专利名称：手动机械式结晶器窄边调宽装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢厂连铸机结晶器设备上的手动机械式结晶器窄边调宽装置。
二、背景技术连铸机结晶器是炼钢的关键设备之一，由于客户对连铸板坯宽度规格要求不同， 因而需要调整连铸机结晶器窄边宽度，结晶器窄边调宽装置是调整连铸机结晶器窄边宽度 的设备。结晶器窄边调宽装置的使用工况是有大量蒸气、水、粉尘、高温、处于一个柜形的 钢板保护罩中，封闭于狭小空间中，调整和维护都很困难。结晶器中的温度1300多度的液 态钢水对窄边调宽装置有很大吨位的水平推力，水平推力约有5吨至10吨，事故时推力则 要达到10吨至20吨。安装了调宽装置的结晶器在浇注时是处于一振动台架上，振动频率 在300次/分钟左右，振幅正负3mm左右，所以调宽装置的工况是很恶劣的。随着钢铁企业的管理不断进步，对产品的质量及自动化控制水平要求也越来越 高，对结晶器窄边调宽装置的总的要求是高可靠性、远程调控、在线监测、动态补偿、正反 双向精确调整定位、定位后的位置可靠严格锁定、窄边锥度稳定且漂移值微小。结晶器窄边的调宽形式共有两大类一是液压式调宽，二是机械式调宽。。机械式调宽分为手动机械式调宽与电动机械式调宽。现阶段国内国外各大钢厂普遍采用的调宽装置性能如下一、液压式调宽装置的使用现状由于液压式调宽装置采用了内置位移传感器的液压缸，并采用了即时补偿系统， 实现了远程调控、在线监测、动态补偿、正反双向精确调整定位、定位后的位置可靠控制。液压系统的缺陷是维护要求极高，板坯连铸浇注时与液压式调宽同步工作，工作 时间长，每次都在恶劣工况下的大吨位负荷工作几十小时，长时间投产后系统的可靠性大 幅降低。相比较于机械调宽，机械调宽仅是在调整时运动，调整又是在空载工况下耗时十分 钟左右，浇铸时靠机械自锁达到定位后的位置锁定，无须部件的动作。比较两者液压系统的 缺陷是可靠性不高，维护保养液压系统困难且成本高，同时更显出液压调宽消耗能源更多， 机械调宽仅需极少的能源。二、手动机械式及电动机械式调宽装置的使用现状共同点现在钢厂广泛使用的机械式调宽主要是采了分体调隙梯形丝杠螺母副与单蜗杆 单蜗轮减速机组合的结构，从而达到了轴向受力后机械稳定自锁轴向位移不变的目的，实 现高可靠性的目的。但现在的机械调宽存在一系列的问题。首先，分体调隙梯形丝杠螺母虽然间隙可调整变小，但还是有间隙，这种调整后间 隙在长时间的大的轴向受力状况下，时间不长会磨损间隙变大，从而直接影响到结晶器窄 边的轴向定位尺寸，其现象称之为跑锥或锥度漂移。随着设备使用的时间增加，跑锥量或锥
3度漂移值会逐步加大。其次，单蜗杆单蜗轮减速机的蜗杆与蜗轮之间也存在侧隙，间隙在齿牙啮合面的 前面与后面均有可能。因此在机械式调宽装置中普遍使用了插销或逆止这种类型的锁定 结构，但也不能从根本上消除锥度漂移以及不能消除跑锥量或锥度漂移值会逐步加大的现象。现有技术的机械式调宽装置锥度的跑锥量或漂移值在0. 5mm至2mm左右，且存在 磨损严重后自锁失效，跑锥量会突然加大等现象，而连铸调宽一般要求锥度的漂移值小于 0. 3mm，所以需要技术改进。
