CN112496286A - 辊身、辊体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种辊身(24)或辊体(25)，用于包括轴(26、27、25a)的连续铸造设备的辊系(20)。所述辊身(24)或辊体(25)配置为被支撑在所述轴(26、27、25a)上，并且包括至少一个内部通道(36)。包括所述至少一个内部通道(36)的所述辊身(24)或辊体(25)是通过铸造制成的。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于连续铸造设备(/连铸设备)的辊系(/辊线)(roll line)的具有至少一个内部通道的辊身(/辊套/辊罩)(roll mantle)或辊体(roll body)(即，一体式的辊身和轴)以及用于制造这种辊身或辊体的方法。
背景技术
在连续铸造过程中，熔融金属从钢包(ladle)通过中间包(tundish)流入具有水冷壁的模具中。一旦进入模具，熔融金属便紧靠水冷模具壁固化而形成坚固的壳。这种包含液态金属的壳(现在称为铸坯(strand))从模具的底部连续地撤出。铸坯由密集地间隔的水冷辊系支撑，水冷辊系用于支撑铸坯的壁抵抗铸坯内的仍正在固化的液体的铁静态压力(ferrostatic pressure)。为了提高固化速度，对铸坯喷洒大量的水。最后，将铸坯切成预定长度。然后，铸坯可以继续通过其他辊系以及将金属压扁、轧制或挤压成其最终形状的其他机构。
由于铸造的金属铸坯在高于900℃的温度下离开模具，特别是在钢铸坯的情况下，因此辊系的辊身或辊体通常设置有内部冷却，以便于铸坯经过它们的冷却并且延长辊身或辊体的使用寿命。
除了高温之外，由于在连续铸造设备中使用的辊系在使用期间承受高载荷、大幅温度变化、高湿度、高腐蚀、磨蚀和高污染，因此在连续铸造设备中使用的辊系还会遭受极端磨损。与在连续铸造设备中使用的其他组件相比，辊系的使用寿命相对较短。出于这个原因，必须频繁地将辊系更换为新的辊系或大修(/彻底检修)(overhauled)的辊系。如果辊系出现故障，则必须在尽可能短的时间内进行替代，以使连续铸造设备(/连铸设备)的停机时间(down time)最小化。辊系相对较大且较重，并且更换它们既困难又耗时。
通常，在辊身或辊体的不同部分中使用不同的材料。更耐腐蚀的材料(诸如，合金含量较高的钢)用于与金属铸坯接触的辊身或辊体的外表面，而机械强度较高的材料(诸如，具有较高碳含量的钢)用于辊身或辊体的芯。作为一种选择，或另外地，可以将保护涂层涂覆到辊身或辊体的外表面。例如，包覆焊接(weld cladding)可以用于涂覆高性能合金(诸如，铬镍基超级合金)的薄层，以改善辊身或辊体的耐磨性和耐腐蚀性。
第EP1646463号欧洲专利申请涉及一种用于连续铸造安装(/装置)的内部冷却的铸坯导辊(/导坯辊)。铸坯导辊包括中心旋转轴和以旋转固定的方式支撑在所述轴上的至少一个圆柱形辊筒。定位为距圆柱形辊筒的外表面有恒定距离的冷却剂通道穿过辊筒。冷却剂通道在圆柱形辊筒的外周处或附近均匀地分布在圆柱形辊筒的内部中，并且由通孔形成。来自配置在中心旋转轴中的冷却剂线路的冷却剂被供应到位于圆柱形辊筒的一端处的冷却剂通道，并且经由分支线路从该冷却剂通道返回到位于圆柱形辊筒的另一端处的冷却剂线路，该分支线路在该冷却剂通道与该冷却剂线路之间在径向上延伸通过圆柱形辊筒。
这存在以下风险：支撑圆柱形辊筒(诸如，EP1646463中公开的铸坯导辊)的旋转轴在其冷却剂通道所在的端部区域处将会变弱，因为在使用期间轴的靠近圆柱形辊筒端部的端部区域承受最高的机械应力。
另外，这种圆柱形辊筒通过以下方式制造：制造没有任何冷却剂通道的金属圆柱体，然后通过机加工形成冷却剂通道，例如通过在金属圆柱体中钻孔来形成冷却剂通道。然而，从圆柱形辊筒的内部进行钻孔可能非常复杂且耗时，尤其是当相对于圆柱形辊筒的内表面以一定角度钻孔时或当对高强度钢钻孔时。此外，这种制造过程中的冷却剂通道具有尖锐边缘，该尖锐边缘具有已经被钻孔工具机械损坏的内表面。冷却剂通道的内表面上的缺口和凸起会导致碎屑聚集在冷却剂通道中，这会不利地影响冷却剂通过冷却剂通道的流动。此外，通过机加工可能无法实现内部通道的某些几何形状、配置和曲率半径，这限制了制造商的设计选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于分别包括非一体式轴或一体式轴的连续铸造设备的辊系的改进的辊身或辊体以及一种用于制造这种辊身或辊体的改进方法，其中，所述辊身或辊体配置为被支撑在所述轴上，其中，所述辊身或辊体包括至少一个内部通道。
