专利名称：连铸设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及连铸设备，特别是带有整体振动装置的连铸设备。
众所周知，在金属连铸过程中，特别是在钢的连铸中，沿浇注方向振动结晶器，以防止坯粘结到连铸套管的冷却内壁上。
传统的连铸设备的振动装置包括一个振动台，在这个振动台上连铸结晶器与其安装成一个整体。这些振动台相对来说很重，同时需要在结晶器的下方有一个相当大的空间，但该空间并不总是具备的。
国际专利申请WO95/03904阐述了一种具有固定壳体的结晶器，连铸套管通过两个挠性可变形的圆环形密封挡板而与壳体连接起来。这样，在浇注时套管就可以沿浇注轴线方向在壳体中振动。圆环形密封挡板对环绕连铸套管的冷却介质的圆环形压力室起到密封作用。在连铸套管的顶部带有横向轴承颈，通过该轴承颈套管悬挂在一个摆动杆上。在壳体中，摆动杆绕水平辊旋转，杆臂从压力室穿过一密封件而与产生振动的振动缸相接。就这种结晶器来说，需要振动的部件重量以及输入的动力都大大地减少了。这种结晶器的一个不足之处是连铸套管的更换耗时相对较多，因为首先必须将圆环形密封挡板拆下来。
国际专利申请WO95/05910阐述了一种带有圆环形振动缸的小型振动装置。由连铸套管和冷却箱制成的结晶器可以沿轴向悬挂在缸中，结晶器的冷却箱通过挠性管接件而与固定连接件相接，以与冷却水管路相连。
本发明目的是提供带有整体式小型振动装置的连铸设备。因此，在更换结晶器时，可以很容易地将需要振动的连铸结晶器连接到冷却管路上。根据权利要求1，通过本连铸设备这一问题已得到解决。
本发明的连铸设备包括支承结构、摆动杆、驱动装置以及连铸结晶器，其中，摆动杆绕位于支承结构中的第一旋转轴旋转，驱动装置与摆动杆相连，连铸结晶器通入冷却介质。支承结晶器的轴承绕位于摆动杆中的第二轴旋转。至少有一个冷却介质连接件安装在轴承中，结晶器通过轴承座支撑且可拆卸地与该至少一个冷却介质连接件相连，从而它可以很容易地整体安装和拆卸。因此，在拆卸结晶器期间旋转轴承仍安装在摆动杆上，而与轴承相接的冷却介质连接件仍与外部冷却管路相连。结果当更换结晶器时，在外部冷却管路和枢转的结晶器之间不需要断开和重新安装柔性管路连接件，同时应该指出的是，包括带有整体式冷却介质连接件的振动轴承的摆动杆是一个小型振动装置。
在连铸设备优选实施例中，第一连接件与旋转轴承相接，第二连接件与结晶器相接。当结晶器安装在旋转轴承上时，第一和第一连接装置以相互补偿方式相互配合，以对冷却介质形成密封传递。因此，不用单独的装配管而只是将结晶器安装在旋转轴承上就可以将结晶器与外部冷却管路相连。
轴承可以是由在摆动杆中旋转的收集器环(collector ring)构成。将结晶器安装在该收集器环上，并通过与收集器环相连的顶和底密封装置密封，从而收集器环和密封装置围绕结晶器形成了一个环形收集器。在一优选实施例中，这些密封装置包括结晶器上的顶和底密封法兰，顶部密封法兰借助于位于收集器环顶部密封面的第一密封件来支承，底部密封法兰借助于位于收集器环底部密封面的第二密封件来支承。顶部密封法兰大于底部密封法兰。因此，结晶器可以很容易从收集器环上方进行更换。最好结晶器在上、下密封法兰之间带有一个圆环形密封垫。该圆环形密封垫以密封方式紧靠在收集器环的内侧表面，以将连接收集器的供水室和回水室分隔开来。
在另一实施例中，轴承座包括第一连接板，在该连接板中，至少一个冷却介质连接机构带有第一开口，而该开口由第一密封面来封闭，而带有用于冷却介质输入或去除的至少一个第二开口的第二连接板被安装在结晶器上。当结晶器坐在轴承上处于运行状态时，两个开口相互处于同一直线上，封闭第二开口且与第一开口互补配合的第二密封面被压在第一密封面上以形成密封。最好至少相互对置的两个密封面中的一个是由可以抵抗弹簧件来在轴向移动的环制成。在该实施例中，如果一个以上的开口被密封，则也可以确保良好的密封，例如，轴承上的第一连接板和结晶器上的第二连接板都至少有一个冷却介质输入和返回的开口。
