CN1266758A - 带材连铸设备 - Google Patents

Abstract

双辊金属带材连铸设备包括一对平行的铸辊,一铸辊安置在可移动的铸辊支架上,所述铸辊可整体移近和远离另一铸辊。一对辊偏压装置作用于铸辊支架,将可移动铸辊偏压向另一铸辊,偏压装置包括压缩弹簧,通过推力传递构件和推力作用构件,弹簧对铸辊支架施加弹簧力。推力作用构件的位置由液压缸组件设定,可以改变推力作用构件的位置,将其运动转化,无论铸辊支架怎样移动都能保持偏压弹簧的恒定的压缩。

Description

带材连铸设备

本发明涉及铸造金属带，更具体地说，涉及使用双辊连铸机通过连铸制造金属带材。

在一个双辊连铸机中，熔化的金属被送进一对反向转动的水平铸辊之间，其中铸辊被冷却，因此，在转动的铸辊表面上金属凝固成壳，并在铸辊间隙集合而形成凝固的带材产品，从铸辊之间的铸辊间隙中，所述带材向下移动。在此所用的术语“铸辊间隙”是指这样一个区域，即两个铸辊之间距离最小的区域。熔化的金属从浇包中倒入一个小容器内，或者多个小容器内，从所述小容器内，通过位于铸辊间隙上方的金属输送注口，将熔化的金属导入铸辊之间的铸辊间隙，因而在铸辊间隙上方的铸辊表面上沿间隙的长度，形成熔化金属铸池。所述铸池通常被限制在侧板或隔墙之间，所述隔墙与铸辊的端部表面滑动接触，以便阻塞铸池的两端，防止熔化金属外泄，当然，也可以使用另一种装置，例如电磁隔板。

在双辊连铸机中，设定和调整铸辊是非常重要的问题。铸辊必须被准确地设置，以便确定一个合适宽度的铸辊间隙，所述铸辊间隙通常为几毫米左右或者更少，必须有一些可以使至少一个铸辊反抗偏压力向外移动的装置，以适应带材厚度的波动，特别是在连铸的初始期间。

通常，一个铸辊被安置在固定的辊颈上，另外一个铸辊被可旋转地安置在支架上，所述支架可以沿与偏压装置的作用力相反的方向移动，以确保铸辊能够横向移动，以适应带材厚度的波动。所述偏压装置可以采用螺旋压力弹簧的形式，或者可以包括一对液压缸装置。

公开号为85185/98的澳大利亚专利申请介绍了一种具有对可横向移动的铸辊偏压的弹簧偏压装置的带材连铸机。在该专利申请中，在铸辊支架和一对推力作用构件之间偏压弹簧起作用，通过操作一对动力驱动的机械千斤顶，可以设定所述推力作用构件的位置，从而确保弹簧的初始压缩可以被调整，以设定弹簧初始压缩力，铸辊两端所承受的弹簧力相等。铸辊支架的位置需要被设置，且连铸开始后，需要接着调整，使得铸辊间隙的整个宽度方向，铸辊之间的间隙是恒定的，以便生产具有恒定外形的带材。然而，随着连铸的进行，由于铸辊的偏心和由于热膨胀和其它因素引起的动态的变化，带材的外形不可避免地发生变化。以前，一直没有装置提供动态楔形或外形控制，以便在连铸期间控制带材轮廓的波动。通过本发明，能够提供一种有效的装置，用以进行动态外形控制。

本发明提供一种用以连铸金属带材的设备，它包括：一对平行的铸辊，铸辊之间形成铸辊间隙；金属传送装置，用以将熔化的金属送进铸辊之间的铸辊间隙，以便形成熔化金属的铸池，所述铸池由铸辊间隙上方的铸辊表面支撑；铸池限制装置，用以限制铸池内的熔化金属，而阻止熔化的金属从铸辊间隙的端部流出；铸辊驱动装置，用以驱动两个铸辊，使之反向转动，以形成凝固的金属带材，所述金属带材从铸辊间隙向下移动；其中，至少一个铸辊被安置在一对可移动的铸辊支架上，所述支架能够使一个铸辊整体地移向和离开另外一个铸辊，其中有一对铸辊偏压装置，偏压装置作用于一个可移动的支架上的一个铸辊，以向另外一个铸辊整体偏压所述的铸辊，且其中每个偏压装置包括一个与各自的铸辊支架相连的推力传递构件，一个推力作用构件，压缩弹簧部件，该压缩弹簧部件在推力作用构件上的弹簧作用面和推力传递构件之间起作用，所述压缩弹簧部件向推力传递构件和各自的铸辊支架施加一个推力，推力作用构件定位装置，可改变推力作用构件的位置，及用以控制所述定位装置的操作的控制装置，因此，推力传递构件的运动被转化为推力作用构件的运动，因此，推力传递构件的运动不能显著地影响压缩弹簧所施加的偏压力。