该目的通过一种已经通过铸造制成的包括至少一个内部通道的辊身或辊体来实现，即，所述辊身或辊体及其至少一个内部通道是同时通过铸造而制成的。所述内部通道不是通过机加工制成的。
根据本发明的包括至少一个内部通道的辊身或辊体可以通过近终形铸造(near-net-shape casting)制成，其中，初始零件制造提供接近最终(净)形状的高质量的表面光洁度和几何形状。由此，将减少或消除最终铸造的辊身或辊体所需的机加工和表面精加工(surface finishing)的量。减少或消除对机加工和磨削的需要可以消除相当一部分的制造成本。此外，在将材料浪费降至最低的情况下，可以实现非常接近的公差。另外，铸造允许制成内部通道的更加复杂的几何形状和配置，并且内部通道可以具有任何期望的形状、大小和/或曲率半径，从而为制造商提供更多的设计选择，否则使用传统方法(如果可行的话)将是不经济的或很难制造。
本发明的技术内容不在于铸造过程(/铸造工艺)本身，而是在于通过铸造过程赋予所述辊身或辊体的技术性能。即，所述至少一个内部通道可以被设计和铸造为使得通过所述至少一个通道的流体(诸如冷却剂)的流动以及通过所述辊身或辊体的流体的循环被优化。内部通道的至少部分可以例如被铸造成具有光滑的、圆形的内表面，而没有尖锐的边缘、缺口(/凹陷)(indentation)或凸起，以防止碎屑聚集在内部通道中。另外地或可替代地，内部通道的内表面的至少一部分可以在铸造期间设置有图案或至少一个特征，诸如凸起或冷却翅片(/冷却片)(cooling fin)，以当所述辊身或辊体在使用时在流动通过所述至少一个通道的流体中产生湍流，和/或增加表面接触面积。因此，铸造的辊身或辊体表现出改善的内部冷却。
如本文使用的表述“内部通道”旨在表示能够容纳和/或传导流体、或容纳物体(/对象)(诸如传感器或设备配件(诸如电子器件)的至少部分)的具有任何形状或尺寸的任何空腔、孔或路径(passage)。内部通道包括定位在辊身的外表面的径向内侧且与辊身或辊体的用于接纳轴的中心孔间隔开的所有空腔、孔和路径，即，根据本发明的辊身或辊体包括除了用于接纳轴的中心孔之外的至少一个内部通道。优选地，在辊身或辊体已经被铸造之后不机加工内部空腔。然而，可以在辊身或辊体已经被铸造之后机加工内部空腔的至少部分。
根据本发明的辊身或辊体不必是空心圆柱体(/中空圆柱体)，也不必具有连续或光滑的外表面。它可以具有任何均匀或不均匀、对称或不对称的形状、尺寸和/或横截面。所述辊身或辊体的外表面可以是连续或不连续的。它可以具有均匀或不均匀、规则或不规则的外表面，该外表面没有明显的凸起或缺口，或者包含明显的凸起或缺口。
如本文使用的表述“辊身或辊体的外表面”旨在表示配置为在连续铸造过程期间与铸造金属铸坯接触的表面。表述“辊身或辊体的长度”旨在表示该外表面的从辊身的一个端部区域到辊身的另一端部区域测量的长度。
表述“轴”旨在表示用于支撑一个或多个辊身或辊体的组成部分(/一体部分)的至少一个旋转或非旋转的杆(/棒)。轴的横截面通常(但不一定/但不必须)是圆形的。表述“轴”旨在表示穿过辊身的整个长度的单个轴，或仅支撑辊身的端部但不穿过辊身的整个长度的多个轴。
根据本发明的(一个)实施方式，所述连续铸造设备包括可旋转轴，其中，所述辊身或辊体配置为以旋转固定的方式支撑在轴上，其中，所述可旋转轴包括冷却剂线路，并且至少一个内部通道构成至少一个内部冷却剂通道，所述至少一个内部冷却剂通道配置为引导冷却剂(诸如水或任何其他流体(即，液体或气体)或流体混合物)通过所述辊身或辊体并与所述可旋转轴的冷却剂线路流体连通。
应注意，表述“具有冷却剂线路的可旋转轴”不一定旨在表示具有单个冷却剂线路的可旋转轴。可旋转轴可以配置为具有任何数量的冷却剂线路。
