专利名称：用于传送并冷却金属坯的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在铸坯导架中、优选在连铸装置的铸坯导架中传送并冷却金属坯、优选钢坯的设备，该设备具有多个铸坯导辊，它们支撑金属坯并支撑在辊架中；冷却腔，设计成向金属坯敞开向辊架的支撑结构关闭，且冷却剂通过至少一个喷嘴引入到其中；至少一组连续的铸坯导辊，至少部分地位于冷却腔内部。
背景技术：
在连铸装置中生产连铸金属坯的过程中，对于当离开永久模时仅部分固化的热金属坯来说，其必须在永久模下面的铸坯导架中被充分冷却，以便在尽可能短的时间内获得具有最优微观结构的完全固化的金属坯。尤其对于例如钢等的熔点(相对)较高的金属和它们的合金，大量的热必须被发散。铸造金属坯由旋转支撑在辊架中的铸坯导辊引导。同时应记住，由于铸坯导辊上的热载荷对它们的使用寿命有不利影响，并且铸坯导架的变形对铸造金属坯的质量有不利影响，因此辊架的铸坯导辊和支撑结构承受的辐射热的载荷应尽可能低。
从US 3,946,797A、RU 2 033 304 C1和DE-A 27 57 694中可得知，在铸坯导辊区域设置一个冷却腔，并通过两流喷嘴将冷却介质以喷雾的形式引入到这些冷却腔中。基本上均匀分布的冷却介质通过吸收从铸造金属坯放射出辐射能而使得铸坯表面均匀冷却并额外地使辊冷却。但是，这种方案具有如下缺点设置在冷却腔内部的喷嘴因此暴露于来自于辐射热的高热载荷和来自于从铸坯表面剥落的鳞片的污染中。这会导致喷嘴失效或至少不利地影响它们的喷射方式，从而由于喷嘴开口的变化而导致铸坯的不均匀冷却。
发明内容
因此，本发明的目的在于避免这些描述的现有技术的缺陷，并提出一种用于传送并冷却金属铸坯的设备，在该装置中在很长的工作时间内能够确保将冷却剂均匀地引入到金属铸坯热表面附近的冷却腔中。本发明的另一目的在于设置喷嘴的位置使其位于容易接近以便维护和组装的位置。
该目的的实现是通过使至少一个喷嘴位于冷却腔外面，分配给喷嘴、用于从喷嘴中喷出的冷却剂的通道开口设置在冷却腔的壁上。
沿铸坯传送方向连续设置在热金属铸坯一侧的至少两个铸坯导辊形成一组铸坯导辊，它们配被分配有一个共同的冷却腔，该冷却腔向冷却铸坯表面敞开，以便吸收从铸坯表面发出的辐射热。该冷却腔包括至少两相邻铸坯导辊之间的空间。冷却腔壁中的通道开口以这种方式设置确保以大部分雾化的冷却剂喷雾的形式引入的冷却剂在冷却腔内最均匀地分布，从而确保铸坯表面温度基本上均匀地降低。
在这种情况下，冷却腔壁中的通道开口的横截面与喷嘴的喷射方式相匹配。例如，如果喷嘴为扇形喷嘴，则通道开口形成一条狭缝，它的纵向长度由喷嘴的开口角度和它离冷却腔的距离决定。
为遮蔽辊架的支撑结构，冷却腔的壁特别是后壁由板形成，这些板固定到特别为该目设置在辊架中的支撑壁或支撑棒上。这种固定可通过螺纹连接或优选通过焊接到这些支撑壁上来实施，这些焊缝被打断以便使其能够克服板的膨胀。也可特别通过在边缘向上弯曲或卷曲的板实现。
根据本发明方案的一个有利实施在于沿铸坯导架相邻设置的多个铸坯引导段形成的辊架，多个铸坯引导段包括多个铸坯导辊，特别的，这些导辊能被单独地拆除，相邻段冷却腔的壁通过桥元件连接在一起。这会形成基本上连续的密封冷却腔。优选的，铸坯引导段分配有冷却腔，因此容易更换各段，各段包围冷却腔。或者，一个段也可分配多个冷却腔。在相邻段的冷却腔之间设置弹性桥元件使得沿整个铸坯导架无间隙地建立可设定的冷却条件。该桥元件可由弹性或机械可动的构件形成。
