CN108430669B - 在连续铸造设备中用于板坯的导向单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于板坯的导向单元，包括沿相同轴线X彼此连接并适于旋转的至少两个辊(10、10’)；其中，每个辊包括第一管状元件(12)和第二管状元件(5)，第二管状元件(5)在第一管状元件外部，并且与轴线X和第一管状元件同轴，并且可从所述第一管状元件移除；其中，冷却通道(3、30)设置在每个辊中在所述第一管状元件和所述第二管状元件之间，用于冷却剂液体的通过；其中，每个辊包括在其两端处的相应的轮毂；并且其中每个轮毂设置有与相应的辊的冷却通道连通的腔，以便限定冷却剂液体从导向单元的第一端到第二端的、穿过所述至少两个辊的路径。

Description

在连续铸造设备中用于板坯的导向单元
发明领域
本发明涉及用于板坯的导向单元(guiding unit)，该导向单元可在连续铸造设备(continuous casting plant)中使用，其具有对前进的铸造产品进行支撑、导向和矫直的功能。
背景技术
用于连续铸造设备中的板坯的导辊(特别是在与产品接触的部分中)经受高磨损，并且为此必须被适当地维护或更换。
目前，在连续板坯铸造设备中主要用作铸造的导向件的辊的类型有：
-带有中央或周边冷却的实体辊(solid body rolls)(PDR＝周边钻孔辊)，其中，实体辊是指与板坯接触的部分和其上安装有轴承和支撑件的部分由适当加工的单件组成的辊；
-带有通过开口销键联接在轴上的护套的辊，这些辊还具有轴的中心冷却部或护套上的外围冷却部。
不利地，实体辊意味着高成本和长生产时间。具体来说，因为它们以单个部件被制成，所以它们需要获得原材料、切割成一定尺寸并且加工辊体。设想由轴承横向支撑的一件式制成的这些辊通过在辊本身的主体中制造通孔(这在当前制造成本非常高)而恰当地冷却。此外，一旦辊由于与前进材料的连续接触而已经正常磨损，就必须适当地重新调节并且随后更换，因此意味着用于机器停机和磨损材料处理的成本。
另一方面，使用带有键联接在轴上的护套的辊的缺点是需要用于将磨损元件(护套)从辊中的轴拆卸下来的适当设备(压力机)。这种操作经常会导致损坏轴和护套本身。
此外，在辊带有直接键联接到轴上的护套的情况下，带有周边冷却(PDR)的类型更有效，因为水从更靠近与热板坯的接触表面的通道分配；然而，这种构造的困难涉及在护套中制成的冷却通道，该冷却通道必须确保相对于材料的密封和内部清洁度，以防止堵塞的风险。
最后，在辊带有其具有现有技术的中心冷却的护套的情况下，在内轴中获得单个中心通道。在这种解决方案中，冷却效率较低，因为辊的最靠近板坯的外围区域没有以最佳方式冷却。
因此，感到需要制造一种可以克服上述缺陷的板坯导向系统。
发明概述
本发明的主要目的是制造一种用于板坯的导向单元，该导向单元由辊形成，该辊具有易于制造并且易于组装的部件，它们使元件之间的接触具有高精度，它们成本低并且能够确保辊的所有部件的最佳冷却。
本发明的另一个目的是制造板坯的导向单元，该板坯的导向单元具有辊的外部可消耗元件，该外部可消耗元件可以放置成与前进的产品接触，并且其可以以几个简单的步骤容易且快速地进行更换，从而允许比现有技术更快的维护，并且同时避免损坏辊的内部元件。
