553787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/) 〔發明領域〕 本發明係關於一種帶有擺動裝置之連續鑄模’特別是 用於一連續鋼鑄造機器，其具有在—垂直鑄造平面中的曲 線形鑄造軸線。· 〔發明背景〕 一用於具有曲線形鑄造軸線之連續鋼鑄造機器的傳統 鑄模一般地包含一銅鑄模管、一鑄模外殻與一在鑄模外殼 中的水冷卻系統，銅鑄模管形成一沿著該曲線形鑄造軸線 的曲線形鑄造槽道，鑄模外殼環繞鑄模管，水冷卻系統用 於將鑄模管強力冷卻。 吾人已知，使此連續鑄模軸向擺動，以避免固化殻粘 附於鑄模管，其實際上將導致鑄造線的表面缺陷，甚至於 可能造成液體鋼衝出。.經驗已經顯示，如果連續鑄模承受 頻率在每分鐘1.00與600循環之間而振幅5至10公厘的 軸向擺動，則獲得最佳的鑄造結果。此外，這些軸向擺動 的路徑必須儘可能遵循曲線形鑄造軸線。在橫交於鑄造軸 線之方向的擺動部件不僅導致鑄造線的不良表面品質，而 且導致鑄模管過多的磨損。 在大多數先前技藝連續鋼鑄造機器中，該連續鑄模係 被支撐於位在鑄模下方的所謂擺動台上。爲了產生沿著曲 線形鑄造軸線的擺動，此擺動台的設計者已經創造很複雜 及笨重的桿機構，用於使該鑄模的支撐台擺動。然而，這 些擺動台大多數在避免產生鑄模管的橫向擺動方面並未完 全成功。此外，由於待擺動的高質量及桿機構中之高摩擦 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---*--------裝-------^"1 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 553787 A7 B7 五、發明說明（2 ) 損失，這些擺動台大體上不適於產生頻率高於每分鐘200 循環的擺動。 美國專利5,715,888號描述一解決方案’其用於以更 緊密及更有效的擺動裝置取代擺動台。此擺動裝置包含一 外支撐外覃，其中該連續鑄模由一環形、雙作用氣壓或液 壓缸軸向支撐。後者由二共軸向套筒組成’套筒環繞連續 鑄模。這些套筒可以相對於彼此軸向移動，且由一配置於 它們之間的引導裝置引導而做此移動。連續鑄模的外殻界 定一肩部，外殼藉由肩部而停置於內套筒上，而該外套筒 被支撐於外支撐外罩中。必須了解’此緊密的擺動裝置允 許於該連續鑄模上施加振幅到達10公厘且頻率高於每分 鐘200循環的擺動。此擺動裝置之一缺點係在於大直徑環 形氣壓或液壓缸的製造頗昂貴’特別是如果環形缸必須產 生沿著曲線形擺動路徑的擺動時尤然。 美國專利5,676，194號描述一解決方案，其用於藉由 將該擺動裝置整合於該連續鑄模中’使擺動台顯得多餘。 一雙臂式擺動桿，其係由鑄模外殻樞動支撐，以一臂支撐 該鑄模外殼中的鑄模管，且與另一臂連接至一位於該鑄模 外殼外部的線性缸。諸如金屬膜片的密封元件係連接於靜 止外殻與鑄模管之間，以允許鑄模管藉由該擺動桿在軸向 擺動，且確保一密封冷卻室密封於鑄模管周圍。因而大致 地減少待擺動的質量，而可以達成更高的擺動頻率，且減 少用於使鑄模管擺動的動力消耗。 美國專利4,483,385號描述另一個解決方案，其用於 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝------^--訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 553787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 藉由將該擺動裝置整合於該連續鑄模中’使擺動台顯得多 餘。曲線形鑄模管係由一外殼環繞，外殼包含一用於鑄模 管的噴灑冷卻系統。該鑄模管的下端自由橫過外殼之一底 部開口。該鑄模管的上端固定至一大致上水平的頂板。後 者被引導於四垂直引導銷，其自外殼的頂框架突起。二垂 直缸配置於鑄模管對立側上的鑄模外殼中。當引動時，此 二垂直缸將所引導的頂板自頂框架舉升。當缸不引動時， 重力促使頂板落回至頂框架上。