CN1195599C - 双转鼓连续铸造装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于铸造金属片(4)的双转鼓连续铸造装置，该装置通过将熔化金属(3)供应至由一对在相反方向中转动的冷却转鼓(1)和侧门(2)形成的浇口中，并通过熔化金属(3)与冷却转鼓表面的接触来冷却熔化金属(3)，从而形成固化的壳。冷却转鼓(1)由一个鼓体(11)和一个鼓套(10)组成，鼓体(11)具有在相反端的轴部，鼓套(10)安装在鼓体(11)的外周部分上。另外还提供了一种用于阻止在铸造过程中由鼓体(11)构造部件的热膨胀差异所产生不同负面影响的装置。因此增大了装置的可靠性且提高了铸造的质量。

Description

双转鼓连续铸造装置和方法

                    技术领域

本发明涉及一种用于连续铸造金属片的双转鼓连续铸造装置和方法。

                    背景技术

图17所示为一种常用转鼓连续铸造装置的透视图。

根据该装置，将熔化金属3供应至由一对转动方向相反(按着图中箭头所示的方向)的冷却转鼓1、1和侧门2、2形成的浇口中，并与冷却转鼓1、1的表面相接触而形成固化的壳，从而铸造成一个薄带式铸件(金属片)4。

图18所示为沿图17中的线D-D所做的放大剖视图，图中显示了在接触点处与冷却转鼓的端部进行滑动接触的侧门滑动部分，在所述接触点处，成对冷却转鼓的表面相距最近。

成对冷却转鼓1、1端表面1a、1a移动而与安装在侧门2上的陶瓷盘5进行滑动接触，成对冷却转鼓1、1的表面边缘部分1b、1b对熔化金属3进行密封，从而阻止熔化金属3泄露出浇口之外。此时，成对冷却转鼓1、1的端表面1a、1a在轴向(转鼓的轴线方向)上不能进行相对运动，且必须与陶瓷盘5进行平面接触。

上述冷却转鼓1的惯用内部构造如图19-21所示。

每个冷却转鼓1均具有这样一种结构，其中，利用一个由钢(SUS，不锈钢)制造的鼓体(芯部件)11从内部支撑、由铜(Cu)合金制造的外鼓套10，以增大冷却转鼓1的刚度。中空轴部分11a整体组装到鼓体11的相反端部上。图19-21中的箭头指示了冷却水的流动。

图19中所示的冷却转鼓是由本申请人在日本专利申请No.1986-66987中提出来的。该冷却转鼓包括：鼓体11；可拆卸地安装到鼓体11外周部分上的鼓套10；插入到鼓套10和鼓体11的结合端部之间、以将鼓套10和鼓体11固定的一对楔形环12A、12B；紧固到鼓体11的相反端表面上以保持楔形环之一即12B的固定环13。

图20也显示了一种结构，其中，鼓套10由向内布置的鼓体11支撑，并通过角焊14将鼓套10和鼓体11的结合端焊接在一起。

图21也显示了一种结构，其中，鼓套10由向内布置的鼓体11支撑，并利用收缩配合15将鼓套10与鼓体11的整个接触表面结合在一起。

但是，在图19所示的冷却转鼓中，仅通过楔形环12A、12B的摩擦力不能限制鼓套10在铸造过程中由热变形(热负荷)所产生的轴向延伸来阻止滑动。因此，鼓套就会在轴向延伸，且不能保证其延伸部分相对于转鼓中心轴向对称。这样，成对冷却转鼓1、1的端部之间的轴向偏移就产生了这样一个问题，即不能对冷却转鼓和侧门2之间的熔化金属进行充分密封。

在图20所示的冷却转鼓中，角焊14的位置限制了鼓套10的延伸，但其耐久性较低，焊接区域一旦被破坏，鼓套10就相对于轴中心非轴向对称地延伸。因此，成对冷却转鼓1、1的端部之间的轴向偏移就产生了这样一个问题，即不能对冷却转鼓和侧门2之间的熔化金属进行充分密封。

在图21所示的冷却转鼓中，鼓套10和鼓体11的结合部分的整个表面可被夹紧在一起。但是，即使在鼓套10的弹性变形范围内压合的最紧，鼓套10在铸造过程中的延展力也大于结合表面的摩擦力，从而在配合表面上产生滑动。此外，该结构不能保证鼓套10相对于中心轴向对称延伸。因此，成对冷却转鼓1、1的端部之间的轴向偏移就产生了这样一个问题，即不能对冷却转鼓和侧门2之间的熔化金属进行充分密封。

此外，在收缩配合或压紧过程中可增大结合力以增大滑动阻力，从而阻止在配合表面上的滑动。在这种情况下，就存在由铜合金制造的鼓套10被撕裂成片的危险。为阻止这种危险的发生，必须增大由铜合金制造的鼓套10的厚度。

这样，在铜合金鼓套10的制造过程中就很难进行锻造，且在质量上也产生很大的变化。因此，铜合金鼓套10的表面层在铸造过程中的热负荷的作用下被迅速破坏，这样，就产生了一个铜合金鼓套10的寿命较短的问题。

通常情况下不对鼓体11进行温度控制，这样，在铸造过程中，转鼓顶周(凹进的顶周)在热负荷作用下产生较大的变化。因此就产生了这样一个问题，即制造不出具有适当凸出顶周(铸件顶周)的铸件。

本发明的目的是提供一种双转鼓连续铸造装置和方法，该装置和方法中的装置可阻止由构造部件的热膨胀差异产生的多种负面影响，从而增大了装置的可靠性并提高铸造的质量。

                    发明内容

为达到上述目的，本发明申请一种用于铸造金属片的双转鼓连续铸造装置，该装置通过将熔化的金属供应至由一对在相反方向转动的冷却转鼓和侧门形成的浇口，并通过熔化金属与冷却转鼓表面的接触来冷却熔化金属，从而形成固化的壳，其中

