专利名称：双辊铸机及执行该铸机的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种双辊铸机，尤其涉及一种用于双辊铸机的铸辊。
技术背景利用 一对反向转动的铸辊之间的熔融金属和所述辊之间的间隙来连续铸造金属薄带的双辊方法是已知的由熔融金属直接生产带材的方法。图6和 图7示出现有技术的连铸机的示例，铸辊2与侧挡板1在铸辊2的圓周端面 接触，并且具有与铸辊2两端轴向接合的中空短轴3 (参见美国专利 No.6241002的示例)。铸辊2的两端部小于中心部，且形成为与侧挡板1接触。在该连铸机中， 一对铸辊2彼此横向设置，由此可以根据要制造的带材S的厚度调节铸辊间 隙。侧挡板1分别与接触熔融金属M的铸辊2较大直径的中心部的端面接 触。设定铸辊旋转的速度和方向，使得外周面可以以相同的速度朝向铸辊间 隙移动。径向地在侧挡板位置下方并且与其具有一定间隔，以前的铸辊2在内部 具有多个等距周向定位的轴向地延伸的冷却通道4，和多个与冷却通道4端 部连接的径向延伸的冷却通道5。冷却通道4从铸辊一端向铸辊的另 一端径 向地在侧挡板位置下方延伸。螺栓7或者塞杆6在端部作为塞杆以封闭冷却 通道4的端部。径向冷却通道5从铸辊的内周面以直角向冷却通道4延伸。径向冷却通道8穿过空心轴3以允许冷却水W流过一个空心轴3流入 一个径向冷却通道5，然后流入冷却通道4、在铸辊2的另一端的相应的径 向冷却通道5，并且最终流入另一个空心轴3的内部。在该连4寿机中，通过冷却水W流过径向冷却通道5和纵向冷却通道4 消除热量，同时熔融金属M注入由侧挡板1和铸辊2限定的空间内，在铸 辊之间的辊隙(nip)上方形成熔融金属M的熔池。当铸辊转动时，在铸辊 的外周面上冷却的金属形成凝固壳，并且铸带S从铸辊间隙向下传送。然而 通过从周面到冷却通道的热传导可以限制熔融金属的冷却率。因此，提供一种可替代的装置和方法以获得更有效地金属带铸造的优点 是显然的。因此，提供合适的替代，其包括此后公开的更加全面的特征。发明内容公开了一种用于铸造金属带材的装置和方法，该装置具有一对横向定位 的新铸辊，在所示铸辊之间形成辊隙。熔融金属供应系统传送熔融金属到铸 辊之间的辊隙内并形成由铸辊直接支撑位于辊隙上方的熔融金属浇铸池。一 对侧挡板，位于一对铸辊的每一端，限定熔融金属熔池并且紧靠铸辊轴向端 面。每个铸辊在轴向端面具有柱状本体。每个铸辊具有阶梯形柱体，其中柱 体中心部比邻近的柱体端部具有较大的外径，该柱体端部在阶梯形肩部从中 心部的每一端轴向地延伸。多个纵向冷却通道在阶梯型肩部/人一轴向端部向 中心部的铸辊的另 一轴向端部延伸。柱体中心部和邻近的端部之间的肩部表 面具有多个周向间隔的冷却孔，其中纵向冷却通道延伸通过柱体中心部并且在肩部表面内的一个冷却孔中终止。每个冷却孔由封闭件(enclosure)密封。 具有冷却孔的每个肩表面能够与熔池限定侧挡板接合。纵向冷却通道由塞杆封闭。进一步，径向冷却通道从铸辊内周延伸并且 连接到纵向冷却通道上。径向冷却通道的一部分可以朝纵向冷却通道轴向地 延伸。在一个实施例中，塞杆具有封闭端和通向纵向冷却通道的中空内部。塞 杆也可以具有和径向冷却通道连接的侧孔。塞杆可以柠入冷却通道并且也可 以在塞杆和冷却通道之间放置热传导油脂。在另一实施例中，塞杆呈盘形。卡环(snap-rings)可以用于使塞杆保 持在适当位置。在结合附图的同时，通过本发明下面的详细描述，其前述的和其它的方 面将变得明显。
图1是显示连铸机的一个实施例的垂直横截面的示意图； 图2是显示图1所示的铸辊和短轴的轴向视图的示意图； 图3是显示连铸机另一实施例的垂直横截面的示意图；图4是显示连铸机附加实施例的垂直横截面的示意图； 图5是显示图4所示的纵向冷却通道、径向冷却通道和塞杆相对位置的 示意图；图6是显示现有技术的连铸机的垂直横截面的示意图；以及图7是显示图6所示的现有技术的连铸机的铸辊和短轴的轴向视图的示意图。