三、发明内容本实用新型的目的在于针对目前手动机械式结晶器窄边调宽装置存在的问题， 提供一种手动机械式结晶器窄边调宽装置，该装置调整方便，可靠稳定自锁、锥度稳定且锥 度漂移值微小。本实用新型的目的是这样实现的一种手动机械式结晶器窄边调宽装置，它包括位于连铸机结晶器上口位置的第 一组件和位于连铸机结晶器下口位置的第二组件，所述第一组件包括第一蜗杆蜗轮减速 机、第一丝杠螺母副和第一护套；所述第二组件包括第二蜗杆蜗轮减速机、第二丝杠螺母副 和第二护套，其特征是所述第一、第二蜗杆蜗轮减速机均采用双蜗杆单蜗轮减速机，所述 第一、第二丝杠螺母副均采用滚珠丝杠副。所述第一组件还包括离合器、离合器操作手柄和第一锥齿轮换向器；所述第二组 件还包括联轴器和第二锥齿轮换向器；所述第一组件与第二组件之间通过万向节联轴器联 接。所述第一、第二组件中的滚珠丝杠副分别通过其丝杠与第一、第二组件中的双蜗 杆单蜗轮减速机的蜗轮固接；所述第一、第二组件中还均包括有推杆，第一、第二组件中滚 珠丝杠副分别通过其螺母与其推杆固接，两推杆分别连接在结晶器窄边铜板的上、下口位置。所述第一、第二组件中的滚珠丝杠副分别通过其螺母与第一、第二组件中的双蜗 杆单蜗轮减速机的蜗轮铰接，第一、第二组件中滚珠丝杠副的丝杠分别连接在结晶器窄边 铜板的上、下口位置。第一锥齿轮换向器和第二锥齿轮换向器均设置六个传动轴，通过其中任意一个传 动轴外接动力输入。本实用新型相比现有技术具有如下的优点1、首先，本实用新型的手动机械式结晶器窄边调宽装置采用了滚珠丝杠副。而现 有技术是采用分体调隙梯形丝杠螺母副，现有的分体调隙梯形丝杠螺母副虽具有自锁的特 性，但因有轴向间隙，调整后的分体调隙梯形丝杠螺母副间隙在长时间的大的轴向受力状 况下会磨损使间隙变大，直接引起跑锥度或锥度漂移。本实用新型采用的滚珠丝杠副虽不 具有自锁的特性，但滚珠丝杠副的滚动部件是淬火硬质合金钢，不易磨损，其轴向间隙可以 控制在0. 005mm以内。2、其次，本实用新型的手动机械式结晶器窄边调宽装置还采用了双蜗杆单蜗轮减速机。现有技术是采用的是单蜗杆单蜗轮减速机，单蜗杆单蜗轮虽具有自锁能力，但由于安 装调宽装置的结晶器在浇注时是处于一振动台架上，振动频率在300次/分钟左右，振幅 正负3mm左右，在振动条件下单蜗杆单蜗轮减速机的自锁特性不可靠。现有的单蜗杆单蜗 轮减速机与分体调隙梯形丝杠螺母副组合，用两个具有自锁特性的功能件形成了自锁双组 合，确保机械式结晶器窄边调宽装置的产品可靠性。本实用新型如仅将分体调隙梯形丝杠螺母副改进成了滚珠丝杠副后，单蜗杆单蜗 轮减速机就成了机械式结晶器窄边调宽装置的唯一自锁部件，在振动条件下工作，单蜗杆 单蜗轮减速机的自锁特性不可靠。如若继续采用单蜗杆单蜗轮结构，则需大幅提高单蜗杆 单蜗轮的制造精度，但效果还不完全可靠。本实用新型在采用滚珠丝杠副基础上，同时又采 用了双蜗杆单蜗轮减速机，双蜗杆单蜗轮减速机的两个蜗杆分别与蜗轮轮齿的正面及反面 啮合，在结构上实现蜗轮在转动的两个方向上严格可靠自锁，并有效消除了蜗轮与蜗杆之 间的间隙。且滚珠丝杠副轴向间隙小，同时可避免出现跑锥度或锥度漂移现象。3、可见，采用本实用新型改进了以上两部分的结构，实现了丝杠轴向间隙的消 除、蜗轮与蜗杆间隙的消除，严格可靠自锁，采用本实用新型的调宽装置锥度漂移值小于 0. Imm, 0. Imm是整机组装时留给回转轴承的所需的轴向游隙。
图1是本实用新型的外形结构示意图；图1中1_第一双蜗杆单蜗轮减速机；2-离合器；3-第一锥齿轮换向器；4-第 一滚珠丝杠副；5-第一推杆；6-第一护套；7-第二双蜗杆单蜗轮减速机；8-联轴器；9-第 二锥齿轮换向器；10-第二滚珠丝杠副；11-第二推杆；12-第二护套；13-万向节联轴器； 14-离合器操作手柄；15-传动轴I。图2A图1中第一组件部分的示意图；图2B图2A的A-A向视图。(丝杠与蜗轮固接，螺母做直线运动的结构形式)；图2A与2B中101-蜗轮；102-蜗杆I ；103-蜗杆II ；401-丝杠；402-螺母；5_推 杆；6-护套。