CN1255236C - 带浇注装置 - Google Patents

Abstract

用于浇注金属带的双辊浇注机包括一对形成辊隙的平行浇注辊(16)，以来自细长金属供给喷嘴(19)的熔融金属，该喷嘴(19)形成为端对端关系支承的两个元件(19A)，且它们之间具有间隙。一对浇注熔池约束板(56)由安装有形成一对可动构件(150)的托架(101)上的侧板的推进器(83)推靠在辊(16)端部上，该可动构件(150)由销(151)连接到喷嘴元件(19A)的外端，并可以通过螺旋千斤顶(152)的操纵而移动。喷嘴部分(19A)的外端在浇注之前可精确地相对侧板(56)设定到位，且在浇注过程中，螺旋千斤顶(152)可以被操纵，以便向内移动喷嘴部分(19A)，以匹配侧板，随其磨损而向内前进。

Description

带浇注装置

                        技术领域

本发明涉及金属带的浇注。其特别用于但不专门用于铁基金属带浇注。

                        背景技术

通过在双辊浇注机中连续浇注而浇注金属带是公知的。熔融金属被导入一对被冷却的相对转动的水平浇注辊之间，因而，金属坯料(shell)在运动的辊表面上凝固并一起带动到在辊中间的辊隙处以产生从辊之间的辊隙向下传送的凝固带状产品。术语辊隙在此用于指辊靠到一起的总的区域。熔融金属可以从浇包浇到较小容器中或一系列较小容器中，从该容器熔融金属流过位于辊隙上方的金属供给喷嘴，以便将其导向辊之间的辊隙内，从而，恰在辊隙上方形成支承在辊浇注表面上的熔融金属浇注熔池。

虽然双辊浇注已经对在冷却时快速凝固的非铁基金属取得一定成功，在将该技术应用于具有高的凝固温度并由于在辊的冷却浇注表面不均匀凝固造成的趋于产生缺陷的铁基金属中出现问题。一个具体的问题是由于称为″渣壳″的固体金属皮在限定浇注熔池的侧板附近形成而产生。这些问题在努力减小进入熔融金属的过热时变得严重。主要由于通过侧板向辊端传导的附加导热而使得熔池的热损失率在侧板附近最大。这种高的局部热损失率反映为在这些区域趋于形成固体金属渣壳，它们生长到相当大的尺寸并落到辊之间，在带中造成称为“蛇蛋”的缺陷。因此，在侧板区域内保持恒定的熔池状况是非常重要的。尤其是，喷嘴端和侧板内表面之间的间隙的设定至关重要。

已经确定由供给喷嘴端部相对侧板位置的变化会带来显著的流速变化，而该位置变化可以由组装过程中供给喷嘴不精确定位以及喷嘴端部在浇注过程中由于热膨胀而随之运动造成。即使喷嘴特殊设计成使金属向三点区域(即，侧挡板和浇注辊在浇注熔池新月形区域内相交的地方)的流速增大以增大输入浇注熔池这些区域内的热量，但这些问题仍然存在。这种喷嘴的示例可以在美国专利4694887和5221511，以及基于临时申请PO2367的我们的早期的澳大利亚专利申请35218/97中看到。

虽然三点浇注已经有效地减小渣壳在浇注熔池三点区域内形成，其还不能完全消除这个问题，这是由于缺陷的产生对于在金属流入浇注熔池三点区域内的甚至微小的变化都很敏感，且喷嘴端部由于浇注过程中热膨胀而移动也足以导致缺陷。由于喷嘴端和侧板之间的间隙减小，金属从喷嘴端部内的三点浇注通道向下倾斜的流动对侧板冲击更大。这可以导致渣壳的形成，且后续地形成蛇蛋缺陷，或在极端的情况下，可以导致被浇注的金属在喷嘴端部和侧板之间减小的间隙中向上起伏，而溢出侧板的上边缘。这个问题在我们的澳大利亚专利申请63175/99中公开的发明中解决，该发明提出了一种改进，通过这种改进可以在整个浇注过程中保持喷嘴端和侧板之间基本恒定的间隙。