因此，本发明建议通过制造根据权利要求1所述的用于板坯的导向单元来实现以上讨论的目的，该导向单元包括至少两个辊，该至少两个辊沿着公共旋转轴线X彼此连接，其中，每个辊包括第一管状元件和第二管状元件，第二管状元件在第一管状元件外部，并且第二管状元件与轴线X和第一管状元件同轴，并且可从所述第一管状元件移除，其中，每个辊包括在其两端处的相应的轮毂(hub)，其中，冷却通道在所述第一管状元件和所述第二管状元件之间设置在每个辊中，用于冷却剂液体的通过；其中，所述冷却通道由在第一管状元件的外表面上制成的凹槽限定，并且由第二管状元件的内中心表面封闭；其中，每个轮毂设置有与相应的辊的冷却通道连通的腔，以便限定冷却剂液体从导向单元的第一端到第二端的路径，该路径穿过所述至少两个辊；其中，每个辊的第一轮毂包括第一内室，该第一内室用于使冷却剂液体进入相应的辊，第一内管道从第一内室岔开，第一内管道与和轴线X同轴的第一外环形通道连通，并且第二内管道从第一外环形通道分支，第二内管道与相应的辊的冷却通道的第一端连通；并且其中，每个辊的第二轮毂包括第二内室，该第二内室用于使冷却剂流体从相应的辊流出；第三内管道会聚在第二内室中，第三内管道与和轴线X同轴的第二外环形通道连通，并且，第四内管道到达第二外环形通道，第四内管道与所述相应的辊的冷却通道的第二端连通。
有利地，用于每个辊的冷却通道由仅在第一管状元件或内轴的外表面上获得的凹槽限定，并且由第二管状元件或外护套的光滑内表面封闭。
在第一变型中，冷却通道是直线的，这拾取当前的PDR设计。
在第二变型中，冷却通道替代地是螺旋形的，从而使得有可能相对于当前解决方案改善辊冷却。
由于冷却剂液体(通常是水)的通道管道完全在外轮毂中制成，因此导向单元的护套是简单的圆柱形套筒，其不具有用于水通过的任何通孔。
利用本发明的导向单元，冷却回路的具体设计使得也可能获得辊端部的有效冷却，同时保证回路的流体密封性。
如图所示，辊可能遭受磨损的部件(即，外护套)由圆形截面管或空心圆柱体制成。这种构造的优点在于，它们可以以几个步骤制造，从而可以非常快速地供应市场。
每个辊的护套的内侧与内轴互补，在内轴的表面上制成上述冷却通道。这种内轴与外护套不同，不需要更换，因为它不与前进的热产品接触，所以不会遭受磨损。同时，辊的内部“芯”功能为结构提供了刚度，同时允许最佳冷却。
因此，遭受磨损的部件和内轴都可以保持库存，因为它们是使用市场上可获得的管制造的，当更换部件的需求出现时，它们可以被切割成一定尺寸。因此，可以以几个简单的操作来获得其中轮毂可以进行重复使用的模块化辊，从而避免了保持完全组装的辊库存的需要。
在所有导向单元中，串联布置的辊的数量可以从两个变化到三个，然而具有多于三个辊的解决方案不排除在本发明之外。
本发明的导向单元具有下列优点：
-通过在轮毂和外护套之间的过盈进行组装，由于设想在护套与内轴之间不存在键联接，因此护套在其被磨损时可以简易地进行更换，同时轮毂和内管可以重复使用；
-简化了各部件的构造；
-可能使轮毂、护套和内轴标准化；
-相对于现有技术的已知的辊，护套和内轴被设计成从商购的管开始制造，商购的管随后进行适当地加工。因此，有可能将库存的管简单地切割成所需长度，从而减少维护时间和成本；
-考虑到库存零件的可用性，降低了制造成本并且缩短了交货时间。
从属权利要求描述了本发明的优选的实施方案。
附图简述
根据通过非限制性实施方案所展示的用于板坯的导向单元的优选的但不排他的实施方案的细节描述并参考附图，本发明的另外特征和优点将是明显的，其中：
图1是本发明的导向单元的第一实施方案的截面图；
图2是本发明的导向单元的第二实施方案的截面图；
图3是图1中的导向单元的部件的透视图；
图4是图2中的导向单元的部件的透视图；
图5是图1中的导向单元的第一部分的放大图；
图6是图1中的导向单元的第二部分的放大图；
图7是图1中的导向单元的第三部分的放大图；
图8是本发明的导向单元的另外的部件的一半的透视图；