具体实施方式
图1到图5所示为具有中心部和靠近侧挡板的肩部的柱状铸辊。铸辊具 有纵向冷却通道，其从设置侧挡板的一个肩部向i殳置另一个侧挡板的另一个 肩部延伸通过铸辊的每个中心部。径向冷却通道/人铸辊的内周面在靠近铸辊 肩部表面的位置穿过每个铸辊以与纵向冷却通道连通。在塞杆的开口内部端 向内朝纵向冷却通道中心时，具有封闭底端的柱塞与纵向冷却通道接合。塞 杆包括连接纵向冷却通道和径向冷却通道的通孔，由此冷却水顺序地流过径 向冷却通道、纵向冷却通道、以及在铸辊相对端的其它径向冷却通道。同时也公开了具有接触侧挡板的轴向端面的柱状铸辊，其具有从接触侧 挡板的铸辊端面向也接触侧挡板的铸辊的另一端面延伸通过铸辊的纵向冷 却通道。径向冷却通道从靠近铸辊端面的铸辊内周表面延伸通过每个铸辊并 且与纵向冷却通道连接。柱塞与纵向通道的端部接合，由此冷却水顺序地流 过径向冷却通道、纵向冷却通道、以及在铸辊相对端的其它径向冷却通道。进一步，也公开了其肩部靠近侧挡板并且具有纵向冷却通道的柱状铸 辊，该纵向冷却通道延伸通过在铸辊一端靠近侧挡板的端面并且通过在铸辊 另 一端靠近侧挡板的端面。径向冷却通道从朝向铸辊端面的铸辊端附近的内 周面延伸通过每个铸辊并且与纵向冷却通道连通。具有形成为凹形中空外部 的端面和直接向内朝向中心的凹部的塞杆与纵向冷却通道的端部接合，由此 冷却水顺序地流动经过径向冷却通道、纵向冷却通道、以及在铸辊相对端的 其它径向冷却通道。换言之，纵向冷却通道形成为从靠近第一侧挡板的铸辊肩部的第一端面 向靠近第二侧挡板的铸辊肩部的第二端面延伸，允许铸辊外周面和纵向冷却 通道直径的距离小于在先冷却的铸辊。因此，热量能够更有效地从浇铸池中 的熔融金属传送到铸辊中的冷却水。此外，从铸辊内周面向纵向冷却通道延伸的径向冷却通道靠近铸辊的端 面定位，同时，冷却水流过柱塞中的孔并且流入与纵向冷却通道端部4妻合的 柱塞的内部。可选择地，将冷却水引入通过附着于纵向冷却通道端部的柱塞。进一步 可选择地，冷却水可以流过塞杆的中空外部。 本发明新的铸辊具有以下作用。(1 )由于纵向冷却通道从肩部一端靠近侧挡板的位置向肩部另一端靠 近另一侧挡板的位置延伸通过每个铸辊，因此纵向冷却通道和铸辊外周面之 间的距离较小，并且铸辊的外周面得到更加有效地冷却。(2)由于柱塞与纵向冷却通道的端部接合并且引起冷却水连续流过塞 杆的内部，因此塞杆附近外周面的端部，铸辊得到更加有效地冷却。(3 )由于柱塞与纵向冷却通道的端部接合并且如果希望冷却水可以直 接与纵向冷却通道端部的内周面接触，因此铸辊一端附近的外周面的端部得 到更加有效地冷却。(4) 由于在与纵向冷却通道端部接合的塞杆内形成中空外部，径向冷 却通道/人铸辊内周面端部附近向铸辊端部延伸，并且51起冷却水流过塞杆的 中空外部，因此铸辊的外周面的端部得到更加有效地冷却通过塞杆。(5) 由于铸辊外周面加强地冷却，因此可以增大铸辊速度并且可以提 高铸带的生产率。(6) 此外，由于铸辊外周面的加强地冷却，纵向冷却通道和铸辊外周 面之间的金属附加厚度能够提供用于铸辊维护。定期地，铸辊表面要求加工 以保持表面。纵向冷却通道之上的金属的附加厚度允许在此所述的铸辊多次 再加工，由此延长铸辊的寿命。在一个实施例中，铸辊的厚度可用于加工增 加约7.5mm到约8 ~ 10mm，同时保持所公开铸辊的增强的冷却效应。图1和2显示具有在此所公开的新铸辊的铸机。该具有铸辊12的铸机， 中心部的外径大于在端部的肩部28的外径。其外径大于肩部处外径的中心 部端面可以与侧挡板11接触。