TWI635917B - Heatable or chillable steering drum for belt casting equipment - Google Patents

Abstract

提供一種用於帶式鑄造設備之轉向滾筒(101…110)，包括滾筒形本體及至少一敷設於該滾筒(101…110)之圓柱面下方的加熱管(2,5,6)。其中該加熱管/該等加熱管(2,5,6)各具有至少一輸入端及至少一與該輸入端錯開設置之輸出端，且該等輸入端與輸出端總數為至少三個。此外還提供一種包含上述類型之轉向滾筒(101…110)的帶式鑄造設備。

Description

用於帶式鑄造設備之可加熱或可冷卻轉向滾筒

本發明係有關一種用於帶式鑄造設備之轉向滾筒，包括滾筒形本體及至少一敷設於該滾筒之圓柱面下方的加熱管。

上述類型之轉向滾筒或轉向輥，其原理已為吾人所知，其例如用於導引作為帶式鑄造設備部件之環形金屬帶。帶式鑄造設備將較佳呈液態或糊狀之原料施覆於上述金屬帶上，再將其加工成型為通常具均勻厚度之板材或薄膜。該生產過程往往須加熱金屬帶，以便在鑄造過程中實現儘可能良好與均勻的材料施覆效果。先前技術係透過可供金屬帶繞行之轉向滾筒來加熱金屬帶。為此，一液態加熱介質貫穿流過在滾筒內部呈螺旋狀圍繞縱軸設置之加熱管。此液體在轉向滾筒之一縱向末端導入，再於另一末端排出。由於貫穿滾筒路程較長，加熱介質與滾筒中及金屬帶上會形成溫度梯度，即滾筒/金屬帶一側溫度高於另一側。滾筒/金屬帶上的此種不均勻溫度分佈會導致已施覆原料/薄膜形成凝固程度不同之區域，從而致使已施覆原料/薄膜產生應力而受損。

有鑒於此，本發明之目的在於提出一種經改良之轉向滾筒。特定言之，本發明旨在於轉向滾筒/金屬帶上形成儘可能均勻的溫度分佈或者相對於先前技術至少減小滾筒/金屬帶上之溫度梯度。

本發明用以達成該目的之解決方案為一種前述類型之轉向滾 筒，其中該加熱管/該等加熱管各具有至少一輸入端(始流)及至少一與該輸入端錯開設置之輸出端(回流)，且該等輸入端與輸出端總數為至少三個。

此措施有助於實現轉向滾筒內部熱流分佈，進而實現轉向滾筒各區域溫度均衡。亦即，該轉向滾筒上的溫度分佈比先前技術更均勻，或者說溫度曲線更平緩且溫度梯度小於習知轉向滾筒。

本發明用以達成上述目的之另一解決方案為一種前述類型之轉向滾筒，其中設有敷設於該滾筒之圓柱面下方的第一加熱管，並且：a)該第一加熱管具有至少一輸入端及至少一與該輸入端錯開設置之輸出端，其中該等輸入端與輸出端總數為至少三個，或者b)設有至少一敷設於該滾筒之圓柱面下方的第二加熱管，其中該第一加熱管之區段沿其橫向相鄰設置且該至少第二加熱管之區段沿其橫向相鄰設置，或者c)設有至少一敷設於該滾筒之圓柱面下方的第二加熱管，其中該第一加熱管之區段與第二加熱管之區段沿其橫向相鄰設置且可對向通流。

因此在情形a)下，該第一加熱管具有至少一輸入端及兩輸出端或至少一輸出端及兩輸入端。藉此實現熱流分配，進而在轉向滾筒上形成更均勻之溫度分佈。為進一步減小轉向滾筒上的溫度梯度，可將輸入端與輸出端總數增加至三個以上。

在情形b)下，該等加熱管形成分離加熱塊，具體為第一加熱塊及至少第二加熱塊，該等加熱塊不重疊或至少不完全重疊。藉由分開為加熱塊提供熱載體，同樣能取得改良即減小加熱滾筒上之溫度梯度的效果。設置愈多不同加熱管，轉向滾筒不同區域之溫度均衡效果愈佳。

在情形c)下，該等加熱管形成重疊加熱塊，具體為第一加熱塊及 至少第二加熱塊，該等加熱塊至少不完全相互分離。其中，此等加熱塊對向通流。加熱管對向通流亦有助於改良上述溫度梯度。

