CN1086966C - 浇注带坯的装置 - Google Patents

Abstract

本发明的双辊带坯浇注装置中，一对熔池侧板与辊子的端表面啮合以形成熔池侧边限定封挡。侧板安装在侧板支持件上，侧板支持件与水平的作动推进器相连，推进器向侧板施加反向向内的封闭力。推进器安装在一对托架上，每个托架分别位于在铸辊组件一端，可相互移近或远离，以便调整其间距，从而在浇注前可对托架预设以适应铸辊的宽度。托架安装在位于铸辊之上的中心框架结构上。

Description

浇注带坯的装置

本发明涉及金属带坯的浇注，特别涉及通过双辊铸机连铸的金属带坯的浇注。

在双辊铸机中，熔融金属被引入一对反向旋转的水平铸辊之间，该水平铸辊被冷却，使得在运动的辊子表面凝固形成金属壳，其在辊子之间的辊缝聚集产生凝固带产品并从辊缝之间向下传递。此处的“辊缝”是指辊子相距最近处的大致区域。熔融金属可从一浇包注入一小的中间包或一系列中间包，从此中间包通过一位于辊缝之上的金属浇注水口而引入辊缝，在紧挨辊缝之上形成支承在辊子表面上并沿辊子长度方向延伸的熔融金属浇注熔池。该熔池通常限定在与辊子的端部表面滑动啮合的侧板或挡堰之间，从而拦挡浇注熔池的两端，防止金属液外溢。

双辊铸机中铸辊、金属液浇道、和熔池限定部件的就位和调整是重要的问题。辊子必须精确就位，以恰当地限定辊缝的合适宽度，通常在几毫米的数量级。还必须有装置以允许至少一个辊子克服一偏置力向外移动，以便适应特别是在启动时带坯厚度的波动。辊子可能需要改变以生产不同宽度的带坯。如果浇注表面被破坏或在浇注时变差，则必须更换辊子。如果辊子必须就地更换，则要损失大量的潜在浇注时间以等待浇注部件和周围区域冷却。新的辊子组一旦就位，在浇注前必须校准，以便预设辊缝的宽度。当浇注铁基金属时，在浇注之前需预热浇道和熔池限定装置的耐火材料部件到很高的温度。因此建议使用可拆卸的部件来生产双辊铸机，使得辊子和预热的耐火材料部件可迅速组装成工作状态，在预热部件显著冷却之前进行浇注。一个带有可动辊子和耐火材料部件的铸机的例子公开在我们的澳大利亚专利631728和637548以及对应的美国专利5184668和5277243中。

在我们的澳大利亚专利申请84244/98中描述的发明使得双辊带坯铸机具有模块化结构，其中铸辊安装在可移入和移出铸机的可动模件上，辊子可精确地就位在模件上，从而预设辊缝，在模件安装时精确地设置在铸机上。这样可事先将辊子组就位，通过更换模件而快速更换辊子。但是，恰当地定位熔池限定侧堰和精确调整以使侧堰位于辊子的端部仍然是个问题，特别是在如果辊子的尺寸改变以生产不同宽度的带坯时。

带坯宽度的改变需要金属浇道宽度的相应改变，这就必须进行浇道支承体的恰当再定位。通常还需要对其他随浇注熔池的宽度而变化的部件进行再定位，例如封闭浇注熔池室的封闭件和熔池水位传感器或安装在熔池一端以检测浇注时熔池状态的摄像机。

本发明中，侧堰和侧堰施与器安装在一对托架(carriages)上，该对托架可移入和移出，并可预设在对应于熔池宽度的合适的位置处。侧堰可在更换辊子时迅速再定位，更换辊子的原因可能是任何原因，例如改变浇注带坯的宽度等。另外，托架也可用于支承其他需要随浇注熔池的宽度而调整的部件，例如浇道端支承，浇注熔池封闭件和摄像机安装件。

根据本发明提供一种用于连续浇注金属带坯的装置，包括：一对平行的浇注辊，其间形成辊缝；金属传输装置，用于将熔融金属传输到辊缝中，以形成支承在紧挨辊缝之上的铸辊表面上的熔融金属浇注熔池；一对熔池侧板，与辊子的端表面啮合，以形成浇注熔池侧边限定封挡；一对侧板支持件，支持侧板；一对大致水平的致动推进器，与侧板支持件相连，向侧板施加反向向内的封闭力；辊子驱动装置，驱动辊子反向旋转，以生产从辊缝向下移动的金属凝固带坯；其中推进器安装在一对托架上，每个托架分别在铸辊组件一端，可相互移近或远离，以便调整其间距，从而在浇注前能预设杆架以适应铸辊的宽度，使它们起反作用支座的作用，推进器相对其动作以向侧板施加向内的封闭力，两托架安装在位于铸辊之上的中心框架结构上。