藉由引動及不引動該二缸 ，於是可以使自由懸承的鑄模管在含有噴灑冷卻系統的外 殻內上下擺動式移動。美國專利4,483,385號所述之連續 鑄模之一嚴重缺點係在於，垂直擺動的曲線形鑄模管施加 重大的側向力於曲線形線上。這些側向力導致該鑄模管過 多的磨損及線的表面變形。它們可能甚至於使液體金屬衝 出。 彳 ’ 〔發明目的〕 本發明之一根本的技術問題係提供一種緊密的連續鑄 模，其能夠產生沿著曲線形鑄造軸線的擺動，而不會施加 顯著的側向力於一離開曲線形鑄模的線。此問題藉由如申 請專利範圍第1項之連續鑄模解決。 〔發明槪要〕 本發明的鑄模-以習知的方式-包含一鑄模管及一鑄 模外殻，鑄模管形成一沿著鑄造機器的曲線形鑄造軸線之 曲線形鑄造槽道，鑄模外殻環繞該鑄模管且容納一用於強 力冷卻鑄模管的冷卻系統。該鑄模管具有一在其上端的支 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） - - ----------•裝------ί 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 553787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（f ) 撐凸緣。一氣壓或液壓引動裝置係連接於鑄模管的支撐凸 緣與外殼之間，用於使該鑄模管軸向支撐及擺動於其靜止 外殻中。依據本發明之一重要特點，該連續鑄模更包含一 引導裝置，其直接連接於鑄模管的下端與鑄模外殼的底端 之間。此引導裝置施加一曲線形擺動路徑於鑄模管的下端 上（即，它至少在鑄造平面中將鑄模管下端的全部平移與 轉動自由度固定），其中所施加的擺動路徑完全遵循曲線 形鑄造軸線。另言之，該引導裝置確保該鑄模管的擺動一 其施加於該鑄模管的上端-導致該鑄模管下端的擺動’其 嚴格地遵循曲線形鑄造軸線。因此，該鑄模管不施加或至 少施加不顯著的側向力於離開鑄模的曲線形線。在此上下 文中，必須注意，施加於該鑄模管上端的擺動不必完全遵 循施加於該鑄模管下端的路徑。實際上’因爲該鑄模管一 其通常是由銅製成—並非很剛性的物體，其可藉由與鑄造 軸線橫交的小變形’容易地補償它的下與上端之所施加的 擺動路徑之差異。可以了解’這些小的橫向變形不會使鑄 造品質惡化’且不會導致鑄模管的磨損增加’原因在於它 們主要影饗上鑄模管-該處的鋼仍然全部是液體。 引導裝置較佳爲強制冷卻’且在一較佳實施例中包含 至少一引導元件與一被引導元件’引導元件固定至外殼， 且包含一曲線形引導槽道，被引導元件固接至鑄模管，且 被引導於至少—引導元件的曲線形引導槽道中。引導槽道 使被引導元件的全部平移與轉動的自由度固定，以致於鑄 模下端的擺動嚴格遵循曲線形鑄造軸線。 6 本紙張尺度適用(CNS)A4規格⑵Ο X 297公爱） -------------·裝------'1丨訂---------線0^· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 553787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（r ) 氣壓或液壓引動裝置有利地係環形_即’環圈形-氣 壓或液壓引動缸，其較佳爲強制冷卻，以致於它可以直接 環繞鑄模管的熱支撐凸緣。所以，可以了解，該環形缸可 具有遠小於美國專利5,715,888號所揭示的環形缸之直徑 ，其整合於一環繞整個鑄模外殻的支撐外罩。又可以了解 ，該環形缸不可以產生沿著本發明之鑄模的曲線形路徑之 擺動。另言之，它只可產生在平行於直線形中央軸線的方 向之小衝程。如果此直線形中央軸線實質上與曲線形擺動 路徑相切，則該環形缸可以-沿著相當小的擺動路徑-傳 送實質上爲軸向的擺動力至鑄模管。 該鑄模管的上端能夠固定至環形缸而具有功能性餘隙 ，以致於管的擺動變形減少，甚至於完全避免。然而，通 常較佳爲使鑄模管剛性固定至環形缸，以避免鑄模管之任 何未受控制的軸向移動。 