情形a)至c)亦可任意組合應用。可能之組合方式為：a)+b)；a)+c)；b)+c)及a)+b)+c)。

本發明之其他有益技術方案及改良方案包含於附屬項及圖式描述。

有益地，數個輸入端連接於分佈器或歧管且數個輸出端連接於集合器或集管。歧管/分佈器內路程較短，有助於在不同輸入端上產生近乎相同之溫度。若該歧管/分佈器具有較大橫截面，從而能容置較大體積之熱載體，便能進一步強化上述效果。歧管/分佈器與集管/集合器之另一效果在於能整體上簡化管路系統。若該分佈器/歧管及該集合器/集管設於滾筒內部，使得僅少量管子伸入或伸出滾筒，則此簡化效果尤為明顯。極端狀況下設置一個滾筒輸入管道及一個滾筒排出管道便已足夠。但亦可將該分佈器/歧管及該集合器/集管設於滾筒外部。藉此例如能簡化管路系統維護工作。

根據該滾筒之一特別有益的實施方式，該滾筒包括設於加熱管輸入端或輸出端之可控閥門。藉此可選擇性加熱/冷卻轉向滾筒各區域。可使用轉換閥，但亦可使用可調閥門。

此情況下特別有益地，該轉向滾筒包括溫度感測器及調節裝置，該溫度感測器設於該加熱管或該轉向滾筒受該閥門影響之區域內，該調節裝置之輸入端連接該溫度感測器以輸入實際值，其輸出端連接該閥門以輸出操縱變數。藉此可調節轉向滾筒各區段溫度，從而以特別良好的效果使其保持預期水平。

有益地，該第一加熱管及該至少一第二加熱管實質上呈螺旋狀敷設或實質上曲折敷設。藉此可均勻加熱/冷卻轉向滾筒各區域。在此情況下，“實質上呈螺旋狀”或“實質上曲折”係指例如加熱管之 輸入段或排出段不一定必須呈螺旋狀敷設或曲折敷設。此等區段例如亦可筆直延伸。

有益地，該加熱管絕大部分平行於該滾筒之軸線敷設。當熱載體貫穿流過加熱管時，藉此可形成實質上沿周向分佈之溫度梯度。沿滾筒母線的溫度則較佳實質上恆定。

有益地，該加熱管絕大部分沿一螺旋敷設，該螺旋之軸線平行於該滾筒之軸線或者與該滾筒之軸線重合。當熱載體貫穿流過加熱管時，藉此可形成實質上沿縱向分佈之溫度梯度。滾筒周向溫度則較佳實質上恆定。

有益地，設置加熱棒以代替加熱管。藉此可避免在滾筒內使用熱載體。一般而言，加熱管用於導引液態、蒸汽狀或氣態熱載體，例如熱水或冷卻水，蒸汽或冷卻劑。加熱棒則例如為通電部件。藉此能避免發生管路系統漏泄部位漏泄熱載體之狀況。

前述轉向滾筒較佳為帶式鑄造設備之組成部分，其中一金屬帶繞該轉向滾筒環行。轉向滾筒上儘可能保持恆定溫度有助於製造出優良品質之板材、薄膜及其他半成品。

為使本發明更明顯易懂，下面參照圖式詳細闡述本發明。

2‧‧‧加熱管

3‧‧‧分佈器/歧管

4‧‧‧集合器/集管

5‧‧‧加熱管

6‧‧‧加熱管

7‧‧‧閥門

8‧‧‧閥門

9‧‧‧閥門

10‧‧‧溫度感測器

11‧‧‧溫度感測器

12‧‧‧溫度感測器

13‧‧‧調節裝置

14‧‧‧金屬帶

15‧‧‧(第二)轉向輥

16‧‧‧進料斗

17‧‧‧取料楔塊

18‧‧‧待成型材料(板材，薄膜)

