專利名稱：鑄造軋輥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適合于鑄造熔融金屬并使熔融金屬成形為固體的連續帶材形狀的鑄造軋輥。本發明可應用于包括兩根帶材鑄造軋輥的鑄造機的軋輥。
帶材鑄造機通常需要一對旋轉軸線水平的，中間隔開距離形成間隙的軋輥。這一對軋輥可以并排布置，在軋輥兩端的上部設有擋料板，以便在軋輥間隙的上方形成能讓熔融金屬注入的空間。或者，可以通過一個噴嘴把熔融金屬注入軋輥的間隙里，而熔融金屬是從位于軋輥上方的容器供入噴嘴的，因而在噴嘴的出口處形成了足夠的壓力頭。上述噴嘴的朝向或者水平或者向上，或者與軋輥間隙成一銳角或垂直。
這種軋輥通常用液體冷卻，以吸收熔融金屬與軋輥接觸時熔融金屬中的熱量，從而使熔融金屬形成凝固的表皮，并隨著軋輥的旋轉而加厚。當軋輥旋轉時，帶動凝固的金屬表皮一起轉動，通過軋輥的間隙，形成一條連續的金屬帶材。
當要提高鑄造的產量時，如果能從軋輥上除掉足夠的熱量，就需要增大軋輥的旋轉速度。必需注意，軋輥在吸收與其接觸的熔融金屬的足夠的熱量，形成兩層凝固的表皮時，這兩層表皮的總厚度就等于出口帶材的厚度。
這種輥式鑄造的一個問題是，在鑄造過程中會在軋輥中引起相當大的熱應力和動應力，特別是由于在鑄造時要求熔融金屬快速冷卻而產生的熱應力。這種應力會使軋輥變形，從而使成品帶材的尺寸變動，并且還會產生特別應該避免的表面輪廓的變化。
為了克服這一缺點，提出了使用控制形狀的軋輥的建議。控制形狀的軋輥包括一組用一個薄的旋轉外殼包圍著的成形組件。這種成形組件用液壓控制，當工作時，它壓在外殼的內壁上，使它擴張。借助于采用一排成形組件，就能夠根據需要來調節外殼。一排橫跨露出來的鑄造帶材的傳感器監測帶材在橫向寬度上的厚度(或者帶材中的張力)，并及時控制上述成形組件。成形組件安裝在橫跨外殼內部的一個固定成形組件的支承件上，而外殼由一根驅動軸驅動。可在一根或者兩根軋輥上設置成形器組件。軋輥可以用位于主軋輥外面的支承輥來支承，為軋輥提供附加的支承。另外，還可以在兩根主軋輥之間設置工作軋輥，使熔融金屬在工作軋輥之間通過，而由主軋輥來確定帶材的實際輪廓和/或工作軋輥上的壓力。
本發明的目的是提供一種使用成形組件的鑄造軋輥的特別有效的形式。
按照本發明，提供了一種鑄造軋輥，它包括一個外殼，該外殼與一根驅動軸連接，并且在外殼的內部有許多成形器組件，其特征在于，上述驅動軸具有大的直徑，并且直接與上述外殼連接。上述成形器組件在外殼內部與驅動軸之間起作用，驅動軸很大，作為主要的結構構件以吸收成形器組件傳過來的反作用力。然而，可能還需要在繞驅動軸隔開180°的位置上設置另一組成形器組件，以便能更精確地控制外殼的形狀。
這種結構要求上述成形器組件由伸入外殼內部，處在驅動軸之間的成形器組件的支承構件來支承或保持，但只支承在它的一端。驅動軸可以與外殼的中部連接，此時，成形器組件布置成半排，并且在軋輥的每一端都有單獨的成形器組件的支承構件。或者，驅動軸也可以連接在外殼的一端，此時，成形器組件是整個的一排，并且成形器組件的支承構件只從一端伸入軋輥內。
下面，參照附圖詳細描述實施本發明的若干種軋輥。附圖中
圖1A-1C將熔融金屬通過一個水平的，以一個向上的角度，或垂直向上的噴嘴注入一臺鑄造機的軋輥間隙內的示意圖；圖2是從上方的一個溶池利用重力將熔融金屬供入軋輥間隙內的示意圖；圖3到圖6是各種軋輥端部的縱斷面圖；圖7是通過一對處在鑄造位置的軋輥A和B的橫斷面圖；圖8是又一根軋輥的縱斷面圖；圖9和10是一根完整的軋輥的縱斷面圖；圖11和12是表示可替換的冷卻裝置的橫斷面圖。