冷却转鼓由一个鼓体和一个鼓套组成，鼓体具有在相反端的轴部，鼓套安装在鼓体的外周部分上，以及

还提供了一种装置，以阻止在铸造过程中由于鼓体构造部件的热膨胀差异而产生的不同负面影响。

根据该特征就可阻止由构造部件的热膨胀差异而引起的不同负面影响，从而增大了装置的可靠性且提高了铸造的质量。

鼓体由下述部分组成并可分解为：一对轴部件，轴部件具有整体布置的轴部分，所述轴部件与鼓套的端部相结合；位于轴部件之间的一个芯部件，该芯部件收缩配合到鼓套的内周表面上，且不与轴部件相接触。

根据该特征，就可阻止成对冷却转鼓端部的轴向偏移，并阻止熔化金属的泄漏。

在鼓套和从内部支撑鼓套的芯部件之间的收缩配合中，在转鼓轴线方向中间部分处的配合紧密程度系数大于在端部的配合紧密程度系数。

根据该特征，中间部分处的接触压阻力大于在端部处的接触压阻力，这样就不会产生滑动。另一方面，在转鼓的每次转动过程中，其相反的端部相对于鼓套和芯部件的中间部分进行稍微的滑动。芯部件在总体上不会产生较大的运动。

从内部支撑鼓套的芯部件在转鼓轴线方向上的中间部分的壁厚大于其端部的壁厚。

根据该特征，中间部分处的接触压阻力大于在端部处的接触压阻力，这样就不会产生滑动。另一方面，在转鼓的每次转动过程中，其相反的端部相对于鼓套和芯部件的中间部分进行稍微的滑动。芯部件在总体上不会产生较大的运动。

鼓套的端部和轴部件通过螺栓紧固在一起。

根据该特征，安装表面的配合紧密程度系数可被降低。这样，就可较容易地进行轴部件的安装和拆卸。

至少在鼓体中的圆周方向上以预定的间隔形成多条热水通道，每条热水通道在转鼓的轴线方向上沿着鼓体和鼓套的结合表面延伸。

根据该特征，可减小在铸造过程中达到高温的芯部件和鼓套之间的热膨胀差异。这样，作用在鼓套和芯部件之间的收缩配合结合表面上的剪切力小于摩擦力而不会产生偏移。因此，在成对冷却转鼓的端部之间不发生轴向偏移，从而就可阻止熔化金属的泄漏。

热水向热水通道的供应和从其中的排放，由沿着鼓体的内表面形成的热水套来执行，以对鼓体的内表面进行加热。

根据该特征，热水流经鼓体的内表面并通过鼓体的内部。这样，就对整个鼓体进行加热。

将已流过鼓套的冷却水孔和经热交换而转变成热水的冷却水供应至热水通道。

根据该特征，不需要从冷却转鼓的外部进行热水的供应。因此，不需要进入冷却转鼓的热水供应管道等部件，这样就简化了结构而降低了冷却转鼓的成本。

在铸造开始之前向热水管道供应热水以对转鼓进行预热。

根据该特征，在铸造过程中，成对冷却转鼓的端部之间不存在偏移，这样就显著缩短了开始铸造的准备操作所需的时间。

鼓体由钢(SUS)制成，鼓套由铜(Cu)合金制成，钢(SUS)鼓体包括多个在轴向上以一定的间隔分离布置的环形芯部件。

根据该特征，在铜合金鼓套的内部存在这样的部分，即钢芯部件配合在鼓套上，并对鼓套进行支撑的部分和可选择地形成其上不存在钢芯部件的部分。铜合金鼓套可在无钢芯部件的部分中的轴向上自由改变。在存在钢芯部件的部分中，将铜合金鼓套和钢芯部件之间的配合部分的轴向长度分解为较短的长度，这样，在配合部分中就不发生相对滑动。因此，在将铜合金鼓套和钢芯部件配合的过程中可减小密闭力，可以较小的厚度形成铜合金鼓套。这样，就可得到重量较轻且使用寿命较长的冷却转鼓。

铜合金鼓套由60-100mm的厚片材构成。

根据该特征，与这种类型的惯用铜合金鼓套相比，这种铜合金鼓套可显著减小厚度、降低重量且延长使用寿命。常用铜合金鼓套具有120-150mm的较大壁厚。

在分离布置的多个芯部件中，位于鼓体的相反端的芯部件具有轴向端表面，鼓轴就安装在轴向端表面上，所述芯部件还具有周向表面，该周向表面配合在铜合金鼓套上，这样形成的周向表面比在鼓体中间部分处的芯部件的周向表面要宽。布置在中间部分中的芯部件均具有一个在其周向表面上的宽度较小的凸出部分，该宽度较小的凸出部分配合在铜合金鼓套上。

根据该特征，在相反端部的芯部件可承受较大的负载。中间部分中的芯部件相对于铜合金鼓套的延伸部按比例增大了自由区，这样，在配合表面处的抗滑动效果会更好。因此，就可得到具有较长使用寿命的优选冷却转鼓，该冷却转鼓可用作为具有较长形体、重量较大的铸造转鼓。

在鼓套中布置有外层水通道，在鼓体中布置有内层水通道，冷却水被供应至外层水通道和内层水通道，布置有一个测量装置以检测从内层水通道排放的冷却水温度，布置有一个控制装置以根据来自测量装置的冷却水温度来控制供应至内层水通道的冷却水温度。

根据该特征，按照从内层水通道排放的冷却水温度来控制供应至内层水通道的冷却水温度。这样，就可以良好的反应来进行与冷却转鼓的热膨胀相应的金属片顶周(crown)的控制。

在鼓套中布置有外层水通道，在鼓体中布置有内层水通道，冷却水被供应至外层水通道和内层水通道，布置有一个测量装置，以检测从冷却转鼓输送的金属片在板宽度方向的外形，布置有一个控制装置以根据来自测量装置的外形来控制供应至内层水通道的冷却水温度。

根据该特征，供应至内层水通道的冷却水温度，是根据从冷却转鼓输送的金属片的顶周进行控制的。这样就可以较高的精度来进行与冷却转鼓的热膨胀相应的金属片的顶周控制。

在鼓套中布置有外层水通道，在鼓体中布置有内层水通道，冷却水被供应至外层水通道和内层水通道，布置有一个测量装置，以检测从内层水通道排放的冷却水温度，及从冷却转鼓供应的金属片在板宽度方向的外形，布置有一个控制装置以根据来自测量装置的冷却水温度和外形，控制供应至内层水通道的冷却水温度。

