铸造轧辊的制作方法

专利名称：铸造轧辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于铸造熔融金属并使熔融金属成形为固体的连续带材形状的铸造轧辊。本发明可应用于包括两根带材铸造轧辊的铸造机的轧辊。
带材铸造机通常需要一对旋转轴线水平的，中间隔开距离形成间隙的轧辊。这一对轧辊可以并排布置，在轧辊两端的上部设有挡料板，以便在轧辊间隙的上方形成能让熔融金属注入的空间。或者，可以通过一个喷嘴把熔融金属注入轧辊的间隙里，而熔融金属是从位于轧辊上方的容器供入喷嘴的，因而在喷嘴的出口处形成了足够的压力头。上述喷嘴的朝向或者水平或者向上，或者与轧辊间隙成一锐角或垂直。
这种轧辊通常用液体冷却，以吸收熔融金属与轧辊接触时熔融金属中的热量，从而使熔融金属形成凝固的表皮，并随着轧辊的旋转而加厚。当轧辊旋转时，带动凝固的金属表皮一起转动，通过轧辊的间隙，形成一条连续的金属带材。
当要提高铸造的产量时，如果能从轧辊上除掉足够的热量，就需要增大轧辊的旋转速度。必需注意，轧辊在吸收与其接触的熔融金属的足够的热量，形成两层凝固的表皮时，这两层表皮的总厚度就等于出口带材的厚度。
这种辊式铸造的一个问题是，在铸造过程中会在轧辊中引起相当大的热应力和动应力，特别是由于在铸造时要求熔融金属快速冷却而产生的热应力。这种应力会使轧辊变形，从而使成品带材的尺寸变动，并且还会产生特别应该避免的表面轮廓的变化。
为了克服这一缺点，提出了使用控制形状的轧辊的建议。控制形状的轧辊包括一组用一个薄的旋转外壳包围着的成形组件。这种成形组件用液压控制，当工作时，它压在外壳的内壁上，使它扩张。借助于采用一排成形组件，就能够根据需要来调节外壳。一排横跨露出来的铸造带材的传感器监测带材在横向宽度上的厚度(或者带材中的张力)，并及时控制上述成形组件。成形组件安装在横跨外壳内部的一个固定成形组件的支承件上，而外壳由一根驱动轴驱动。可在一根或者两根轧辊上设置成形器组件。轧辊可以用位于主轧辊外面的支承辊来支承，为轧辊提供附加的支承。另外，还可以在两根主轧辊之间设置工作轧辊，使熔融金属在工作轧辊之间通过，而由主轧辊来确定带材的实际轮廓和/或工作轧辊上的压力。
本发明的目的是提供一种使用成形组件的铸造轧辊的特别有效的形式。
按照本发明，提供了一种铸造轧辊，它包括一个外壳，该外壳与一根驱动轴连接，并且在外壳的内部有许多成形器组件，其特征在于，上述驱动轴具有大的直径，并且直接与上述外壳连接。上述成形器组件在外壳内部与驱动轴之间起作用，驱动轴很大，作为主要的结构构件以吸收成形器组件传过来的反作用力。然而，可能还需要在绕驱动轴隔开180°的位置上设置另一组成形器组件，以便能更精确地控制外壳的形状。
这种结构要求上述成形器组件由伸入外壳内部，处在驱动轴之间的成形器组件的支承构件来支承或保持，但只支承在它的一端。驱动轴可以与外壳的中部连接，此时，成形器组件布置成半排，并且在轧辊的每一端都有单独的成形器组件的支承构件。或者，驱动轴也可以连接在外壳的一端，此时，成形器组件是整个的一排，并且成形器组件的支承构件只从一端伸入轧辊内。
下面，参照附图详细描述实施本发明的若干种轧辊。附图中

图1A-1C将熔融金属通过一个水平的，以一个向上的角度，或垂直向上的喷嘴注入一台铸造机的轧辊间隙内的示意图；图2是从上方的一个溶池利用重力将熔融金属供入轧辊间隙内的示意图；图3到图6是各种轧辊端部的纵断面图；图7是通过一对处在铸造位置的轧辊A和B的横断面图；图8是又一根轧辊的纵断面图；图9和10是一根完整的轧辊的纵断面图；图11和12是表示可替换的冷却装置的横断面图。
