专利名称：双辊铸机中的冷却辊清洁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于清洁双辊型连铸机以下称为“双辊铸机”中的冷却辊的装置。 现有技术在双辊铸机中，向受到冷却的一对相对旋转的水平铸辊(以下称为“冷却辊”)之间引入熔融金属，例如熔融钢，以在移动的辊面上凝固形成金属壳，并在铸辊之间的辊隙处汇集金属壳，以生成从铸辊之间的辊隙向下输送的凝固的带材产品。本文使用的术语“辊隙”是指铸辊彼此最靠近的全体区域。熔融金属可从浇包浇注到一个较小的容器或一系列较小的容器中，并从容器通过位于辊隙上方的金属输送嘴或一系列输送嘴(也称作“芯嘴”)流出，以形成被支持于冷却辊的位于辊隙紧上方的铸造表面上并沿辊隙长度延伸的熔融金属铸池。该铸池通常被限制在与冷却辊的端面保持滑动接合的侧板或侧坝之间，以防止铸池的两个端部发生泄流。以下描述主要关注在双辊铸机中的铸造钢带。氧化物，包括来自熔融钢中的锰 (Mn)和硅(Si)的氧化物，在铸造作业的过程中粘附至冷却辊的外周面。这些氧化物妨碍熔融金属向冷却辊的传热，并且对传热的影响随辊上氧化物厚度而增大。对传热的影响抑制凝壳在冷却辊的外周面上的生长。为了解决该问题，已知设置圆筒形刷辊以沿冷却辊在其轴向上的整个长度接触外周面。刷辊配置成沿与冷却辊相同的方向旋转，由此刷辊擦刷冷却辊的外周面，并从而从外周面去除附着的氧化物层。通常，这种刷辊包括有密集排列的刷毛阵列。刷辊的现有制造方法是，对半弯曲刷毛(细不锈钢丝和类似物)以形成U形构件，并将刷毛以紧密排列的阵列插入长形通道构件的通道中，以使刷毛的两端从通道伸出，并向通道中插入棒材以通过摩擦将刷毛保持在通道中。然后，将带有被保持的刷毛的毛刷保持构件沿圆筒形辊体构件的长度紧紧地缠绕在圆筒形辊体构件上，并且连续的缠绕部之间没有间隙。毛刷保持构件通过焊接或其它适当的技术在辊体构件上保持就位。通常，双辊铸机的冷却辊在辊中心形成有冠面(crown)。冠面必须适应沿着辊长度的热波动，从而确保铸带在整个带宽上的均勻厚度。因此，冷却辊的外周面沿轴向方向具有复杂的轮廓。然而，上述的已知刷辊因浓密植入的刷毛而呈刚性且各刷毛不发生弹性变形。 因此刷毛对冷却辊的外周面的直径波动的适应力很差，导致刷辊沿辊的长度不能呈现出均勻的擦刷力，并且在一些情况下，可能不具有充分的擦刷力以恰当地清洁辊的一些部分。因此，难以均勻地擦刷具有复杂轮廓的冷却辊的外周面，因此擦刷完辊后，在冷却辊的外周面上存在氧化层的厚度波动。因此，冷却辊的外周面上的传热和凝固存在波动，并且铸钢带的厚度也存在波动，导致高品质即均勻厚度的带材的产出率降低。以上描述不应理解为对公知常识的陈述
发明内容
本发明提供一种用于双辊型连铸机的冷却辊清洁装置，其能够刮擦掉沿冷却辊的整个有效宽度积聚在双辊铸机的冷却辊的外周面上的氧化物，从而确保冷却辊的外周面能够均勻地从输送至双辊铸机的熔融金属中获取热，由此保持通过铸机生产的由熔融金属凝固形成的均勻厚度钢带的高产出率。用于解决上述问题的手段本发明涉及一种冷却辊清洁装置，其用于清洁具有一对相对旋转的冷却辊的双辊铸机的冷却辊，这对冷却辊以所需距离彼此水平地分隔开，以由供给至辊的熔融金属从辊间的辊隙生成薄带，其特征在于，所述冷却辊清洁装置包括刷辊、旋转驱动装置、和推压装置，所述刷辊具有适于定位成平行于所述冷却辊的辊筒构件，所述辊筒构件包括连接至所述辊筒构件用于接触所述冷却辊的外周缘的多个毛刷，所述毛刷沿所述辊筒构件的长度分隔开，所述旋转驱动装置在毛刷与所述冷却辊的外周缘发生接触的情况下旋转所述刷辊， 而所述推压装置用于推压所述毛刷抵靠所述冷却辊。