最好，所述定位装置是一个压力流体操作装置，该装置在推力作用构件和一个固定的构件之间起作用。

上述压力流体操作装置可以是流体缸和活塞组件，它的一端与一固定的构件相连，另一端或者形成推力作用构件，或者与推力作用构件相连。

控制装置可包括一个第一位置探测器，用以检测推力传递构件的位置，及一个操作流体压力装置的部件，从而探测器所检测到的运动被转化为推力作用构件的运动。

铸辊支架包括用于每个铸辊的一对辊端支架构件，所述辊端支架构件配置在各自铸辊端部的下方。

每对辊端支架构件可以具有辊颈轴承，所述轴承被安置在各自铸辊的端部，用以使铸辊围绕铸辊中心轴线转动。

铸辊和铸辊支架可以被安置在一个铸辊组件内，所述铸辊组件可以作为一个整体可安装在连铸机上或从中卸去。在此情况下，每个偏压装置的推力传递构件可以与各自的铸辊支架分离，确保在不移走或不拆除偏压装置的情况下，移去铸辊组件。

在本发明所述的设备中，两个铸辊可以被各自的偏压装置所偏压。另一种方案是，根据本发明一个铸辊可不进行横向移动，而另外一个铸辊可以沿与弹簧偏压力相反的方向移动。

为了更好地说明本发明，下文将结合附图，对本发明实施例进行详尽的描述，其中：

图1是一个带材连铸机的垂直截面视图，显示了本发明所述的连铸机；

图2是一个对图1局部进行放大的视图，显示了连铸机的重要部件；

图3是一个连铸机上重要部件的纵向截面视图；

图4是连铸机的端部视图；

图5、图6和图7显示连铸机在连铸期间和将铸辊组件从连铸机中移去的不同状态；

图8是一个辊偏压装置的垂直截面视图，所述辊偏压装置包括辊偏压弹簧；

图9是一个示意图，显示了连铸机的基本部件。

所示连铸机包括一个竖立在工厂地面(图中未示)上的主机体框架11，它支撑箱体13形式的铸辊组件，作为一个整体，所述组件13可以被移进连铸机上的操作位置，但当需要更换铸辊时，组件13可以轻易地被移走。组件13装配有一对平行的铸辊16，连铸期间，通过漏斗盘17、配料器18和输送嘴19，来自浇包(图中未示)的熔化金属被输送到铸辊上，形成铸池30。铸辊16被水冷却，所以，在运动的铸辊表面上，金属凝固成壳，并在铸辊之间的铸辊间隙集合，在铸辊出口处，产生凝固的带材产品20。所述产品可以被送至标准卷材机。

在电动机和传动装置的驱动下，铸辊16通过驱动轴41反向转动，电动机和传动机装置被安置在主机体框架上。当需要将所述组件移走时，驱动轴可以与传动装置分离。铸辊16具有铜外壳，外壳上有一系列轴线延伸的、圆周方向分布的水冷却通道，从铸辊端部，将来自驱动轴41之输水管的冷却水送至所述冷却水通道，通过转动的密封压盖43，所述输水管与供水软管42连接。铸辊的直径一般是500mm，长度可达2000mm，用来生产基本上与铸辊宽度相同的带材。

浇包是通用结构的，被安置在转台上，它可被带至漏斗盘17的上方位置将漏斗盘内充满金属液。漏斗盘上可装有一个可以被伺服缸操作的滑动闸阀47，通过闸阀47、耐火套管48，漏斗盘17中的熔化金属流到配料器18。