根据申请63175/99中公开的发明，提供了用于浇注金属带的装置，其包括：

一对平行的浇注辊，它们之间形成辊隙；

形成为端对端设置的多个分立细长元件的细长金属供给喷嘴；

支承喷嘴元件的喷嘴支承装置，以使喷嘴在浇注辊之间的辊隙之上并沿后者延伸，用于将熔融金属送入辊隙中，从而形成在辊隙之上所支承的熔融金属浇注熔池；

在辊隙端部的一对浇注熔池约束板；

板偏压装置，以将浇注熔池约束板偏压向辊的端面，因而，板向辊内侧移动以适应板的磨损，以及

喷嘴端部移动装置，以匹配所述侧板适应侧板磨损的向内移动的向内移动方式移动构成支承装置上外喷嘴端部的喷嘴元件，从而在侧板和喷嘴端部之间保持大致恒定的间隔。

                        发明内容

在申请PP8024所公开的特定装置中，喷嘴端部移动转置包括设置在喷嘴端部和侧板之间的垫片，以设定喷嘴端部和侧板之间的间隔，并通过该垫片，侧板由于其在偏压装置的作用下而向内推动喷嘴端部，以适应侧板的磨损。已经开发了用于移动喷嘴端部的替换装置，一提供贯穿浇注过程的喷嘴端部和侧板之间间隔的更可靠控制。在根据本发明的这个改进中，包括用于浇注金属带的装置，该装置包括：

一对平行的浇注辊，它们之间形成辊隙；

形成为多个端对端设置的分立细长元件的细长金属供给喷嘴；

喷嘴支承装置，其支承喷嘴，以便喷嘴在用于将熔融金属送入辊隙的浇注辊之间的辊隙上并沿后者延伸，从而形成在辊隙上支承的熔融金属浇注熔池；

一对在辊隙端部的浇注熔池约束板；

板偏压装置，其偏压浇注熔池约束板抵靠辊的端面，从而，板向辊的内侧移动，以适应板的磨损；以及

喷嘴端部移动装置，以匹配适应侧板磨损的所述侧板向内移动的向内移动方式移动构成支承装置上外喷嘴端部的喷嘴元件，从而在侧板和喷嘴端部之间保持大致恒定的间隔，其中，喷嘴端部移动装置包括在浇注辊组件每端设置一个的一对可动构件、在辊的纵向移动这些构件的移动装置、将可动构件固定到构成外喷嘴端的两个喷嘴端部元件上的喷嘴固定装置，以便这两个喷嘴元件与可动构件一同移动，以及响应侧板相对辊外端向内前进的控制装置以使移动装置向内移动可动构件，并因此以匹配向内移动的方式平移所述两个喷嘴元件。

板偏压装置可以包括一对大致水平作用的推进器，其可致动以向浇注熔池约束板施加相对向内的封闭力，而所述可动构件设置支承面，推进器抵靠该支承面反作用，而向板提供向内的封闭力。

可动构件包括一对托架，它们承载推进器，并彼此可朝向及远离地移动，以使它们之间的间隔可以调整，从而，托架可以在浇注工作之前预设定，以适合浇注辊的宽度。

可动构件可以包括作用在可动构件外端部和托架之间的托架驱动装置，以移动托架彼此朝向及远离。

托架驱动装置可以包括一对流体可操纵缸单元，每个连接一个托架并连接到所述可动构件的外端部。

移动装置可以作用在可动构件的外端部上。

移动装置可以包括一对连接到可动构件外端部上的千斤顶。这些千斤顶可以是电驱动的螺旋操纵千斤顶。

控制装置可以响应产生浇注熔池约束板向内运动的板偏压装置的运动。例如，控制装置可以包括板推进器内的变换器，以产生表示推进器和板运动的控制信号，该变换器连接到带有移动装置的控制电路中，以便移动装置导致可动构件的相应运动，并由此导致所述两个喷嘴元件的相应运动。