上述的连铸设备用结晶器最好带有凸台，且该凸台与第二连接板是一体的，这样适宜的轴承就可以有两个相互平行的结晶器支承臂。第一连接板与这两个支承臂相连，形成结晶器的叉形支承。
相互靠在一起的第一和第二密封面最好是大致水平的，从而结晶器的重量和坯上的张力有助于在该密封面之间产生接触力。
最好连铸结晶器顶部由旋转轴承来支承，导向装置安装在连铸结晶器的底部，以在支承结构中起导向作用，例如，这些导向装置可以是导环或导杆。
为了获得一种特别紧凑的结构，第二旋转轴可由位于第一旋转轴和摆动杆驱动装置的作用点之间的旋转接合来形成。但是这些旋转接合也可以安排在摆动杆的一端。
与旋转轴承一体的冷却介质连接机构可以通过补偿器而连接到外部冷却管路的固定连接件上，如果这些补偿器以中心轴与冲程方向大致平行的方式安装的话，则可达到特别长的寿命。根据本发明的设备可以很容易实现此目的。
与旋转轴承一体的冷却介质连接机构也可以通过位于摆动杆内的孔眼而连接到外部冷却管路，这些孔眼都是通过与第一旋转轴同轴安装的第一旋转连接机构而连接到支承结构上的固定连接件上，并通过与第二旋转轴同轴的第二旋转连接机构而与轴承上的连接件相连。
如果采用电磁搅拌装置，最好电磁搅拌装置直接由支承结构来支承，最好摆动杆的驱动装置是采用液压缸，其一端与支承机构相连，而另一端与摆动杆相连。
借助于附图对本发明的典型实施例予以说明。
图1表示的是本发明连铸设备第一实施例的纵向剖面图。
图2是图1所示设备的纵向剖面图，只是该设备的主要部件被分开显示。
图3是图1所示连铸设备的平面图。
图4表示的是本发明连铸设备第二实施例的纵向剖面图。
图5是图4所示设备的纵向剖面图，只是该设备的重要部件被分开显示。
图6为图4所示设备的侧示图，其中结晶器连接箱被画成剖面形式。
图7为图4连铸设备的振动装置平面图。
图8为图4的局部放大图。
所有附图都与本发明的连铸设备有关，该连铸设备可以用于连铸钢坯。
该设备的第一实施例在图1到图3中给予了概略性示意，并用数字10来表示。它大致包括一个小型振动装置12，且在其上面悬挂有连铸结晶器14(附图中的阴影部分)。图1和图3表示的连铸设备是已组装好可以随时操作的，即结晶器14已嵌入或悬挂在振动装置12上，相反地，图2中则表示的是组装前设备10的各主要部件。
振动装置包括一个支承结构16，支承结构16包括基座18和支架19，而后者在其顶端(见图3)对称地带有两个支承臂20、22。在支承臂20、22中，一个双臂摇杆24绕水平轴25旋转，图3中表示有双杆臂26、28，它们的一端以机械方式通过旋转轴承30、32而分别与支承臂20、22相连，而在相反的一端，摇杆24与驱动装置34相连，这样，摇杆24绕旋转轴25产生旋转运动。驱动装置34最好选用液压缸，该液压缸安装在基座18和杆臂26、28的横梁36之间。
在双臂摇杆24中，结晶器14的轴承38绕水平轴39旋转(见图3)，与旋转轴25大致平行的旋转轴39由两个旋转轴承40、42构成，它们是安装在杆臂26、28上，如图2所示，旋转轴承38带有一个收集器环41，结晶器14以密封形式嵌入到其中。收集器环41上的连接箱，用数字43表示，它带有一个与冷却介质输入管46相接的连接件44(见图3)和与冷却介质回流管50相接的连接件48。轴向补偿器52将随轴承38而旋转的连接件44或48连接到固定的冷却介质输入管46或冷却介质回流管50上。可以看到补偿器52的中心轴必须与结晶器14的旋转运动大致相平行，从而来补偿轴向运动。位于支承结构16上且结晶器14底部嵌入其中的导环用数字54表示，该导环54确定了振动期间由旋转轴承38支承的结晶器14的基准线，并吸收连续浇注期间作用于连铸结晶器14上的水平力。在图1和图2中，电磁搅拌装置用数字56表示，它是由支承结构16来支承的，并且环绕结晶器。