101…110‧‧‧轉向滾筒

圖1為第一轉向滾筒示意圖，其中呈螺旋狀敷設之加熱管具有一個輸入端及兩輸出端；圖2如圖1，區別僅在於數個分佈式輸入端與輸出端；圖3為包含兩空間分離之加熱盤管的轉向滾筒示意圖；圖4為包含三個空間分離之加熱盤管的轉向滾筒示意圖，該等加熱盤管連接於歧管及集管；圖5如圖4，區別僅在於分佈器及集合器設於轉向滾筒外部；圖6為包含兩並排延伸且對向通流之加熱盤管的轉向滾筒示意 圖；圖7為包含兩相互重疊、對向通流且曲折敷設之加熱管的轉向滾筒示意圖；圖8為包含兩並排延伸、對向通流且曲折敷設之加熱管的另一轉向滾筒示意圖；圖9如圖5，區別僅在於設於加熱盤管輸入端之可控閥門及溫度感測器分佈於轉向滾筒內之溫度調節裝置；及圖10為帶式鑄造設備示意圖。

首先需說明，在不同實施方式中，相同部件標註相同符號及相同部件名稱，說明書所包含之全部揭露內容酌情適用於具有相同符號或相同部件名稱之相同部件。說明書所選用之方位描述如上、下、側面等與相關圖式有關，方位變化時酌情適用於新方位。此外，被圖示及被說明之不同實施例所包含的單項特徵或特徵組合形成獨立解決方案、創新解決方案或根據本發明之解決方案。

圖1為轉向滾筒101之示意圖，其包括敷設於滾筒101之圓柱面下方的第一加熱管2，該加熱管實質上呈螺旋狀敷設。第一加熱管2具有一個輸入端及兩個與該輸入端錯開設置之輸出端(情形a)。故輸入端與輸出端(圖中分別用箭頭標示)總數恰好為三個。透過此二輸出端產生兩分開分佈於加熱管2之熱流，藉此使轉向滾筒101得到儘可能均勻的調溫。

在本實施例中，“實質上呈螺旋狀”係指加熱管2之直排出段對加熱管2之螺旋形狀影響不大，或者說僅占加熱管2一小部分。在本實施例中，該螺旋之軸線與滾筒101之軸線重合。但該螺旋之軸線亦可平行於滾筒軸線，或者亦可沿其他方向延伸，特別是亦可沿曲線延伸。在特殊情況下，加熱管2亦可構造成雙螺旋(沿螺旋形軸線延伸之 螺旋)。加熱管呈螺旋狀敷設有助於形成實質上沿滾筒101之縱向分佈的溫度梯度。滾筒101之周向溫度則逐段實質上恆定。在此需指出，方便理解起見，螺旋形加熱管在本發明範圍內統稱為“加熱盤管”。

圖2為轉向滾筒102之示意圖，其與圖1所示之轉向滾筒101極為相似。不同之處在於，加熱管2具有四個輸入端及三個輸出端。此外，輸入端連接於分佈器或歧管3，輸出端連接於集合器或集管4(情形a)。在本實施例中，歧管3及集管4設於滾筒102內部，此情況下僅需向外伸出兩管子。

藉由設置比圖1所示之轉向滾筒101更多的輸入端與輸出端，可在轉向滾筒102上實現更均勻之溫度分佈。歧管3內路程較短，有助於在不同輸入端上產生近乎相同之溫度。若歧管3具有較大橫截面，從而能容置較大體積之熱載體，便能進一步強化上述效果。

圖3為包含兩空間分離之加熱盤管2及5的轉向滾筒103示意圖。亦即，滾筒103之圓柱面下方敷設有第二加熱管5，其中第一加熱管2之區段沿其橫向相鄰設置且該至少第二加熱管5之區段沿其橫向相鄰設置(情形b)。由此形成兩(分離)“加熱塊”，從而在轉向滾筒103上形成均勻溫度。

圖4為轉向滾筒104之示意圖，其與圖3所示之轉向滾筒103極為相似。不同之處在於，此轉向滾筒具有三個空間分離之加熱盤管2、5及6，其連接於分佈器/歧管3及集合器/集管4(情形b)。可在轉向滾筒104上實現更均勻之溫度。

圖5進一步示出轉向滾筒105，其與圖4所示之轉向滾筒104極為相似。不同之處在於，加熱管2、5及6之輸入管道與排出管道單獨向外伸出且連接於設於轉向滾筒105外部之分佈器3及集合器4(情形b)。