配料器18是宽的盘形容器，由耐火材料例如氧化镁(MgO)构成。配料器18的一侧接收来自漏斗盘17的熔化金属，在另一侧，具有多个沿轴向间隔分布的金属出口52。配料器18的底部带有安装支架53，当所述组件13处于操作位置时，通过安装支架53，将配料器18安装在主机体框架11上。

输送嘴19是一个由耐火材料制成的长形体，例如矾土石墨，它的底部是向内向下会聚的锥形，所述锥形会伸入铸辊16之间的铸辊间隙。它的上部由向外凸出的侧面法兰55组成，法兰55安置在安装支架60上，所述安装支架60形成主机体框架11的一部分。

输送嘴19可以有多个水平间隔分布的、垂直延伸的流动通道，通过所述通道，在整个铸辊宽度方向上，以适当的低速，向铸辊之间的铸辊间隙输送熔化金属，所输送的熔化金属不直接碰撞铸辊表面，在铸辊表面，产生初始凝固。另一方面，输送嘴可以有一个单独的、连续的槽形出口，通过该出口，以低速将熔化金属直接送至铸辊之间的铸辊间隙和/或出口浸入熔化金属池。

在铸辊端部，用一对侧板56限制铸池，当所述组件13处于操作位置时，所述侧板56靠在铸辊的台阶端部57上。侧板56由强耐火材料制成，例如氮化硼，它具有与所述铸辊的台阶端部的曲率相匹配的扇形边缘。侧板56可以被安置在板夹持器82上，在一对液压缸装置83的操作下，板夹持器82可以移动，使侧板与所述铸辊的台阶端部接触，在连铸期间，形成对熔化金属池端部的封闭。

在连铸期间，操作滑动闸阀47，使熔化金属从漏斗盘17进入配料器18，通过输送嘴19流向铸辊。所制成的带材20之端部被一个可操纵的板式滑道96导向，进入一个夹道辊，然后进入卷材机(图中未示)。所述板式滑道96被悬挂在主体机框架上的销97上，在液压缸装置(图中未示)的操纵下，当干净的带材端部被形成后，滑道96可以向所述夹道辊摆动。

可移动的组件13被如此构造，即使得在将组件13安置在连铸机上的工作位置之前，铸辊16可以被设置，铸辊之间的铸辊间隙可以被调整。并且，当组件被安置到位后，两对安置在主机体框架上的铸辊偏压装置110，111可以被快速地连接到铸辊支架上，用以提供阻止铸辊分离的偏压力，所述铸辊支架在所述组件上。

组件13包括一个大的框架102和一个耐火外壳的上部部分103，所述框架102用以支承铸辊16，所述外壳用以隔离铸辊间隙下方的带材。铸辊16被安置在铸辊支架104上，所述铸辊支架104包括一对辊端支撑构件90，支撑构件90用以支承辊端轴承100，铸辊16被安置在轴承100上，并围绕它们彼此平行的轴线旋转。通过直线轴承106，两对铸辊支架104被安置在组件框架102上，因此，铸辊支架可以在框架102上横向移动，使铸辊可以整体地彼此接近和分离，因此，在两个平行的铸辊之间，允许铸辊分离和接近。

铸辊框架102上也有两个可调整的阻挡部件107，阻挡部件107位于铸辊下方，在两个铸辊之间的中心垂直平面上，并位于两对铸辊支架104之间，可以限制两个铸辊支架向内的运动，因而，确定了铸辊之间的铸辊间隙的最小宽度。下文将介绍铸辊偏压装置110，111，所述偏压装置允许铸辊支架相对于中央可调整阻挡部件向内运动，但是，允许一个铸辊沿与偏压力相反的方向向外移动。

每个可调整阻挡部件107都是蜗杆或螺旋驱动的千斤顶，它具有一个相对于连铸机中心垂直平面而固定的壳体108和两个端部109，在千斤顶的作用下，在两个相反方向上，所述两个端部109可以相等地移动，允许所述千斤顶扩展和缩回，用以调整铸辊间隙的宽度，同时保证铸辊沿连铸机中心垂直平面等距离分布。

连铸机具有两对铸辊偏压装置110，111，每对偏压装置分别与一铸辊16的支架104相连。根据本发明，构造和操作安置在设备一侧的偏压装置110。所述偏压装置配有螺旋形偏压弹簧112，用以对各自的铸辊支架104提供偏压力。在设备另一侧的偏压装置111配有液压执行机构113，操纵这些液压执行机构，使与该侧铸辊的铸辊支架104紧紧靠在中央阻挡部件上，沿与偏压装置110上的偏压弹簧的作用力相反的方向，另外一个铸辊可以横向移动。

