CN1104981C - 用于铸钢带的铸辊和连铸钢带的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于铸钢带的无芯骨的铸辊，包括：一柱形铜或铜合金管，其壁厚在30mm-200mm的范围内；形成纵向水流通道的多个孔。分布在管子两端的一对钢连接柱，具有与管子端部紧配合的端部结构，端部结构包括与相应的管子端邻接的周缘。紧固件延伸通过周缘进入至少一些孔中，以将连接柱固定到管子上，使得管壁在连接柱之间不被支承。形成在连接柱端部结构的至少一个之中的水流管道使水流入纵向水流通道中，并从中流出。

Description

用于铸钢带的铸辊和连铸钢带的设备
                         技术领域
本发明涉及一种薄钢带的浇注，并在用于双辊连铸机的铸辊结构中有特别应用。本发明具体涉及用于铸钢带的铸辊和连铸钢带的设备。
                         背景技术
在双辊铸机中，熔融金属被引入一对水平布置反向旋转的铸辊之间，铸辊被冷却，以便在移动的铸辊表面凝固成金属壳，凝固壳在铸辊之间的辊缝处相聚，形成凝固带产品，并从辊缝向下传递。“辊缝”一词在此是指铸辊相距最近的大致区域。熔融金属可从浇包注入一较小的中间包或多个中间包，从中间包熔融金属通过位于辊缝上的金属浇口引入到位于铸辊之间的辊缝中，从而形成支承在紧靠辊缝之上的辊子表面上的熔融金属熔池。该熔池可限定在滑动接合在辊子端部的侧板或侧坝之间。
铸辊的浇注表面通常带有具有纵向冷却水通道的外圆周壁，水通过辊子端壁中的大致沿径向的通道进入该冷却水通道或从中流出。
当浇注黑色金属时，辊子必须支持处在1640℃左右的高温的熔融金属，其整个外周表面必须保持几乎一致的温度，以便达到金属的均匀冷却，并避免铸辊表面的局部过热。因此通常使用安装在中心不锈钢芯骨上并带有紧密间隔的纵向水流通道的铜或铜合金套筒形成每个铸辊的外圆周壁，通过形成在支承芯骨中的水流管道向该纵向水流通道提供冷却水。这种辊子结构公开在我们的同时待审的澳大利亚专利申请PO8328中。在该辊子结构中，水流通道通过在安装于中心不锈钢芯骨上的铜或铜合金套筒上钻出周向间隔的孔而形成。孔的端部均被塞住，以封闭水流通道，水流通道成组地连通，使得周向间隔的通道组成的通道组形成一个连续的水流道，使水在辊子两端之间前后流动，并从流道一端流到另一端。这使得在每个铸辊的周向和纵向都能实现非常均匀的温度分布。
尽管在申请PO8328中公开的辊子结构可以在铸辊表面实现非常均匀的温度分布，但由于铜套和不锈钢支承芯骨的膨胀率不同引起辊子变形和移动问题。铜套壁接触浇注熔池的一侧的径向膨胀比径向远离浇注熔池的一侧的膨胀稍大，从而套筒变为非圆形、大致为椭圆形的截面。这使得套筒的一些部分在旋转时不能与芯骨牢固接触。这种情形发生的程度沿辊子方向有差别，从而牢固接触点位于辊子上的任意的不同位置。在每次转动时当套筒离开与浇注熔池的接触时收缩，其趋向于朝牢固接触点收缩，而由于这些接触点在任意的点处，套筒会纵向移动。因此，套筒不仅在径向浮在芯骨上而产生间隙控制问题，而且会产生随意的纵向运动，从而导致侧坝的控制问题。
铜套在芯骨上的浮动还会引起浇注时辊子之间的间隙的中心线横向前后移动。通常一个辊子芯骨设置成可移动的，其处于恒定的弹力偏移作用下，该弹性偏移决定了浇注时辊子的间隙。然而，如果间隙的中心线由于套筒相对于芯骨移动而移动了，受弹力载荷的芯骨也会移动。因此，即使保持恒定的弹性偏移力，也会有受弹力载荷的芯骨的移动以及间隙位置的移动，导致铸钢带的计量偏差，即带的厚度在其形成时不断变化。
                         发明内容
本发明通过提供一种新的铸辊结构克服了上述问题，该铸辊结构中没有中心支承芯骨，由铜或铜合金管形成浇注表面，该铜或铜合金管通过紧固件直接与一对连接柱相连，该紧固件装配在辊子管的冷却通道孔上。
本发明提供一种用于铸钢带的无芯骨的铸辊，其包括：
一柱形铜或铜合金管，其壁厚在30mm-200mm的范围内；