图1A-1C表示一种使用喷嘴把熔融金属注入铸造轧辊的间隙中的连续铸造的方法。上述喷嘴可以布置成对于铸造轧辊成任何方便的角度，因此既可以象图1A那样水平地，也可以象图1B那样呈向上的角度，也可以象图1C那样垂直向上地铸造金属。借助于使用这种喷嘴来铸造，可以形成各种宽度的铸造带材，这种带材的宽度不延伸到铸造轧辊的整个宽度，而是只占铸造轧辊的某一个区间。
图2表示利用重力从上方的溶池将熔融金属注入轧辊间隙内的连续铸造的方法。这种方法可能需要封闭轧辊的两侧，以防止熔融金属从在轧辊上方形成的溶池中泄漏出来。
对于以上这两种方法，金属从液体状态凝固成带材的过程都必需在这一段距离内完成，即，从熔融金属在熔融的一侧开始与轧辊接触起到在形成带材的这一侧与轧辊接触的最后一点为止的这一段距离内完成。虽然不要求完全凝固，但是金属必需足够坚固，成为一条带材，使它在轧辊的出口处能保持所要求的尺寸。因此，铸造轧辊的一个很重要的任务就是从熔融金属中带走所要求带走的大量热量，这样才能很快凝结，并使带材在通过出口时达到所要求的温度。同时，还需要控制出口带材的尺寸和平坦度，而这是本发明的一个主要目的。
请参阅图3，图中表示了一根铸造轧辊的一端，其另一端与此相同。铸造轧辊1包括一根装在轴承装置3上的旋转主轴9，而轴承装置3安装在轧机机架的一个框架的固定支承件4中。一个外部环形的壳体或外壳6形成一个外圆筒形表面7，该外表面与要铸造的金属接触。外壳6以其中央部分直接安装在主轴9上(示于图的右侧)。
上述轧辊1包括四排半排的外壳变形构件。如图3所示，一排半排的变形构件位于外壳6顶部的下方，而第二半排布置在外壳6底部的上方。轧辊的右半部(图中未示出)也有相应的两半排的变形构件，这样，两个上半排变形构件形成一整排上方的变形构件，而两个下半排变形构件则形成一整排下方的变形构件。
每一个变形构件都由一个致动垫块12和一个活塞8组成。一个固定的构件支承件10为左侧两半排变形构件提供支承，并使它们保持在位置上。上述构件支承件10有许多凹槽11，活塞8就装在这些凹槽内。
上述变形构件都布置在主轴9与外壳6之间，而且每一个变形构件可以独立工作，以使外壳变形。每一个变形构件包括一个作用在外壳6的内表面上的致动垫块12，并且各有其自己的液压致动管线(图中未示出)，并且在开动时能立刻使该变形构件上方的区域变形，从而使外壳6产生所需要的形状。
上述外壳变形构件的反作用力直接作用在变形器的支承件10上。但是，支承件靠在轴9上，并将反作用力传递到轴上，结果外壳变形构件(变形组件)的反作用力主要是由驱动轴9来承受。
上面的一排变形构件与下面一排的相应的变形构件相对，结果，在某一排中的一个变形构件所产生的变形力就被另一排中相应的与其相对的变形构件所平衡。这样，就使得外壳6产生对称的或者椭圆形的变形。
主轴9由端部轴承装置3支承，由适当的驱动装置(图中未示出)驱动，使它能在铸造过程中转动。主轴9的中央部分直接连接在外壳6上，因此，外壳6在铸造过程中也转动。
外壳6用内部冷却装置来冷却，该冷却装置具有布置在外壳6中的内部通道13，并且通过主轴9与冷却剂供应源14连通。
图4表示一根与图3中的铸造轧辊相似的铸造轧辊，只是它只有一排设置在轧辊1一侧的外壳变形构件。外壳变形构件的反作用力主要由驱动轴9来承受，这种变形构件能使外壳6产生蛋形的变形。
图5表示一根与图3中的铸造轧辊相似的铸造轧辊(图中只表示了驱动轴9中心线以上的部分)，但是它的外壳变形构件的结构不同，具有不同的活塞结构。活塞16是成对设置的，液压的压力施加在两个活塞之间，以操纵活塞使外壳6的相应部分变形。活塞16布置在支承件10内，而支承件10起定位圈的作用，为活塞16提供轴向定位。活塞16沿着径向直接作用在轴9上。