根据该特征，供应至内层水通道的冷却水温度，是根据从冷却转鼓输送的金属片的顶周、和从内层水通道排放的冷却水温度来控制的。这样就可以良好的反应和较高的精度进行与冷却转鼓的热膨胀相应的金属片的顶周控制。

在用于铸造金属片的双转鼓连续铸造装置中，通过将熔化金属供应至由一对在相反方向转动的冷却转鼓和侧门形成的浇口，并通过使熔化金属与冷却转鼓的表面相接触而使其冷却，从而形成一个固化的壳，双转鼓连续铸造方法包括：

由鼓体和鼓套形成冷却转鼓，所述鼓体具有在相反端部的轴部，所述鼓套安装在鼓体的外周部分上，以及

用于阻止在铸造过程中由鼓体构成部件的热膨胀差异而引起不同负面影响的执行装置，所述装置为：

至少在鼓体内且在圆周方向上以预定的间隔形成的多条热水通道，每条热水通道在转鼓的轴线方向上沿着鼓体和鼓套的结合表面延伸，以及

利用沿着鼓体的内表面形成的热水套，执行向热水通道供应热水和从其中的排放，以对鼓体的内表面进行加热。

根据该特征，可减小在铸造过程中达到高温的鼓套和芯部件之间的热膨胀差异。这样，作用在鼓套和芯部件之间的收缩配合结合表面上的剪切力小于摩擦力而不会产生偏移。因此，在成对冷却转鼓的端部之间不产生轴向偏移，从而就可阻止熔化金属的泄漏。此外，热水流经鼓体的内表面并通过鼓体的内部。这样，就对整个鼓体进行加热。

一种双转鼓连续铸造方法，该方法包括：

在每个冷却转鼓的部分中沿着冷却转鼓的圆周表面布置外层水通道；

从外层水通道向内的内部布置内层水通道；

在向外层水通道和内层水通道供应冷却水的同时铸造金属片，该方法还包括：

测量从内层水通道排放的冷却水的温度；以及

根据所测量的温度来控制供应至内层水通道的冷却水温度，从而控制金属片的顶周。

根据该特征，供应至内层水通道的冷却水的温度，是根据从冷却转鼓供应的金属片的顶周来控制的。这样就可以较高的精度进行与冷却转鼓的热膨胀相应的金属片的顶周控制。

一种双转鼓连续铸造方法，该方法包括：

在每个冷却转鼓的部分中沿着冷却转鼓的圆周表面布置外层水通道；

从外层水通道向内的内部布置内层水通道；

在向外层水通道和内层水通道供应冷却水的同时铸造金属片，该方法还包括：

测量从冷却转鼓输送的金属片在板宽度方向的外形；以及

根据所测量的外形来控制供应至内层水通道的冷却水的温度，从而控制金属片的顶周。

根据该特征，供应至内层水通道的冷却水的温度，是根据从冷却转鼓输送的金属片的顶周来控制的。这样就可以较高的精度来进行与冷却转鼓的热膨胀相应的金属片的顶周控制。

一种双转鼓连续铸造方法，该方法包括：

在每个冷却转鼓的部分中沿着冷却转鼓的圆周表面布置外层水通道；

在从外层水通道向内的内部布置内层水通道；

在向外层水通道和内层水通道供应冷却水的同时铸造金属片，该方法还包括：

测量从冷却转鼓输送的金属片在板宽度方向的外形；以及

根据所测量的外形来控制供应至内层水通道的冷却水温度，从而控制金属片的顶周。

根据该特征，供应至内层水通道的冷却水的温度，是根据从冷却转鼓输送的金属片的顶周，和从内层水通道排放的冷却水的温度来控制的。这样就可以良好的反应和较高的精度，进行与冷却转鼓的热膨胀相应的金属片的顶周控制。

                    附图说明

图1为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第一个实施例；

图2为冷却转鼓端部的安装表面处的表面压力分布解释图；

图3为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第二个实施例；

图4为一个冷却转鼓的端部结构剖视图，图中显示了本发明的第三个实施例；

图5为一个冷却转鼓的端部结构剖视图，图中显示了本发明的第四个实施例；

图6为一个冷却转鼓的端部结构剖视图，图中显示了本发明的第五个实施例；

图7为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第六个实施例；

图8为沿图7中的A-A线所做的剖视图；

图9为冷却转鼓的冷水路径和热水路径的示意性结构图；

图10为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第七个实施例；

图11为沿图10中的B-B线所做的剖视图；

图12为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第八个实施例；

图13a和13b显示了根据本发明第九个实施例的一个冷却转鼓，图13a所示为冷却转鼓的纵向剖视图，图13b所示为图13a中的C部分的放大视图；

图14为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第十个实施例；

图15显示了图14中所示的冷却转鼓的垂直剖视图；

图16为冷却转鼓的顶周调整装置的示意性结构图；

图17为一种常用转鼓连续铸造装置的透视图；

图18为沿图17中的D-D线所做的剖视图，图中显示了在接触点处与冷却转鼓的端部进行滑动接触的侧门的滑动部分，在所述接触点处，成对冷却转鼓的表面相距最近；

图19为作为一种惯用例子的冷却转鼓的内部结构剖视图；

图20为作为一种不同惯用例子的冷却转鼓的端部结构剖视图；

图21为一种不同惯用例子的冷却转鼓端部结构剖视图；

                    具体实施方式

下面参考附图并通过实施例将对根据本发明的双转鼓连续铸造装置进行详细描述。

(第一实施例)

图1所示为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第一个实施例。图2所示为冷却转鼓的端部的安装表面处的表面压力分布解释图。