与铸辊12的两端部轴向接合的中空短轴13 在肩部具有与铸辊12两端部的外径相同的直径。纵向冷却通道14从靠近第一侧挡板11的铸辊一端的大直径部的端面 28向靠近另一侧挡板11的铸辊端的大直径部的另一端面(未示出)穿过铸 辊12。径向冷却通道15从靠近铸辊12的端面或肩部28的铸辊的内周面径向延伸通过铸辊并且与纵向冷却通道14连接。纵向冷却通道14可以基本等距周向地设置在铸辊12中。而且，具有封闭外端16a的柱塞16封闭纵向冷却通道14的两端。塞杆 16的中空开口端16b朝纵向冷却通道14的中心。孔17形成为直接地通过塞杆16的侧部，并且经由中空开口端16b与纵 向冷却通道14连接。柱塞16的外表面能够具有螺紋，从而使柱塞16附接 到纵向冷却通道14上。O形圈或其它密封材料可以用于使柱塞16与纵向冷 却通道14密封。当塞杆16拧入冷却通道14中时，它们可以涂敷有热传导油脂，由此热 传导油脂介入塞杆16的外周面和纵向冷却通道的内周面之间。塞杆16是中空的并且径向冷却通道18从短轴13的内周面延伸，于是 冷却水W顺序地连续流过第一径向冷却通道18,通过孔17流入中空塞杆 16中，然后流入纵向冷却通道14,流入冷却通道14的相对端的中空塞杆16， 通过孔17并且流入另一径向冷却通道18最后流回到端轴13的中空内部。可选择地，在径向冷却通道18延伸进入冷却通道14时，塞杆16可以 不包4舌孔17。另外，在塞杆16的底端面与端面28的加工中，可插入塞杆16而使得 封闭端16a凹入表面28之下。然后精加工该端面28，直到其与底端面16a 齐平。或者，可以插入塞杆16而使得底端面16a从纵向冷却通道14凸出， 然后可对塞4干16和端面28均加工直到两者齐平。在连铸机中， 一对铸辊12、短轴13和塞杆16彼此横向定位，由此铸 辊间隙可以根据要制造的带材S的厚度调节。侧挡板11分别与第一端面28 和容纳塞杆16的另一端面28^矣触。在这种连铸机中，通过冷却水流过径向冷却通道15和纵向冷却通道14 从铸辊12消除热量，同时熔融金属注入由侧挡板11和铸辊12限定的辊隙 上方的空间内以形成熔融金属M的浇铸池。在铸辊旋转时，已经由铸辊12 的外周面冷却的金属形成凝固壳，并且在辊隙处形成带材S从铸辊间隙向下 传送。纵向冷却通道14从与第一侧挡板11接触的铸辊12的第一端面28向与 第二侧挡板11接触的铸辊12的第二端面28延伸。因此设置纵向冷却通道 14和铸辊12外周面之间的小间隔T3是可能的，同时，保持侧挡板ll与铸辊12具有较大直径的部分的端面在肩部的接触T4。由此流过铸辊12纵向通道的冷却水W能够有效地冷却铸辊12的外周面。进一步，提供一个实施例，在其中冷却水W通过孔17从位于端面28 附近的径向冷却通道15流入柱塞16的内部。由于热传导油脂介入塞杆16 的外侧面和纵向冷却通道14的内侧面之间，因此靠近端面28的铸辊12的 外周面得到更加有效地冷却。由此，在图1和图2所示的铸辊中，铸辊2的外周面的表面温度降低了 ， 并且铸辊12的速度，也即所述的铸造速度，能够增大并且带材S的生产率 能够提高。图3是具有图1所示的相同铸辊的连铸机的第二示例，并且图中相同的 标记表示如图1和图2中相同的部件。在该实施例中，盘形塞19可以与纵向冷却通道14的每一端接合，以此 径向冷却通道15与纵向冷却通道14在上述的塞杆16的适当位置连通。塞杆19通过卡环20固定于铸辊12上，如O形圈等的密封元件嵌入塞 杆19和纵向冷却通道14的内周面之间。冷却水W顺序i也连续流过第一径 向冷却通道15、纵向冷却通道14,然后流入与纵向冷却通道14连4妄的另一 径向冷却通道15。使用上述铸辊的连铸机有效地通过流入径向冷却通道15和纵向冷却通 道14的冷却水消除来自铸辊12热量，同时熔融金属注入由侧挡板11和铸 辊12形成的辊隙上方的空间内。