图6表示一根与图3中的铸造轧辊相似的铸造轧辊，它有一个设置在支承件10中的附加轴向活塞装置18，用以调整支承件10的轴向位置，从而也调整了外壳变形构件的轴向位置。上述轴向活塞装置18由一根单独的液压管线(图中未示出)操作，以调整变形构件相对于外壳6的轴向位置。
图7是两根布置在一起处于工作状态的轧辊的横断面图。这两根轧辊都是图3中的纵断面图所示的普通类型的，图中表示了沿着轧辊长度的一组或一排外壳变形构件，以及在相对一侧一组相反的变形构件。轧辊A表示了单独一个变形构件的支承件10，而轧辊B表示了一对这样的支承件，其中的一个用于靠近两根轧辊之间的夹紧区域上的那一排变形构件，另一个用于与夹紧区域相对的那一排。
图8表示另一种铸造轧辊。外壳6是一个薄壳，没有内部冷却。在这种结构中，外壳的冷却可由图11所示的外部喷雾来进行，或者由直接作用在外壳6下面的液压润滑剂来进行。通常，这种液压的流体与用于活塞工作的流体相同，但也可以使用一种单独的冷却剂。另一种可替代的冷却方法是使用水箱或者水垫，如图12所示，这种水箱或水垫安装成紧靠外壳6的外圆弧形表面。
图9表示一根整体的轧辊1，其中的冷却是用和图3中的轧辊相同的内冷却通道来进行的。但是，在这根轧辊中，外壳的变形构件在轧辊的一侧布置成六个构件一整排，而在轧辊的另一侧也布置成相应的六个构件一排。上述外壳的变形构件从轧辊的右端开始，沿着轧辊1的大部分长度连续布置。在轧辊的相反的左端，外壳6直接与中央支承的驱动轴9连接。通向外壳的冷却剂和驱动连接件61设置在与驱动轴连接的右侧。
图9的轧辊中，连接面61是水平的，即，这些连接面是在与轧辊1的轴线平行的平面上。图10表示一根类似的轧辊，但是，外壳中的冷却通道与驱动轴中的冷却剂供应通道14之间的连接面是通过一个与轧辊1的轴线成一个角度的锥形表面形成的。
权利要求
1一种铸造轧辊(1)，它包括一个与一根驱动轴(9)连接的外壳(6)，并且在该外壳内部有许多成形器组件(8、12)，其特征在于，上述驱动轴(9)做成大直径的，并且直接与外壳(6)连接。
2．如权利要求1所述的铸造轧辊，其特征在于，上述成形器构件布置成绕着轧辊相隔180°的两排(图3的顶部和底部)。
3．如权利要求1或2所述的铸造轧辊，其特征在于，上述驱动轴与外壳的中部(图3)连接，上述成形器组件布置成半排，并且上述成形器组件由从各端伸入轧辊内的单独的成形器组件支承装置(10)支承。
4．如权利要求1或2所述的铸造轧辊，其特征在于，上述驱动装置在一端与外壳连接(图9)，上述成形器组件布置成一整排，并且上述成形器组件只由从一端伸入轧辊内的成形器组件支承装置(10)支承。
5．如上述权利要求中任何一项权利要求的铸造轧辊，其特征在于，上述外壳由外壳内的内部冷却通道(13)冷却。
6．如上述权利要求中任何一项权利要求的铸造轧辊，其特征在于，它还具有用于调整成形器构件沿着轧辊的位置的装置(18)。
7．如上述权利要求中任何一项权利要求的铸造轧辊，其特征在于，上述外壳由外部的喷雾或水垫或液压垫来冷却。
全文摘要
一种用于铸造熔融金属并使熔融金属成形为固体的连续带材的铸造轧辊,它包括一个外壳,该外壳与一根驱动轴连接,并且在外壳的内部有许多成形器组件,驱动轴具有大的直径,并且直接与上述外壳连接。成形器组件在外壳内部与驱动轴之间起作用,驱动轴很大,作为主要的结构构件以吸收成形器组件传过来的反作用力。然而,可能还需要在绕驱动轴隔开180度的位置上设置另一组成形器组件,以便能更精确地控制外壳的形状。
文档编号F16C13/00GK1207967SQ9810354
公开日1999年2月17日 申请日期1998年8月7日 优先权日1997年8月8日
发明者罗伯特·佩里, 蒂莫西·雷诺, 莱斯利·赖特 申请人:克瓦纳金属连铸有限公司