JP7301297B2 - 連続鋳造用冷却牽引複合装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属連続鋳造技術分野に属し、具体的には、連続鋳造用冷却牽引複合装置に関する。

現在、鋳放しロードブランク（Ａｓ－ｃａｓｔ Ｒｏｄ Ｂｌａｎｋ）は、熱型水平連続鋳造技術により加工することができ、水平連続鋳造ユニットは、一般的に溶融炉、保温炉、晶析装置、冷却装置、牽引機構、切断機構等のいくつかの部分により構成された。従来技術において、生産された鋳放しロードブランクに対しては、一般的に、まず、直接に冷却液を用いてシャワー冷却を行い、次に、牽引ロール装置を介して牽引して搬送した。従来の連続鋳造技術の後続のプロセスは、それぞれ冷却と牽引を行う冷却装置と牽引装置が必要であるため、生産コスト及びプロセスの複雑化をさせてしまう。

それに加えて、牽引ロールが凝固成型された鋳放しロードブランクを一方向に牽引して送出する過程において、発生した牽引力は、鋳放しロードブランクの品質の良否に重要な影響を及ぼす。牽引力が大きすぎると、鋳放しロードブランクの表面の凝固薄層が破断しており、その際に金属液体も即時に空を補充することができず、ロードブランクの表面に熱割れ等の現象を生じさせ、鋳放しロードブランクの表面品質に大きな影響を与える。連続鋳造過程における鋳放しロードブランクが受けた牽引力は、一定の値ではなく、ある範囲で変動するものであり、従来技術では、加工過程全体における牽引力の変化データを提供する加工装置がないため、生産プロセスの最適化に参考根拠を提供することができない。

従って、上記従来技術の不足に対する改善技術案を提供する必要がある。

本発明の目的は、上記従来技術での不足を克服し、連続鋳造を簡略化させる複合装置を提供する。

上記目的を実現するために、本発明は、鋳片（以下、「鋳放しロードブランク」とも称する。）を牽引する方向に対し垂直方向に配置され、且つ前記鋳片の両側に対称的に配置されて前記鋳片を挟み、互いに逆方向に回転して前記鋳片の軸方向に沿って前記鋳片を牽引する２つの牽引ロールと、２つの前記牽引ロールを対応的に接続されて２つの前記牽引ロールの回転を駆動する駆動機構と、前記牽引ロールと前記駆動機構が対応的に装着される第１固定架と、を含み、ただし、少なくとも１つの前記牽引ロールは、内部にそれと同軸に設けられる貫通孔を有しており、前記貫通孔内には、前記牽引ロールを冷却するための流通可能な冷却液を有している連続鋳造用冷却牽引複合装置を提案する。

冷却機能と牽引機能を組み合わせて、連続鋳造プロセスの生産コストを効果的に低減させ、連続鋳造設備を簡略化して生産過程の安全性を向上させ、牽引ロール内部を流れる冷却液で牽引ロール温度を吸収することにより、牽引ロールを連続して冷却するという目的を実現するとともに、間接的に鋳片を冷却する作用も達成した。

それに加えて、牽引力の動的検出装置を集積し、鋳片を牽引すると同時に、牽引力の動的監視を行うことができ、連続鋳造過程における牽引力の動的変化状況をリアルタイムに監視し、対応的な調整を即時に行うことがやすくなり、鋳片の表面品質を向上させる。

本発明に提供された実施例における本複合装置が連続鋳造プロセスに用いられる構造模式図である。 本発明に提供された実施例におけるロードセルの取付模式図である。 本発明に提供された実施例における牽引ロールの取付構造模式図である。 本発明に提供された実施例におけるアダプターの取付構造模式図である。

図１に示すように、連続鋳造プロセスの概略フローは、熔体１２（液状金属）が坩堝１０（タンディッシュ）に導入され、坩堝１０の出液口にセラミックドレーンチューブ１３が設けられ、セラミックドレーンチューブ１３は、熔体１２を黒鉛晶析装置１１に導入し、黒鉛晶析装置１１によって熔体１２を急速に結晶化させて鋳放しロードブランク１が形成され、鋳放しロードブランク１は、牽引ロール３を介して外に続いて牽引されて連続的な鋳放しロードブランク１を形成することである。

図２～４に示すように、本願は、鋳放しロードブランク１に垂直し、且つ鋳放しロードブランク１の両側に対称的に配置されて鋳放しロードブランク１を挟み、互いに逆方向に回転して鋳放しロードブランク１の軸方向に沿って鋳放しロードブランク１を牽引する２つの牽引ロール３と、２つの牽引ロール３に対応的に接続されて２つの牽引ロール３の回転を駆動する駆動機構と、牽引ロール３と駆動機構が対応的に装着される第１固定架５と、を含み、そのうち、少なくとも１つの牽引ロール３は、内部にそれと同軸に設けられる貫通孔１４を有しており、貫通孔１４内には、牽引ロール３の熱量を吸収して牽引ロール３を冷却するための流通可能な冷却液を有している連続鋳造用冷却牽引複合装置９を提供する。