圖6為包含兩並排延伸且對向通流之加熱盤管2及5的轉向滾筒106示意圖。亦即，滾筒106之圓柱面下方敷設有第二加熱管5，其中 第一加熱管2之區段與第二加熱管5之區段沿其橫向相鄰設置且可對向通流(情形c)。圖6僅示出兩對向通流之加熱管2及5，當然亦可設置兩個以上平行敷設之加熱管。透過圖示措施同樣可在滾筒106上形成儘可能均勻的溫度分佈。

圖7為包含兩相互重疊、對向通流且曲折敷設之加熱管2及5的轉向滾筒107示意圖。其中，加熱管2及5絕大部分平行於滾筒107之軸線敷設，且第一加熱管2之每一區段皆與第二加熱管5之一區段相鄰設置。加熱管2及5曲折敷設或者說絕大部分平行於滾筒107之軸線敷設，有助於形成實質上沿滾筒107之周向分佈的溫度梯度。沿滾筒107之母線的溫度則較佳實質上恆定。

圖8為包含兩對向通流且曲折敷設之加熱管2及5之轉向滾筒108的另一示意圖，此二加熱管在本實施例中並排(“平行”)延伸。故，第一加熱管2之每二區段分別與第二加熱管5之兩區段相鄰設置。

一般而言，各方案所設置的加熱管2、5及6各具有至少一輸入端及至少一與該輸入端錯開設置之輸出端，其中輸入端與輸出端總數為至少三個。藉此可在轉向滾筒101…108上形成儘可能均勻的溫度。

通常力求在轉向滾筒101…106上形成均勻分佈之溫度。但亦可選擇性對轉向滾筒101…108進行不同程度加熱。舉例而論，轉向滾筒104、105(圖4及圖5)中部區域之加熱程度可略高於其邊緣區域，以便促進轉向滾筒104、105所澆鑄之材料凝固。

圖9示出一轉向滾筒，其基本構造類似於圖5所示之轉向滾筒105。不同之處在於，加熱盤管2、5及6之輸入端設有可控閥門7、8及9。此外在轉向滾筒109內設有分佈式溫度感測器10、11及12，在本實施例中，每個加熱盤管2、5及6區域內各設一溫度感測器10、11及12。最後該結構亦包括溫度調節裝置13，閥門7、8與9及溫度感測器10、11與12連接於該溫度調節裝置。亦即，轉向滾筒109包括溫度感 測器10、11與12及調節裝置13，該等溫度感測器設於加熱管或轉向滾筒109受閥門7、8及9影響之區段內，該調節裝置之輸入端連接該等溫度感測器10、11及12以輸入實際值，其輸出端連接該等閥門7、8及9以輸出操縱變數。閥門7、8及9可設置為轉換閥或(具有可變通流橫截面之)可調閥門。該等轉換閥亦可採用時控設計以實現準可調通流。

圖示結構按下述方式工作：當調節裝置13在溫度感測器10、11或12上發現實際溫度偏離標稱溫度時，對相關閥門7、8或9進行相應控制以消除此偏差。若設置例如加熱液體作為熱載體且實際溫度低於標稱溫度，(進一步)打開相應閥門7、8或9。若實際溫度高於標稱溫度，相應(進一步)關閉閥門7、8或9。若設置冷卻液體作為熱載體，則相反實施上述操作。當然，亦可在加熱管2、5及6之流入區域(始流)設置溫度感測器以確定是否須根據標稱溫度與實際溫度間之測定溫差及測得始流溫度來打開或關閉相關閥門7、8或9。

在圖9所示之結構中，可控閥門7、8及9設於加熱管2、5及6之輸入端。當然，該等閥門亦可設於加熱管2、5及6之輸出端或其他位置。

在圖示實施例中，加熱管2、5及6始終通往滾筒101…109之端面。但並非必須如此。亦可將輸入端與輸出端設於周側。鑒於滾筒101…109乃運動部件，兩種情況下皆須設置相應密封系統，但其原理已由先前技術已知。