图9是图8中的另外的部件的侧视图，其中，一些内部技术特征用虚线突出显示和指示。
图中相同的参考数字指示相同的元件或构件。
本发明的优选实施方案的详细描述
参考图1至图9，示出了作为本发明目的的、用于引导和容纳由连续铸造机制成的板坯的导向单元的一些实施方案。
在本发明的所有实施方案中，导向单元包括至少两个辊10、10’，它们沿着共同的旋转轴线X彼此连接，并且适于围绕所述轴线X一起旋转。
每个辊10、10’包括：
-圆形截面内管状元件12，其纵向轴线与轴线X重合，
-圆形截面外管状元件5，其与轴线X和内管状元件12同轴，布置成在所述内管状元件12的外部并邻近所述内管状元件12，并且可从所述内管状元件12移除，
-两个轮毂1、1’，每个轮毂布置在辊的相应的端部。
冷却通道设置在每个辊10、10’中，在第一管状元件12和第二管状元件5之间，用于冷却剂液体(通常是水)的通过。
有利地，这些冷却通道由在内管状元件12的外表面上制成的凹槽限定，并且由外管状元件5的内中心表面封闭。
如图1和图3所示，在第一变型中，所述凹槽是平行于轴线X的纵向凹槽3。
如图2和图4所示，在第二变型中，所述凹槽是平行于轴线X的螺旋凹槽30。
内管状元件12(或内轴)优选地成形为固定在相应的轮毂1、1’的端部的空心圆柱体。例如，这种空心圆柱体由纵向拉杆4沿轴线X穿过，纵向拉杆4在其端部处通过紧固螺母固定到相应的轮毂1、1’的主体上。
有利地，外管状元件5或外部护套成形为圆柱形套筒，在其端部设置有内环形肩部21，用于优选地通过过盈将轮毂1、1’组装在由相应的内环形肩部21限定的套筒的环形端座20中。具体地，环形座20的内径和轮毂1、1’在相应的环形座20中被容纳的部分的外径被设计为通过轮毂和环形座之间的过盈而配合。
因此，内轴12一体地固定到相应的轮毂1、1’，同时在内轴12上简易地插入外护套5，并且外护套5仅通过与轮毂1、1’过盈来进行安装，而不用设想焊接到轮毂上或者与内轴12上的开口销或凸片配合。
在图1和图2所示的实施方案中，沿着轴线X，内管状元件12的长度基本上等于外管状元件5的长度减去用于轮毂1、1’的两个环形端座20的长度。
有利地，每个轮毂1、1’设置有与相应的辊的冷却通道连通的腔，以便限定用于冷却剂液体从导向单元的第一端到第二端的、通过形成导向单元的所有辊的路径。
优选地，该路径在每个轮毂1、1’的外表面上包括与轴线X同轴的相应的环形通道15、15’，该环形通道受到在所述外表面上制成的环形凹槽限定，并且由外管状元件5的相应的端部内表面封闭，该端部内表面限定用于相应的轮毂的相应的环形座20。
这些外环形通道15、15’布置在相应的轮毂1、1’的腔或内管道之间的中间位置。
优选地，每个环形通道15、15’由来自相应的轮毂的内管道的液体供应，该内管道通向所述环形通道，并且继而将液体供应到从所述环形通道岔开的相应的轮毂的另外的内管道。沿着每个环形通道15、15’，液体入口部分有利地相对于液体出口部分偏移。例如，所述液体入口部分和所述出口部分沿着每个环形通道适当地间隔开，优选地以相互交替的方式布置。
在本发明的变型中，每个辊的第一轮毂1包括第一内室13(图5、图6、图8和图9)，优选地，第一内室13是沿着轴线X布置的中心圆柱形腔，用于使冷却剂液体进入相应的辊中。
内管道14从所述内室13岔开，内管道14基本上在轴线X的径向上朝向轮毂1的周边延伸，有利地，在外管状元件5的相应的内环形肩部21处延伸。
所述内管道14与和轴线X同轴的外环形通道15连通，并且另外的管道16(图8、图9)从该外环形通道15分支，这些管道位于轮毂1的内部，并且与内管状元件12的凹槽3、30的第一端连通。因此，环形通道15位于在内管道14和另外的内管道16之间的中间位置。