借助于图2，结晶器14的结构可以得到更详细的说明。图2中所示的结晶器处于拆卸状况。它大致包括一个套管58和冷却水箱62，套管构成了实际的连铸通道60，在组装结晶器14时冷却水箱全长环绕套管58。冷却水箱62基本上包括一个外壳64和一个内导引壳66。在组装好的结晶器14中，该内导引壳66安装在外壳64和套管58之间。在结晶器底部，外壳64包括一个带有开口70的基板68，以密封套管58的底部(也可见图1)。在结晶器的顶部，外壳64带有一个密封法兰72，它可以以密封形式安装在收集器环41的底部密封环74上(见图1)。导引壳66通过外壳64上的金属带固定。在密封法兰72的上方，导引壳66有一个环形密封凸缘78，该密封凸缘可以用密封件安装到圆环形收集器40的中间隔板82的开口80上(见图1)。密封法兰84被固定在套管58的顶部，该法兰可以安装在圆环形收集器40的顶部密封面86上(见图1)。
现在借助于图1对结晶器14的冷却环路予以更详细的说明。冷却介质，通常为冷却水，通过供水连接件44从供水管46流入位于圆环形收集器40连接盒43内的底部输水室88中。输水室88密封侧向圆环形管道90，而侧向圆环形管道90形成在底部密封法兰74和结晶器14的密封凸缘78之间。冷却介质通过圆环形管道90从轴承38的输水室88流入结晶器14。在结晶器中，冷却介质通过外壳64和导向壳体66之间的圆环形管道92流向结晶器14的底部，在这里冷却介质通过导向壳体66和基板68之间的通道而流入导向壳体66和连铸套管58之间的圆环形管道94。通过圆环形通道94冷却介质流回结晶器14顶部，冷却套管58。在结晶器的顶部冷却介质通过密封凸缘78和顶部密封法兰84之间的侧向圆环形管道96流入回水室98，回水室98包围圆环形管道96并延伸到连接盒43中。最终冷却介质通过回水连接装置50而回流到回流管50，这样冷却介质排出顶部回水室98。
借助于图4到图8对本发明的另一实施例予以说明。连铸设备110同样包括有一个小型振动装置112和连铸结晶器114(见图5，在该图中分别对振动装置的主要部件进行了图示)。结晶器安装在振动装置112中(见图4，在图4中振动装置处于工作状态)。振动装置112包括带有基座118的支承结构116。一对对称安装在结晶器上的支承臂120、122从基座118向上伸出(见图6和图7)。双臂摇杆124在支承臂120、122中绕水平轴125旋转。双杆臂126、128(见图7)通过旋转轴承130、132以机械方式中心连接到支承臂120、122之一上。在其一端摆动杆124被连接到使其绕旋转轴125旋转的驱动装置134上，驱动装置134最好设计成液压缸，液压缸安装在基座118和两个杆臂126、128的横向连接件之间。
结晶器114的轴承138绕位于双臂摇杆124另一端的水平轴139旋转(见图7)。如图7所示，轴承包括一个连接板141和两个横向支承臂143、145，形成结晶器的叉式支承。与旋转轴125大致平行的旋转轴139由两个旋转轴承140、142构成，每个旋转轴承分别将支承臂143、145之一连接到杆臂126、128之一上。在连接板141上带有两个冷却介质开口145、147(见图7)，第一开口145通过将在后面进一步说明的密封件149而与冷却介质供给管146的连接件144相连。第二开口147通过相似的密封件149与回流管150的连接件148相接。支承结构116的导向环154与上述的导向环54相对应。标号156表示电磁搅拌装置。
像结晶器14一样，结晶器114也包括一个连铸套管158和冷却室162，带有外壳164和导向壳体166的冷却室162不同于上述的冷却室62之处在于位于其顶部带有连接盒167。冷却室162与上述冷却室62的其它部件相同。同样安装在冷却室162中的连铸套管158与设备10的连铸套管58一样。安装在连铸套管158顶端的密封法兰184与冷却室162的连接盒167上的顶部密封面186以密封件相接(见图4)。