多个纵向孔，其穿过管壁，形成绕管子周向等间隔布置的纵向水流通道；
一对钢连接柱，在管子每一端各布置一个，其具有与管子端部紧配合的端部结构，每个端部结构包括与相应的管子端邻接的周缘；
多个紧固件，延伸通过连接柱的端部结构的周缘进入所述孔中的至少一些之中，以将连接柱固定到管子上，使得连接柱和管子同轴，管壁在连接柱之间不被支承；以及
水流管道，形成在连接柱端部结构的至少一个之中，用于使水流入纵向水流通道中，并从中流出。
优选水流管道在两个连接柱端部结构中径向延伸，穿过管子端部，与水流通道相连，使水流入纵向水流通道中，并从中流出。
另外，优选形成水流通道的纵向孔是圆孔，其紧密间隔，使得其间隔不大于孔的最大直径。
进一步优选纵向水流通道互连成组，使得每组周向间隔的通道形成单一的连续的水流道，使水在辊子两端前后流动，从水流道一端到另一端。
更具体说，纵向通道可互连成3个一组，形成3通水流道。在这种情况下，水流管道可包括第一组径向水流管道，其穿过一个连接柱端部结构，与水流道的第一端相连，第二组径向管道延伸穿过另一连接柱端部结构，与上述水流道的另一端相连通。
紧固件可延伸进入所述水流道端部的水流通道孔中。水流道端部之间的水流通道之间的互连处的孔的端部可用端塞封闭。
进一步优选所述管子的端部带有外部周向端槽口，以形成壁较厚的限定辊子浇注表面的主要部分，该部分位于一对在辊子的使用中与形成浇注熔池的壁接合的台肩之间。
另外优选台肩向内与连接柱端部结构间隔开。
本发明还包括一种连铸钢带的设备，其包括：一对铸辊组件，其间形成辊缝，每个辊子带有靠近辊子外圆周表面沿辊子纵向延伸的水流通道；金属供给口，用于将熔融金属供给到辊缝，形成支承在辊缝之上的铸辊表面的熔融钢的浇注熔池，一对熔池限定壁，与辊子的相对端部接合，在辊缝的端部限定熔池；辊子驱动装置，驱动辊子反向旋转，以产生凝固钢带，并从辊缝向下输送；以及冷却水供给装置，用于将冷却水供给到所述在辊子中的纵向通道；其中每个铸辊包括：一铜或铜合金的柱形管，其壁厚在30-200mm之间；多个纵向水流通道，其在管子壁中以均匀的周向间隔绕管子布置；一对连接柱，在管子的每一端设置一个，其具有与管子端部紧密配合的端部结构；每个端部结构包括一与对应的管子端部邻接的周缘，多个穿过连接柱的端部结构的周缘并进入至少一些所述孔中以将连接柱固定到管子上的紧固件，使得连接柱和管子同轴，管子壁在连接柱之间不被支承；以及
水流管道，形成在连接柱端部结构的至少一端中，以使水流入纵向水流通道和从其中流出。
                            附图说明
为了更全面地解释本发明，下面将参考附图详细描述一特定的实施例，其中：
图1是根据本发明的带坯铸机的垂直截面图；
图2A和2B在A-A线处连接形成图1所示铸机的一个铸辊的截面图；
图3是沿图2中3-3线的视图；
图4是沿图2中4-4线的截面图；
图5是沿图2中5-5线的截面图；
图6是沿图2中6-6线的片断视图；
图7示出了水供给源与根据本发明的铸辊中的冷却水通道连通的一种方式；以及
图8示出了水供给源与根据本发明的铸辊中的冷却水通道连通的另一种方式。
                       具体实施方式
所示的带坯铸机包括一对其间形成辊缝2的铸辊1。在浇注操作期间熔融金属从浇包(未示出)通过一中间包3，分配器4和供给口5进入辊子1之间的辊缝，在辊缝之上形成一熔融金属溶池6。熔池的端部由一对耐热材料限定板10限定，该板如下所述与辊子的带槽口的端部接合。中间包3带有一阀杆7，可驱动其使得熔融金属从中间包通过出铁口8和耐热材料套筒9进入分配器4。
铸辊1以下面详述的方式带有内部冷却水通道，辊子由驱动装置(未示出)彼此反向旋转，产生连续带坯产品11，其向下从辊缝之间输送。
就已描述的内容而言，所示的设备在已授权的美国专利5,184,668和澳大利亚专利664670中有更详细的描述。为了更全面理解本发明的设备的结构和操作细节，将这些专利作为参考文献。