环形通道15由在轮毂1的外表面上制成的环形凹槽限定，并且由轮毂1自身的相应的环形座的表面封闭。
以类似和镜像的方式，每个辊的第二轮毂1’包括内室13’(图6、图7)，优选地是沿着轴线X布置的中心圆柱形腔，用于将冷却剂液体从相应的辊排出。
具体地，内管状元件12的凹槽3、30的第二端与轮毂1’内的管道16’(图6)连通，管道16’(图6)会聚到与轴线X同轴的外环形通道15’中，并且另外的管道14’(图6、图7)从外环形通道15’(图6、图7)分支，所述管道在轮毂1’内，管道16’(图6)基本上在从轮毂1’的周边朝向轴线X的径向上延伸，并且会聚在内室13’中。因此，环形通道15’位于在内管道16’和另外的内管道14’之间的中间位置。
有利地，环形通道15’设置在外管状元件5的另一内环形肩部处，并且由在轮毂1’的外表面上制成的环形凹槽限定，并且由轮毂1’自身的相应的环形座的表面封闭。
有利地，这些环形通道15、15’布置在相应的内室13、13’和由内管状元件12的凹槽3、30表示的冷却通道之间的中间位置。
有利地，在导向单元中，每个辊的第二轮毂1’布置成与另一个相邻辊的第一轮毂1(如果设置有另一个相邻辊的话)相邻且镜像，使得第一辊的第二轮毂1’的内室13’与第二辊的第一轮毂1的内室13连通。
考虑类似于图1或2所示的实施方案(即，只有两个辊10、10’形成导向单元)，冷却剂液体进入辊10的轮毂1的内室13并通过内管道14，液体从轴线X岔开，并到达环形通道15，有利地冷却外管状元件5的第一端。从这里，液体进入内管道16，内管道16的入口部分位于环形通道15的底部，并且会聚在凹槽3、30的相应的第一端中。液体在凹槽3、30中流动，通过辊10，然后会聚在轮毂1’的内管道16’中，从轴线X岔开，并到达环形通道15’，有利地还冷却外管状元件5的第二端。从这里，液体进入轮毂1’的内管道14’，内管道14’的入口部分位于环形通道15’的底部，并会聚在轮毂1’的内室13’中，轮毂1’的内室13’与第二辊10’的轮毂1的内室13直接连通。此时，冷却剂液体重新经历与刚才描述的路径相同的路径，穿过第二辊10’，直到冷却剂液体退出导向单元、离开所述第二辊10’的轮毂1’的内室13’为止。
优选地，在每个轮毂1中，沿着外环形通道15，内管道14的液体出口部分相对于内管道16的液体入口部分偏移。类似地，在每个轮毂1’中，沿着外环形通道15’，内管道16’的液体出口部分相对于内管道14’的液体入口部分偏移。这使得可以通过液体在整个环形通道中的再循环来优化外管状元件5的端部的冷却。例如，所述液体入口部分和所述出口部分沿着每个环形通道适当地间隔开，优选地以相互交替的方式布置。
在每个辊的优选变型中，轮毂1、1’彼此相等，并且相对于辊的中间平面(垂直于轴线X)对称地布置。本发明的导向单元的另一优点是轴承6仅安装于在每个轮毂1、1’上制成的壳体2上，而不与形成辊的管状元件5、12接触。
轴承6也可以是自润滑的，以允许辊组件恰当旋转。每个轴承6的外壳体7被内部冷却，以便保持高的旋转效率。有利地，密封装置9设置在壳体7中的每个壳体中，在每个轴承6和对应的第二管状元件5之间，以防止来自板坯的灰尘和污物进入轴承。

Claims (32)

1.一种用于板坯的导向单元，包括沿着公共旋转轴线X彼此连接的至少两个辊(10、10’)，
其中，每个辊(10、10’)包括第一管状元件(12)和第二管状元件(5)，所述第二管状元件(5)在所述第一管状元件(12)外部，并且与轴线X和所述第一管状元件(12)同轴，并且能够从所述第一管状元件移除，