使用中，上述冷却辊清洁装置的旋转驱动装置优选沿与冷却辊的外周面的运动方向相反的方向，驱动刷辊，使毛刷接触冷却辊的外周面，而推压装置按压毛刷抵靠冷却辊。 通过上述分隔开的毛刷布置，即使冷却辊的外周面的轮廓存在波动，例如作为冷却辊沿其轴向方向具有冠面的结果，毛刷的刷毛之间的空间也能使各刷毛发生弹性变形，以使刷毛能够适应冷却辊的外周面的轮廓波动，从而均勻地擦刷表面。因此，冷却辊的外周面上的氧化层厚度不存在波动，冷却辊在冷却辊的外周面处从熔融金属均勻地获取热，从而使铸带在带材的宽度上具有均勻的厚度，而实现高的产出率。所述旋转驱动装置可以能够沿与所述冷却辊的外周缘的运动方向相反的方向在毛刷与所述冷却辊的外周缘发生接触的情况下旋转所述刷辊。毛刷之间的空间可通过将所述刷辊的毛刷定位成螺旋线条而形成，所述空间呈相邻毛刷线条之间的空间线条的形式。根据本发明还提供了一种用于生成薄带的双辊铸机，其包括一对相对旋转的冷却辊和用于清洁至少一个冷却辊的冷却辊清洁装置，这对冷却辊以所需距离彼此水平地分隔开，以由供给至辊的熔融金属从辊间的辊隙生成薄带，所述冷却辊清洁装置包括包括刷辊、 旋转驱动装置、和推压装置，所述刷辊具有定位成平行于所述冷却辊的辊筒构件，所述辊筒构件包括连接至所述辊筒构件并用于接触所述冷却辊的外周缘的多个毛刷，所述毛刷沿所述辊筒构件的长度分隔开，所述旋转驱动装置用于旋转所述刷辊，以使所述毛刷与所述冷却辊的外周缘接触并沿与所述冷却辊的外周缘的运动方向相同或相反的方向移动，而所述推压装置用于推压所述毛刷抵靠所述冷却辊。根据本发明，还提供了一种在双辊铸机中连续铸造金属带材的方法，其包括以下步骤(a)组装一对可相对旋转的水平的冷却辊，以在两者间形成能够穿过其铸造薄带的辊隙，并且邻接所述冷却辊的端部组装一对限制侧坝，这对限制侧坝能够限制被支持在所述冷却辊上并形成在所述辊隙上方的铸造表面上的熔融金属的铸池；(b)组装金属输送系统，所述金属输送系统设置在所述辊隙上方，并且能够排出熔融金属以形成被支持在所述冷却辊上的所述铸池；(c)组装侧坝致动器，各侧坝致动器能够向施加侧坝轴向力，使侧坝处于选定位置；(d)相对于各冷却辊组装上述的冷却辊清洁装置，使毛刷与所述冷却辊的外周面发生接触；以及(e)输送熔融金属并形成铸池，同时旋转所述冷却辊以及从所述冷却辊之间的辊隙向下铸造带材，并通过所述冷却辊清洁装置从各冷却辊擦刷掉附着的氧化层。所述金属可以是钢。本发明的效果本发明的冷却辊清洁装置使得能够实现沿冷却辊的外周面的整个有效宽度去除附着的氧化物，以允许在冷却辊的外周面处从熔融金属中均勻地获取热，使双辊铸机中形成的钢带的厚度波动最小化，从而提高带产出率。
现在参考附图仅以示例方式描述本发明，附图中图1是根据本发明一实施例的双辊铸机的一部分的示意性侧视图；图2是根据本发明一实施例的、适用于图1所示铸机的刷辊的透视图；图3是一测试设备的示意图，该测试设备用于测量在指定条件下使图2所示刷辊和现有技术的浓密植入型刷辊与以一角度定位的压板发生接触时的压力分布；图4是示出图3所示测试设备的实验结果的曲线图；图5是一测试设备的示意图，该测试设备用于测量使图2所示刷辊和现有技术的浓密植入型刷辊与压板发生接触时的压力分布，其中所述压板贴附有在表面中形成有线性凹部的树脂膜；图6是示出图5所示测试设备的实验结果的曲线图；而图7是柱状图，示出了基于图3所示实验设备进行的测试的压力波动系数的比较结果、和基于图5所示实验设备进行的测试的压力波动系数的比较结果。