图8显示了偏压装置110的详尽结构。如图所示，偏压装置包括一个弹簧套筒114，它被配置在外壳115内，用固定螺栓117，将外壳115固定在连铸机主框架116上。

弹簧套筒114有一活塞118，所述活塞118在所述外壳115内运动。通过流入或流出缸体118的液体作用，弹簧套筒114可以如图8所示处于延伸位置，或处于收缩位置。弹簧套筒114的外端携带有一个压力流体操作装置，该装置以液压缸单元119的形式出现，操纵液压缸单元119来确定弹簧作用杆121的位置，通过连接杆130，所述弹簧作用杆121与液压缸119上的活塞相连。

弹簧112的内端作用在推力传递构件122上，通过承载件125，所述构件122与相应的铸辊支架104相连。在初始状态时，通过连接件124，推力传递构件与铸辊支架紧密接触，当偏压装置没有被连接时，在液压缸123的作用下，所述连接件124处于延伸状态。

当通过弹簧套筒114，偏压装置110与各自的铸辊支架相连时，在如图8所示的延伸状态，确定弹簧套筒114的位置，相对于设备框架固定缸组件119，弹簧作用杆121的位置被设定，用以调整弹簧作用杆上的弹簧作用面和推力传递构件122之间的有效距离。弹簧112的压缩可以被调整，用以改变作用在推力传递构件122和各自的铸辊支架104上的推力。对于上述结构，在连铸期间，唯一的相对运动是，沿与偏压力相反的方向，铸辊支架104和推力传递构件122作为一个整体所作的运动。由于偏压装置使铸辊支架104向内压靠阻挡部件，所以可以调整偏压装置，在金属实际通过铸辊之间之前，使用一个弹簧偏压力，对铸辊进行预压，在连铸期间，所述偏压力将保持不变。

根据本发明，通过连续操纵液压缸组件119，改变弹簧作用杆的位置，以转化推力传动构件122由于铸辊支架104的横向移动而产生的运动，可以获得动态楔形或轮廓控制。铸辊支架104的任何向内向外移动，将导致液压缸组件119和弹簧作用杆121相应的向内向外运动，因此，使弹簧112保持恒定的压缩。因此，无论铸辊支架怎样移动，都能够在铸辊的每一端保持恒定的偏压力。因此，可以实现动态楔形控制。对于压力流体偏压系统所产生的偏压力，无论怎样控制，都不能取得上述结果。此类控制依赖于所测量的力的信号，将所述测量信号返回控制系统，所述测量信号不可避免产生误差。根据本发明，将弹簧和连续定位装置结合起来，能够非常准确地设定恒定的偏压力，在整个连铸期间，能够维持该偏压力。由于两个铸辊端部的两个补偿或控制系统能够完全独立地操作，两者之间没有相互干扰，所以，可以使用刚度非常低的弹簧。

如图9所示，控制装置包括位置探测器150，它用以探测推力传递构件122的位置，所述探测器与一个控制电路相连，所述控制电路用以控制缸组件119，所以推力传递构件122的运动被缸组件119所转化。控制电路可以包括与探测器150和缸组件119相连的控制器151，在连铸期间，用以操纵缸组件119，以转化推力传递构件122的运动。控制器151也可以接收来自逻辑部件152的输入信号，以操纵缸组件，在连铸之前，用以初始设定铸辊支架(输入信号153)，在铸造之后，用以静态调整楔形的后续调整(输入信号154)。

在连铸期间，控制装置也可以操作缸组件119，对弹簧作用杆121施加额外运动，使偏压力变化，以补偿在整个带材宽度方向上出现的带材厚度的改变，或者由于在铸辊端部的变形而引起的带材边缘的变化。可以用X射线探测器探测带材厚度的变化，在连铸机的下游，所述探测器探测带材，并向图9所示的控制电路中之逻辑设备152的输入点155输入一个信号。由于铸辊变形而引起的带材厚度的变化，在带材长度方向上通常是正弦波形，因此，产生一个正弦波控制信号，该信号被用于操纵缸组件119，对弹簧作用杆121施加一个相应和补偿的正弦波运动。为了获得适当的带材厚度控制，必须以与铸辊转动相适应的相位关系，将控制信号作用于缸组件119，即铸辊每转动一周，控制信号的波形必须与铸辊端部的特性曲线相匹配，铸辊端部的变形导致所述铸辊端部的特性曲线。通过将信号施加在相关信号的初始相位，铸辊每转一周，所述相关信号产生一个脉冲，可以获得合适的相位匹配，改变特性曲线关系，产生一个最小的厚度变化波幅。通过跟踪或绘制波幅误差信号，可以获得最小的厚度变化波幅。