本発明は、冷却機能と牽引機能を組み合わせて、連続鋳造プロセスの生産コストを効果的に低減させ、連続鋳造設備を簡略化して生産過程の安全性を向上させ、牽引ロール３内部を流れる冷却液で牽引ロール３温度を吸収ことにより、牽引ロール３を連続して冷却するという目的を実現するとともに、間接的に鋳放しロードブランク１を冷却する作用も達成した。牽引ロール３の両端は、第１固定架５が延出され、それぞれ回転シール機構を介してアダプター１６に接続されることによって、アダプター１６を介して液体供給設備に接続され、冷却液を貫通孔１４内に流通させる。回転シール機構を介して牽引ロール３に接続されるアダプター１６を設けることで、牽引ロール３は、回転することで鋳放しロードブランク１を牽引する際に、アダプター１６と相互に干渉しないようになると同時に、回転シール機構は、冷却液が漏れないことを保証し、冷却液の漏れによる安全事故又は牽引ロール３の冷却に対する影響を回避することができる。回転シール機構は、一端が牽引ロール３に固定接続され、内部にアダプター１６が装着される取付ステーションを有してアダプター１６を貫通孔１４に相対させるシリンダ１５と、ねじ接続でシリンダ１５の他端に接続されて貫通孔１４の軸方向に沿ってアダプター１６を押圧するエンドキャップ１８と、を含み、そのうち、アダプター１６は、貫通孔１４から離れる一端に液体ガイド管２４が設けられ、液体ガイド管２４は、エンドキャップ１８から延出して液体供給設備に接続され、シリンダ１５とアダプター１６との間に第１軸受１７が設けられ、アダプター１６と牽引ロールとの間に回転シールリング１９が設けられる。

具体的には、牽引ロール３は、２つあり、２つの牽引ロール３は、鋳放しロードブランク１の上下両側に配置され、そのうち、牽引ロール３は、略長軸状構造体であり、且つ同軸に貫通孔１４が開設され、冷却液を流通するために用いられる。

牽引ロール３の外壁には、段差面を介して第２軸受が設けられ、装着られた牽引ロール３を第２軸受と共に第１固定架５の軸孔に取り付けられ、且つ軸受キャップによって第１固定架５の外側から第２軸受が固定される。

牽引ロール３の両端の円周面には、平均的に一定の長さのネジが開設され、牽引ロール３の両端には、ネジ接続によって、それぞれシリンダ１５が取り付けられる。シリンダ１５の内部には、アダプター１６に対応する取り付け溝が設けられ、取り付け溝内には、アダプター１６を装着してシリンダ１５をアダプター１６に対して回転可能な第１軸受１７が設けられ、アダプター１６の端部には、柱状凸起部が設けられ、エンドキャップ１８は貫通孔１４の軸方向に沿ってアダプター１６を押圧することで、アダプター１６の端部の凸起部が貫通孔１４内に延びて、アダプター１６の凸起部と貫通孔１４の内壁との間には回転シールリング１９が設けられ、好ましくは、冷却液が流通する過程においてシールを保持するように、回転シールリング１９は、牽引ロール３の軸方向に沿って貫通孔１４の端部とアダプター１６の凸起部の底面との間に設けられる。

２つの牽引ロール３は、鋳放しロードブランク１の上下両側に水平に配置されることで、鋳放しロードブランク１を水平方向に沿って牽引する。

アダプター１６の本体の両端は、第１軸受１７を取り付けるように、第１軸受１７をカップジョイントするための段差面又は軸肩（ｓｈａｆｔ ｓｈｏｕｌｄｅｒ）を有し、シリンダ１５の牽引ロール３から離れる一端は、取り付け溝に対応する開口であり、アダプター１６は、貫通孔１４の軸方向に沿ってシリンダ１５の取り付け溝内に組み込まれ、アダプター１６は、中空構造であり、貫通孔１４に入れて冷却液を導入し又は導出するように、その牽引ロール３から離れる一端には液体ガイド管２４が固定接続され、他端には凸起部を有している。