为确保冷却腔同样在铸坯导架的窄侧结构地关闭，将冷却腔的壁以离铸坯导辊的端侧、特别是与热金属铸坯接触的铸坯导辊的支撑横向表面的端侧壁一定距离，紧固到辊架的支撑结构上或用于横向定界目的的其它边界壁上。这能够确保特别是设置有多个支撑装置的铸坯导辊的外轴承在温度保护空间内位于冷却腔外面。
在连铸装置、竖直和弯曲铸造装置的情况中，在铸坯从永久模中浮现出后铸坯导架的区域中，辊架包括多个沿铸坯导架在铸坯两侧互相相对设置的铸坯引导段，这些铸坯引导段包括多个铸坯导辊，在弯曲设备的情况中，通常指外弯道段和内弯道段。为使得冷却腔装置横跨这种分段布置的段，用桥元件连接相对段的冷却腔的壁元件。这些桥元件可由弹性或机械可动的构件形成，从而形成基本上连续的密封冷却腔。
相邻段之间的密封连接也可由桥元件形成，这些桥元件包括多个构件，其中一组构件紧固到一个段的冷却腔上，另一组构件紧固到相邻段的冷却腔上，相邻构件仅仅相互重叠或者相互支撑。
总而言之，桥元件通过单个冷却腔之间的连接能够沿铸坯导架实现热金属铸坯的封闭密封。
铸坯导辊可设计为纯粹的支撑辊而不采用驱动装置，或者设置有旋转驱动装置，以便作为支撑和传送辊。
在铸坯引导过程中，开始时在向输出辊道的传输区域中紧随永久模之后或在其端部，或在主要为水平的输出辊道的过程中，可设置一对或多对铸坯变形辊支撑在变形导架中。这些铸坯变形辊使得金属铸坯在芯仍为液体或铸坯完全固化的区域进行变形过程(软压缩)或轧制过程。具有根据本发明的冷却腔的连铸设备的有利的构型在于在铸坯导架中以需要的顺序设置的铸坯导辊和铸坯变形辊，其中至少一组铸坯导辊和/或铸坯变形辊至少部分地位于冷却腔内。
因此，在本发明的应用区域，铸坯导架从连铸设备中永久模的出口侧延伸穿过到达其输出区域，至少对于所考虑到的铸坯导辊支撑的金属铸坯的控制冷却，包括设置在连铸设备的水平输出区域中的任何轧制导架，以便直接使用金属铸坯，该金属铸坯优选分成铸坯段。
通过以下参考附图对本发明非限制性示例实施例的描述，可清楚地了解本发明的其它特点和优点，其中图1以轮廓图的形式示出根据本发明的具有铸坯导架的连铸装置的纵截面，图2示出具有根据本发明的冷却腔的铸坯引导部分在内弯道的纵截面，图3示出在喷嘴的喷射平面内，根据本发明的冷却腔的横截面，图4示出根据本发明的另一实施例，在喷嘴的喷射平面内，根据本发明的冷却腔的横截面。
具体实施例方式
图1以轮廓图的形式示出传统连铸装置的纵截面，该设备用于在连续生产过程中生产可卷曲的带钢，该过程中在铸坯导架中冷却铸坯。沿材料流动的方向，连铸装置1包括中间包2，液态钢3从中间包2中通过浸没的铸口4流入到冷却的连铸永久模5中，液态钢在这里固化从而形成具有液芯金属铸坯6，并以相应于永久模出口横截面的横截面离开永久模5。随后的铸坯导架7在传送和进一步冷却金属铸坯的过程中将其支撑。金属铸坯6在辊架8上从基本上竖直的位置转换到基本上水平的位置，其中辊架8在铸造金属坯宽度侧壁的两侧延伸，然后进行任意所需性质的进一步处理，例如在单线或多线轧机9中使其厚度减小，然后在冷却段10冷却至卷曲温度并在卷曲台11卷绕成卷。用于对金属带进行热处理的炉子装置也可与该装置形成一体。
铸坯导架7包括多个单个的构件，这些构件可单独更换并使得铸坯变形从而形成可卷曲的金属带。铸坯导架7主要包括多个铸坯导辊12，它们承载铸造金属坯6或设计成可在其上运动的形式，形成辊架8并通过这种方式为金属铸坯6预定一条传送路径。从动铸坯导辊13专门用于在穿过该装置的路径上引导并支撑铸坯，而主动铸坯导辊14另外还具有传送功能并控制金属铸坯的传送速度。另外，铸坯变形辊15与铸坯导架形成为一体，这些铸坯变形辊15在例如铸坯弯曲导架或铸坯校直导架16中影响金属铸坯的传送方向，并被用于铸坯变形导架17以减小液芯金属铸坯的厚度，或被用于轧机9中以便减小完全固化的金属铸坯的厚度。