两个铸辊1具有相同的结构，并根据本发明构成。每个由铜或铜合金的管子20构成，其安装在一对不锈钢连接柱21，22之间，使得连接柱和管子同轴地固定在一起，形成铸辊。管子20带有多个纵向水流通道26，其由穿过铜管一端至另一端钻出的长孔形成，孔端由端塞和连接柱固定螺丝以下述方式封闭。
管形的辊子体20带有端部槽口23，从而形成壁较厚的主要部分，其形成了位于一对台肩24之间的铸辊的外浇注表面25，该台肩与耐热材料限定板10接合。
连接柱21和22具有端部结构27，28，其与管形的辊子体20的端部紧密配合，其包括与管形辊子体20的外端邻接的周缘29，30。连接柱通过螺丝紧固件71固定在辊子体20的端部，螺丝穿过周缘29，30中的孔进入一些限定水流通道26的纵向孔的螺丝锥端，其余的孔端被螺丝塞41封闭，如下所述。
连接柱22比连接柱21长很多，其带有两组水流端口33，34，以与环形水流连接器31，32连接，通过该端口水流入辊子或从辊子中流出。冷却水通过连接柱端部结构27，28和辊子管20的端部中的径向通道35，36流入纵向水流通道26，并从中流出，该径向通道与形成在管体20的外周的环形通道40和50连通，该环形通道与绕辊子圆周的纵向通道连通。连接柱21，22中安装有中心定位管37，38，其限定单独的辊子内部水流管道以使水流入流出。这样，端口33通过位于管子38之外的环形管道39与径向通道36连通，而径向通道35通过由辊子的中空内部形成的管道和管子38的内部与水流端口34连通。如下所述，水流端口33，34可与供水线和回水线连通，使得水可在任一方向流入和流出辊子。
如上所述，水流通道26由穿过管形辊子体20钻出的长孔形成，并用连接柱固定螺丝71和端塞41封闭孔端。连接柱固定螺丝71和端塞41的数量可不同，并可根据所需水流通道的组数选择，以提供多路冷却水流通过辊子。在所示的结构中，在相邻的通道26之间在辊子体管道的两端有端部连接，以将3个连续的孔互连成组，形成连续的Z字形水流道，使冷却水在径向通道35，36之间的横跨辊子前后流动。
从图6中可最清楚地看到，3个孔中的第一和第二孔通过辊子一端的互连侧道42连接，第二和第三孔通过在辊子另一端的互连侧道43连接。Z字管道的端部通过外套中的径向孔60，61和环形管道40，50与径向通道35，36连接。这样，在辊子的端部之间形成多路冷却水流路。更具体说，水流从一组径向通道沿辊子在一个方向流动至辊子的另一端，然后回到辊子初始的一端，之后再通过辊子另一端的径向通道离开辊子。在这种布置情况下，每3个纵向孔端可作为一个连接柱紧固件71的固定点，其他孔端由端塞41封闭。
通过多路结构，从辊子一端到另一端流动吸收了热量的冷却水在高温下回到辊子的初始端，然后再流出辊子的出口端。这使得辊子的初始端的平均水温升高，减小了辊子两端的温度差。
使相邻纵向通道26互连的流道42，43可由在孔的端部插入侧切刀具并把其移向侧向来形成互连流道，然后封闭孔端。
浇注表面25的端部的均匀冷却特别重要并难以达到。因此，与熔池限定或阻挡耐热材料侧板10接合的台肩24从连接柱21，22向内间隔。在这种结构下，冷却水沿几乎为直线的无障碍的通道流动，大致通过熔池限定侧板10之间的浇注表面的整个有效长度，以促进整个浇注表面的均匀冷却。另外，连接柱远离辊子体的主要部分，因此基本不受浇注时管体热效应的影响。
图7示出冷却水供给辊子的一个实例。该图示出了泵51，其将水通过供给管52输送到辊子1的端口33和另一辊子的端口34，使得水被输送到一个辊子一端的径向通道和第二辊子的另一端。水从另一端口通过排放管53流到冷却水塔54，并通过回水管55返回泵。由于两个辊子从同一个供给泵51接受冷却水，冷却水以基本相同的温度输送到两个辊子中。由于通过多路结构使每个辊子中的温度差减至最小，使得两个辊子中温度分布非常均匀。另外，由于两辊中水流方向相反，一个辊子的温差产生的温差扩展作用为另一辊子的运动所抵销。但这种反向流动到不是本发明的根本内容，两辊中的水流可通过图8所示的连接供水管方式而方向一致。图8中所示的零件与图7中所示的相同，但在图8中供水管52与两辊1的端口33相连，排放管53与两辊的端口34相连。
