;

图4所示是另一种实施例，其中套筒一芯部组件是通过与前述实施例相反方向的分级槽而组装在一起的。

图1所示的滚筒具有一个毂1，毂1借助例如冷缩装配的方法刚性地安装在一条轴2上，以便带动轴2转动。轴2两端的轴颈安在连铸装置的轴承内，其中一端连接于驱动轴转动的装置（未画出）。

毂1的一侧载有一环形夹紧件3，另一侧载有一颊板4，这三个共轴的零件通过系杆5组装在一起（在各附图中系杆5只是由其轴线表示），构成滚筒的芯部6。

由导热材料如铜制成的一套筒7包围住滚筒的芯部，它装配在毂1，夹紧件3和颊板4上。

套筒7在轴向中间区域内限定一条燕尾形横截面的环肋，这条环 肋9接合在一条有相应横截面的槽10内，槽10的一侧10′（图1中的右侧）是在毂1上加工的，另一侧10″是在环形夹紧件3的凸台3′上加工的。换言之，是由毂1和环形夹紧件3组件构成的，构成芯部6的单元限定了槽10。

显然，由两个构成芯部的零件的组件形成槽10的这种布置必须能够将套筒放置到位。套筒的环肋9和相应槽的横截面是燕尾形，其优点是能有效地通过将芯部的各零件夹紧在一起的简单方法将套筒安装在芯部上。另外，由环形燕尾槽的斜面形成的圆锥形支承面使套筒有力地夹紧在芯部上，这样可以传递大扭矩而不致发生套筒和毂间打滑的危险。这种夹紧的效果在套筒被加热时还会加强，这是由于套筒容易产生的弯曲现象会进一步增加组件圆锥形表面之间的接触压力。

套筒在其两端也靠矩形横截面的环形槽13，14来保持，槽13，14分别是在环形夹紧件3和颊板4上形成的，在槽中无径向间隙地接合有沿套筒轴向延伸的肋11，12。在上述槽13，14和肋11，12之间设置在冷状态下的轴向间隙“j”，以便使肋可以在槽中作轴向位移，当套筒温度升高发生轴向膨胀时会发生这种轴向位移。另外，这种靠肋和槽系统保持套筒两端的结构可以防止套筒从滚筒的芯部可能发生的偏离，套筒两端的径向膨胀本来是会引起上述偏离的。

为了保证套筒尽可能一致的冷却，要使冷却水以图1中箭头所示方向循环，相邻导管8中的水流方向是相反的。为此，滚筒具有连接于一转动接头的进口导管20。这些进口导管20与环形分配通道21相连通。到达通路21的水一方面通过颊板4上的孔22和套筒上的孔23导向至套筒的一端7′，与冷却导管8总数的一半连通， 导管8是每间隔一根连通的。另外水也从分配通道21通过毂上的轴向导管24和分别设置在环形夹紧件3和套筒上的孔25和26以同孔22和23相似的方式导向至套筒的另一端7″，套筒上的孔26将水送至冷却导管的另一半。

通过孔23′，22′和26′，25′，导管24′，歧管21′和出口导管20′将水以等同的方式排放出去。

为了保证水流的均匀分布，各导管和孔在径向上均匀地间隔开来，与各个孔如25连通的环形槽如27，28可以设置在组成芯部的各零件的不同的接触表面区域内。

而且，上述槽可以避免当组成滚筒的不同零件组装时，特别是将套筒装在芯部上时的精确周向定位。

为了保证在不同的冷却导管中的水流均匀分布的这个同一目的，最好设置用于调整图1中从右至左具有孔22，23，23′，22的水的直接循环回路中的压降的装置。这个回路要比使水在冷却导管中反向（从左至右）循环回路短，因此其中的压降要小。因此，所述装置可使上述两个回路中的压降相等。可以使孔22，22′的直径小于孔25，25′，也可以在上述回路的零件中设置校准孔或类似装置，以减小较短回路通道的最小横截面。

显然，套筒两端可以由颊板（如4）来保持，环形夹紧件的作用是支承套筒并由燕尾组件夹紧套筒，邻近于上述夹紧件的颊板只是用来保持套筒的相应的一端。换言之，环形夹紧件3在此例中由两个零件所替代，其中之一是与颊板4相同的一个颊板4，位于套筒的另一侧，芯部的不同零件由前述的系杆5组装在一起。

当然在套筒的两端也可采用夹紧件如夹紧件3;换言之，套筒则只在其中部区域通过构成槽10的表面与毂1直接接触，并且与每侧的夹紧件3接触。

燕尾槽的宽度最好至少为套筒宽度的一半。已经发现，槽的宽度决定了在铸造过程中套筒外表面的变形。例如，对于865mm宽的套筒，其外表面在冷状态时为直线母线形成的圆柱面，如果槽宽约为300mm，那么沿套筒的宽度，套筒外径在热状态时的最大变化为0.12至0.25mm;如果槽宽约为350mm，那么上述最大变化为0.11至0.17mm;如果槽宽约为430mm，即约为套筒宽度的一半，那么上述最大变化为0.05至0.14mm。