一般而言，加熱管2、5及6用於導引液態、蒸汽狀或氣態熱載體，例如熱水或冷卻水，蒸汽或冷卻劑。亦可設置例如通電加熱棒來代替加熱管2、5及6。

在此亦需指出，術語“加熱管”及“加熱棒”亦可視為“冷卻管”及“冷卻棒”之同義詞，僅為方便閱讀起見，本申請未於每一處 皆闡明其冷卻效果。

最後，圖10為帶式鑄造設備示意圖，其包括轉向滾筒110及繞該轉向滾筒運行之金屬帶14，此金屬帶在另一端圍繞一其他輥子15延伸。該帶式鑄造設備進一步包括進料斗16及取料楔塊17。填入進料斗16之(糊狀或液態)原料18被施覆並分佈於金屬帶14上，或者亦可利用金屬帶14與一未圖示其他滾筒間之間隙對其進行壓製。金屬帶14繼續運送原料18，在取料楔塊17處從金屬帶14上取下製成板材/製成薄膜。藉由轉向滾筒110可使金屬帶14達到適於該製造過程之溫度。為全面起見還需指出，轉向滾筒110可受驅或空轉。

上述實施例指出轉向滾筒101…110之可行實施方案，在此需說明，本發明不限於該等特加描述之實施方案，而是熟習該項技藝者可基於技術實施原理憑其能力作出變化。

圖1至圖9所示之轉向滾筒101…109特定言之可任意組合。例如，圖4所設之加熱塊可分別由兩對向通流之加熱盤管構成(情形b+c)。圖4所示之加熱管2、5及6亦可各具有一個以上之輸入端與輸出端(情形a+b)。圖6所示之加熱管2及5亦可各具有一個以上之輸入端與輸出端(情形a+c)。最後，圖4所設之加熱塊可分別由兩對向通流之加熱盤管構成且該等加熱盤管分別具有一個以上之輸入端與輸出端(情形a+b+c)。

特別需說明，圖示轉向滾筒101…110實際亦可包含多於或少於圖示數目之組件且在圖式中偶爾被簡化示出。

最後照例指出，為使其結構更加清楚，圖示轉向滾筒101…110及其組件部分未按比例示出及/或予以放大及/或縮小示出。

本發明之獨立方案所欲解決的目的包含於說明書內。

Claims (8)

1. 一種用於帶式鑄造設備之轉向滾筒，包括：滾筒形本體，及敷設於該滾筒形本體之圓柱面下方的至少一加熱管，其中該至少一加熱管之各者具有至少一輸入端及至少一與該輸入端錯開設置之輸出端，且該等輸入端與輸出端總數為至少三個，其特徵在於-設於該至少一加熱管之輸入端或輸出端的可控閥門，-溫度感測器，該溫度感測器設於該至少一加熱管或該轉向滾筒受該閥門影響之區域/區段內，及-調節裝置，該調節裝置之輸入端連接該溫度感測器以輸入實際值，其輸出端連接該閥門以輸出操縱變數。
2. 如請求項1之轉向滾筒，包括敷設於該滾筒形本體之圓柱面下方的第一加熱管，其特徵在於具有下列特徵之任一者：a)該第一加熱管具有至少一輸入端及至少一與該輸入端錯開設置之輸出端，其中該等輸入端與輸出端總數為至少三個，b)設有敷設於該滾筒形本體之圓柱面下方的至少一第二加熱管，其中該第一加熱管之區段沿其橫向相鄰設置且該至少一第二加熱管之區段沿其橫向相鄰設置，c)設有敷設於該滾筒形本體之圓柱面下方的至少一第二加熱管，其中該第一加熱管之區段與該至少一第二加熱管之區段沿其橫向相鄰設置且可對向通流。
3. 如請求項1或2之轉向滾筒，其特徵在於，數個輸入端連接於分佈器或歧管且數個輸出端連接於集合器 或集管。
4. 如請求項3之轉向滾筒，其特徵在於，該分佈器/歧管及該集合器/集管設於該滾筒形本體內部。
5. 如請求項3之轉向滾筒，其特徵在於，該分佈器/歧管及該集合器/集管設於該滾筒形本體外部。
6. 如請求項2之轉向滾筒，其特徵在於，該第一加熱管及該至少一第二加熱管實質上(substantially)呈螺旋狀敷設或實質上曲折敷設。
7. 如請求項1或2之轉向滾筒，其特徵在於，設置一加熱棒以代替該至少一加熱管。
8. 一種帶式鑄造設備，包括轉向滾筒及繞該轉向滾筒運行之金屬帶，其特徵在於，該轉向滾筒依照請求項1至7中任一項進行構建。