在所示的辊子结构中，辊子体20固定在连接柱之间，使得其周壁在连接柱之间不被支承。在传统技术中的中心支承芯骨的取消使得上述间隙移动，间隙控制和铸辊的随意纵向运动等问题基本消除。连接柱不会受到热效应引起的变形和横向力。一个连接柱可纵向固定，另一连接柱可沿纵向运动，以方便辊子体有秩序地纵向膨胀，其可通过仅在铸机一端的熔池限定侧板的调整实现通过将辊子体中的纵向孔用于冷却水通道和连接柱的固定点，可使其结构具有集中的冷却水通道和均匀的温度分布，而其机械强度足够大。辊子体的中空内部在操作中有冷却水流动，这有助于支承辊子和保持非常均匀的温度分布。
管形铸辊体的主要部分通常具有在500mm数量级的直径，并具有130mm数量级的壁厚。为保证足够的热流和机械强度，壁厚应在30-200mm的范围。纵向水流通道的直径可在20mm数量级。这些通道可由45个等间距孔分成15个Z字组或多路流道而形成。

Claims (17)

1.一种用于铸钢带的无芯骨的铸辊(1)，其包括：
一柱形铜或铜合金管(20)，其形成辊子(1)的周壁，带有多个纵向孔，其穿过管壁，形成绕管子周向管间隔布置的纵向水流通道(26)；
连接柱装置，支承辊子(1)旋转；以及
水流管道，用于使水流入水流通道(26)中，并从中流出；
其特征在于，
管子(20)壁厚在30mm-200mm的范围内，连接柱装置包括一对钢连接柱(21，22)，在管子每一端各布置一个，其具有与管子(20)端部紧配合的端部结构(27，28)，每个端部结构包括与相应的管子(20)端邻接的周缘(29，30)；
多个紧固件(71)延伸通过连接柱(21，22)的端部结构(27，28)的周缘(29，30)进入所述孔(26)中的至少一些孔之中，以将连接柱(21，22)固定到管子(20)上，使得连接柱和管子同轴，管壁在连接柱之间不被支承；以及
水流管道(35，36)形成在连接柱端部结构的至少一个之中，用于使水流入纵向水流通道(26)中，并从中流出。
2.如权利要求1所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，水流管道(35，36)在两个连接柱端部结构(27，28)中径向延伸，穿过管子(20)端部，与水流通道(26)相连，使水流入纵向水流通道(26)中，并从中流出。
3.如权利要求1或2所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，形成水流通道(26)的纵向孔是圆孔，其紧密间隔，使得其间隔不大于孔的最大直径。
4.如权利要求1至2中任一项所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，纵向水流通道(26)互连成组，使得每组周向间隔的通道(26)形成单一的连续的水流道，使水在辊子(1)两端之间前后流动，从水流道一端到另一端。
5.如权利要求4所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，纵向通道(26)互连成3个一组，形成3通水流道。
6.如权利要求5所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，水流管道包括第一组径向水流管道(35)，其穿过一个连接柱端部结构(21)，与水流道的第一端相连，第二组径向管道(36)延伸穿过另一连接柱端部结构(22)，与上述水流道的相对端相连通。
7.如权利要求4所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，紧固件(71)延伸进入所述水流道端部的水流通道孔(26)中。
8.如权利要求4所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，水流道端部之间的水流通道(26)用端塞(41)封闭。
9.如权利要求1至2中任一项所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，所述管子(20)的端部带有外部周向端槽口(23)，以形成壁较厚的限定辊子浇注表面(25)的主要部分，该部分位于一对在辊子的使用中与形成浇注熔池的壁(10)接合的台肩(24)之间。