具体实施例方式参考图1，用于连续铸造薄钢带的双辊铸机的一部分包括一对可相对旋转的冷却辊1。冷却辊1具有横向定位以在其间形成辊隙G的外周面。这些外周面形成铸造表面。 冷却辊1安装在辊箱(未示出)中，以便操作和移动。辊箱有助于在铸机中作为一个单元将准备用于铸造的冷却辊从设置位置快速移动到进行操作的铸造位置，并有助于在要替换冷却辊时从铸造位置轻松地移走冷却辊。辊箱并不存在期望的特定构造，只要它能实现促进冷却辊的移动和定位的功能。铸造作业期间，熔融钢经由金属输送系统供给至铸机。熔融钢流至定位在辊隙G 上方冷却辊1之间的至少一个金属输送嘴3、或芯嘴。从输送嘴3排出的如此输送的熔融钢在辊隙G上方形成熔融钢的铸池5，铸池5被支持在铸辊1的铸造表面上。该铸池5在冷却辊1的端部被一对侧封板或限制板侧坝2(图1中部分地以虚线示出)限制在铸造区域中。 铸池5的上表面(一般称为“弯液面”水平)可上升到输送嘴3的底部的上方，使得输送嘴 3的下部被浸没在铸池5中。冷却辊1内部受到水冷，使得在冷却辊12以相同速度相对旋转时，冷却辊12每旋转一圈，随着外周面移动至接触并经过铸池5，在外周面上凝固形成壳。壳在冷却辊12之间的辊隙18处被汇集，以生成从辊隙18向下输送的凝固的薄铸钢带产品21。辊隙G处冷却辊1之间的间隙形成为在辊隙处的凝壳之间保持分离以使半固态钢存在于穿过辊隙的壳之间的空间中，并且随后至少部分地在辊隙下方的铸带内凝固于凝壳之间。图1示出了双辊铸机，其生成从辊隙G向下通过的薄铸带S。铸带的厚度可在约
0.3 2. Omm之间。图1所示双辊铸机还包括冷却辊清洁装置4，用于去除积聚在各冷却辊1的外周面上的氧化物。参考图1和2，各冷却辊清洁装置4包括可自由旋转的刷辊9和呈刷毛形态的毛刷7，其中刷毛植入刷辊的一些部分中，用于接触冷却辊1中的一个的外周面。毛刷7不覆盖刷辊9的整个外周面，如同上述已知刷辊那样，并且刷辊9包括沿刷辊9的长度使毛刷7 分开的部分8 (见图幻。在图2中，毛刷7配置成沿刷辊的长度围绕刷辊以螺旋路径缠绕而成的线条，并且空间8也呈将相邻线条的毛刷7分隔开的线条形状。刷辊9的毛刷7可设置成单个螺旋线条，也可设置成线性地分开并相对于刷辊9的筒体6的纵向轴线倾斜的多个线条。毛刷7通过焊接或以其它方式固定至刷辊9。因此，毛刷7的各刷毛能够发生弹性变形，这使得刷辊9的毛刷7能够适应于冷却辊1的外周面的波动，并充分擦刷表面。冷却辊清洁装置4还包括呈马达形式的旋转驱动装置10，其连接至刷辊9，并且能够在毛刷7与冷却辊1的外周面之间的接触点处沿与冷却辊1的外周面的运动方向相反的运动方向驱动刷辊9。冷却辊清洁装置4还包括推压装置11，推压装置11施加力以推压刷辊9抵靠冷却辊1。推压装置11包括可旋转地支持刷辊9的轴颈箱12。推压装置11还包括销子13和液压缸14，所述销子13平行于刷辊9的轴线延伸，并可旋转地支持轴颈箱12，而所述液压缸14能够施加力以通过朝冷却辊1摇动销子13上的轴颈箱12来推压刷辊9抵靠冷却辊1。 现在进一步参考以下示例来描述本发明。在上述双辊铸机的使用中，旋转驱动装置10使刷辊9在毛刷7与冷却辊1的外周面之间的接触点处沿与冷却辊1的外周面的运动方向相反的方向旋转，而刷辊9的毛刷7 通过推压装置11压靠冷却辊1。如上所述，因为需要形成具有冠面形状以适应铸造期间的热载荷的辊1，以及因为高温状态下的热应力，所以冷却辊1具有复杂的轮廓。与具有浓密刚性刷毛阵列的现有技术刷辊不同，形成图1和2所示实施例的毛刷7的各刷毛能够因毛刷7之间的沿轴向分隔开的无刷毛部分8而发生弹性变形，因此能够良好地顺从于冷却辊 1的外周面，并且能够均勻地擦刷(即抛光)冷却辊1的外周面。因此，冷却辊1的外周面上的附着氧化层不存在厚度波动，并且外周面能够从熔融金属中获取大量热，并且热是在冷却辊1的外周面从熔融金属中均勻地被获取的。因此，在冷却辊1的外周面上凝固并形成的钢带的厚度波动最小。图3是一示意图，示出了一个实验设备，其用于测量图2所示类型的刷辊9 (相对于轴线的螺旋角度为30度，线束为16条)和已知的浓密植入型刷辊9在与倾斜(tane = 1/500)压板15发生接触时的压力分布，其中，所述压板15贴附有带色压力敏感膜16，测量条件如下