优选金属传输装置包括一紧挨辊缝之上设置的狭长金属浇道和将金属液分布在浇道中的金属分配包。金属浇道可由端对端设置的两片或多片构成。

优选框架结构提供一中心浇道定位支承，以支承金属浇道。

优选一托架驱动装置在框架和托架之间动作以移动托架相向运动或远离。

优选托架驱动装置可将托架置于多个预设的位置中的任一个上，在这些位置通常与这些浇道定位支承等距布置。

优选托架带有浇道外端支承以在一定位置支持浇道的外端，这些位置的间距由托架的预设间距确定。

优选浇道外端支承安装在托架上，当托架在任一预设位置时，与中心浇道定位支承等距离。

托架也可带有封闭装置，与金属液传输装置接合以在浇注熔池之上形成封闭浇注熔池室，金属液传输装置包括位于浇道之上的金属分配包，封闭装置与分配包的端部接合。

至少一个托架可以带有一摄像机安装架，用于安装摄像机来观察浇注时的浇注熔池，以保持摄像机位置和相应的熔池限定侧堰之间大致恒定的关系。

优选摄像机安装架位于相应侧堰结构的正上方。

为了更全面地理解本发明，下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。附图中：

图1是本发明的带坯铸机的垂直截面图；

图2A和2B是在A-A处相连形成穿过铸机的重要部件的纵向截面图；

图3是本发明的铸机的重要部件的侧立视图；

图4是图3所示部件的平面图；

图5是穿过铸机一端的铸机重要部件的放大垂直截面图；

图6是穿过图3-5所示的铸机的某些部件的横截面图。

所示的铸机包括：主机架11，支承了箱体形的铸辊模件13，该模件可整体移入铸机的工作位置，当更换辊子时可容易地移去。箱体13携带一对平行浇注辊16，在浇注操作期间熔融金属从一浇包(未示出)经转运包17，分配器18和浇道19供给到其间，产生浇注熔池30。铸辊16被水冷，在运动的辊子表面产生凝固壳，在辊子之间的辊缝结合在一起，在辊子出口产生凝固带坯产品20。该产品可被送到标准的卷绕机。

铸辊16通过与一安装在主机架上的传动装置相连的电机(未示出)的驱动轴41反向旋转，当移去箱体时，驱动轴可与传动装置脱离连接。辊子16具有铜制外周壁，带有一系列纵向延伸周向间隔的水冷通道，通过辊端从辊子驱动轴41中的水供给管道供给冷却水，水供给管道通过回转密封套43与供水管42相连。辊子直径一般可为大约500mm，最长2000mm，以便生产出与辊子宽度相当的带坯产品。

浇包完全是传统的结构，支承在转塔上，其可被送到转运包17之上的位置上，以填充转运包。转运包可带有滑动门阀47，其由一伺服缸驱动，使得熔融金属从转运包17通过阀47和耐火套48流入分配器18。

分配器18也是传统的结构。它由例如MgO的耐火材料制成宽碟形。分配器18的一侧接收转运包17的熔融金属，另一侧带有一系列纵向间隔的金属出口。分配器18的下部携带安装架53，当其安装在工作位置时安装架53用于安装分配器于主机架11上。

浇道19形成两个相同的半部，其端对端布置，形成顶部开口的细长槽。每个半浇道为细长体，由例如铝土石墨(alumina graphite)的耐火材料制成。浇道的下部呈锥形，以向内向下汇聚从而能伸入铸锟16之间的辊缝中。其上部带有向外伸的侧缘55，以下文详述的方式位于浇道支承上。

浇道19可具有一系列水平间隔的大致垂直延伸的流道，以在整个辊子的宽度上产生合适的金属液低速排放，将熔融金属传输到辊缝中，而不直接撞击形成初始凝固的辊子表面。或者，浇道可为单一的连续槽出口，将低速的熔融金属幕直接传输到辊缝和/或将其浸入熔融金属熔池中。