如图1所示，冷却转鼓1包括一个鼓体11和一个鼓套10。在鼓体11的相反端部具有中空的轴部分11a，鼓套10安装在鼓体11的外周部分上。鼓体11由下面几部分形成并可分解为：一对轴部件11A和一个芯部件11B，轴部件11A具有与其整体形成的中空轴部分11a，轴部件11A与鼓套10的端部相结合，芯部件11B布置在轴部件11A之间并收缩配合到鼓套10的内圆周表面上，且不与轴部件11A相接触。

鼓套10采用具有高强度的材料(例如：铜合金)通过溶解热处理制成，然后经冷锻和时效处理。鼓套10通过收缩配合15结合到芯部件11B上。此时，将转鼓在轴向中的中间部分处的收缩配合结合表面的配合紧密程度系数(通过顶周来给出)设定为端部的配合紧密程度系数的1.2倍。

成对轴部件11A和鼓套10通过收缩配合相结合，结合表面的配合紧密程度系数稍微小于芯部件11B和鼓套10之间收缩配合的配合紧密程度系数。轴部件11A和芯部件11B利用较硬的材料(例如：不锈钢)制成。

冷却水流过轴部件11A之一的中空轴部分11a，并通过另一个轴部件11A的中空轴部分11a排放。在冷却转鼓1的内部，冷却水沿着双路径冷却水系统运行。

在所述路径之一中，在轴部件11A之一的中空轴部分11a中流动的冷却水，穿过一个轴部件11A内的冷却水孔17a，并被引导入鼓套10中的冷却水孔18b。在冷却水孔18b中，冷却水带走积聚在鼓套10中的热量。然后，冷却水穿过另一个轴部件11A中的冷却水孔17d和冷却水套19b，并通过另一个轴部件11A的中空轴部分11a而排放到冷却转鼓之外。

在另一条路径中，冷却水通过另一个轴部件11A内的冷却水孔17b而被引导入鼓套10的冷却水孔18a中。在冷却水孔18a中，冷却水带走积聚在鼓套10中的热量。然后，冷却水穿过一个轴部件11A中的冷却水孔17c和一个冷却水套19a，再穿过冷却水管20，到达另一个轴部件11A的冷却水套19b。冷却水从此处通过另一个轴部件11A的中空轴部分11a而排放到冷却转鼓之外。

在冷却转鼓1的周向上布置有双路径冷却水系统，两条路径周向地交互安置。这样，在鼓套10的冷却水孔18a和18b中流动的冷却水形成反向的水流。

根据这样构造的双转鼓连续铸造装置的冷却转鼓1，鼓套10和芯部件11B通过收缩配合15结合在一起。因此，在铸造过程中作用在鼓套10和芯部件11B上的剪切应力，由于热膨胀差异而增大，从而使结合表面产生滑动。但是，在本发明的结构中，芯部件11B和成对的轴部件11A是独立的部件，它们不相互接触。此外，轴部件11A的配合表面的长度较短。这样，如图2所示，在铸造过程中就出现了接触压力型式P。因此，轴部件11A的内配合表面(即与在转鼓轴向中的中间部分相面对的表面)产生滑动，而其外配合表面不滑动。

因此，相对于成对冷却转鼓1的支撑，在转鼓端部表面的轴向不存在相对的偏移。

此外，将鼓套10和芯部件11B在转鼓轴线方向上的中间部分的结合表面的配合紧密程度系数，设定为端部配合紧密程度系数的1.2倍。因此。中间部分的接触压力阻力，大于端部的接触压力阻力，这样就不会产生滑动。另一方面，在每次的转动过程中，相反端部相对于鼓套10和芯部件11B的中间部分产生轻微的滑动。因此，芯部件11B总体上不会产生较大的运动。

[第二实施例]

图3所示为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第二个实施例。

在这个实施例中，芯部件11B在转鼓轴线方向上的中间部分的壁厚，大于端部的壁厚，以保持较高的接触压力阻力。在中间部分处，收缩配合的配合紧密程度系数增大了。该实施例显示了与第一个实施例相同的效果。

[第三实施例]

图4所示为一个冷却转鼓的端部结构剖视图，图中显示了本发明的第三个实施例。

在该实施例中，将鼓套10和轴部件11A结合在一起的方法，是利用螺栓21紧固替代收缩配合。根据该实施例可减小在配合表面处的配合紧密程度系数。这样，其优点在于除了可达到与第一个实施例相同的效果之外，还可较容易地实现轴部件11A的安装和拆卸。

[第四实施例]

图5所示为一个冷却转鼓的端部结构剖视图，图中显示了本发明的第四个实施例。

在该实施例中，鼓套10和轴部件11A的结合是通过焊接14进行的。根据该实施例，其优点在于除了可达到与第一个实施例相同的效果之外，可容易且快速地进行连接操作。

[第五实施例]

图6所示为一个冷却转鼓的端部结构剖视图，图中显示了本发明的第五个实施例。

在该实施例中，鼓套10由一个钢环23支撑，钢环通过螺栓21安装在轴部件11A上。根据该实施例，其优势在于除了可达到与第一个实施例相同的效果之外，可自由地选择轴部件11A的材料。

[第六实施例]

图7所示为本发明第六个实施例的冷却转鼓的内部结构剖视图。图8所示为沿图7中的A-A线所做的剖视图。图9所示为冷却转鼓的冷水路径和热水路径的示意性结构图。

如图7和8所示，在铸造过程中，本实施例不从冷却转鼓的外面供应热水，但却利用经热交换之后转变为热水的冷却水。将冷却水引导入冷却转鼓的路径有两条。

在一条路径中，已流过一个轴部件11A的中空轴部分11a的约25℃冷却水，进入一个冷却水套20a。冷却水从此处通过在芯部件11B中形成的一个冷却水孔21a，引导入鼓套10中的一个冷却水孔22b，冷却水孔21a位于一个轴部件11A的旁边。在冷却水孔22b中，冷却水带走积聚在鼓套10中的热量而被加热至约43℃。然后，冷却水穿过热水通道30b，并通过在芯部件11B中形成的冷却水孔21b而到达从芯部件11B向内的一个空间，所述热水通道30b在转鼓轴线方向沿着芯部件11B和鼓套10之间的结合表面在芯部件11B之内延伸，冷却水孔21b位于轴部件11A的旁边。冷却水从此处通过另一个轴部件11A的中空轴部分11a而排放出冷却转鼓。