刷辊外径Φ250mm辊筒构件外径160mm刷辊的有效宽度500mm刷辊上的刷毛材料聚丙烯刷子刷毛直径Φ 0. 5mm下压载荷150N 300N旋转速率1500rpm
下压时间4秒 5秒压力敏感膜16 宽度300mm、高度40mm。压力敏感膜16使得能够测量压板15上的压力分布。对在实验中承受刷辊9和9’的压力的带色压力敏感膜16进行图像分析。图4示出了实验结果。图4是从该分析得到的压力对距刷辊9和9’的左侧的距离的曲线图。从图4的曲线图可清楚看出，来自本发明的螺旋刷辊9的压力水平大于已知的浓密植入螺旋型刷辊9’的压力水平。可以认为，刷辊9的更好的性能是由于本发明的螺旋刷辊9比起已知的浓密植入型刷辊9’，在任意给定时刻同时与压板15的压力表面发生接触的刷毛数量较少。因此，即使假定相同的压缩载荷，在任意给定时刻作用于个体刷毛的载荷在本发明的螺旋刷辊9的情况下比在已知的浓密植入型刷辊9’的情况下大。此外，进一步参考图4，浓密植入刷毛型刷辊9’的倾斜接触的影响是清楚可见的，而这种影响在本发明的螺旋刷辊9的情况下是不明显的。基于上述实验，可预期的是在实际的双辊型连铸机中，初始冠面和高温操作的组合将在冷却辊1的外周面中生成复杂的弯曲形状，但是本发明的螺旋刷辊9响应冷却辊1 的这种表面轮廓，并且预期能够提供良好的清洁性能。图5是一示意图，示出了另一实验设备，其用于测量图2所示类型的刷辊9和已知的浓密植入型刷辊9’在这些刷辊9与贴附有树脂膜18 (0.2mm厚)的压板15发生接触时的压力分布，所述树脂膜18中相对于刷辊9和9’的轴线成直角地形成有线性凹部17 (3mm 或5mm宽，0. 2mm深)，并且膜18贴附有压力敏感膜16，测量条件与上述条件相同，概述如下刷辊外径Φ250mm辊筒构件外径160mm刷辊的有效宽度500mm刷辊上的刷毛材料聚丙烯刷子刷毛直径Φ 0. 5mm下压载荷150N 300N旋转速率1500rpm下压时间4秒 5秒压力敏感膜16 宽度300mm、高度40mm。图6是从对使用图5所示设备进行的实验的结果的分析中得到的压力对距刷辊9 和9’的左侧的距离的曲线图。从图6的曲线图可清楚看出，本发明的螺旋形刷辊9的压力水平高于已知的浓密植入型刷辊9’的压力水平。如上所说明的，可以认为这种较高的压力是由于本发明的螺旋刷辊9比起已知的浓密植入型刷辊9’，在任意给定时刻同时与压板15的压力表面发生接触的刷毛数量较少。因此，即使假定相同的压缩载荷，在任意给定时刻作用于个体刷毛的载荷在本发明的螺旋刷辊9的情况下比在已知的浓密植入型刷辊9’的情况下大，其表现为压力以宏观水平增大。因此，当基于这些实验结果将压力波动系数(=标准偏差/平均压力X100[% ]) 确定为波动性的指标时，当刷辊9和9’在倾斜位置(tan θ = 1/500)与压板15发生接触时 (见图3)，以及当刷辊9和9’与具有带有线性凹部17 (3mm或5mm宽；0. 2mm深)的树脂膜 (0. 2mm厚)的压板15发生接触时(见图5)，从图7可看出，本发明的螺旋形刷辊9的压力波动系数低于现有技术的浓密植入型刷辊9’的压力波动系数，并且压力的空间波动较少。因此，通过采用图1和2所示的冷却辊清洁装置4，能够在冷却辊1的外周面上在其整个有效宽度上去除积聚的氧化物，以便能够在冷却辊1外周面从熔融钢(或其它熔融金属)中均勻地获取热，并消除凝固形成的钢带的尺度的不均勻，从而改善产出率。用于上述双辊型连铸机的清洁装置的一般原则并不局限于所述示例，在不脱离本发明的精神的前提下当然可以做出多种不同的变型。