熔池在辊子端部由一对侧挡板56限定，当辊子箱体在工作位置时，其支承在辊子的台阶端上。侧挡板56由强耐火材料制成，例如氮化硼，其具有切成扇形的侧边缘(scalloped side edge)以配合辊子的台阶形端部。侧板安装在板支持件82上，其可由一对推进器83移动，以将侧板与铸辊的台阶端啮合，从而形成浇注期间在铸辊上形成的熔融金属熔池的端挡。

在浇注期间滑动门阀47被致动使得熔融金属从转运包17注入分配包18，通过浇道19流到铸辊处。带坯产品20的头端由引导台96导引到卷绕器(未示出)的腭口。引导台96从主机架的枢转安装架97悬垂下，在形成干净的带坯端部后，通过液压缸单元(未示出)可向卷绕器摆动。

可移去的辊子箱体13可以澳大利亚专利申请84244/98所描述的方式构成，使得在箱体安装到铸机上就位前铸辊16就能设定，辊缝也被调整。箱体结构的细节在专利申请84244/98中有完整的描述，其不构成本发明，在此不进一步描述。

根据本发明，熔池限定侧板56和推进器83安装在一对由标号101总体代表的托架上，每个托架分别设在辊子组件的一端，可相互靠近或远离运动，使得其间的间距可调整。因此在浇注操作之前托架可进行预设以适应铸辊的宽度，能快速更换辊子来生产不同宽度的带坯。托架101悬挂在装于固定的矩形板框架103的下侧的线性轨道102上，框架103通过夹具104安装在主机架上，使得其在铸辊上水平延伸，并在铸机的两端超过铸辊。矩形板框架103设置在金属分配器中间包18下面，其具有中心矩形开口105以接收浇道19。框架103的中部带有向内凸伸的浇道支承106以将上凸缘啮合在两浇道半部19A和19B的内端，浇道半部的外端支持在安装于两托架101的内端的浇道支持销107上，使得向矩形固定框架开口105的内侧凸伸，可随托架101移入和移出。

支持件82中的侧板可枢转地与推进器83相连，使得侧板可绕枢转连接倾斜，推进器通过枢转施加反向力。枢转连接是这样的形式，即每个侧板可通过绕与辊子垂直的水平枢转轴的枢转运动在辊子的纵向摆动，并可通过绕垂直于水平枢转轴的竖直枢转轴的枢转运动而在辊子的横向摆动，板的枢转运动限定于绕该两特定轴的运动，使得不能进行板的水平转动。

侧板支持件82通过水平枢转销126和一对垂直枢转销128在相应推进器83的推进杆130的端部可枢转地连接到推进器体129。推进杆130由一对线性轴承120支持在托架的轨道121上。竖直枢转销128固定在推进器体129上，并安装在板支持件的细长槽中。槽在推进器83的纵向延长，以与枢转销128之间留有很小的间隙，允许板支持件在辊子纵向绕水平销126有限的摆动。

水平枢转销126也安装在推进器体129上，并啮合板支持件的向内凸的轴承，使得板支持件82可沿铸辊横向绕枢转轴128限定的竖直轴摆动。板支持件可自由摆动的程度可由推进器体129上的止挡件来限制。

水平枢转销126位于辊缝之上的这样一个位置，即由于熔池中熔融金属而产生的外力对侧板的作用在这样的方向绕枢转轴旋转偏置(bias)侧板，即侧板的底端向内偏置以在熔池的底部产生增加的密封压力。这种设计使侧板倾斜，以适应由于浇注期间的热膨胀而产生的铸辊端表面的变形，同时保持偏置作用，这样增加了熔池底部的封闭力，以抵抗较大的在熔池底部的铁水静压压力，在此处泄漏的倾向最大。

枢转轴的合适定位由辊子的直径，浇注熔池的高度和带坯的厚度而定。枢转轴的正确定位的方式在澳大利亚专利693256和美国专利5588479有完整描述。

托架101可通过一对托架定位流体作动缸单元140沿框架103的线性轨道102运动，其可由液压或气压驱动，由柱141固定在托架101上，相对于主机架的固定支座142动作。作动缸单元140有两个固定位置，使得可将托架设定在两个位置，以适应不同的带坯宽度。这样的托架的设置则自动地将板支持件置于合适的位置，从而通过推进器83的动作与铸辊端部啮合并有力地压靠铸辊的端部。同时托架的设定也移动外浇道支持销107就位，以支持核心浇道19的外端以适应浇注带坯的宽度，这是由于核心浇道支持件和板支持件的相对位置是一定的。