爲了減少該鑄模管上端之變形，該環形缸有利地支撐 於外殼的頂端，以便能夠繞一轉動軸線擺動，轉動軸線實 質上垂直於垂直鑄造平面，且與曲線形擺動路徑相交。在 一較佳實施例中，該環形缸_例如-具有二軸頸，且該外 殼的頂端具有二用於承接軸頸的軸承。爲了減少該鑄模管 上端的擺動變形，該環形缸也可以固定到該外殼頂端，以 允許平行於垂直鑄造平面且橫交於鑄造軸線的小線性位移 〇 該鑄模的冷卻系統有利地係噴灑冷卻系統。在此一噴 灑冷卻的連續鑄模之較佳實施例中，一環元件係固定到該 7 -----------裝------^—訂—-------線4^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 553787 A7 B7 五、發明說明（6) 鑄模管的下端，且配置於該外殼之一底板的中央切除部中 ，以致於一徑向間隙維持於該環與該底板之間。因爲該管 的下端由引導裝置引導，故此間隙實質上保持爲常數，所 以能以一適當的密封元件密封。 〔圖式簡單說明〕 現在，將藉由例子並參考附圖而說明本發明，其中： 圖1係具有一曲線形鑄造軸線之連續鑄模的第一縱向 剖面不思圖’其中垂直剖切平面包含曲線形禱造軸線’且 由圖3中的剖面線A-A標示； 圖2係圖1之連續鑄模的第二縱向剖面示意圖’其中 垂直剖切平面垂直於圖1的剖切平面，且由圖3中的剖面 線B-B標示；而 圖3係圖1與2之連續鑄模的剖面示意圖，其中剖面 線由圖1與2中的字母C-C標示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-----—訂---------線| 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔元件符號說明〕 符 號 名 稱 10 連續鑄模 ____ 11 曲線形鑄造軸線 ____ 12 曲線形鑄模管 ___: 14 銅管 16 支撐凸緣 ___ 18 入口漏斗 __- 20 鑄造槽道 _- 24 圓柱形鑄模外殼 _____ 26 噴灑冷卻系統 ____ 28 垂直冷卻水管組 ____ 29 系列噴灑噴嘴 30 環形液壓缸 ___— 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 553787 A7 B7 五、發明說明（l) 32 外環 34 內環 35 中央直線形缸軸線 36 凸緣 38 環形活塞 40 & 42 環形壓力室 44 箭頭 P 二環形活塞室的對稱平面與曲線形 鑄造軸線相交之點 45 對稱平面 46 & 48 軸頸 50 & 52 軸承 54 轉動軸線 56 環形凸緣 58 可彈性變形的密封環 60 耐火襯墊 62 噴灑噴嘴 63 引導裝置 64& 66 U形引導元件 64，，64’，，66’ & 66，， 圓柱形引導表面 64，，，& 66，，， 平底表面 67 底板 68 & 70 被引導元件 72 環元件 74 嵌條 76 示意性噴灑噴嘴 78 密封元件，較佳爲石墨密封 79 箭頭 80 箭頭 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔較佳實施例詳細說明〕 圖式顯示用於在一連續鑄造機器中鑄造鋼坯的一連續 鑄模1〇。此連續鑄造機器界定一在垂直平面中的曲線形鑄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 553787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明u ) 造軸線11。注意，曲線形鑄造軸線I1在物理學上對應於 一實質上爲圓形的曲線，其由在該鑄造機器中之一彎曲線 的中性軸線界定。 參考號碼ί2總體標示一用於自餵槽(未顯示)承接熔融 鋼的曲線形鑄模管，饌槽即襯塡成爲耐火的液體鋼分佈器 ，其安置於鑄模10上方。此鑄模管12包含一銅管14，其 上端固定至一支撐凸緣16，支撐凸緣16形成一種入口漏 斗18。如圖1所示，其係爲一沿著含有鑄造軸線11之垂 直鑄造平面的剖面，該銅管14形成一沿著該曲線形鑄造軸 線11的鑄造槽道20。