根据本发明的实施方式，所述辊身或辊体包括第一端部区域、第二端部区域以及在所述第一端部区域与所述第二端部区域之间的中央区域，其中，所述至少一个内部通道具有位于所述辊身或辊体的中央区域中的至少一个入口和/或位于所述辊身或辊体的中央区域中的至少一个出口，其中，所述中央区域沿着所述辊身或辊体的长度的至少50％延伸，或沿着所述辊身或辊体的长度的至少60％、至少70％或至少80％延伸。
通过配置一个或多个内部通道、在所述辊身或辊体的中心处或在所述辊身或辊体的中央区域内而不在所述辊身或辊体的端部区域内的一个或多个入口和/或一个或多个出口，应力水平较低，并且在所述辊身或辊体的端部区域处将没有暴露的密封部件。所述辊身或辊体的端部区域即承受高载荷、高温、高温度变化、高湿度、高腐蚀和高污染。这些情况的不利影响通过使入口(/多个入口)和/或出口(/多个出口)以及任何必要的密封部件放置在所述辊身或辊体以及轴的载荷较小、保护程度较高和相对冷的部分而减少或避免。因此，将延长在入口(/多个入口)和/或出口(/多个出口)周围的密封部件的寿命，并且该密封部件不必像位于辊身的端部区域的密封部件那样频繁地更换。根据本发明的实施方式，可以在所述辊身或辊体的端部区域和/或中央区域处使用密封件。
然而，应注意，一个或多个内部通道入口或出口可以定位在辊身或辊体的一个或两个端部或端部区域处。然后，可以在辊系的轴与所述辊身或辊体之间设置密封部件。例如，橡胶密封件或O形环可以用于密封轴的冷却剂线路与所述辊身或辊体的冷却剂入口和/或冷却剂出口之间的区域。
根据本发明的实施方式，所述至少一个内部通道配置为能够用于以下中的至少一者：用于包含冷却剂、用于容纳设备配件、用于容纳传感器的至少部分、用于包含便于辊系的组装和/或拆卸的流体(诸如液压油，其可以用于将辊身或辊体与轴分离)、用于包含润滑剂、用于当辊身或辊体支撑在旋转轴上时允许从所述辊身或辊体外部进入所述至少一个内部通道以进行检查和/或清洁。
根据本发明的实施方式，所述至少一个内部通道具有内表面，并且所述内表面的至少部分包括图案(即，任何规则或不规则的标记(/多个标记))和/或至少一个特征(诸如凸起(例如冷却翅片))，所述图案和/或至少一个特征是在制造所述辊身或辊体时通过铸造制成的。所述图案和/或至少一个特征配置为实现以下中的至少一者：用于控制流动通过所述至少一个内部通道的流体的流动、用于在流动通过所述至少一个内部通道的流体中产生湍流、用于提供增加的接触表面面积以便于所述辊身或辊体的冷却、用于便于将设备配件(诸如，传感器的至少部分)安装在内部通道内部。所述图案和/或至少一个特征是在铸造期间使用合适的模具制成的。
根据本发明的实施方式，所述辊身或辊体的外表面包括图案，和/或至少一个特征(诸如凸起)，所述图案和/或至少一个特征是在制造包括至少一个内部通道的辊身或辊体时通过铸造制成的。当所述辊身或辊体在使用时，这种图案或特征可以用于便于与所述辊身或辊体的外表面接触的铸造金属铸坯的传输或冷却。
根据本发明的实施方式，所述至少一个内部通道包括以下特征中的至少一者：均匀或不均匀的横截面、均匀或不均匀的横截面面积、距所述辊身或辊体的外表面的距离恒定或不恒定的延伸部、圆形横截面、圆形内表面、锥形几何形状和/或分隔壁。所述至少一个内部通道的至少一部分可以配置为沿平行于所述辊身或辊体的外表面的直线上延伸，或者与所述辊身或辊体的外表面成一定角度延伸。然而，应注意，所述至少一个内部通道不一定必须沿直线延伸通过所述辊身或辊体。例如，所述至少一个内部通道可以沿曲线延伸通过所述辊身或辊体，或者以螺旋形(spiral)、锯齿形(zig-zag)、规则或不规则图案的形式延伸延伸通过所述辊身或辊体，或者以任何其他合适的方式延伸通过所述辊身或辊体。
表述“至少一个内部通道的内表面”旨在表示限制内部通道的边界的表面，即，冷却剂通道的与冷却剂接触的表面。所述内表面的至少一部分可以被铸造为没有可能使碎屑聚集其中或使碎屑聚集所绕着的尖锐的角、槽和凸起，除非在铸造所述辊身或辊体时期望并有意地形成这样的特征。
根据本发明的实施方式，所述至少一个内部通道配置为沿着所述辊身或辊体的长度的最大70％延伸、或沿着所述辊身或辊体的长度的最大60％延伸、或沿着所述辊身或辊体的长度的最大50％延伸。即较短的内部通道可以比较长的内部通道易于铸造。