另外，控制装置可以包括监视装置，以观察浇注熔池约束板的位置并基于观察到的这些板的位置变化提供控制信号。

移动装置可以独立操作，以调节所述两个喷嘴元件相对板的初始设定。

                        附图说明

为了更清楚解释本发明，将参照附图详细描述一个特定实施例，图中：

图1是穿过根据本发明所构造的带浇注机的垂直横截面；

图2A和2B连接到线A-A上，以形成穿过该浇注机主要零件的纵向横截面；

图3是根据金属供给喷嘴提供支承的浇注机零件的侧视图；

图4是图3所示元件的平面图；

图5是金属供给喷嘴的一半部分的侧视图；

图6是图5所示的喷嘴部分的平面图；

图7是穿过该供给喷嘴部分的纵向横截面；

图8是穿过在浇注机一端处的元件的放大垂直横截面；以及

图9是穿过图8所示元件的横向横截面。

                        具体实施方式

所示的浇注机包括主机框架11，其支承箱体13形式的浇注辊模块，该箱体13可以作为一个整体可以移动到工作位置，但在要更换辊时可以轻易地拆下。箱体13承载一对平行的浇注辊16，在浇注工作工程中，熔融金属从浇包(未示出)经由浇口盘17、分配器18和供给喷嘴19提供到该辊16上，以产生浇注熔池30。浇注辊16是水冷的，以便坯料在移动的辊表面上凝固，并被带动到该辊之间的辊隙处，以在辊出口处产生凝固的带状产品20。这种产品可以供给到标准缠卷机。

浇注辊16通过驱动轴由连接到主机框架11上安装的传动装置的电机(未示出)相对转动。当箱体要被拆下时，驱动轴可以从传动装置上断开。辊16具有铜制的周壁，壁上形成有一系列纵向延伸并圆周上间隔开的水冷通道，该水冷通道通过辊端由辊驱动轴内的水供给导管提供冷却水，而该水供给导管通过旋转密封装置连接到水供给软管上。辊一般直径为500mm，长为2000mm，以便产生大约为辊的宽度的带状产品。

浇包整个为传统结构，且支承在旋转台上，由此其可以被带动到浇口盘17之上的位置以填充浇口盘。浇口盘配装由可以由伺服缸致动的滑动闸阀47，以允许熔融金属从浇口盘17通过阀47和耐热套管48流入分配器18中。

分配器18形成为由耐热材料，如氧化镁(MgO)制成的宽的盘形物。分配器18的一侧从浇口盘17接收熔融金属，而其另一侧设置有一系列间隔开的金属排出开口。分配器18的下部承载安装托架53，该托架53在主机框架11安装到其工作位置时将分配器安装到主机框架11上。

供给喷嘴19由两个分立的细长元件19A形成，该元件形成为相同的耐火材料的供给喷嘴半部分，该耐火材料诸如铝土石墨。这两个元件被支承以形成端对端的关系，且它们之间具有间隙50。

喷嘴元件19A的结构示于图4到6中。每个喷嘴元件大致为喇叭口形式，以便喷嘴形成向上开口的进入槽61，以接收从分配器的开口52向下流动的熔融金属。槽61形成在喷嘴侧壁62和壁70之间，并可以被认为是在其各端部之间被间隔开以形成间隙50的喷嘴元件19A的两个平面端壁80分隔。槽的底部由水平底板63封闭，该底板63与槽侧壁62相交成倒棱的底角81。喷嘴设置在这些底角处，且一系列纵向间隔开的细长狭缝64形式的侧开口沿喷嘴以规则的纵向间隔布置。狭缝64定位成在槽底板63的水平面提供熔融金属从槽的出口。槽底板设置在具有朝狭缝从底板中心向外向下倾斜的凹陷83的狭缝附近，而狭缝作为凹陷83的延伸持续到狭缝出口64，该出口设置在上底面85水平面以下的喷嘴倒棱角部81中。