エンドキャップ１８の中部には、液体ガイド管２４に対応して液体ガイド管２４を通すための穿孔が設けられ、エンドキャップ１８には、アダプター１６に対応してアダプター１６を位置制限する環状凸起が設けられ、同時に、環状凸起の端部は、第１ 軸受１７に指す。２つの第１軸受１７は、それぞれ、対応的にアダプター１６の両端の軸肩に設けられ、第１軸受１７はスラスト軸受であり、その一方のスラスト軸受が牽引ロール３又は取り付け溝に相対し、その他方のスラスト軸受はエンドキャップ１８の環状凸起に相対することにより、アダプター１６とシリンダ１５との間の回転摩擦力を低減させ、回転に克服しなければならない抵抗力を低減させる。

牽引ロール３は、一端が入水端であり、他端が出水端であり、入水端の液体ガイド管２４は、対応的に液体供給設備の出力端に接続され、出水端の液体ガイド管２４は、対応的に液体供給設備の入力端に接続される。

２つの牽引ロール３の入水端の液体ガイド管２４は、三方管又は分流装置２３を介して液体供給設備の出力端に接続され、２つの牽引ロール３の出水端の液体ガイド管２４は、三方管又は分流装置２３を介して液体供給設備の入力端に接続され、冷却液を同時に２つの牽引ロールに供給することを実現する。冷却液は、冷却水（水道水）である。液体供給設備は、工業冷水機２５である。工業冷水機２５を用いて冷却水を冷却循環させ、水道水を牽引ロール３を通過させる際に牽引ロール３の熱量を吸収した後、工業冷水機２５に導入して冷却し、工業冷水機２５は、少なくとも水循環および水冷却の役割を果たし、冷却水を牽引ロール３に循環させ、牽引ロール３を冷却する目的を実現する。複合装置９は、さらに、鋳放しロードブランク１の軸方向に沿って設けられるスライドレール８を有する第２固定架４を含み、第１固定架５は、鋳放しロードブランク１の軸方向に沿ってスライドレール８にスライドして装着され、前記第１固定架５の下方には、スライドレールに合せるスライド溝が設けられる。

ロードセル６は、少なくとも１つのロードセル６が第２固定架４の一側に設けられ、ロードセル６は、鋳放しロードブランク１の軸方向に沿って第１固定架５に当接して鋳放しロードブランク１の牽引過程における牽引力の変化を検出する。

本発明は、ロードセル６が設けられており、鋳放しロードブランク１を牽引すると同時に、牽引力の動的監視を行うことができ、連続鋳造過程における牽引力の動的変化状況をリアルタイムに監視し、対応的な調整を即時に行うことがやすくなり、鋳放しロードブランク１の表面品質を向上させる。

第２固定架４は、他側に少なくとも１つのばね７が設けられ、ばね７は、鋳放しロードブランク１の軸方向に沿って第１固定架５を押圧する。

第２固定架４は、一側にロードセル６が取り付けられ、且つロードセル６に対応するリード孔が設けられ、リード孔には、ロードセル６に対応する円柱体凹槽が１つ設けられる。第２固定架４は、他側に第１固定架５に相対するばね７が設けられており、ロードセル６が初期受力を有して受力変化曲線を容易に形成するように、ばね７は、鋳放しロードブランク１の軸方向に沿って第１固定架５を押圧する。

本実施例では、ロードセル６は、４つであり、４つのロードセル６は、鋳放しロードブランク１の軸方向において第１固定架５の周方向に沿って配置する。複数のロードセル６によって牽引力をさらに正確に検出し、検出精度を向上させる。

ばね７は、４つであり、４つのばね７は、鋳放しロードブランク１の軸方向におい て第１固定架５の周方向に沿って配置する。第１固定架５の受力をよりバランスさせ、検出精度を向上させる。

鋳放しロードブランク１は、牽引ロール３によって一側に水平牽引材料輸送運動を行う際に、発生した牽引力が第１固定架５の全体を一側に運動させ、且つロードセル６を押圧する。水平連続鋳造過程における鋳放しロードブランク１が受けた牽引力は一定の値ではないため、鋳放しロードブランク１の牽引過程において、ロードセル６のコンタクトが受信された圧力信号も絶えず変化するものであり、これらの変化している圧力信号は、さらにロードセル６のリード線を介してロードインストルメント２に送られば、連続鋳造過程における牽引力の動的データグラフを取得することができ、連続鋳造過程における牽引力の動的検出を実現した。ロードセル６は、それぞれ、ロードインストルメントに独立的に接続され、ロードセル６のリード線が第２固定架４を通した後にロードインストルメント２に接することで、ロードセル６で検出された牽引力の変化データが表示され、且つ牽引力の変化データが記憶される。