偏压装置111的结构不属于本发明所涉及的内容，有关铸辊框架102移进和移出连铸机的详尽的结构和方式，已经在公开号为85185/98的澳大利亚专利申请被介绍了。

Claims (10)

1.一种金属带材连铸设备，它包括：一对平行的铸辊(16)，在所述铸辊之间形成铸辊间隙(16A)；金属输送部件(17，18，19)，用以将熔化的金属送至铸辊(16)之间的铸辊间隙，形成熔化金属的铸池(30)，所述铸池由铸辊间隙(16A)上方的铸辊的表面支撑；铸池限制部件(56)，用以将熔化的金属限制在铸池(30)内，阻止它从铸辊间隙的端部流出；铸辊驱动装置(41)，用以驱动两个铸辊反向转动，用以产生凝固的金属带材(20)，并将所述带材从铸辊间隙(16A)向下传送；其中，至少一个铸辊被安置在一对可移动的铸辊支架(104)上，它允许所述铸辊整体地移近和远离另一个铸辊，有一对辊偏压装置(110)，偏压装置作用于一个可移动的铸辊支架(104)上的一个铸辊，用以将该铸辊整体地偏压向另一个铸辊，其特征在于，每个偏压装置(110)包括一个与相应的铸辊支架(104)相连的推力传递构件(122)，一个推力作用构件(121)，压缩弹簧部件(112)，该压缩弹簧部件在推力作用构件(121)上的弹簧作用面和推力传递构件(122)之间起作用，所述压缩弹簧部件向推力传递构件(122)和相应的铸辊支架(104)施加一个推力，推力作用部件定位装置(119)可操作地改变推力作用构件(121)的位置，及控制装置(151)用以控制所述定位装置(119)的操作，从而推力传递构件(122)的运动被转化为推力作用构件(121)的运动，因此，推力传递构件(122)的运动不能显著地影响压缩弹簧装置(112)所施加的偏压力。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述定位装置(119)是一个压力流体操作装置，该装置在推力作用构件(121)和一个固定的构件(114)之间起作用。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述压力流体操作装置(119)由流体活塞和缸组件组成，该装置的一端与所述固定的构件(114)相连，另一端或者形成推力作用构件(121)，或者与推力作用构件(121)相连。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于：控制装置包括一个位置探测器(150)，用以检测推力传递构件(122)的位置；一个用以操作流体压力装置的部件，从而探测器所检测到的运动被转化为推力作用构件(121)的运动。

5.根据权利要求2～4之一所述的设备，其特征在于：在连铸期间，压力流体操作装置(119)对推力作用构件(121)施加额外运动，使偏压力变化，补偿带材厚度的改变。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：有一个带材厚度探测器，它产生一个表示带材厚度的信号，控制器(151)利用所述信号，操纵压力流体操作装置(119)，对推力作用构件(121)施加额外运动。

7.根据权利要求1～6之一所述的设备，其特征在于：铸辊支架(104)包括用于每一铸辊的一对辊端支架构件(90)，所述辊端支架构件(90)配置在各自铸辊端部的下方。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：每对辊端支架构件(90)具有辊颈轴承(100)，所述轴承被安置在各自铸辊的端部，使铸辊围绕铸辊中心轴线转动。

9.根据权利要求1～8之一所述的设备，其特征在于：铸辊(16)和铸辊支架(104)被安置在一个铸辊组件(13)内，所述铸辊组件(13)作为一个整体被安置在连铸机上，且可从连铸机上被移走。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于：每个偏压装置(110)中的推力传递构件(122)可与各自的铸辊支架相分离，确保在不移走或不拆除偏压装置(110)的情况下，将铸辊组件(13)移走。

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