本发明还涉及一种用于制造根据本发明的实施方式中的任意实施方式的辊身或辊体的方法，所述辊身或辊体为用于包括轴的连续铸造设备的辊系的辊身或辊体，其中，所述辊身或辊体配置为被支撑在所述轴上并且包括至少一个内部通道。所述方法包括通过铸造制成包括所述至少一个内部通道的辊身或辊体的步骤。
表述“铸造”可以包括砂铸(sand casting)、连续铸造或压铸(die casting)，其中，将熔融金属倒入包含具有期望形状的中空腔的模具中，然后使其固化。将固化的零件从模具弹出(/排出)(ejected)或取出(/脱出)，以完成该过程。
应注意，如本文使用的表述“铸造”不包括离心铸造，离心铸造已经用于制造没有内部通道的具有标准尺寸以进一步机加工的旋转对称的坯料(stock material)，诸如薄壁钢瓶(steel cylinder)，而不是用于制造为特定最终用途量身定制的成形零件。在离心铸造中，当浇注熔融金属时，永久性模具(permanent mould)以120-150g的向心加速度连续高速旋转(最高3000r.p.m.)。熔融金属沿着模具壁内扩散，冷却后在此凝固。通常，通过机加工去除最内层和最外层，并且仅使用中间柱状区(intermediary columnar zone)。无法使用离心铸造来制造包括至少一个内部通道的辊身或辊体，是因为无法在离心铸造机中保持产生至少一个内部通道所需的模具(诸如，砂芯结构)。因此，利用离心铸造不能实现本发明的优点和优选的性能。
根据本发明的实施方式，所述方法包括以下步骤：将包括至少一个内部通道的辊身或辊体铸造成单一件，和/或由单一材料铸造包括至少一个内部通道的辊身或辊体。优选地，所述辊身或辊体由相对耐腐蚀的材料制成。钢具有一定的抗腐蚀性。这种所谓的钝化(passivity)是由于在其表面上形成了一层薄而看不见的氧化物层而导致的。该过程通过金属与周围环境中的氧气之间的反应发生。氧化层大大降低了钢的腐蚀速率；据说这种材料已被钝化，即，受诸如空气和水的环境因素的影响较小。某些钢特别适于获得较好的耐腐蚀性。不锈钢就是其中的一个示例，不锈钢中添加的合金元素(主要是铬)使材料具有很好的防腐蚀性能。
如果整个辊身或辊体由耐腐蚀材料制成，则可以省去用耐腐蚀材料涂覆所述辊身或辊体的额外制造步骤，从而进一步减少了制造时间、复杂性和成本。
根据本发明的实施方式，辊身或辊体由具有以下化学成分(以重量％计)的钢制成：Cr 13、Ni 4、Mo 1、Mn 1、Si 1、C 0.1、其余是Fe和不可避免的杂质。作为一种选择，可以使用包含至少12重量％的Cr的马氏体不锈钢。
然而，根据本发明的所述辊身或辊体可以由任何合适的金属或金属合金制成，诸如钢、高强度钢、马氏体钢或马氏体不锈钢。根据本发明的所述辊身或辊体可以是硬面的(hardfaced)，即，它可以包含已被涂覆到构成所述辊身或辊体的基础材料的至少部分的较硬或较坚固的材料。
由于整个辊身或辊体可以由耐腐蚀金属或金属合金(诸如，低碳钢(即，最大碳含量为0.1重量％的钢))制成，因此将仅需要对辊身或辊体表面的磨损外表面进行翻新(refurbishment)即可，因为与具有由耐腐蚀性较低的材料(诸如高碳钢)制成的芯的传统辊身或辊体的端部区域相比，根据本发明的辊身或辊体在关键的辊身或辊体表面(诸如，辊身或辊体的端部区域)上的腐蚀较少。因此，翻新将不再那么复杂和耗时，因此也将较便宜。因此，与传统的辊身或辊体相比，根据本发明的辊身或辊体可以显著地翻新更多次，这延长了辊身或辊体以及包含一个或多个这种辊身或辊体的辊系的至少部分的使用寿命。辊身或辊体的外表面可以使用任何合适的表面硬化方法(hardfacing method)通过涂覆(或重新涂覆)保护涂层来进行翻新。
根据本发明的实施方式，所述方法包括以下步骤：铸造所述辊身或辊体，以使其包括第一端部区域、第二端部区域以及在所述第一端部区域与所述第二端部区域之间的中央区域，其中，所述至少一个内部通道具有位于所述辊身或辊体的中央区域中的至少一个入口和/或位于所述辊身或辊体的中央区域中的至少一个出口，并且其中，所述中央区域沿着所述辊身或辊体的长度的至少50％延伸，或沿着所述辊身或辊体的长度的至少60％、至少70％或至少80％延伸。