连接盒167有一个横向凸台187，其底部由带有冷却介质开口191、193的连接板189来封闭。当结晶器114放在轴承138上处于操作位置时(见图4)，连接板189中的开口191、193就对准轴承138连接板141上面的开口145、147，包围各开口145、147、191、193的辅助密封面与密封件互相挤压在一起。包围轴承138的连接板141中的开口145、147的密封面最好是采用已经提到的密封装置149。借助于图8对后者予以更详细的说明。它们各自都带有一个环200，环200在轴套202中可以轴向移动，密封环204相对于轴套202对环200密封。轴套202安装在连接板141上，且连接件144(或148)用一密封件连接到轴套202上。在轴套中安装有沿连接板141方向对环200施加压力的弹簧206，环200上的台肩面208固定环的端部，而在环的前端从连接板141上伸出有一密封面210。因此，当结晶器114插入轴承138上时，结晶器114的连接板189首先与两个密封装置149的密封面相接触，环200被压靠轴套202内的弹簧206，直到连接板189安装在连接板141的指定位置上，这样处于预张力状况的弹簧206保证了在连接板189上相对密封面上的密封面210的最初接触压力。当冷却系统运行时，在压力作用下冷却介质流过轴套202。通过对环200的反面212施加压力会产生一个附加的静液压力。
像图1一样，在图4中用箭头表示结晶器114的冷却管路。需要指出的是悬挂在振动装置112中的结晶器114的冷却管路与图1中悬挂在振动装置12中的结晶器14的冷却管路大致相同。
最后需要注意的是，在设备110中的结晶器114可以沿横向安装到振动装置112中。对中装置，例如定心销220和中心孔眼222，使轴承138上的结晶器对中变得简单，当然摆动杆124也是象摆动杆24那样设计的，即采用一个端部旋转轴，这样使设备110的设计更紧凑。然而，对本发明的另一实施例而言，端部驱动会使结晶器114从横向移入振动装置中变得很困难。
在本说明中，已对本发明予以了描述，例如带有连铸套管的结晶器114。专业人士很清楚本发明也可以用板式结晶器来制作。
权利要求
1.一种连铸设备，包括支承结构(16，116)，摆动杆(24，124)，摆动杆绕支承结构(16，116)中的第一旋转轴旋转，与摆动杆(24，1 24)相连的驱动装置(34，134)，连铸结晶器(14，114)，该连铸结晶器中可以通入冷却介质，其特征在于，支承连铸结晶器(14，114)的轴承(38，138)，该轴承绕摆动杆(24，124)中的第二旋转轴旋转，且至少有一个冷却介质连接件与旋转轴承(38，138)是一体的。
2.根据权利要求1的连铸设备，其特征在于，旋转轴承(38，138)中的第一冷却介质连接装置和结晶器(14，114)中的第二连接装置是一体的，第一和第二连接装置相互配合，这样当将结晶器(14，114)安装在旋转轴承(38，138)上时，它们相互配合对冷却介质形成密封传递。
3.根据权利要求1或2的连铸设备，其特征在于，旋转轴承(38)包括有收集器环(40)，结晶器(14，114)被插入该收集器环(40)中，并由收集器环(40)的顶和底密封装置密封，这样收集器环(40)和密封装置环绕安装在旋转收集器环(40)中的结晶器形成了圆环形集流管。
4.根据权利要求3的连铸设备，其特征在于，密封装置包括有位于结晶器(14)上的顶部密封法兰(84)和底部密封法兰(72)，顶部密封法兰(84)以密封方式坐在收集器环(40)的上密封面上，而底部密封法兰(72)以密封方式坐在收集器环的下密封面上，且顶部密封法兰(84)大于底部密封法兰(72)。
5.根据权利要求4的连铸设备，其特征在于，结晶器(14)在顶和底密封法兰(84，72)之间有一个圆环形密封凸缘(78)，该密封凸缘以径向密封方式靠在收集器环(40)的内表面上，从而将输水室(88)和回水室(98)分隔开，输水室和回水室延伸到轴承(38)的连接箱(43)。