纵向冷却通道14从与第一侧挡板11接触的铸辊12的第一端面28向与 第二侧挡板11接触的铸辊12的第二端面28延伸。因此减小纵向冷却通道 14和铸辊12的外周面之间的间隔T3是可能的，同时保持侧挡板11和铸辊 12其中 一部分的端面28在肩部的接触T4的水平。因此，冷却水流过铸辊12的纵向通道，并且有效地冷却铸辊12的外周面。进一步，提供一个实施例，其中冷却水从铸辊的内周面向靠近铸辊12 中心部端面28的纟从向冷却通道14经由径向冷却通道15流入纵向冷却通道 14的端部。因此，铸辊12端部的外周面得到有效地冷却。由此，在图3所示的铸辊中，铸辊2外周面的温度降低了，并且铸辊12的速度，即所述的铸造速度，能够增大并且带材S (见图2)的生产率能 够提高。图4和图5是使用所公开的铸辊的连铸机的第三示例，并且图中相同的 标记表示如图1到图3中相同的部件。纵向冷却通道14从接触侧挡板11的一端面28向同样接触另一侧挡板 11的另一端面28延伸通过铸辊12。径向冷却通道21从铸辊的内周面朝向 铸辊中心部外径径向延伸并且与纵向冷却通道14连接。纵向冷却通道14可以基本等距周向地设置在铸辊12中，并且径向冷却 通道21可以相对铸辊12的中心部径向延伸。进一步，塞杆22与径向冷却通道14的两端接合，并且具有在塞杆22 的端面形成的朝纵向冷却通道14中心的凹形中空外部23 。塞杆22端部的外周面是带有螺紋的以拧入纵向冷却通道14内周面的对 应的螺紋中。O形环或者其它密封元件也可以作为密封塞22用于冷却通道 14。塞杆22可以涂敷有热传导油脂由此热传导油脂介入塞杆22的外侧面和 朝向塞斥干的《人向冷却通道14的内侧面之间。在使用上述的新铸辊的连铸机中，冷却水W流过径向冷却通道21并且 流入纵向冷却通道14，其在熔融金属注入由侧挡板11和铸辊12封闭的空间 内的同时从铸辊12抽走热量。纵向冷却通道14从在其肩部靠近第一侧挡板11的铸辊12的第一端面 28向在其相对的肩部靠近第二侧挡板11的铸辊12的第二端面28延伸。因 此，减小纵向冷却通道14和铸辊12的外周面之间的间隔T3是可能的，同 时保持所期望的侧挡板11和铸辊12端面28的接触T4的水平。因此冷却水W流过靠近铸辊12的表面层的纵向通道，并且有效地冷却 铸辊12的外周面。进一步，提供一个实施例，在其中径向冷却通道21延伸以此冷却通道 21与塞杆22的主要端面内形成的中空外部23倾斜连通，由此引入冷却水并 且在塞杆22的中空外部之外，引起铸辊12外周面端部的更加有效地冷却。 为了进一步改进热量的消除，可以在塞杆22的外侧面和纵向冷却通道14的 内侧面之间使用热传导油脂。由于图4和图5所示的铸辊中的铸辊12的外周面上的加强地冷却效应，因此铸辊12的速度，也即铸造速度能够增大并且带材S (见图2)的生产率 能够提向。在此所要求的铸辊的共性并不局限于上述装置的形式，并且可以容 易地进行变形而没有脱离本发明的精神。在此公开的铸辊可以用于不同金属尤其为钢的连续铸造。
权利要求
1.一种用于铸造金属带的装置，其包括一对横向定位的铸辊，该对铸辊之间形成辊隙，每个铸辊包括具有中心部和能够支撑侧挡板的在中心部的每个端部的柱状肩部的柱状本体，以及多个延伸通过柱状肩部之间的中心部的纵向冷却通道，该纵向冷却通道由其中的塞杆封闭；熔融金属供应系统，将熔融金属供给铸辊之间的辊隙上方以形成熔融金属浇铸池，该浇铸池由靠近肩部定位的侧挡板限定而直接在辊隙上方支撑在铸辊上。
2. 如权利要求1所述的铸造金属带的装置，其中每个铸辊具有多个径 向冷却通道，每个径向冷却通道/人铸辊内周延伸到纵向冷却通道。
3. 如权利要求2所述的铸造金属带的装置，其中塞杆在其侧表面上具 有侧孔，径向冷却通道延伸向塞杆侧孔。