在大多數連續鑄造機器中，該曲線 形鑄造軸線在此區域中等同於半徑在4公尺與12公尺之間 的圓形區段。 參考號碼24總體標示一圓柱形鑄模外殻，其環繞該曲 線形銅管14。此鑄模外殻24容納一習知的噴灑冷卻系統 26，甩於強力冷卻該銅管14。此噴灑冷卻系統26包含一 組垂直冷卻水管28，其自一在該外殼24底端的環形收集 器延伸到它的頂端。這些管中的每一管包含一系列噴灑噴 嘴29，其用於以冷卻水噴灑該銅管14。 參考號碼30總體標示一環形-即，環圈形-液壓缸， 其能夠產生線性衝程。此環形缸包含一外環32與一內環 34。藉由其外環32，該缸30支撐於該外殻24的頂端。該 鑄模管12藉由其支撐凸緣16，而支撐於該內環34之一凸 緣36上。該環32、34能夠在平行於一中央直線形缸軸線 35的方向，相對於彼此直線形移動。它們合作，以形成一 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •.-------------------丨訂--I I — — — — — · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 553787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（ 將二環形壓力室40、42軸向分離的環形活塞38，於是形 成一雙作用液壓缸，其能夠沿著中央缸軸線35，產生在二 相反方向(見箭頭44)的軸向力。又注意，該環形缸30的中 央缸軸線35實質上與曲線形鑄造軸線11在點"P"相切’在 該處，二環形活塞室40、42之一對稱平面45與該曲線形 鑄造軸線11相交。於是，該環形缸30可以-沿著它的相 對小的擺動路徑-傳送實質上爲軸向的擺動力至該鑄模管 12 〇 在圖2看得最淸楚，該缸30的外環32係由二軸頸46 、48支撐於該外殼24頂端。這些軸頸中的每一軸頸被承 接於一軸承50、52中，其固定至該外殼24。該軸頸46、 48與該軸承50、52配置成爲界定一用於該環形缸30的轉 動軸線54，其實質上垂直於該垂直鑄造平面，且與該鑄造 軸線在以上界定的點"P"相交。該外環32與該外殼24之一 環形凸緣56界定一環形間隙，其由一可彈性變形的密封環 58封閉。於是，該環形缸30可以藉由繞其轉動軸線54轉 動一小的角而改變其位置，可彈性變形的密封環58則將該 缸30的外環32與該外殻24之環形凸緣56之間的間隙連 續密封。 該內環34環繞該鑄模管12的支撐凸緣16 ,其中在該 支撐凸緣16與該內環34之間餘留一環形間隙。此環形間 隙至少部分充塡一耐火襯墊60，其保護該環形缸30，以抗 拒來自該支撐凸緣16的輻射熱。藉由以一內冷卻電路(未 顯示)裝配於二環32、34，及/或藉由提供一系列噴灑噴嘴 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .---1-------- 裝---------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 553787 Α7 Β7 五、發明說明（，。） 62於該外殻中，以噴灑冷卻流體於該環形缸30的底側 上，可以進一步改進該環形缸30的熱保護。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖2與3中，參考號碼63總體標示一引導裝置，其 係直接連接於該銅管14下端與該鑄模外殼24底端之間。 此引導裝置63的目的是施加一曲線形擺動路徑於該銅管 14的下端，其中此施加的擺動路徑完全遵循在此區域中的 曲線形鑄造軸線11。爲了達成此目的，該引導裝置63 —例 如-包含二U形引導元件64、66 ’其固定到該鑄模外殼 24之底板67，與該垂直鑄造平面成爲對稱。每一 U形引 導元件64、66包含一曲線形引導槽道；即，一由二圓柱形 引導表面，其各爲64,、64，，與66’、66" ’及一平底表面 64，，，、66’"劃定界限的槽道。