在另一条路径中，冷却水从冷却水套20a流经冷却水管道23，进入在另一个轴部件11A旁边形成的另一个冷却水套20b。冷却水从此处通过在芯部件11B中形成的一个冷却水孔21c，被引导入鼓套10中的一个冷却水孔22a，冷却水孔21c位于另一个轴部件11A的旁边。在冷却水孔22a中，冷却水带走积聚在鼓套10中的热量而被加热至约43℃。然后，被加热的水穿过热水通道30a，并通过在芯部件11B中形成的冷却水孔21d，到达从芯部件11B向内的一个空间，所述热水通道30a在转鼓轴线方向沿芯部件11B和鼓套10之间的结合表面，在芯部件11B之内延伸，冷却水孔21d位于另一轴部件11A的旁边。被加热的水从此处通过另一个轴部件11A的中空轴部分11a而被排放出冷却转鼓。

根据这条路径，芯部件11B的内部空间就充注了已完成热交换的约43℃的冷却水。冷却水的上述两种类型的路径在冷却转鼓1的周向上交互布置。这样，流过鼓套10中的冷却水孔22a、22b的冷却水，及热交换之后流过芯部件11B中的热水通道30a、30b的冷却水，就形成反向流(参见图8)。本实施例的其他特征均与图18中所示的惯常用例子中的特征相同。

根据本实施例，如上所述，用于加热芯部件11B的热水是在鼓套10中被加热的冷却水。这样，冷却水在鼓套10中被加热至约为43℃，这就足以能加热芯部件11B。

由于存在这个优点，这样就减小了芯部件11B和在铸造过程中达到高温的鼓套10之间的热膨胀差异。因此，作用在鼓套10和芯部件11B之间收缩配合的结合表面上的剪切力，小于摩擦力而不会产生偏移。这样，在成对冷却转鼓1的鼓套10的端部不发生相对偏移，从而可消除冷却转鼓的端部和侧门2之间的不良密封。

此外，本实施例不需要从冷却转鼓1的外部供应热水。这样就不需要进入冷却转鼓1的热水供应管等部件，从而简化了结构且降低了冷却转鼓1的成本。

在本实施例中，如图9所示，在开始铸造之前将热水供应至上述两种类型的冷却水路径并在其中循环，从而对转鼓进行预热。

也就是说，在铸造过程中，除了布置一条对上述两种类型的冷却水路径供应冷却水的冷却水路径外，还布置一条热水路径，以在铸造开始之前通过转换(关闭)截流阀39a-39d来供应热水及使其循环。热水路径包括水槽31、泵32、蒸汽供应源33、阀34、单向阀35、37和阀38，冷水路径包括水槽24、泵25、阀26和27。

对热水温度的控制是通过检测单向阀35下游的热水的温度和压力，并根据所检测的阀的温度和压力，由控制器36(或操纵器)控制来自蒸汽供应源33的蒸汽进给量进行的。

在上述方式中，为尽快减小铸造过程中芯部件11B和鼓套10之间的温度差而对转鼓进行预热。通过这个步骤，铸造过程中的上述偏移就不存在了，且显著缩短了开始铸造的准备操作所需的时间。

[第七实施例]

图10所示为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第七个实施例。图11所示为沿图10中的B-B线所做的剖视图。

在该实施例中的上述两种类型的冷却水路径与图20和21中所示的早期技术中的冷却水路径相同。但是，在周向上以预定的间隔在芯部件11B之内形成多条热水通道40，每条热水通道均在转鼓轴线方向上沿着芯部件11B和鼓套10之间的结合表面延伸。

将热水向热水通道40的供应及从其中的排放，通过在芯部件11B的内表面上并排布置的一对热水套41a和41b、穿过冷却转鼓1的一对中空轴部分11a的供应管43a和43b、布置在转鼓径向的多个供应管42a和回流管42b进行，这样就使热水套41a、41b与供应管43a和回流管43b相连。

这样，用于加热芯部件11B的热水通过供应管43a而被引导入冷却转鼓，供应管43a安装在另一个轴部件11A的中空轴部分11a中，且与中空轴部分11a同心布置。由供应管43a引导至冷却转鼓1中心附近的热水，穿过在转鼓径向上延伸的多个供应管42a。然后，热水被引导至安装在芯部件11B的内表面上的热水套41a，以对芯部件11B的内表面进行加热。热水流经芯部件11B中的热水孔40，对结合到鼓套10上的芯部件11B的结合表面进行加热。然后，热水被引导入热水套41b以加热芯部件11B的内表面，并穿过多个回流管42b。之后，热水被引导入回流管43b并排放到冷却转鼓之外，回流管43b安装在轴部件11A的中空轴部分11a中，并与中空轴部分11a同心布置。

根据这样构造的转鼓式连续铸造设备的冷却转鼓1，约为43℃的热水流经芯部件11B的内表面并通过芯部件11B的内部。这样，整个芯部件11B被加热，以降低芯部件11B和在铸造过程中达到高温的鼓套10之间的热膨胀差异。因此，作用在鼓套10和芯部件11B的收缩配合结合表面上的剪切力，就低于摩擦力而不会产生偏移。这样，在成对冷却转鼓1的鼓套10的端部之间不发生相对偏移，从而就可消除冷却转鼓的端部和侧门2之间的不良密封。

在该实施例中，像第六实施例一样均是对转鼓进行预热。但是，在这种情况下，热水不通过上述两种类型的冷却水路径，而是只流经热水通道40，这与第六实施例中的情况不同。

[第八实施例]

图12所示为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第八个实施例。

在本实施例中，参考数字50指示一个冷却转鼓。冷却转鼓50包括一个铜合金鼓套51和多个由钢SUS制造的环形芯52，所述环形芯52在铜合金鼓套51内在轴向以预定的间隔分离布置，且通过收缩配合安装到铜合金鼓套51的内表面上。在这些部件中，钢SUS芯53位于相反端部上，具有轴向端表面。鼓轴54通过螺栓55结合到轴向端表面上。