喷嘴部分的外端设置有大致标识为87的三点浇注端结构，其向外延伸出喷嘴端壁70。每个端部结构87形成一小的顶部开口的储存池88，以容纳来自分配器的熔融金属，这个储存池由端壁70与主槽分开。端壁70的上端低于槽和储存池88的上边缘，并可以作用为一溢流口，以在储存池过盈时允许熔融金属从储存池88回流到主喷嘴槽中，如下面将全面描述的。

储存池88成形为具有平面底板91、内侧表面92、93以及弯曲的竖直外表面94的浅盘。虽然侧表面92、93示作相对垂直方向倾斜，而它们也可以成形为从底板91笔直竖立，以基本为垂直的。一对三点浇注通道95横向向外从储存池88延伸，恰好在底板91的水平面之上，以在喷嘴端壁结构87下侧内与三点浇注出口96连接，该出口96向下、向内倾斜，以将熔融金属传送到浇注池的三点区域内。

熔融金属从分配器的排放出口52以一系列自由落下的垂直液流65掉落到喷嘴槽61的底部。熔融金属从该储存池通过侧开口64流出，以形成在浇注辊16之间的辊隙上支承的浇注池68。

该浇注池被一对侧封闭板56限制在辊的端部，当辊的箱体处于其工作位置时，该侧封闭板56抵靠辊的台阶端固定。侧封闭板56由如氮化硼的非常耐热的材料制成，并具有扇形侧边缘，以匹配辊台阶端的曲率。侧板安装在板围定器82中，该固定器82可由一对推进器的致动而移动，以将侧板带到与浇注辊台阶端部啮合，以在浇注工作中形成用于形成在浇注辊上的金属熔池的端部封闭。

可拆下的辊箱体13可以以我们的澳大利亚专利申请84244/98所述的方式构造，因而，浇注辊16可以在箱体安装到浇注机内的位置之前组装并调整它们之间的辊隙。在专利申请84224/98中全面描述的箱体结构的细节不构成本发明的一部分，从而不需在本内容中对其进一步描述。

浇注池限制侧板56和推进器83安装到一对总体标识为101的托架上，该托架设置在辊组件的每端，并可朝向及远离另一端移动，以使它们之间的间隔能够调节。从而托架在浇注工作之前预设定以匹配浇注辊的宽度并可为改变带宽快速改变辊。托架101从固定的矩形板架103下侧上的线性轨道102悬挂以便水平地在浇注辊之上延伸，并在浇注机两端超出各浇注辊，该板架103由夹紧装置104安装到主机框架上。矩形板架103设置在金属分配器容器18之下，并具有中心矩形开口105，以容纳金属供给喷嘴19。框架103的中部设置有向内突起的供给喷嘴支承部106，以接合在两个供给喷嘴半部元件19A和19B的内端处的上凸缘，而供给喷嘴元件的外端支承在两个托架101内端上安装的支承销107上，以便向矩形固定的框架开口105内侧突出，而与托架101一起向内向外可移动。

在固定器82内的侧板枢转连接到推进器83上，以便侧板可以绕枢转连接件倾斜，且推进器通过枢轴施加相反的力。枢转连接件以如下方式设置，即，每个侧板通过绕横切于辊的水平枢转轴的旋转运动而可以在辊的纵向摇动，并可以通过绕垂直于水平枢转轴的垂直枢转轴的旋转运动而在辊的横向摇动，板的枢转运动被限定为绕这两个特定轴的运动，从而防止了板的平面转动。

侧板固定器82在相应推进器83的推进器杆130的端部被水平枢转销126和一对垂直枢转销128可枢转连接到推进器体129上。推进器杆130由一对线性轴承120支承在托架轨道140上。垂直枢转销128固定到推进器体129上并配装于板固定器内的细长狭缝中。该狭缝在相对推进器83的纵向上延伸，以围绕枢转销128留出较小的间隙，该间隙允许板固定器绕水平销121在辊的纵向进行受约束的摇动。