沿铸坯传送方向连续设置的多对铸坯导辊12组合起来形成铸坯引导段18。根据这种分段的布局，每个外弯道段18a和每个内弯道段18b分配有一个冷却腔20，它们中的每一个都总体包括沿铸坯传送方向相邻设置的多个铸坯导辊12和/或铸坯变形辊15。每个冷却腔20都朝向铸坯表面敞开并通过壁21与辊架(未示出)和辊架的支撑结构隔开。壁21中具有冷却剂通道开口22，冷却剂从设置在该通道开口后面一定距离处的喷嘴23中喷出。冷却剂以细微的雾化形式引入到冷却腔20中，主要吸收并发散从铸坯表面散发出的辐射热。冷却腔具有流出口(未示出)，用于收集特别是外弯道段中的冷却水。
图2示出具有七个铸坯导辊12的内弯道段18b，铸坯导辊12支撑金属铸坯6并可旋转地安装在辊架8的支撑结构24上。支撑结构24包括支撑壁25，支撑臂25与铸坯导辊12相对，且支撑导辊支撑在其上(图3)，并且冷却腔20的壁21优选通过螺纹连接和焊接接合26连接在其上。壁21由板27形成，这些板在它们的边缘28向上弯曲或卷曲以便吸收热应力。
铸坯导辊12相互之间以较短的距离设置，通过壁21中的通道开口22进入冷却腔20的冷却剂喷雾31喷射到相邻铸坯导辊之间的间隙30中。如图3所示，两个喷嘴23设置在两个相邻铸坯导辊12之间的间隙平面中、通道开口22后面一定距离处，喷嘴优选设计为扇形喷雾喷嘴，并以作为细微喷雾或细微分布的冷却喷雾31的喷射扇形的形式排放冷却剂。喷射扇形的开口角α和喷嘴23与冷却腔20的壁之间的距离决定通道开口的横截面积(图3和4)。
图2示出的喷嘴设计为两流轴喷嘴32，这些喷嘴通过连接件33连接到冷却剂(主要为水)和雾化介质(主要为空气)的平行补给线34、35。这种两流轴喷嘴在德国公开的说明书DE 102 00 662 A1中详细描述。
沿铸坯传送方向相互连接的冷却腔20可通过插入弹性桥元件36而以密封的方式相互连接，以便使金属铸坯表面至少是分部分地连续密封(图2)。桥元件36可直接连接到冷却腔20的板27上，或者象板本身一样固定到相邻的支撑壁25上。
同样，金属铸坯的窄侧壁在离铸坯导辊12的端侧一定距离处分配有横向限制冷却腔20的弹性桥元件37或挡板(图3)。这些桥元件37从内弯道段18b并从相对的外弯道段18a开始相互朝向并可互相叠加。在这种情况中，铸坯导辊12的外轴承38位于冷却腔20外面。
根据图4所示一个设计的变体，冷却腔20的壁21终止于内弯道段18b的框架结构。壁40在内弯道段18b和边界壁41之间产生一个基本上连续、基本上密封或弹性的连接，例如安装外壳(它基本上平行于弯曲的铸坯导架)。类似的连接(尽管未示出)存在于边界壁与外弯道段的框架结构之间。
在说明图1的上下文中，根据本发明的冷却腔20也可用于形成变形导架16、17或轧机9或单独的轧钢机架一部分的铸坯变形辊15。冷却腔20内的铸坯导辊12和铸坯变形辊15的组合同样完全包括在本发明的保护范围之内。
本发明不限于本实施例。相反，具有通道开口的冷却腔的壁很有可能这样设置使铸坯导辊不完全位于冷却腔内，相反，壁终止于离铸坯导辊一定距离处，因此位于相邻铸坯导辊的横向侧面之间狭窄间隙的区域内。
而且，具有以下结构的冷却腔仍然落在本发明的保护范围之内它们沿铸坯传送方向相互连接，但不是通过桥元件相互连接，而这些设计为挡板的桥元件在每个冷却腔的端部朝向铸坯表面，并恰在铸坯表面前终止。
冷却腔包括至少两个相邻的铸坯导辊，在最小的情况下，冷却腔可能由铸坯导辊互相相对的横向表面部分和具有冷却剂喷雾的所需通道开口的冷却腔壁和侧盖(如果合适的话)组成。在本发明的上下文中，具有相应的桥元件或挡板的两个相邻铸坯导辊的完全密封也形成冷却腔。