出于对实际情况即由双转鼓连续铸造装置所处理的熔化钢材的温度约为1350℃至1450℃的考虑，安装有环形钢SUS芯52、53的铜合金鼓套51壁厚约为80mm。该板厚度可在60mm至100mm之间选择。

分离布置的多个环形钢SUS芯52的数目可根据所制造的冷却转鼓50的鼓体的长度进行适当选择。钢芯52没有与铜合金鼓套51相配合的间隔部分的轴向长度，大于与铜合金鼓套51的内表面相配合的每个环形芯52的宽度部分的长度。

在以上述方式构造的本实施例的冷却转鼓50中，当铜合金鼓套51在铸造操作过程中的热负荷作用下轴向伸长时，相邻环形钢SUS芯52之间的间隔自由改变，这样就解决了铜合金鼓套51相对于每个钢芯52的滑动问题。

在铜合金鼓套51的内表面和环形钢SUS芯52的周向表面配合在一起的位置处，配合部分的宽度(轴向长度)如此之小，以至于在配合部分的宽度范围内不发生铜合金鼓套51的相对滑动。

这样，出于对配合部分中的铜合金鼓套51和钢芯52之间的相对滑动的考虑，不必对配合部分施加一个较强的夹持力。另外也不必担心由夹持力的损坏而增大铜合金鼓套51的厚度。铜合金鼓套可以很薄。

根据由本发明人经实验和校验而得到的结果，并结合熔化钢材的厚度与温度之间的关系及其他运行条件，对于本实施例，如果由双转鼓连续铸造装置所处理的熔化钢材的温度为1350-1450℃，那么铜合金鼓套51实际的板厚度在60-100mm之间，特别优选的壁厚约为80mm。

如上所述，与上述常用装置中具有120mm至150mm而通常约为140mm的较大板厚度的铜合金鼓套相比，本实施例中的铜合金鼓套51的板厚可减小至上述值的约一半大小。此外，在铜合金鼓套51的制造过程中可明显地实施锻造。这样，就可得到质量稳定的铜合金鼓套51，且其使用寿命比现有技术中的铜合金鼓套的使用寿命长。

另外，铜合金鼓套51具有较小的板厚度，这样铜合金的材料成本就较低。此外，本实施例还缩短了装配步骤的操作时间，简化了装配操作。

因此，本实施例产生了这样的效果，即可便宜地提供具有高耐久性(寿命长)、壁薄、重量轻且在配合表面上无滑动的冷却转鼓50，并可提高双转鼓连续铸造装置的生产率。

[第九实施例]

图13a和13b显示了根据本发明第九实施例的一个冷却转鼓，图13a所示为冷却转鼓的纵向剖面侧视图，图13b所示为图13a中C部分的放大视图。

为避免进行冗长的解释，与上述第八实施例中相同的构造在附图中采用相同的参考符号标示，如果可能的话省略重复的解释并对本实施例的重点特征进行着重描述。

本实施例优选地利用具有较长基体和较大重量的冷却转鼓。该冷却转鼓包括多个在轴向以一定的间隔分离布置的环形钢芯52。其中，钢SUS芯53位于装置的相反端部以与鼓轴54相连，钢芯53的板厚度稍微大于布置在中间部分的其他钢SUS芯52的厚度。钢芯53形成为具有稍宽周向表面53a的环形，周向表面53a配合在铜合金鼓套51端部的内表面上。布置在中间部分中的其他环形钢SUS芯52具有位于周向表面52a上的宽度较小的突出部分58。宽度较小的突出部分58可使环形芯在轴向配合到铜合金鼓套51上相间隔的位置处。

在具有较长基体和较大重量的冷却转鼓中，将一个较大的负荷施加到以分离方式布置的环形钢SUS芯53上，钢芯53布置在相反的端部，鼓轴54也连接到相反端部上。

因此，在本实施例中，以分离的方式布置在相反端部上的每个环形钢SUS芯53的周向表面53a，制作得比布置在中间部分的其他每个钢SUS芯52的周向表面52a稍厚且稍宽。这些周向表面53a配合到铜合金鼓套51上，以承受需要的强度。

分离布置在中间部分的轴向的钢SUS芯52在其周向表面52a上具有宽度较小的突出部分58，钢芯52在其基体的宽度较小的突出部分58处配合到铜合金鼓套51上。这样，相对于铜合金鼓套51的延伸，按比例增大了自由区，因此，在配合表面处的抗滑动效果较强且可靠性更高，这样就提高了基体较长的冷却转鼓的安全性。

[第十实施例]

图14所示为一个冷却转鼓的内部结构剖视图，图中显示了本发明的第十个实施例。图15显示了图14中所示的冷却转鼓的垂直剖视图。图16所示为冷却转鼓的顶周调整装置的示意性结构图。

如图14所示，冷却转鼓104具有一种结构，其中，向外布置的铜或铜合金鼓套105由一个钢如不锈钢制作的鼓体106从内部进行支撑，以增大冷却转鼓104的硬度。转鼓的周向表面104a布置有一个转鼓顶周(凹形顶周)，从而在铸造过程中产生所需要的铸件顶周。鼓体106由一对轴部件108a、108b和一个芯部件110可分离地形成，轴部件108a和108b具有整体模制的中空轴部分107a、107b，芯部件110位于这些轴部件之间，并通过螺栓109耦合到轴部件上，且通过收缩配合安装到鼓套105的内圆周表面上。在鼓套105中，在冷却转鼓的周向以预定的间隔布置有多个在转鼓轴线方向延伸的外层水通道112a、112b(参见图15)。流经外层水通道112a、112b的冷却水沿着下述的两条冷却水路径流动。

在其中一条路径中，从中空轴部分107a之一流入的冷却水，通过一条水通道111a引导入布置在鼓套105中的外层水通道112a，水通道111a形成于一个轴部件108a旁边的芯部件110中。在外层水通道112a中，冷却水带走积聚在鼓套105中的热量。然后，冷却水流经在另一个轴部件108b旁边的芯部件110中形成的水通道113a和冷却水套114a，并通过另一轴部件108b的中空轴部分107b排放到冷却转鼓之外。