图3是本实用新型双蜗杆单蜗轮减速机的剖视图；图3中1_蜗轮；2-蜗杆I ；3-蜗杆II ；4-同步齿轮I ；5-同步齿轮II ；6-同步齿 轮 III。图4是本实用新型双蜗杆与蜗轮啮合示意图；图4中1_蜗轮；2-蜗杆I ；3-蜗杆II。图5是本实用新型另一种结构形式，螺母与蜗轮铰接，丝杠做直线运动的外形结 构示意图；图5中1_第一双蜗杆单蜗轮减速机；2-离合器；3-第一锥齿轮换向器；4-第一 滚珠丝杠副；5-第一护套；6-第二双蜗杆单蜗轮减速机；7-联轴器；8-第二锥齿轮换向器； 9_第二滚珠丝杠副；10-第二护套；11-万向节联轴器。图6是图5中第一组件部分的剖视图；图6中:401_丝杠；402-带外齿的螺母；101_带内齿的蜗轮；102-蜗杆I ；103-蜗 杆II ;5_第一护套；12-波纹管。[0042]图7是本实用新型涉第一组件与第二组件各自独立时的外形结构示意图。图7中1_第一双蜗杆单蜗轮减速机；2-第一滚珠丝杠副；3-第一推杆4-第一护 套；5-第二双蜗杆单蜗轮减速机；6-第二滚珠丝杠副；7-第二推杆8-第二护套。
五具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的作进一步的描述。实施例一如图3、4所示，双蜗杆单蜗轮减速机结构包括蜗轮1、蜗杆12、蜗杆113、同步齿 轮14同步齿轮115和同步齿轮1116，同步齿轮可以保证两蜗杆的同步运动。实施例二 如图7所示，该实施例采用的是第一组件与第二组件各自独立，没有联动的结构 形式。该装置包括位于连铸机结晶器上口位置的第一组件和位于连铸机结晶器下口位置的 第二组件，其中第一组件包括第一双蜗杆单蜗轮减速机1、第一滚珠丝杠副2、第一推杆3、 第一护套4。第二组件包括第二双蜗杆单蜗轮减速机5、第二滚珠丝杠副6、第二推杆7、第 二护套8。第一滚珠丝杠副2通过其丝杠与第一双蜗杆单蜗轮减速机1的蜗轮固接。第一 滚珠丝杠副2及第一推杆3内置于第一护套4中，第一滚珠丝杠副2的螺母与第一推杆3 固接，螺母带动推杆3做直线运动。第一推杆3通过连接部件固接于连铸机结晶器窄边铜 板的上口位置，手动转动第一双蜗杆单蜗轮减速机1的蜗杆轴头，可实现上连铸机结晶器 窄边铜板的上口位置调整；通过第二组件实现下口位置调整。第二组件的安装及调整方式 与第一组件相同。该结构通过第一组件与第二组件的独立调整，实现结晶器窄边铜板的上 口与下口的分别调整。该结构形式适用于离线或在检修工作台上调整。实施例三实施例二中双蜗杆单蜗轮减速机与滚珠丝杠副的另一种连接结构，即第一组件中 的第一滚珠丝杠副2的带外齿的螺母与第一双蜗杆单蜗轮减速机1带内齿的蜗轮铰接，第 一滚珠丝杠副2的丝杠直接与上连铸机结晶器窄边铜板的上口位置固接，该丝杠内置于波 纹管中，波纹管起到防水、防灰尘的保护作用，在丝杠作直线运动时对丝杠起保护作用，转 动第一双蜗杆单蜗轮减速机1的蜗杆轴头即可带动第一滚珠丝杠副2的丝杠做直线运动， 实现结晶器上口位置调整；通过第二组件可实现下口位置调整。第二组件的安装关系及调 整方法与第一组件相同。实施例四如图1、图2A、图2B所示，本实用新型的手动机械式结晶器窄边调宽装置，包括位 于连铸机结晶器的上口位置第一组件和位于连铸机结晶器的下口位置的第二组件，所述第 一组件包括第一双蜗杆单蜗轮减速机1、离合器2、第一锥齿轮换向器3、第一滚珠丝杠副4、 第一推杆5、第一护套6、离合器操作手柄14。所述第二组件包括第二双蜗杆单蜗轮减速机 7、联轴器8、第二锥齿轮换向器9、第二滚珠丝杠副10、第二推杆11、第二护套12，所述第一 组件与第二组件之间通过万向节联轴器13联接。第一组件中离合器2安装在第一锥齿轮换向器3的传动轴与第一双蜗杆单蜗轮 减速机1的蜗杆轴头之间，离合器2与双蜗杆中的一根连接，另一蜗杆通过同步齿轮保持同 步运动。第一滚珠丝杠副4的丝杆401与第一双蜗杆单蜗轮减速机1的蜗轮101固接，第