根据本发明的实施方式，所述方法包括以下步骤：铸造所述至少一个内部通道，使得所述至少一个内部通道包括以下特征中的至少一者：在所述至少一个内部通道的内表面的至少部分上的图案和/或至少一个特征，诸如凸起，以实现以下中的至少一者：用于控制流动通过所述至少一个内部通道的流体的流动；用于在流动通过所述至少一个内部通道的流体中产生湍流；用于提供增加的接触表面面积，以促进所述辊身或辊体的冷却；和/或用于便于待放置在所述至少一个内部通道中的设备配件(诸如传感器)的安装；在所述辊身或辊体的外表面的至少部分上的图案和/或至少一个特征，诸如凸起；均匀或不均匀的横截面；均匀或不均匀的横截面面积；距所述辊身或辊体的外表面的距离恒定或不恒定的延伸部；圆形横截面；圆形或光滑的内表面；锥形几何形状和/或分隔壁。
根据本发明的所述方法可以包括在已经铸造了包括至少一个内部通道的辊身或辊体之后的其他步骤。例如，可以对所述辊身或辊体的外表面的至少部分进行机加工和/或涂覆表面包覆合金。根据本发明的实施方式，表面包覆合金具有0.1重量％的最大碳含量。
根据本发明的实施方式，所述方法包括对所述辊身或辊体的至少部分进行硬面(/堆焊)(hardfacing)的步骤。例如，硬面涉及将较硬或较坚固的材料涂覆到构成所述辊身或辊体的基础金属的至少部分，以增加其耐磨性。
可以使用任何合适的焊接方法执行堆焊(/硬面)，诸如，包括气体保护焊(gas-shielded welding)和明弧焊(open arc welding)两者的手工电弧焊(SMAW)、熔化极气体保护焊(GMAW)、含氧燃料焊(OFW)、电渣焊(ESW)、粉末等离子焊接(Powder PlasmaWelding)、热喷涂(Thermal Spraying)或激光熔覆(Laser Cladding)。
在制造根据本发明的辊身或辊体之后和/或在对根据本发明的辊身或辊体进行翻新时，可以施加一个或两个或多个硬面层。下列材料中的一种可以用于硬面(/堆焊)：铬基合金、铬镍基合金、钴基合金、镍基合金、碳化铬。例如，在已经铸造了根据本发明的辊身或辊体之后和/或在翻新根据本发明的辊身或辊体时，可以施加包括12重量％的Cr、3重量％的Ni、1重量％的Mo的一个、两个或多个硬面层。
本发明还涉及一种用于连续铸造设备的辊系，所述辊系包括根据本发明的实施方式中的任一实施方式的至少一个辊身或辊体。
本发明还涉及一种连续铸造设备，其包括根据本发明的实施方式中的任一实施方式的至少一个辊身或辊体和/或至少一个辊系。
附图说明
在下文中将参照所附的示意性附图通过非限制性示例进一步解释本发明，其中；
图1示出了连续铸造过程，
图2中的a)示出了根据本发明的实施方式的安装在旋转轴上的辊身，
图2中的b)示出了根据本发明的实施方式的安装在固定轴上的辊身，
图2中的c)示出了根据本发明的实施方式的安装在其一体式轴上的辊体，
图3至图5示出了根据本发明的实施方式的辊身，
图6示出了根据本发明的实施方式的辊身的内部通道，以及
图7以截面示出了根据本发明的在辊身的一端处的砂芯支撑开口的端部处的塞子。
应注意的是，附图没有按比例绘制，并且为了清楚起见，某些特征的尺寸已经被放大。
具体实施方式
图1示出了连续铸造过程，其中熔融金属10被接到钢包(ladle)12中。在经历任何钢包处理(诸如合金化和脱气(degassing))并且达到正确的温度之后，熔融金属10从钢包12经由耐火罩(refractory shroud)传送到中间包(tundish)14。金属从中间包14排放到底部开口(/基部开口)(open-base)的模具16的顶部。模具16被水冷以使与模具16直接接触的熔融金属固化。在模具16中，靠近模具壁的薄金属壳在中间部分(现在称为铸坯(strand))离开模具16的基部进入冷却室18之前凝固；铸坯的壁内的大部分金属仍处于熔融状态。铸坯由密集地间隔开的水冷辊系(roll line)20支撑，辊系(/辊线/板坯连铸辊系)(rollline)20用于支撑铸坯的壁抵抗铸坯内的仍正在固化的液体的铁静态压力(ferrostaticpressure)。为了增加固化速率，当铸坯通过冷却室18时，向铸坯喷洒大量的水。在铸坯已经离开冷却室18后，可以进行铸坯的最终固化。
在示出的实施方式中，铸坯竖直地(或在接近竖直的弯曲路径上)离开模具16，并且当其行进通过冷却室18时辊系20使铸坯逐渐向水平弯曲。(在立式铸造机中，铸坯在其通过冷却室18时保持竖直)。