权利要求
1.用于在铸坯导架(7)、优选在连铸装置的铸坯导架中传送和冷却金属坯(6)、优选钢坯的设备，它具有铸坯导辊(12)，用于支撑金属铸坯并支撑在辊架(8)上；冷却腔(20)，设计成向金属铸坯敞开并向辊架的支撑结构(24)封闭，冷却剂通过至少一个喷嘴(23)引入到冷却腔中，至少一组连续的铸坯导辊(12)至少部分地位在于冷却腔(20)中，其特征在于，至少一个喷嘴(23)位于冷却腔(20)外面，分配给喷嘴、用于从喷嘴中喷出的冷却剂的通道开口(22)设置在冷却腔的壁(21)中。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，通道开口(22)的横截面与喷嘴(23)的喷射方式相匹配。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，为遮蔽辊架(8)的支撑结构(24)，冷却腔(20)的壁(21)由板(27)形成，它优选通过焊接固定到辊架的支撑壁(25)上。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，板(27)在其边缘(28)向上弯曲或卷曲。
5.根据前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，辊架(8)由沿铸坯导架(7)相邻设置的多个铸坯引导段(18)形成，并包括多个铸坯导辊(12)，相邻段冷却腔(20)的壁(21)通过桥元件(36)相互连接。
6.根据前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，用于横向限定冷却腔的冷却腔(20)的壁(21、40)紧固到辊架(8)的支撑结构(24)上或离铸坯导辊(12)的端侧一定距离的其它边界壁(41)上。
7.根据权力要求6所述的设备，其特征在于，辊架(8)由多个铸坯引导段(18a，18b)形成，它们沿铸坯导架(7)相互相对设置，并包括多个铸坯导辊(12)，相对段(18)的冷却腔(20)的壁(21)通过桥元件(37)以密封的方式连接。
8.根据卡输任一项权利要求所述的设备，其特征在于，铸坯导辊(12)和铸坯变形辊(15)在铸坯导架(7)中以任意所需顺序设置，至少一组铸坯导辊(12)和/或铸坯变形辊(15)至少部分地定位在冷却腔(20)中。
全文摘要
用于在铸坯导架(7)中传送并冷却金属铸坯的设备，具有铸坯导辊(12)，用于支撑金属铸坯并支撑在辊架(8)上；冷却腔(20)，设计成向金属铸坯敞开并向辊架的支撑结构封闭，冷却剂通过至少一个喷嘴(23)引入到其中，其中至少一组连续的铸坯导辊(12)至少部分地位在于冷却腔(20)中，喷嘴由于过热和污染而受到破坏。为消除这些缺陷，提出至少一个喷嘴(23)位于冷却腔外面，分配给喷嘴、用于从喷嘴中喷出的冷却剂的通道开口(22)设置在冷却腔(20)的壁(21)上。
文档编号B22D11/128GK1517164SQ200410001249
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月5日 优先权日2003年1月3日
发明者京特·齐格勒, 约瑟夫·古滕布龙尔, 米夏埃尔·施蒂夫廷格, 约阿希姆·哈默尔, 古滕布龙尔, 京特 齐格勒, 姆 哈默尔, 尔 施蒂夫廷格 申请人:奥地利钢铁联合企业阿尔卑斯工业设备制造有限公司, 奥地利钢铁联合企业阿尔卑斯工业设备