6一滚珠丝杠副4及第一推杆5内置于第一护套6中，第一滚珠丝杠副4的螺母402与第一 推杆5固接，螺母402带动推杆5做直线运动，第一推杆5通过连接部件固接于连铸机结晶 器窄边铜板的上口位置，第二组件中第二锥齿轮换向器9的传动轴经联轴器8与第二双蜗杆单蜗轮减速 器的一蜗杆相连，另一蜗杆经同步齿轮保持同步，第二滚珠丝杠副10的丝杠与第二双蜗杆 单蜗轮减速机7的蜗轮固接，第二滚珠丝杠副10及第二推杆11内置于第二护套12中，第 二滚珠丝杠副10的螺母与第二推杆11固接，第二推杆11通过连接部件固接于连铸机结晶 器窄边铜板的下口位置。上述的第一锥齿轮换向器3与第二锥齿轮换向器9之间通过万向节联轴器13联 接，实现第一组件与第二组件的联动。该结构形式适用于封闭狭小空间下的在线调整，同时也适用于离线及检修工作台 上调整。实施例五如图5、6所示，本实施例为实施例四中双蜗杆单蜗轮减速机与滚珠丝杠副的另一 种连接结构形式，即螺母与蜗轮铰接，丝杠做直线运动的结构形式；其第一组件中第一滚珠 丝杠副4的带外齿的螺母402与第一双蜗杆单蜗轮减速机1带内齿的蜗轮101铰接，其丝 杠401直接与连铸机结晶器窄边铜板的上口位置固接，且丝杠401内置于波纹管12中，波 纹管起到防水、防灰尘的保护作用，丝杠401作直线运动时对丝杠作保护。第二组件的组装 关系与第一组件相同。通过万向节联轴器11联接，实现第一组件与第二组件的联动。本实用新型实施例四的工作过程如下调整宽度时，操作离合器操作手柄14合上离合器2，第一双蜗杆单蜗轮减速机1与 第一锥齿轮换向器3连接，通过手动转动第一锥齿轮换向器3上的传动轴I 15，第一双蜗杆 单蜗轮减速机1中的蜗轮旋转，第一滚珠丝杠副4的丝杠401作旋转运动，由于第一滚珠丝 杠副4的螺母402与第一推杆5固接，第一滚珠丝杠副4的螺母402带动第一推杆5作直 线运动，第一推杆5固接于连铸机结晶器窄边铜板的上口位置，第二组件经万向节联轴器 13带动与第一组件同步动作，实现连铸机结晶器窄边上口下口同步调整；连铸机结晶器窄边上口下口同步调整，当连铸机结晶器窄边上口的宽度到达位置 后，操作离合器操作手柄14脱开离合器2，第一双蜗杆单蜗轮减速机1与第一锥齿轮换向器 3脱开，第一组件停止运动。由于结晶器窄边的上下口最终是呈锥度很小的倒锥形，上口大下口小，调整时是 先同步调整，上口到位后，再少量调整下口。转动第一锥齿轮换向器3上的传动轴I 15，经 万向节联轴器13传到第二锥齿轮换向器9，再通过联轴器8传到第二双蜗杆单蜗轮减速机 7，第二双蜗杆单蜗轮减速机7中的蜗轮旋转，第二滚珠丝杠副10的丝杠作旋转运动，第二 滚珠丝杠副10的螺母与第二推杆11固接，第二滚珠丝杠副10的螺母带动第二推杆11作 直线运动，第二推杆11固接于连铸机结晶器窄边铜板的下口位置，从而实现对连铸机结晶 器窄边下口的宽度调整连铸机结晶器窄边上口、下口的宽度调整到位后操作离合器操作手 柄14合上离合器2。保持离合器2的接合状态，将结晶器投入使用。通过以上各实施例可见，本实用新型设计的调宽装置结构紧凑、易于操作、布置简 便、严格可靠自锁、锥度稳定且锥度漂移值微小，可广泛使用于各大钢厂的连铸机结晶器的建设和技改，本实用新型实施后可实现锥度漂移值小于0. 