10.如权利要求9所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，所述台肩(24)向内与连接柱端部结构(27，28)间隔开。
11.如权利要求1所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，水流管道在两个连接柱端部结构中径向延伸，穿过管子端部，与水流通道相连，使水流入纵向水流通道中，并从中流出；所述管子的端部带有外部周向端槽口，以形成壁较厚的限定辊子浇注表面的主要部分，该部分位于一对在辊子的使用中与形成浇注熔池的壁接合的台肩之间；台肩向内与连接柱端部结构中的径向延伸的水流管道间隔开，从而纵向水流通道纵向向外延伸超过辊子浇铸表面的外端。
12.如权利要求11所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，所述台肩向内与连接柱端部结构的内端间隔开。
13.如权利要求11所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，纵向水流通道互连成组，使得每组周向间隔的通道形成单一的连续的水流道，使水在辊子两端前后流动，从水流道一端到另一端；水流管道包括第一组径向水流管道，其穿过一个连接柱端部结构，与水流道的第一端相连，第二组径向管道延伸穿过另一连接柱端部结构，与上述水流道的另一端相连通；紧固件延伸进入所述水流道端部的水流通道孔中；水流道端部之间的水流通道用端塞封闭。
14.一种用于铸钢带的无芯骨的铸辊，其包括：
一柱形铜或铜合金管，管子壁厚在30mm-200mm的范围内；
多个纵向孔，其穿过管壁，形成绕管子周向等间隔布置的纵向水流通道；
一对钢连接柱，在管子每一端各布置一个，其具有端部结构，每个端部结构包括与相应的管子端邻接的周缘；
多个紧固件，延伸通过连接柱的端部结构的周缘，以将连接柱固定到管子上，使得连接柱和管子同轴，管壁在连接柱之间不被支承；
水流管道，形成在连接柱的至少一个上，用于使水流入水流通道中，并从中流出；
其中，水流管道在两个连接柱端部结构中径向延伸，穿过管子端部，与水流通道相连，使水流入纵向水流通道中，并从中流出；所述管子的端部带有外部周向端槽口，以形成壁较厚的限定辊子浇注表面的主要部分，该部分位于一对在辊子的使000用中与形成浇注熔池的壁接合的台肩之间；台肩向内与连接柱端部结构中的径向延伸的水流管道间隔开，从而纵向水流通道纵向向外延伸超过辊子浇铸表面的外端。
15.如权利要求14所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，所述台肩向内与连接柱端部结构的内端间隔开。
16.如权利要求14所述的无芯骨的铸辊，其特征在于，纵向水流通道互连成组，使得每组周向间隔的通道形成单一的连续的水流道，使水在辊子两端前后流动，从水流道一端到另一端；水流管道包括第一组径向水流管道，其穿过一个连接柱端部结构，与水流道的第一端相连，第二组径向管道延伸穿过另一连接柱端部结构，与上述水流道的另一端相连通；紧固件延伸进入所述水流道端部的水流通道孔中；水流道端部之间的水流通道用端塞封闭。
17.一种连铸钢带的设备，其包括：一对铸辊组件，其间形成辊缝，每个辊子带有靠近辊子外圆周表面沿辊子纵向延伸的水流通道；金属供给口，用于将熔融金属供给到辊缝，形成支承在辊缝之上的铸辊表面的熔融钢的浇注熔池，一对熔池限定壁，与辊子的相对端部接合，在辊缝的端部限定熔池；辊子驱动装置，驱动辊子反向旋转，以产生凝固钢带，并从辊缝向下输送；以及冷却水供给装置，用于将冷却水供给到所述在辊子中的纵向通道；其特征在于，每个铸辊是根据权利要求1至2中任一项构成的无芯骨的铸辊。
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