权利要求
1.一种冷却辊清洁装置，用于清洁具有一对相对旋转的冷却辊的双辊铸机的冷却辊， 这对冷却辊以所需距离彼此水平地分隔开，以由供给至辊的熔融金属从辊间的辊隙生成薄带，其特征在于，所述冷却辊清洁装置包括刷辊、旋转驱动装置、和推压装置，所述刷辊具有适于定位成平行于所述冷却辊的辊筒构件，所述辊筒构件包括连接至所述辊筒构件用于接触所述冷却辊的外周缘的多个毛刷，所述毛刷沿所述辊筒构件的长度分隔开，所述旋转驱动装置在毛刷与所述冷却辊的外周缘发生接触的情况下旋转所述刷辊，而所述推压装置用于推压所述毛刷抵靠所述冷却辊。
2.如权利要求1所述的冷却辊清洁装置，其中，所述旋转驱动装置能够沿与所述冷却辊的外周缘的运动方向相反的方向在毛刷与所述冷却辊的外周缘发生接触的情况下旋转所述刷辊。
3.如权利要求1或2所述的冷却辊清洁装置，其中，刷毛之间的空间是通过将所述刷辊的毛刷定位成螺旋线条而形成的，使得所述空间呈相邻毛刷的线条之间的空间线条的形式。
4.一种用于生成薄带的双辊铸机，包括一对相对旋转的冷却辊和用于清洁至少一个冷却辊的冷却辊清洁装置，这对冷却辊以所需距离彼此水平地分隔开，以由供给至辊的熔融金属从辊间的辊隙生成薄带，所述冷却辊清洁装置包括刷辊、旋转驱动装置、和推压装置， 所述刷辊具有定位成平行于所述冷却辊的辊筒构件，所述辊筒构件包括连接至所述辊筒构件并接触所述冷却辊的外周缘的多个毛刷，所述毛刷沿所述辊筒构件的长度分隔开，所述旋转驱动装置用于旋转所述刷辊，以使所述毛刷与所述冷却辊的外周缘接触并沿与所述冷却辊的外周缘的运动方向相同或相反的方向移动，而所述推压装置用于推压所述毛刷抵靠所述冷却辊。
5.一种在双辊铸机中连续铸造金属带材的方法，包括以下步骤(a)组装一对可相对旋转的水平的冷却辊，以在两者间形成能够穿过其铸造薄带的辊隙，并且邻接所述冷却辊的端部组装一对限制侧坝，这对限制侧坝能够限制被支持在所述冷却辊上并形成在所述辊隙上方的铸造表面上的熔融金属的铸池；(b)组装金属输送系统，所述金属输送系统设置在所述辊隙上方，并且能够排出熔融金属以形成被支持在所述冷却辊上的所述铸池；(c)组装侧坝致动器，每个侧坝致动器能够向所述侧坝施加轴向力，使侧坝处于选定位置；(d)相对于各冷却辊组装如权利要求1或2所述的冷却辊清洁装置，使毛刷件与所述冷却辊的外周面发生接触；以及(e)供给熔融金属并形成铸池，同时旋转所述冷却辊以及从所述冷却辊之间的辊隙向下铸造带材，并通过所述冷却辊清洁装置从各冷却辊擦刷掉附着的氧化层。
全文摘要
公开了一种用于清洁具有一对相对旋转的冷却辊(1)的双辊铸机的冷却辊的装置。所述冷却辊清洁装置包括刷辊(9)，刷辊(9)具有适于定位成平行于冷却辊的辊筒构件。辊筒构件包括连接至辊筒构件用于接触冷却辊的外周缘的多个毛刷(7)，所述毛刷沿辊筒构件的长度分开。所述冷却辊清洁装置还包括旋转驱动装置(10)，用于旋转刷辊，以在毛刷接触冷却辊的外周缘时，使毛刷沿与冷却辊的外周缘的运动方向相同或相反的方向移动。所述冷却辊清洁装置还包括推压装置(11)，用于推压刷辊抵靠冷却辊。
文档编号B22D11/12GK102271837SQ200980153892
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月19日 优先权日2008年11月20日
发明者中山胜巳, 吉泽广喜, 大塚裕之 申请人:卡斯特里普公司