注意，二圓柱形引導表面，其 各爲641、64"與66’、66"之轉動軸線垂直於鑄造平面(平面 A-A)，且通過圓形區段的中心，其代表在此區域中的鑄造 軸線11。在二引導槽道中的每一槽道中係承接一被引導元 件68、7〇，其剛性固定至該鑄模管12，且由圓柱形引導表 面，其各爲64’、64"與661、66"引導於個別引導元件64、 66的曲線形引導槽道(即，該圓柱形引導表面64’、64’’、 66,、66"使該鑄模管下端之全部平移與轉動的自由度固定) 。另言之，該曲線形側向引導表面，其各爲64’、64"、66’ 、66"設計成爲經由引導元件68、70施加一擺動路徑，其 曲率基本上對應於在該銅管14下端上的曲線形鑄造軸線 11之曲率。此意指，該銅管14下端的擺動路徑完全遵循 該曲線形鑄造軸線11。 12 工紙國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） A7 553787 B7 __ 丨丨丨 丨-丨„— --——----- 五、發明說明（|丨） — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由圖3看得最淸楚，該引導元件68、7〇係由一環元 件72支撐，環元件72環繞該銅管12下端。由圖1與2看 得最淸楚，此環元件72係藉由嵌條74而固定至該銅B 12 ，嵌條74嚙合於該銅管14之壁。注意，該引導元件64、 66與該引導元件68、7〇設計成爲，俾使自該鑄模外殼24 底端流出的冷卻水之連續流動將這些兀件64、66與68、 70冷卻。示意的噴灑噴嘴76指示，該引導裝置63也接受 來自下側的強制冷卻。 現在參考圖1與3，又注意，該環元件72係配置在該 底板67之中央切除部中，其中一徑向間隙—其維持於該環 72與該底板07之間-由一密封兀件(較佳爲石墨密封78) 密封。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當二環形壓力室40、42交替地被加壓及解除壓力時 ，該環形缸30施加一擺動式移動於該鑄模管I2上。在該 銅管14下端的高度，該引導裝置63確保施加於該鑄模管 12上端的擺動導致銅管14下端的擺動，其嚴格遵循該曲 線形鑄造軸線11。另言之，該引導裝置63確保該銅管14 不會施加顯著的側向力於離開該鑄模管12的曲線形線。在 該鑄模管12的上端，該擺動路徑係-至少在上述裝置中-不完全等同於該鑄造軸線11。在該鑄模管12之下與上端 的擺動路徑之此差異是可能的，原因在於該銅管14不是很 剛性的物體，所以可以容易地承受小的擺動變形，其補償 擺動路徑的差異。這些擺動變形，其主要發生在該上鑄模 管12中，並不顯著影響鑄造產品的品質，原因在於圖1&2 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 553787 A7 B7 五、發明說明（Q ) 中由箭頭79標示的液體鋼位準位在該轉動軸線54下方約 150公厘處。所以，足以確保該銅管14的穩定性不受這些 擺動變形的影響。這是該環形缸30必須有利地具有一如上 述的轉動軸線54之理由。實際上可以顯示，繞軸線54轉 動的可能性有助於使該銅管14的變形減少約5〇%。如果需 要進一步減少該銅管14的變形，則可以—例如_個別將該 環形缸30固定至該外殼24的頂端’及將該_模12的支撐 凸緣16固定至內環34的凸緣36，以允許平行於垂直鑄造 平面及橫交於鑄造軸線Π(見圖1，箭頭80)之小的線性位 移(尺寸範圍大體上小於1公厘）。 上述型式之連續鑄模10已同時測試成功。其能產生振 幅爲卜20公厘且頻率到達每分鐘600循環的擺動。其本身 的特色不僅在於很高的移動精確度，而且在於低潤滑消耗 、很緊密及簡單的佈置、快速的銅管更換、擺動裝置故障 時的快速更換及低維修成本，原因在於可以很容易地更換 每一部件。 “--I------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）