其中，每个辊(10、10’)包括在其两端处的相应的轮毂(1、1’)，
其中，冷却通道(3、30)在所述第一管状元件(12)和所述第二管状元件(5)之间设置在每个辊(10、10’)中，用于冷却剂液体的通过，
其中，所述冷却通道(3、30)由在所述第一管状元件(12)的外表面上制成的凹槽限定，并且由所述第二管状元件(5)的内中心表面封闭，
其中，每个轮毂(1、1’)设置有与相应的辊的冷却通道(3、30)连通的腔，以便限定所述冷却剂液体从所述导向单元的第一端到第二端的路径，所述路径穿过所述至少两个辊(10、10’)，
其中，每个辊的第一轮毂(1)包括第一内室(13)，所述第一内室(13)用于使冷却剂液体进入相应的辊，所述第一轮毂(1)的第一内管道(14)从所述第一内室(13)岔开，所述第一内管道(14)与和所述轴线X同轴的第一外环形通道(15)连通，并且所述第一轮毂(1)的第二内管道(16)从所述第一外环形通道(15)分支，所述第二内管道(16)与相应的辊的所述冷却通道(3、30)的第一端连通，
其中，每个辊的第二轮毂(1’)包括第二内室(13’)，所述第二内室(13’)用于使冷却剂液体从相应的辊流出，
其中，所述第二轮毂(1’)的第三内管道(14’)会聚在所述第二内室(13’)中，所述第三内管道(14’)与和所述轴线X同轴的第二外环形通道(15’)连通，并且
其中，所述第二轮毂(1’)的第四内管道(16’)到达所述第二外环形通道(15’)，所述第四内管道(16’)与所述相应的辊的冷却通道(3、30)的第二端连通。
2.根据权利要求1所述的导向单元，其中，所述第二管状元件(5)是圆柱形套筒，所述圆柱形套筒在其端部处设置有环形内肩部，并且设置有由所述环形内肩部限定的环形端座。
3.根据权利要求2所述的导向单元，其中，通过过盈，所述环形端座配合在相应的轮毂(1、1’)上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的导向单元，其中，所述至少两个辊中的第一辊(10)的第二轮毂(1’)布置成与所述至少两个辊中的第二辊(10’)的第一轮毂(1)相邻且镜像，由此，所述第一辊(10)的第二轮毂(1’)的第二内室(13’)与所述第二辊(10’)的第一轮毂(1)的第一内室(13)连通。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的导向单元，其中，所述第一外环形通道(15)和所述第二外环形通道(15’)由在相应的轮毂(1、1’)的外表面上制成的环形凹槽限定，并且由相应的第二管状元件(5)的内端表面封闭。
6.根据权利要求4所述的导向单元，其中，所述第一外环形通道(15)和所述第二外环形通道(15’)由在相应的轮毂(1、1’)的外表面上制成的环形凹槽限定，并且由相应的第二管状元件(5)的内端表面封闭。
7.根据权利要求5所述的导向单元，其中，所述内端表面限定用于相应的轮毂的环形座(20)。
8.根据权利要求6所述的导向单元，其中，所述内端表面限定用于相应的轮毂的环形座(20)。
9.根据权利要求1-3和6-8中任一项所述的导向单元，其中，所述冷却通道由平行于轴线X的纵向凹槽限定。
10.根据权利要求4所述的导向单元，其中，所述冷却通道由平行于轴线X的纵向凹槽限定。
11.根据权利要求5所述的导向单元，其中，所述冷却通道由平行于轴线X的纵向凹槽限定。
12.根据权利要求1-3和6-8中任一项所述的导向单元，其中，所述冷却通道由螺旋凹槽限定。
13.根据权利要求4所述的导向单元，其中，所述冷却通道由螺旋凹槽限定。