第２固定架４には、鋳放しロードブランク１に対応し、鋳放しロードブランク１が貫通するための穿孔が設けられる。

駆動機構は、第１固定架５に固定されて取り付けられる駆動モータ２２と、それぞれ２つの牽引ロール３に設けられて互いに噛み合う２つの伝達歯車２０と、駆動モータ２２のスピンドルに取り付けられ、且ついずれかの１つの伝達歯車２０に噛み合う駆動歯車２１と、を含む。

モータ固定架を設けることで、駆動モータ２２が第１固定架５に固定され、駆動モータ２２により駆動歯車２１が駆動され、駆動歯車２１により伝達歯車２０が駆動され、歯車伝動システムにより牽引ロール３の回転が駆動されることにより、牽引ロール３を牽引力を有させ、牽引の作用を実現した。

牽引ロール３の中部には、鋳放しロードブランク１に対応するリング溝が設けられることにより、牽引ロール３と鋳放しロードブランク１との接触面積を向上させる同時に、該当リング溝を利用して鋳放しロードブランク１を位置制限を行い、牽引の安定性を向上させる。

要するに、本願は、連続鋳造技術に用いられる複合装置９を提供し、牽引ロール３の内部には貫通孔１４が設けられ、且つ貫通孔１４を工業冷水機２５に連通することにより、冷却水が貫通孔１４内を循環流通することを実現し、これにより牽引ロール３を冷却作用を有させ、熱量の累積を効果的に回避し、より良い冷却効果を有し、冷却水の循環利用は、冷却時の消費水量を大幅に低減させた。牽引ロール３の両端は、回転シール機構によってアダプター１６に接続され、牽引ロール３の回転に伴ってアダプター１６は常に静止状態を維持し、回転シールリング１９が設けられているため、水漏れを防止し、１つの装置において同時に冷却と牽引の二重効果を実現した。また、連続鋳造過程における牽引力の動的変化状況をリアルタイムに監視し、対応的な調整を即時に行うことがやすくなり、連続鋳造過程における鋳放しロードブランク１の表面品質をより良好に制御するという目的を達成する。ロードセル６が設けられているため、牽引力の変化をリアルタイムに監視し、ロードデータをロードインストルメント２に送信し、牽引力データ曲線を取得し、連続鋳造過程における牽引力の動的検出を実現した。

Claims (4)

1. 鋳片を牽引する方向に対し垂直方向に配置され、且つ前記鋳片の両側に対称的に配置されて前記鋳片を挟み、互いに逆方向に回転して前記鋳片の軸方向に沿って前記鋳片を牽引する２つの牽引ロールと、
   ２つの前記牽引ロールに対応的に接続されて２つの前記牽引ロールの回転を駆動する駆動機構と、
   前記牽引ロールと前記駆動機構が対応的に装着される第１固定架と、
   前記鋳片の軸方向に沿って設けられるスライドレールを有する第２固定架であって、前記第１固定架が前記鋳片の軸方向に沿ってスライドレールにスライドして装着される第２固定架と、
   前記鋳片の軸方向に沿って前記第１固定架に当接して前記鋳片の牽引過程における牽引力の変化を検出するロードセルであって、少なくとも１つは、前記第２固定架の一側に設けられるロードセルと、を含み、
   少なくとも１つの前記牽引ロールは、内部にそれと同軸に設けられる貫通孔を有しており、前記貫通孔内には、前記牽引ロールを冷却するための流通可能な冷却液を有し、
   前記牽引ロールの両端は、前記第１固定架が延出され、それぞれ回転シール機構を介してアダプターに接続されることによって、前記アダプターを介して液体供給設備に接続され、前記冷却液を貫通孔内に流通させる、
   連続鋳造用冷却牽引複合装置。
2. 前記回転シール機構は、
   一端が前記牽引ロールに固定接続され、内部に前記アダプターが装着される取付ステーションを有して前記アダプターを前記貫通孔に相対させるシリンダと、
   ねじ接続で前記シリンダの他端に接続されて前記貫通孔の軸方向に沿って前記アダプターを押圧するエンドキャップと、を含み、
   前記アダプターは、前記貫通孔から離れる一端に液体ガイド管が設けられ、前記液体ガイド管は、前記エンドキャップから延出して前記液体供給設備に接続され、
   前記シリンダと前記アダプターとの間に第１軸受が設けられ、前記アダプターと前記牽引ロールとの間に回転シールリングが設けられることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用冷却牽引複合装置。
3. 前記牽引ロールは、一端が入水端であり、他端が出水端であり、前記入水端の前記液体ガイド管は、対応的に前記液体供給設備の出力端に接続され、前記出水端の前記液体ガイド管は、対応的に前記液体供給設備の入力端に接続されることを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造用冷却牽引複合装置。
4. 前記液体供給設備は、工業冷水機であることを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造用冷却牽引複合装置。
   

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