在最后描述的实例中，套筒的母线在中部，在燕尾槽两侧和套筒的两端之间，即在未在芯部上保持的区域上发生稍许弯曲。当然，在热状态下的这种变形可以在冷状态下通过另外的机加工加以补偿，以便在铸造时的工作条件下得到直线母线或有稍许凹度的母线。这种变形显著地小于现有技术的套筒-芯部连接中产生的1mm左右的变形。

为了进一步限制这种变形，可以按照图3的简化图布置组件。在这个实施例中，与前一实施例一样，套筒7在其轴向的中间区域和其两端被保持在芯部6上。另外，在中间部分和两端之间的轴向中间区域，套筒也由槽30和相应的肋31来保持，这类似于边缘保持作用的槽和肋，用来防止套筒在这些槽和肋的区域的径向位移，但是允许轴向相对位移，为此，在槽和肋之间设置在冷状态时的轴向间隙。

前面对照图1所述的滚筒不同零件的组件结构的另一优点将结合 图2加以描述，图2中的滚筒具有较大宽度的套筒。该滚筒的结构与前述滚筒相似，具体来说，它的毂1和燕尾组件是相同的。

差别仅在于套筒7的宽度，环形夹紧件3″和颊板4则适应于套筒新的宽度。

显然，不同宽度的产品的铸造只要求更换三个零件（套筒、夹紧件和颊板），而毂1不管套筒宽度如何可保持不变。

图4所示是本发明的另一实施例。在这个实施例中，燕尾组件是反向的，即，芯部的轴向中间部分具有一条肋39，夹紧在套筒上的相应槽40中。同样，在两端，或者也可以在中间区域，由槽-肋系统41来保持，用来防止套筒7的径向变形，但是允许相对于滚筒的芯部6′的轴向位移。为了可以将套筒放置到位，套筒可以制成相对于轴向中间平面对称且由系杆42组装在一起的两个部分。芯部本身可以是两部分组成的，在上述中间平面的区域分开，设有使这两部分相互分离开的装置，从而保证燕尾组件的夹紧。

不管采用那个实施例，在冷状态下加工套筒外表面的形状时要考虑到热状态时会出现的变形，以便于在铸造条件下，套筒呈现完美的圆柱形表面，或稍有凹度的表面，从而为其后的轧制工序生产出平面的或稍有弯曲的铸造产品。

Claims (10)

1、在滚筒上或在两滚筒间连铸薄金属产品的装置中所用的滚筒，该滚筒具有一个芯部和一个套筒，套筒内设置供冷却液循环的导管，其特征在于：套筒在其轴向中间部分和在其基本上整个圆周上刚性地通过一个组件连接于芯部，该组件防止套筒在上述中间部分相对于芯部的任何轴向和径向位移，而且套筒在其整个宽度上与芯部相接触，并且由其两端通过径向保持装置保持在芯部上，上述径向保持装置允许上述套筒的两端相对于芯部的轴向位移但是防止径向位移。

2、如权利要求1所述的滚筒，其特征在于：所述套筒也在其轴向中间部分和其两端之间的轴向中间区域通过径向保持装置来保持，该径向保持装置允许套筒的所述中间区域相对于芯部的轴向位移但是防止径向位移。

3、如权利要求1所述的滚筒，其特征在于：所述端部保持装置具有颊板，颊板上具有一条矩形横截面的环形槽，套筒两端相应的肋在轴向上伸入上述环形槽中，其间有轴向间隙，但是没有径向间隙。

4、如权利要求1所述的滚筒，其特征在于：在中间部分将套筒连接到芯部的组件是一燕尾组件或一T形组件。

5、如权利要求4所述的滚筒，其特征在于：所述芯部具有一条燕尾形横截面的环形槽，在环形槽内夹紧在套筒内壁上的一条具有相应燕尾形横截面的肋。为此，芯部具有一中间部分或称为毂，毂的圆周构成所述燕尾槽的一侧面，一环形夹紧件安装在毂上并具有构成所述燕尾槽另一侧面的圆周，毂和环形夹紧件通过夹紧装置装配在一起，所述夹紧装置轴向作用以便将套筒的肋夹紧在芯部的槽内。

6、如权利要求5所述的滚筒，其特征在于：所述环形夹紧件进一步形成一条矩形横截面的环形槽，套筒一端的相应的肋延伸于上述环形槽内以便于保持套筒，一颊板以相同的方式保持套筒的另一端。

7、如权利要求4至6中任一项所述的滚筒，其特征在于：所述燕尾槽的宽度至少大约为套筒宽度的一半。

8、如权利要求4所述的滚筒，其特征在于：将套筒装在芯部上的燕尾组件由夹紧在套筒内相应横截面的槽中的芯部上的一条肋构成。

9、如权利要求1所述的滚筒，其特征在于：所述套筒具有平行于滚筒轴线的冷却导管，导管的两端邻近于套筒的相应端部，导管的两端交替地连接于冷却液的进口和出口，以便保证在相邻导管中冷却液以相反的方向流动。

10、如权利要求1所述的滚筒，其特征在于：所述套筒的外表面在冷状态下是凹形的。

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