14.根据权利要求5所述的导向单元，其中，所述冷却通道由螺旋凹槽限定。
15.根据权利要求1-3、6-8、10-11和13-14中任一项所述的导向单元，其中，每个辊的所述第一管状元件(12)是在端部处固定到相应的轮毂(1、1’)的空心圆柱体。
16.根据权利要求4所述的导向单元，其中，每个辊的所述第一管状元件(12)是在端部处固定到相应的轮毂(1、1’)的空心圆柱体。
17.根据权利要求5所述的导向单元，其中，每个辊的所述第一管状元件(12)是在端部处固定到相应的轮毂(1、1’)的空心圆柱体。
18.根据权利要求9所述的导向单元，其中，每个辊的所述第一管状元件(12)是在端部处固定到相应的轮毂(1、1’)的空心圆柱体。
19.根据权利要求12所述的导向单元，其中，每个辊的所述第一管状元件(12)是在端部处固定到相应的轮毂(1、1’)的空心圆柱体。
20.根据权利要求2和16-19中任一项所述的导向单元，其中，沿着轴线X，所述第一管状元件(12)的纵向延伸等于所述第二管状元件(5)的纵向延伸减去由相应的内环形肩部(21)限定的、用于所述轮毂(1、1’)的两个环形座(20)的纵向延伸。
21.根据权利要求15所述的导向单元，其中，沿着轴线X，所述第一管状元件(12)的纵向延伸等于所述第二管状元件(5)的纵向延伸减去由相应的内环形肩部(21)限定的、用于所述轮毂(1、1’)的两个环形座(20)的纵向延伸。
22.根据权利要求1-3、6-8、10-11、13-14、16-19和21中任一项所述的导向单元，其中，轴承(6)仅安装在每个轮毂(1、1’)上获得的壳体(2)上。
23.根据权利要求4所述的导向单元，其中，轴承(6)仅安装在每个轮毂(1、1’)上获得的壳体(2)上。
24.根据权利要求5所述的导向单元，其中，轴承(6)仅安装在每个轮毂(1、1’)上获得的壳体(2)上。
25.根据权利要求9所述的导向单元，其中，轴承(6)仅安装在每个轮毂(1、1’)上获得的壳体(2)上。
26.根据权利要求12所述的导向单元，其中，轴承(6)仅安装在每个轮毂(1、1’)上获得的壳体(2)上。
27.根据权利要求15所述的导向单元，其中，轴承(6)仅安装在每个轮毂(1、1’)上获得的壳体(2)上。
28.根据权利要求20所述的导向单元，其中，轴承(6)仅安装在每个轮毂(1、1’)上获得的壳体(2)上。
29.根据权利要求22所述的导向单元，其中，在每个轴承(6)和对应的第二管状元件(5)之间布置有密封装置(9)。
30.根据权利要求23-28中任一项所述的导向单元，其中，在每个轴承(6)和对应的第二管状元件(5)之间布置有密封装置(9)。
31.根据权利要求1-3、6-8、10-11、13-14、16-19、21和23-29中任一项所述的导向单元，其中，沿着所述第一外环形通道(15)的和沿着所述第二外环形通道(15’)的所述冷却剂液体的入口部分和出口部分适当地相互间隔开，以相互交替的方式布置。
32.根据权利要求1-3、6-8、10-11、13-14、16-19、21和23-29中任一项所述的导向单元，其中，在所述第一轮毂(1)中，沿着所述第一外环形通道(15)，所述第一内管道(14)的冷却剂液体出口部分相对于所述第二内管道(16)的冷却剂液体入口部分偏移，且其中，在所述第二轮毂(1’)中，沿着所述第二外环形通道(15’)，所述第四内管道(16’)的冷却剂液体出口部分相对于所述第三内管道(14’)的冷却剂液体入口部分偏移。
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