4. 如权利要求1至3任意之一所述的铸造金属带的装置，其中塞杆具 有封闭端和朝纵向冷却通道敞开的中空内部。
5. 如权利要求1至3任意之一所述的铸造金属带的装置，其中塞杆具 有封闭端和开口内部。
6. 如权利要求1至5任意之一所述的铸造金属带的装置，其中塞杆是 具有螺纹的并且与纵向冷却通道以螺紋接合。
7. 如权利要求1或2所述的铸造金属带的装置，其中塞杆呈盘形。
8. 如权利要求1或7所述的铸造金属带的装置，其中塞杆包括保持塞 杆在纵向冷却通道内的卡环。
9. 如权利要求1至8任意之一所述的铸造金属带的装置，其中在塞杆 的外侧面上具有热传导油脂。
10. 如权利要求1至9任意之一所述的铸造金属带的装置，其中每个纵 向冷却通道的每一端终止在肩部之一的孔内。
11. 一种铸辊，包括阶梯形柱状本体，其包括具有第一外径的中心部和从柱状中心部的每一 端轴向地延伸的具有第二外径的端部，第二外径小于第一外径，柱状中心部 的每一端具有在第一外径和第二外径之间的径向延伸端面，每个径向延伸端面在其中具有多个周向间隔的冷却孔；多个延伸通过柱状中心部的纵向冷却通道，每个纵向冷却通道终止在径 向延伸端面的冷却孔内；与每个冷却孔配合的封闭件；以及具有多个冷却孔的每个径向延伸端面能够与熔池限定端闭合件接合。
12. 如权利要求11所述的铸辊，其中每个铸辊包括多个径向冷却通道， 每个径向冷却通道从铸辊内周延伸到纵向冷却通道。
13. 如权利要求12所述的铸辊，其中径向冷却通道的一部分朝纵向冷 却通道轴向地延伸。
14. 如权利要求13所迷的铸辊，其中封闭件具有封闭端和朝纵向冷却 通道敞开的中空内部。
15. 如权利要求14所述的铸辊，其中封闭件在其侧表面具有侧孔，径 向冷却通道向去于闭件侧孔延伸。
16. 如权利要求11至15任意之一所述的铸辊，其中封闭件具有封闭端 和开口内部。
17. 如权利要求11至16任意之一所述的铸辊，其中封闭件是带有螺紋 的并且与纵向冷却通道以螺紋接合。
18. 如权利要求11所述的铸辊，其中封闭件呈盘形。
19. 如权利要求11或18所述的铸辊，其中封闭件包括保持封闭件在纵 向冷却通道内的卡环。
20. 如权利要求11至19任意之一所述的铸辊，其中封闭件的外侧面具 有热传导油脂。
21. 如权利要求11至20任意之一所述的铸辊，其中每个径向冷却通道 的每一端在终止在径向延伸端面之一的孔内。
22. —种连续铸造薄金属带的方法，其包括步骤 组装一对横向定位的铸辊，该对铸辊之间形成辊隙，每个铸辊包括具有中心部和能够支撑侧挡板的在中心部的每个端部的柱状肩部的柱状本体，以 及多个延伸通过柱状肩部之间的中心部的径向冷却通道，该径向冷却通道由 其中的塞杆封闭；通过金属供应系统传送熔融金属到铸造间的辊隙上方以形成熔融金属 浇铸池，该浇铸池由靠近肩部定位的侧挡板限定而直接在辊隙上方支撑在铸辊上；使所述一对铸辊反向旋转，以在铸辊周面上从浇铸池形成壳体并且在铸 辊I司的辊隙形成向下传送的薄铸带。
全文摘要
本发明公开一种双辊铸机，包括具有纵向通道(14)的铸辊(12)，该纵向通道从在辊一端靠近侧挡板(11)的一肩部向在辊另一端靠近侧挡板的相同肩部延伸。侧挡板用于限定熔融金属浇铸池。具有封闭外端面(16a)的柱塞(16)闭合纵向冷却通道(14)的两端。冷却水流过短轴(13)中的径向通道(18)和铸辊(12)中的径向通道(15)并且通过塞杆(16)中的孔(17)流入纵向冷却通道(14)。
文档编号B22D11/06GK101227991SQ200680027244
公开日2008年7月23日 申请日期2006年7月24日 优先权日2005年7月25日
发明者中山胜巳, 大塚裕之, 深濑久彦, 长田史郎 申请人:卡斯特里普公司