在离开冷却室18之后，铸坯通过径直(/直线)(straightening)的辊系(如果在立式机以外的机器上进行铸造的话)和拉拔辊系(withdrawal roll line)。最后，通过机械剪切或通过移动的氧(乙)炔焊炬22将铸坯切割成预定长度，并将其带入库存(stockpile)或进行下一成形过程。在许多情况下，铸坯可以继续通过其他辊系以及可以将金属压扁、轧制或挤压成最终形状的其他机构。
图2中的a)示出了根据本发明的实施方式的辊身(/辊套)(roll mantle)24。辊身24包括至少一个内部通道(图2中未示出)，其中，包括其至少一个内部通道的辊身24通过铸造制成。辊身可以以旋转固定的方式安装在可旋转轴26上。例如，连续铸造设备的辊系20可以包括具有外径并由轴承28支撑的共同的可旋转轴26以及固定地支撑在可旋转轴24上以沿着其外表面34输送金属铸坯的多个辊身24，每个辊身24具有与可旋转轴26的外径对应的内径。
图2中的b)示出了辊系设计的可选类型，其中，根据本发明的实施方式的辊身24可以配置为借助于轴承28安装在不可旋转的固定轴27上，其中，辊身24配置为能够相对于固定轴28旋转。
图2中的c)示出了根据本发明的实施方式的包括一体式轴25a的辊体25。
图3至图5示出了包括多个内部通道36的辊身24，当辊身24在使用时，多个内部通道36可以用作冷却剂通道。
图3是根据本发明的具有长度L的全铸造辊身(fully cast roll mantle)24的立体图。辊身24的长度L可以是400mm至800mm。辊身24的外表面34可以在辊身24的制造期间通过铸造设置有图案和/或至少一个特征。这种特征可以用于便于金属铸坯沿着辊系20传输或者用于促进金属铸坯的冷却。优选地，根据本发明的辊身或辊体不包括任何硬面(/堆焊/表面硬化)(hardfacing)，从而减少制造时间、复杂性和成本。
图4示出了切去一部分的辊身，以示出辊身24内部的多个轴向内部通道36的延伸。在示出的实施方式中，辊身24设置有外周孔冷却(也称为转轮冷却(revolver cooling))和倾斜(skewed)的内部通道36。然而，根据需要，根据本发明的辊身24的至少一个内部通道可以包含以任何轴向、非轴向、径向、非径向、对称、非对称、规则或不规则的方式配置的一个或多个内部通道。优选地，内部通道入口40和出口42配置在辊身24的中央区域CR中。
图5示出了辊身24的中间部分的横截面。在示出的实施方式中，辊身24包括多个具有圆形横截面且主要在辊身24的纵向方向上延伸的内部通道36。辊身24可以安装在可旋转轴26上，其中，辊身24配置为以旋转固定的方式被支撑在可旋转轴26上。可旋转轴26可以包括冷却剂线路，并且辊身34的内部通道36构成配置为与可旋转轴26的冷却剂线路流体连通的内部冷却剂通道。例如，冷却剂(诸如水或任何其他合适的流体或流体混合物)可以在辊身24的中央处(即，沿着辊身的长度L的一半)或在辊身的中央区域内从可旋转轴26的冷却剂线路供给到辊身34的内部通道36。
冷却剂通道36的至少一个冷却剂入口40和至少一个冷却剂出口42可以经由可旋转轴26中的一个或多个径向或非径向通道与可旋转轴26的冷却剂线路流体连通。然而，应注意的是，可以以任何合适的方式在冷却剂通道36的冷却剂入口40与冷却剂线路之间提供流体连通。
图6示出了根据本发明的另一实施方式的辊身24，其中，辊身24包括第一端部区域(ER1)、第二端部区域(ER2)以及在第一端部区域(ER)与第二端部区域(ER2)之间的中央区域(CR)。辊身24包括多个内部通道36，在图6中示出了其中之一。内部通道36具有位于辊身24的中央区域(CR)中的入口40和位于辊身24的中央区域(CR)中的出口42。中央区域(CR)沿着辊身的长度(L)的至少50％延伸。
图6示出了根据本发明的实施方式的当辊身24在使用时冷却剂可以被如何配置流动通过辊身24。来自可旋转轴26的冷却剂线路的冷却剂可以流动(例如，借助于泵、阀和流体分配器)到多个流体入口40，流体入口40可以绕着辊身24的内表面配置在辊身24的中央区域CR中。然后，冷却剂沿着辊身24中的冷却剂通道36沿图6中的箭头所示的方向流动，并经由至少一个流体出口42返回到可旋转轴26中的冷却剂线路，流体出口42可以绕着辊身24的内表面配置在辊身24的中央区域CR中。