水平枢转销126也安装到推进器体129上，并接合在板固定器内的内凸轴承，以便板固定器125可以绕由枢转销128限定的垂直轴在浇注辊的横向摇动。板固定器以这种方式自由摇动的程度可以通过与推进器体129上的挡块接合而受到限制。

水平枢转销126位于浇注辊间辊隙水平面之上这样的高度，以便由于浇注熔池内熔融金属产生的侧板上的向外压力的作用为绕枢转轴在侧板底部向内偏压的方向上可旋转地偏压侧板，以便在浇注熔池底部产生增大的密封压力。这种结构允许侧板倾斜，从而适应浇注辊端面在浇注过程中由于热膨胀而变形，并同时保持在池底增大密封力的偏压作用，以便在具有很大的泄漏趋势的池底部对增大的钢水静压力起反作用。

枢转轴的适宜位置取决于浇注辊的直径、浇注熔池的高度和被浇注的带的厚度。确定正确的枢转轴位置的方式在澳大利亚专利693256和美国专利5588479中已全面描述。

托架101可以通过一对流体驱动的托架定位缸单元141而沿框架103上的线性轨道102移动，该单元141可以是气动或液动操纵的，并固定到托架101外端以及安装于机器框架上的一对电操纵螺旋千斤顶上。缸单元141具有两个固定位置，因而对于两个不同的浇注带宽度，它们可以将托架设定到两个不同位置。托架以这种方式的设定后自动将板固定器设定到正确位置，从而通过推进器83的工作而接合并牢固压抵浇注辊的端部。同时，托架的设定将外部供给喷嘴支承销107移动到位而支承核心喷嘴19的外端，由于保持了核心喷嘴支承件和板固定器的相对位置，因而适于要被浇注的带的宽度。

托架101也承载经由密封件144密封分配器容器18的外端的内桥143。该桥143直接位于侧板固定器82之上，并从而配合相对要被浇注的带的尺寸而选定的适宜宽度的分配器容器外端，从而在浇注熔池上提供密封的封闭体，以使浇注在惰性环境内进行。一个或两个桥143也可以作为摄像机支承件，以支承浇注熔池观测摄像机，而监控浇注过程中浇注熔池的状况。

通过上述结构，托架的运动对设定适于要被浇注的带的宽度的侧挡板的位置以及自动定位带有浇注熔池密封件144和浇注熔池观测摄像机的桥143都是有效的，而不需单独调整或设定这些元件中的任一个。

在浇注期间，核心喷嘴元件19A由于与在1570℃或更高温度量级的熔融钢接触而出现非常明显的热膨胀。在一种典型的装配中，每个喷嘴元件19A例如为650cm长，而热膨胀将导致长度变化量达到12mm。核心喷嘴端和侧挡板之间的间隙一般为15mm的数量级，以有效地形成穿过侧挡板的熔融金属的三点浇注。因而，喷嘴的热膨胀非常明显，并将造成喷嘴端和侧挡板之间的间隙严重减小，导致离开三点浇注通道95的熔融金属冲击到浇注熔池上方的侧挡板的上部上，导致形成渣壳，在极端的情况下，金属溢出侧挡板的上边缘。此外，侧板仅在与辊的端面接合的边缘磨损。侧板在它们边缘之间的内部保持未磨损，并随着板的磨损的持续而从辊端向内突出，从而减小了侧板和喷嘴端之同的有效间隙。本发明能够通过将推进器托架101和托架设定缸单元141合并为总地由150标识的两个可动构件的零件而解决这些问题，该可动构件通过销151连接到两个喷嘴元件19A的外端，并可以通过一对螺旋千斤顶152的工作而内外整体移动。通过这种结构，托架101与托架驱动缸141在可动构件150中结合，该可动构件150可以通过千斤顶152的工作而移动两个喷嘴部分。销151位于喷嘴元件19A的外端，因而，喷嘴端部的位置由可动构件150的位置精确确定。这使喷嘴部分的外端在浇注工作之前能够相对侧板精确设定到位。此外，在浇注工作工程中，螺旋千斤顶可以被操纵成向内移动喷嘴部分，以随着侧板的磨损而配合侧板向内前进，从而非常精确地保持了在喷嘴端部和侧板之间最初设定的间隙。喷嘴端部的定位由于该端部通过销151定位且喷嘴元件将向内膨胀而不明显地受到喷嘴热膨胀的影响。