1mm，钢厂板坯连铸线结晶器锥度 漂移值上限一般为0. 3mm，精度提高了三倍；在未采用本实用新型前原有调宽装置锥度漂 移值为0. 5mm至2mm，所以本实用新型精度提高了 5倍至20倍，更为重要的是本实用新型的 自锁稳定高可靠，不会再出现突然跑锥的重大事故现象，为钢铁企业消除了关键设备的使 用隐患；从经济利益的实现上，使用本实用新型浇注的板坯在钢坯定尺要求上均达到优等 品指标，而原来钢厂浇注的板坯在宽度定尺指标上仅能达到60%左右的优等品率；由于钢 厂的板坯浇注的特殊性，产品只能在浇注钢坯冷却后检查，宽度超标后只能产品降级，超标 严重后只能报废；跑锥严重时漏高温液态钢水，生产线停产，结晶器下口的设备报废，每次 损失都很大(50万至100万元)。 综上，本实用新经济实用，性能安全可靠。本实用新型的推广，将为钢铁企业带来 可观的经济效益。
权利要求一种手动机械式结晶器窄边调宽装置，它包括位于连铸机结晶器上口位置的第一组件和位于连铸机结晶器下口位置的第二组件，所述第一组件包括第一蜗杆蜗轮减速机、第一丝杠螺母副和第一护套；所述第二组件包括第二蜗杆蜗轮减速机、第二丝杠螺母副和第二护套，其特征是所述第一、第二蜗杆蜗轮减速机均采用双蜗杆单蜗轮减速机，所述第一、第二丝杠螺母副均采用滚珠丝杠副。
2.根据权利要求1所述的手动机械式结晶器窄边调宽装置，其特征是所述第一组件 还包括离合器、离合器操作手柄和第一锥齿轮换向器；所述第二组件还包括联轴器和第二 锥齿轮换向器；所述第一组件与第二组件之间通过万向节联轴器联接。
3.根据权利要求1或2所述的手动机械式结晶器窄边调宽装置，其特征是所述第一、 第二组件中的滚珠丝杠副分别通过其丝杠与第一、第二组件中的双蜗杆单蜗轮减速机的蜗 轮固接；所述第一、第二组件中还均包括有推杆，第一、第二组件中滚珠丝杠副分别通过其 螺母与其推杆固接，两推杆分别连接在结晶器窄边铜板的上、下口位置。
4.根据权利要求1或2所述的手动机械式结晶器窄边调宽装置，其特征是所述第一、 第二组件中的滚珠丝杠副分别通过其螺母与第一、第二组件中的双蜗杆单蜗轮减速机的蜗 轮铰接，第一、第二组件中滚珠丝杠副的丝杠分别连接在结晶器窄边铜板的上、下口位置。
5.根据权利要求3所述的手动机械式结晶器窄边调宽装置，其特征是第一锥齿轮换 向器和第二锥齿轮换向器均设置六个传动轴，通过其中任意一个传动轴外接动力输入。
6.根据权利要求4所述的手动机械式结晶器窄边调宽装置，其特征是第一锥齿轮换 向器、第二锥齿轮换向器均设置六个传动轴，通过其中任意一个传动轴外接动力输入。
专利摘要本实用新型提供一种手动机械式结晶器窄边调宽装置，它可靠自锁，锥度稳定，锥度漂移值微小。其结构包括位于连铸机结晶器上口位置的第一组件和位于连铸机结晶器下口位置的第二组件，所述第一组件包括第一蜗杆蜗轮减速机、第一丝杠螺母副和第一护套；所述第二组件包括第二蜗杆蜗轮减速机、第二丝杠螺母副和第二护套，其特征是所述第一、第二蜗杆蜗轮减速机均采用双蜗杆单蜗轮减速机，所述第一、第二丝杠螺母副均采用滚珠丝杠副。本实用新型的调宽装置传动间隙稳定且微小、可靠稳定自锁、结构紧凑、易于操作、工作可靠、布置简便。可实现在线、离线同样方便地对结晶器窄边的宽度进行调整。
文档编号B22D11/05GK201644728SQ201020129109
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者王建武, 王建波 申请人:王建波