图3、图4和图7示出了位于辊身24的一端的塞子(plug)38。这些塞子38用于至少部分地封闭或密封由砂芯支撑件(sand core support)留下的一个或多个开口37。在包括其至少一个内部通道36的辊身24的铸造期间，砂芯可以用作模具。在铸造期间可能需要支撑砂芯。在已经铸造出包括至少一个内部通道36的辊身24之后，将砂芯移除并且将(多个)砂芯支撑件移除。
由任何合适的材料制成的任何合适的塞子、止动件或密封件38可以用于封闭、阻塞或密封由铸造过程产生的一个或多个开口，诸如一个或多个砂芯支撑件开口37。例如，可以使用固定的或可移除的塞子、止动件或密封件以部分地阻塞、完全地阻挡或密封开口的至少一部分。根据本发明的实施方式，塞子、止动件或密封件38是可移除的，使得砂芯支撑件开口可以用于检查、清洁或进入内部通道36。
内部通道36可以用于包含冷却剂、用于容纳设备配件、用于容纳传感器的至少一部分、用于包含便于辊身的组装和/或拆卸的流体、用于包含润滑剂、用于当辊身支撑在可旋转轴上时允许从辊身的外部访问(/进入)至少一个内部通道。
根据本发明的实施方式，内部通道36的内表面的至少一部分可以包括图案和/或至少一个特征(诸如凸起)，该图案和/或至少一个特征在制造辊身24时通过制造制成。图案或至少一个特征配置用于控制流动通过至少一个内部通道的流体的流动、用于在流动通过至少一个内部通道的流体中产生湍流、用于提供增加的接触表面面积以促进辊身的冷却、用于便于将设备配件(诸如传感器)安装在至少一个内部通道内。
通过使用铸造来制造包括至少一个内部通道36的辊身24，内部通道36的至少一部分可以在铸造期间设置有以下特征的一个或多个：均匀或不均匀的横截面、均匀或不均匀的横截面面积、距辊身的外表面的距离恒定或不恒定的延伸部、圆形横截面、圆形或光滑的内表面、锥形几何形状和/或分隔壁。
根据本发明的实施方式中的任一实施方式的包括其至少一个内部通道34的辊身24优选地通过铸造由单一材料制成单一件，优选地，由耐腐蚀材料制成。
根据本发明的实施方式，制造方法可以包括以下步骤：使用任何合适的硬面(/堆焊)(hardfacing)方法将耐磨涂层和/或耐腐蚀涂层涂覆到铸造的辊身24的外表面的至少部分。
本发明的在权利要求书的范围内的进一步变型对本领域技术人员将是明显的。
Claims (10)
1.一种辊身(24)或辊体(25)，用于包括轴(26、27、25a)的连续铸造设备的辊系(20)，其中，所述辊身(24)或所述辊体(25)配置为被支撑在所述轴(26、27、25a)上，并且其中，所述辊身(24)或所述辊体(25)包括至少一个内部通道(36)，其特征在于，包括所述至少一个内部通道(36)的所述辊身(24)或所述辊体(25)是通过铸造而制成的。
2.根据权利要求1所述的辊身(24)或辊体(25)，其特征在于，所述连续铸造设备包括可旋转轴(26)，其中，所述辊身(24)或所述辊体(25)配置为以旋转固定的方式支撑在所述轴(26、27)上，其中，所述可旋转轴(26)包括冷却剂线路，并且所述至少一个内部通道(36)构成被配置为与所述冷却剂线路流体连通的至少一个内部冷却剂通道。
3.根据权利要求1或2所述的辊身(24)或辊体(25)，其特征在于，所述辊身(24)或所述辊体(25)包括第一端部区域(ER1)、第二端部区域(ER2)以及位于所述第一端部区域(ER1)与所述第二端部区域(ER2)之间的中央区域(CR)，其中，所述至少一个内部通道(36)具有位于所述辊身(24)或所述辊体(25)的所述中央区域(CR)中的至少一个入口(40)和/或位于所述辊身(24)或所述辊体(25)的所述中央区域(CR)中的至少一个出口(42)，其中，所述中央区域(CR)沿着所述辊身(24)或所述辊体(25)的长度(L)的至少50％延伸。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的辊身(24)或辊体(25)，其特征在于，所述至少一个内部通道(36)配置为使得能够用于以下中的至少一者：
·用于包含冷却剂，
·用于容纳设备配件，
·用于容纳传感器的至少部分，
·用于包含便于所述辊身(24)或所述辊体(25)的组装和/或拆卸的流体，
·用于包含润滑剂，