6.根据权利要求1或2的连铸设备，其特征在于轴承(138)上的第一连接板(141)，在第一连接板至少一个冷却介质连接装置形成第一开口(145，147)，且第一开口由第一密封面(210)包围；结晶器(114)上的第二连接板，至少带有一个供冷却介质输入或回流的第二开口(191，193)，且第二开口由与第一密封面(210)相互配合的第二密封面包围；两个开口(145，147，191，193)相互平行，且当结晶器(114)以运行状况坐在轴承(138)上时，第二密封面以密封方式压在第一密封面上。
7.根据权利要求6的连铸设备，其特征在于，两个密封面(210)之一是由环(200)构成，而环(200)可沿轴向相对于抵抗弹簧(206)而移动。
8.根据权利要求7的连铸设备，其特征在于，在环上设计有压力面(212)，这样接收冷却介质和产生挤压相互压在一起的密封面的挤压力。
9.根据权利要求6到8之一的连铸设备，其特征在于，轴承(138)上的第一连接板(141)和结晶器(114)上的第二连接板(189)各自都至少带有一个冷却介质输入管(146)开口和一个冷却介质回流管(150)开口。
10.根据权利要求9的连铸设备，其特征在于，结晶器(114)带有一个凸缘，且第二连接板安装在该凸缘中。
11.根据权利要求10的连铸设备，其特征在于，轴承(38，138)带有两个平行的结晶器(114)支承臂(143，145)，第一连接板(141)连接这两个支承臂，这样形成结晶器(114)的叉形支承(138)。
12.根据权利要求6到11之一的连铸设备，其特征在于，相互靠在一起的第一和第二密封面是大致水平的。
13.根据权利要求1到12之一的连铸设备，其特征在于，连铸结晶器(14，114)顶部由轴承(38，138)支承，而引导位于支承结构(16，116)中连铸结晶器(14，114)底部的引导装置被安装在连铸结晶器(14，114)的底部。
14.根据权利要求1到13之一的连铸设备，其特征在于，第二旋转轴(39)由旋转接头(40，42)构成，而旋转接头安装在位于第一旋转轴和驱动装置(34)的作用点之间的摆动杆(24)上。
15.根据权利要求1到14之一的连铸设备，其特征在于，与旋转轴承(38，138)一体的冷却介质连接件是通过补偿器(52)连接到固定管路上的，这些补偿器的中心轴与冲程方向大致平行。
16.根据权利要求1到15中任一项的连铸设备，其特征在于，在摆动杆(24，124)上至少有一个冷却介质管道，至少有一个与第一旋转轴(25，125)同轴的第一旋转连接件，至少有一个与第二旋转轴(39，139)同轴的第二旋转连接件，第一旋转连接件将管路与固定连接件相连，第二旋转连接件将管路与冷却介质连接件相连，而冷却介质连接件与旋转轴承(38，138)是一体的。
17.根据权利要求1到16中任一项的连铸设备，其特征在于，电磁搅拌装置，该电磁搅拌装置包围连铸结晶器(14，114)，且直接由支承结构支承。
18.根据权利要求1到17中任一项的连铸设备，其特征在于，摆动杆(24，124)的驱动装置(34，134)包括液压缸。
全文摘要
本发明涉及一种连铸装置,它包括支承结构(16,116),环绕第一旋转轴旋转安装在支承结构(16,116)中的摆动杆(24,124),与摆动杆(24,124)相连的驱动装置(34,134),以及可受冷却介质作用的连铸结晶器(14,114)。支承连铸结晶器(14,114)的轴承(38,138)旋转安装在环绕第二旋转轴的摆动杆(24,124)上,从而至少有一个冷却介质连接件安装在旋转轴承(38,138)中。
文档编号B22D11/053GK1258238SQ98805622
公开日2000年6月28日 申请日期1998年5月28日 优先权日1997年5月30日
发明者诺伯特·凯尔, 查尔斯·阿萨, 鲁迪·佩特里, 埃米尔·罗纳迪 申请人:保尔·沃特公司