在另一条路径中，从一个中空轴部分107a流入的冷却水通过一条水通道111b引导入布置在鼓套105中的外层水通道112b，水通道111b形成于另一轴部件108b旁边的芯部件110中。在外层水通道112b中，冷却水带走积聚在鼓套105中的热量。然后，冷却水流经在轴部件108a旁边的芯部件110中形成的水通道113b和冷却水套114b，再通过一根冷却水管115到达另一轴部件108b旁边的冷却水套114a。冷却水从此处穿过另一轴部件108b的中空轴部分107b排放到冷却转鼓之外。

在芯部件10中，在冷却转鼓1的周向以预定的间隔布置有多条内层水通道16(参见图15)，内层水通道16沿着芯部件10和鼓套5之间的结合表面在转鼓轴向延伸。穿过内层水通道16的冷却水从供应管18a流过一条供应管19a引导入冷却水套17b，以冷却芯部件10的内表面。然后，冷却水被引导至水通道16的内表面，冷却水在此处带走积聚在芯部件10中的热量。然后，冷却水引导至一个冷却水套17a，以冷却芯部件10的内表面。之后，冷却水流经一条回流管19b和一条回流管18b，排放到冷却转鼓之外。

如图15所示，外层水通道112a、112b和内层水通道116在冷却转鼓104的轴向中的圆上并列布置。外层水通道112a和112b相间隔布置，以将冷却水形成相反水流，从而在冷却转鼓的轴向达到均匀温度。

根据这样构造的冷却转鼓，芯部件110的内圆周表面和外圆周表面，由流经内层水通道116和冷却水套117a、117b的冷却水直接冷却。这样，冷却转鼓的顶周可被完全控制。从而可以较长的时间稳定地生产具有适当顶周的铸件(金属片)。

图16显示了利用图14和15所示的冷却转鼓对铸件的顶周进行控制的装置的轮廓图。在该图中，用于使冷却水流经图14所示的内层水通道116和外层水通道112a、112b的循环路径120a、120b，与冷却转鼓104的轴部件108a、108b相连。采用一个冷却器和一个电加热器的水温调节装置121a和121b与循环路径120a、120b相连。

在水温调节装置121a、121b的入口侧布置有水温表122a和122c，而在水温调节装置121a、121b的出口侧布置有水温表122b和122d。与利用水温表122a至122d测量的冷却水温度有关的温度信号，输送入温度控制装置124a、124b。用于测量铸件在板宽度方向的外形的厚度计量仪123，布置在冷却转鼓104的下面，与利用厚度计量仪123测量的铸件厚度有关的厚度信号，输送入水温控制装置124a中。

下面参考图14-16对利用本发明装置由本申请权利要求10所限定的铸件顶周的控制方法进行描述。在开始铸造之前，内层水通道116出口侧的水温与芯部件110的温度接近相等，以达到一种平衡状态。当开始铸造时，通过水冷却鼓套105而使熔化金属失去热量以形成一个壳。从熔化金属转移至鼓套105的热量并不是百分之百地被传送至流经外层水通道112a、112b的冷却水而被排放至转鼓之外，而是按一定的比例存留在冷却鼓套105中再进入芯部件110。因此，芯部件110的温度随着铸造的进行而逐步升高，于是，内层水通道116出口侧的水温升高。如果该状态继续进行下去，内层水通道116的入口侧和出口侧的水温将升高。这样，芯部件110的温度升高且热变形增大，改变了转鼓顶周，从而导致了铸件顶周的变化。

为阻止铸件顶周中的变化，就需要使芯部件110的温度接近恒定。由于芯部件110的温度接近内层水通道116的出口侧的水温，进行控制使出口侧的水温保持恒定。也就是说，图16中所示的水温控制装置124a获取由水温表122a、122b检测到的值，并根据检测到的值以内层水通道116出口侧的目标水温为基础来指示水温调节装置121a，从而控制内层水通道116的出口侧水温使其成为目标水温。

另一方面，鼓套105可起到形成恒定厚度壳的作用，因此，其温度的波动是不优选的。另外，鼓套105是由高传热性的材料制成的并接近一个热接收表面。这样，鼓套105的热膨胀在铸造开始后很短的一段时间内就完成了，此后的变化很小。因此，供应至外层水通道112a、112b的冷却水最好不受温度控制，但却以这种方式控制即在铸造过程中保持恒定的温度。

也就是说，对输送至外层水通道112a、112b的冷却水的控制，通过将由水温表122c、122d测量的水温与为得到具有预定厚度固化壳的水温相比较进行的。通过水温控制装置124b根据与通过比较所发现的差异及水温表122c和122d之间的水温差相对应的信号来控制水温调整装置121b，在铸造过程中使鼓套105的温度保持恒定。根据权利要求10中所讲述的控制方法，转鼓顶周对控制的反应是良好的，这是因为在控制系统中考虑了对转鼓顶周影响很大的内层水通道的水温。但是，在控制系统中没有考虑控制的目标即铸件顶周，这样就达不到满意的控制精度。

与本申请的权利要求11相一致的铸件顶周控制方法如下所述：图16中所示的水温控制装置124a，依据与在铸件宽度方向中通过厚度测量仪123检测的外形有关的信号来计算铸件顶周，并将计算的顶周与预先设定的目标顶周进行比较。如果计算的顶周小于目标顶周，水温控制装置124a就输出一个降低冷却水温度的信号。如果计算的顶周大于目标顶周，水温控制装置124a就输出一个提高冷却水温度的信号。水温调节装置121a就是根据这种信号被控制的。

随后，水温控制装置124a接收来自厚度计量仪123的信号而与目标顶周进行比较，当计算的顶周达到目标顶周时，停止水温调节装置121a的控制。另一方面，对输送至外层水通道112a、112b的冷却水的控制与权利要求10中相同。根据权利要求11中所述的控制方法，控制系统中考虑了控制的目标即铸件顶周，这样，与权利要求10所述的方法相比提高了控制精度。但是，在控制系统中没有考虑对转鼓顶周影响很大的内层水通道的水温。这样，在水温变化和铸件顶周变化之间容易产生时间上的延迟，从而使对控制的反应缺少满意度。