·用于当所述辊身(24)或所述辊体(25)支撑在所述可旋转轴(26)上时允许从所述辊身(24)或所述辊体(25)的外部访问所述至少一个内部通道(36)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的辊身(24)或辊体(25)，其特征在于，所述至少一个内部通道(36)具有内表面，并且所述内表面的至少部分包括图案和/或至少一个特征，诸如为凸起，所述图案和/或至少一个特征是在制造所述辊身(24)或所述辊体(25)时通过铸造制成的，所述图案和/或至少一个特征配置为实现以下中的至少一者：
·用于控制流动通过所述至少一个内部通道(36)的流体的流动，
·用于在流动通过所述至少一个内部通道(36)的流体中产生湍流，
·用于提供增加的接触表面面积，以促进所述辊身(24)或所述辊体(25)的冷却，
·用于便于待放置在所述至少一个内部通道(36)中的设备配件的安装，所述设备配件诸如为传感器。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的辊身(24)或辊体(25)，其特征在于，所述至少一个内部通道(36)的至少部分包括以下特征中的至少一者：
·均匀或不均匀的横截面，
·均匀或不均匀的横截面面积，
·距所述辊身(24)或所述辊体(25)的外表面(34)的距离恒定或不恒定的延伸部，
·圆形横截面，
·圆形或光滑的内表面，
·锥形几何形状，
·分隔壁。
7.一种用于制造辊身(24)或辊体(25)的方法，所述辊身(24)或所述辊体(25)用于包括轴(26、27、25a)的连续铸造设备的辊系(20)，其中，所述辊身(24)或所述辊体(25)配置为被支撑在所述轴(26、27、25a)上并且包括至少一个内部通道(36)，其特征在于，所述方法包括通过铸造来制造包括所述至少一个内部通道(36)的所述辊身(24)或所述辊体(25)的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将包括至少一个内部通道(36)的所述辊身(24)或所述辊体(25)铸造成单个件，和/或由单一材料铸造包括至少一个内部通道(36)的所述辊身(24)或所述辊体(25)，和/或由耐腐蚀材料铸造包括至少一个内部通道(36)的所述辊身(24)或所述辊体(25)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：铸造所述辊身(24)或所述辊体(25)，使得所述辊身(24)或所述辊体(25)包括第一端部区域(ER1)、第二端部区域(ER2)以及在所述第一端部区域(ER1)与所述第二端部区域(ER2)之间的中央区域(CR)，其中，所述至少一个内部通道(36)具有位于所述辊身(24)或所述辊体(25)的所述中央区域(CR)中的至少一个入口(40)和/或位于所述辊身(24)或所述辊体(25)的所述中央区域(CR)中的至少一个出口(42)，其中，所述中央区域(CR)沿着所述辊身(24)或所述辊体(25)的长度(L)的至少50％延伸。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：铸造所述至少一个内部通道(36)，使得所述至少一个内部通道(36)包括以下特征中的至少一者：
·在所述至少一个内部通道(36)的内表面的至少部分上的图案和/或至少一个特征，诸如为凸起，以实现以下中的至少一者：用于控制流动通过所述至少一个内部通道(36)的流体的流动；用于在流动通过所述至少一个内部通道(36)的流体中产生湍流；用于提供增加的接触表面面积，以促进所述辊身(24)或所述辊体(25)的冷却；和/或用于便于待放置在所述至少一个内部通道(36)中的设备配件的安装，所述设备配件为诸如传感器，
·在所述辊身(24)或所述辊体(25)的外表面(34)的至少部分上的图案和/或至少一个特征，诸如为凸起，
·均匀或不均匀的横截面，
·均匀或不均匀的横截面面积，
·距所述辊身(24)或所述辊体(25)的外表面(34)的距离恒定或不恒定的延伸部，
·圆形横截面，
·圆形或光滑的内表面，
·锥形几何形状，
·分隔壁。
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