托架101还携带内桥143，其通过封闭件144封闭分配器中间包18的外端。桥143位于侧板支持件82的正上方，从而与具有根据浇铸带坯宽度选择的合适宽度的分配器中间包的外端啮合，从而在熔池上提供一密封封闭物，使得浇注在惰性气氛中进行。一个或两个桥143可起摄像机支架的作用，以支承观察熔池的摄像机，监视浇注情况。具体说，每个桥可有孔或安装装置，以安装向内向下延伸的摄像机壳145。

在上述的结构下，托架的运动不仅能有效地设定侧堰的位置以适应带坯的宽度，也可自动定位带有熔池封闭件144和熔池观察摄像机的桥143，而不需单独调整和设定这些部件。

Claims (21)

1.一种连续浇注金属带坯的装置，包括：一对平行的铸辊(16)，其间形成辊缝；金属传输装置(17，18，19)，用于将熔融金属传输到铸辊之间的辊缝中，以形成支承在紧挨辊缝之上的铸辊表面上的熔融金属浇注熔池(30)；一对熔池侧板(56)，与辊子的端表面啮合，以形成浇注熔池(30)侧边限定封挡；一对侧板支持件(82)，支持侧板(56)；一对大致水平的致动推进器(83)，与侧板支持件(82)相连，向侧板(56)施加反向向内的封闭力；辊子驱动装置(41)，驱动辊子反向旋转，以生产从辊缝向下移动的金属凝固带坯(20)；其特征在于，推进器(83)安装在一对托架上，每个托架分别设在铸辊组件一端，可相互移近或远离，以便调整其间距，从而在浇注前能预设托架(101)以适应铸辊(16)的宽度，使它们起反作用支座的作用，推进器(83)相对其动作以向侧板(56)施加向内的封闭力，两托架(101)安装在位于铸辊(16)之上的中心框架结构(103)上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，金属传输装置(17，18，19)包括：细长金属浇道(19)，设置在紧挨辊缝之上；和金属分配中间包(18)，以分配金属液至浇道中。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，金属浇道(19)包括端对端设置的两个或多个部分(19A，19B)。

4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，框架结构103包括设置在辊缝之上并沿辊缝延伸的矩形框架，该矩形框架包围中心开口(105)以接收浇道(19)。

5.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，框架结构(103)为金属浇道提供中心浇道定位支承(106)。

6.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，托架(101)可在所述框架结构(103)上的线性轨道(102)上移动。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，托架(101)悬挂在框架结构(103)下侧的所述线性轨道(102)上。

8.如权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，一托架驱动装置(140)在框架结构(103)和托架(101)之间动作，以移动托架(101)相向移动或远离。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，托架驱动装置(140)包括一对流体作动缸单元，分别与托架(101)相连。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，托架驱动装置(140)可将托架置于多个预设的位置中的任一个上，在这些位置上其与框架结构(103)中心部分大致等距布置。

11.如权利要求5所述的装置，其特征在于，一托架驱动装置(140)在框架结构(103)和托架(101)之间动作，以使托架(101)相向移动或远离，托架驱动装置(140)可将托架置于多个预设的位置中的任一个上，在这些位置上托架与中心浇道定位支承(106)大致等距布置。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，托架带有浇道外端支承(107)以在一定位置支持浇道(19)的外端，这些位置的间距由托架(101)的预设位置确定。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，浇道外端支承(107)安装在托架(101)上，当托架处在任一预设位置时与中心浇道定位支承(106)等距离。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，托架(101)可在所述框架结构(103)的线性轨道(102)上运动。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，托架(101)悬挂在框架结构(103)下侧的所述线性轨道(102)上。

16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，托架驱动装置(140)包括一对流体作动缸单元，分别与托架(101)相连。

17.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，托架(101)带有封闭装置(143，144)，与金属液传输装置(17，18，19)啮合，以在浇注熔池之上形成封闭浇注熔池室。

18.如权利要求2至3中任一项所述的装置，其特征在于，托架(101)带有封闭装置(143，144)，与分配器中间包(18)的端部啮合，以在浇注熔池之上形成封闭浇注熔池室。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，封闭装置(143，144)包括熔池封闭件(143)，其安装在所述托架(101)上，位于侧板支持件(82)上，与封闭件(144)配合以与所述分配器中间包(18)的端部接合。

20.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个托架(101)带有一摄像机安装架(145)，用于安装摄像机来观察浇注时的浇注熔池。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，摄像机安装架(145)位于所述托架(101)上相应侧堰结构(56)的上方。

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