螺旋千斤顶152可以由连接到控制电路中的电机操纵，该控制电路接收由间隙变化测量装置确定的信号或由测量侧板前进的装置确定的信号。例如，推进器缸83可以带有线速度位移变换器，以响应推进器的伸展来提供代表侧板向内运动的信号，在控制电路中该变换器连接到千斤顶上的位置编码器(转动码盘)以确定喷嘴端的位置。另外，小型水冷视频摄像机可以安装到桥143上，以直接观察侧板和喷嘴端之间的间隙，并产生送入千斤顶上位置编码器内的控制信号。通过各种结构，都可获得侧板内表面与喷嘴外端之间间隙的精确控制。此外，该间隙可以在浇注之前由单独的螺旋千斤顶操作而予以精确设定。

Claims (12)

1.一种用于铸造金属带的装置，包括：

一对平行的铸造辊，它们之间形成辊隙；

形成为多个沿辊隙设置的分立细长元件的细长金属供给喷嘴；

喷嘴支承装置，其支承喷嘴，以便喷嘴在用于将熔融金属送入辊隙的铸造辊之间的辊隙上并沿后者延伸，从而形成在辊隙上支承的熔融金属铸造池；

一对在辊隙端部的铸造池约束板；

板偏压装置，其偏压铸造池约束板抵靠辊的端面，从而，板向辊的内侧移动，以适应板的磨损；以及

喷嘴端部移动装置，匹配所述侧板的向内移动而向内移动构成支承装置上外喷嘴端部的喷嘴元件，从而在所述侧板和喷嘴端部之间保持大致恒定的间隔；

其中，所述喷嘴端部移动装置包括：一对可动构件，其中在铸造辊组件每端设置一个可动构件；在辊的纵向移动这些构架的移动装置；将可动构件固定到构成外喷嘴端的两个喷嘴端部元件上的喷嘴固定装置，以便这两个喷嘴元件与可动构件一同移动；以及响应侧板相对辊外端向内前进的控制装置以使移动装置向内移动可动构件，并因此以匹配向内移动的方式平移所述两个喷嘴元件。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，板偏压装置可以包括一对水平作用的推进器，其可致动以向铸造池约束板施加相对向内的封闭力，而所述可动构件设置支承面，推进器抵靠该支承面反作用，而向板提供向内的封闭力。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，可动构件包括一对托架，它们承载推进器，并朝向及远离另一个托架可移动，以使它们之间的间隔可以调整，从而，托架可以在铸造工作之前预设定，以适合铸造辊的宽度。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，可动构件包括作用在可动构件外端部和托架之间的托架驱动装置，以朝向及远离另一个托架移动托架。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，托架驱动装置包括一对流体可操纵缸单元，每个托架连接一个并连接到所述可动构件的外端部。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，移动装置作用在可动构件的外端部上。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，移动装置包括一对连接到可动构件外端部上的千斤顶。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述千斤顶可以是电驱动螺旋操作千斤顶。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制装置可以响应产生铸造池约束板向内运动的板偏压装置的运动。

10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，控制装置包括板推进器内的变换器，以产生表示推进器和板运动的控制信号，该变换器连接到带有移动装置的控制电路中，以便移动装置导致可动构件的相应运动，并由此导致所述两个喷嘴元件的相应运动。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制装置包括监视装置，以观察铸造池约束板的位置并基于观察到的这些板的位置变化提供控制信号。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，移动装置独立操作，以调节所述两个喷嘴元件相对板的初始设定。

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