在上述说明中，将包括配合在不锈钢芯部件周围的钢合金鼓套的冷却转鼓作为冷却转鼓104的一个例子。但是，冷却转鼓104可以是具有沿转鼓周向表面的外层水通道、和在外层水通道之内的内层水通道的冷却转鼓，转鼓的构造和原材料并不仅限于图14所述的内容。

[实验例]

以一定的比例对按照本发明的例子和比较例所生产的铸件进行检测，其中，顶周在目标值+5μm的范围之内。

在比较例中利用了图20和21所示的冷却转鼓，供应至鼓套10中的冷却水通道的冷却水温度，根据从冷却转鼓输送的铸件的顶周进行控制。

本发明的例1是依据权利要求10的一个例子，该例子中使用了图14中所示的冷却转鼓104，供应至内层水通道116的冷却水温度，根据从内层水通道排放的冷却水的温度进行控制。

本发明的例2是依据权利要求11的一个例子，该例子中使用了图14中所示的冷却转鼓104，供应至内层水通道116的冷却水温度，根据从冷却转鼓供应的薄带铸件在板宽度方向的外形控制。

本发明的例3是依据权利要求12的一个例子，该例子中使用了图14中所示的冷却转鼓104，供应至内层水通道116的冷却水温度，根据从内层水通道排放的冷却水的温度控制。此后，根据从冷却转鼓输送的薄带铸件在板宽度方向的外形，控制供应至内层水通道116的冷却水温度。

因此，铸件顶周在目标值±5μm的范围之内的比例在比较例中为50％，而在本发明的例1中为87％，在本发明的例2中为95％，在本发明的例3中为100％。

不用说，本发明不仅限于上述实施例，在不脱离本发明实质的情况下可对本发明进行不同的变化和变更。

                    工业实用性

如上所述，根据本发明的双转鼓连续铸造装置和方法，其具有消除在铸造过程中因所用冷却转鼓的结构部件的热膨胀差异所引起的多种负面影响的装置，这样就增大了装置的可靠性，并提高了铸造的质量。

Claims (12)

1、一种用于铸造金属片的双转鼓连续铸造装置，该装置通过将熔化金属供应至由一对在相反方向转动的冷却转鼓和侧门形成的浇口中，并通过熔化金属与冷却转鼓表面的接触冷却熔化金属，从而形成固化的壳，其特征在于：

冷却转鼓由一个鼓体和一个鼓套组成，鼓体具有在相反端部的轴部，鼓套安装在鼓体的外周部分上，以及

还提供了一种用于阻止在铸造过程中由鼓体构造部件的热膨胀差异所产生的不同负面影响的装置；该装置构造成至少在鼓体内的圆周方向上以预定的间隔形成多条热水通道，每条热水通道在转鼓的轴线方向沿着鼓体和鼓套的结合面延伸；

热水向热水通道的供应及从其中的排放，是通过沿着鼓体的内表面形成的热水套执行的，以便对鼓体的内表面进行加热；

其中，鼓体由下述部分组成并可分解为：具有轴部分的一对轴部件，所述轴部分与轴部件整体布置，轴部件结合到鼓套的端部上；位于轴部件之间的一个芯部件，该芯部件收缩配合到鼓套的内圆周表面上，不与轴部件相接触。

2、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：在鼓套和从内部支撑鼓套的芯部件之间的收缩配合中，在转鼓轴线方向的中间部分处的配合紧密程度系数大于在端部处的配合紧密程度系数。

3、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：从内部支撑鼓套的芯部件在转鼓轴线方向的中间部分的壁厚大于其端部的壁厚。

4、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：鼓套的端部和轴部件的端部通过螺栓紧固在一起。

5、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：已流过鼓套的冷却水孔且经热交换而转化成热水的冷却水供应至热水通道。

6、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：在开始铸造之前向热水管道供应热水以对转鼓进行预热。

7、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：鼓体由不锈钢制成，鼓套由铜合金制成，不锈钢鼓体包括多个在轴向上以一定的间隔分离布置的环形芯部件。

8、根据权利要求7所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：铜合金鼓套由60-100mm的厚片构成。

9、根据权利要求7所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：在分离布置的多个芯部件中，位于鼓体的相反端的芯部件具有轴向端表面，鼓轴就安装在轴向端表面上，所述芯部件还具有周向表面，该周向表面配合在铜合金鼓套上，这样形成的周向表面比在鼓体中间部分处的芯部件的周向表面宽，布置在中间部分的芯部件每一个均具有一个在周向表面上的宽度较小的突出部分，该宽度较小的突出部分配合在铜合金鼓套上。

10、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：在鼓套中布置有外层水通道，在鼓体中布置有内层水通道，冷却水供应至外层水通道和内层水通道，该装置中布置有一个温度测量装置，以检测从内层水通道排放的冷却水温度，该装置中还布置有一个控制装置，以根据来自测量装置的排放的冷却水温度控制供应至内层水通道的冷却水温度。

11、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：在鼓套中布置有外层水通道，在鼓体中布置有内层水通道，冷却水供应至外层水通道和内层水通道，该装置中布置有一个厚度测量装置，以检测从冷却转鼓输送的金属片在板宽度方向的外形厚度，该装置中还布置有一个控制装置，根据来自测量装置的厚度值控制供应至内层水通道的冷却水温度。

12、根据权利要求1所述的双转鼓连续铸造装置，其特征在于：在鼓套中布置有外层水通道，在鼓体中布置有内层水通道，冷却水供应至外层水通道和内层水通道，该装置中布置有温度和厚度测量装置，以检测从内层水通道排放的冷却水温度，及从冷却转鼓输送的金属片在板宽度方向的外形，该装置中还布置有一个控制装置，根据来自测量装置的排放的冷却水温度和厚度值，控制供应至内层水通道的冷却水温度。

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