圖1A-1C表示一種使用噴嘴把熔融金屬注入鑄造軋輥的間隙中的連續鑄造的方法。上述噴嘴可以布置成對于鑄造軋輥成任何方便的角度，因此既可以象圖1A那樣水平地，也可以象圖1B那樣呈向上的角度，也可以象圖1C那樣垂直向上地鑄造金屬。借助于使用這種噴嘴來鑄造，可以形成各種寬度的鑄造帶材，這種帶材的寬度不延伸到鑄造軋輥的整個寬度，而是只占鑄造軋輥的某一個區間。
圖2表示利用重力從上方的溶池將熔融金屬注入軋輥間隙內的連續鑄造的方法。這種方法可能需要封閉軋輥的兩側，以防止熔融金屬從在軋輥上方形成的溶池中泄漏出來。
對于以上這兩種方法，金屬從液體狀態凝固成帶材的過程都必需在這一段距離內完成，即，從熔融金屬在熔融的一側開始與軋輥接觸起到在形成帶材的這一側與軋輥接觸的最后一點為止的這一段距離內完成。雖然不要求完全凝固，但是金屬必需足夠堅固，成為一條帶材，使它在軋輥的出口處能保持所要求的尺寸。因此，鑄造軋輥的一個很重要的任務就是從熔融金屬中帶走所要求帶走的大量熱量，這樣才能很快凝結，并使帶材在通過出口時達到所要求的溫度。同時，還需要控制出口帶材的尺寸和平坦度，而這是本發明的一個主要目的。
請參閱圖3，圖中表示了一根鑄造軋輥的一端，其另一端與此相同。鑄造軋輥1包括一根裝在軸承裝置3上的旋轉主軸9，而軸承裝置3安裝在軋機機架的一個框架的固定支承件4中。一個外部環形的殼體或外殼6形成一個外圓筒形表面7，該外表面與要鑄造的金屬接觸。外殼6以其中央部分直接安裝在主軸9上(示于圖的右側)。
上述軋輥1包括四排半排的外殼變形構件。如圖3所示，一排半排的變形構件位于外殼6頂部的下方，而第二半排布置在外殼6底部的上方。軋輥的右半部(圖中未示出)也有相應的兩半排的變形構件，這樣，兩個上半排變形構件形成一整排上方的變形構件，而兩個下半排變形構件則形成一整排下方的變形構件。
每一個變形構件都由一個致動墊塊12和一個活塞8組成。一個固定的構件支承件10為左側兩半排變形構件提供支承，并使它們保持在位置上。上述構件支承件10有許多凹槽11，活塞8就裝在這些凹槽內。
上述變形構件都布置在主軸9與外殼6之間，而且每一個變形構件可以獨立工作，以使外殼變形。每一個變形構件包括一個作用在外殼6的內表面上的致動墊塊12，并且各有其自己的液壓致動管線(圖中未示出)，并且在開動時能立刻使該變形構件上方的區域變形，從而使外殼6產生所需要的形狀。
上述外殼變形構件的反作用力直接作用在變形器的支承件10上。但是，支承件靠在軸9上，并將反作用力傳遞到軸上，結果外殼變形構件(變形組件)的反作用力主要是由驅動軸9來承受。
上面的一排變形構件與下面一排的相應的變形構件相對，結果，在某一排中的一個變形構件所產生的變形力就被另一排中相應的與其相對的變形構件所平衡。這樣，就使得外殼6產生對稱的或者橢圓形的變形。
主軸9由端部軸承裝置3支承，由適當的驅動裝置(圖中未示出)驅動，使它能在鑄造過程中轉動。主軸9的中央部分直接連接在外殼6上，因此，外殼6在鑄造過程中也轉動。
外殼6用內部冷卻裝置來冷卻，該冷卻裝置具有布置在外殼6中的內部通道13，并且通過主軸9與冷卻劑供應源14連通。
圖4表示一根與圖3中的鑄造軋輥相似的鑄造軋輥，只是它只有一排設置在軋輥1一側的外殼變形構件。外殼變形構件的反作用力主要由驅動軸9來承受，這種變形構件能使外殼6產生蛋形的變形。
圖5表示一根與圖3中的鑄造軋輥相似的鑄造軋輥(圖中只表示了驅動軸9中心線以上的部分)，但是它的外殼變形構件的結構不同，具有不同的活塞結構。活塞16是成對設置的，液壓的壓力施加在兩個活塞之間，以操縱活塞使外殼6的相應部分變形。活塞16布置在支承件10內，而支承件10起定位圈的作用，為活塞16提供軸向定位。活塞16沿著徑向直接作用在軸9上。
圖6表示一根與圖3中的鑄造軋輥相似的鑄造軋輥，它有一個設置在支承件10中的附加軸向活塞裝置18，用以調整支承件10的軸向位置，從而也調整了外殼變形構件的軸向位置。上述軸向活塞裝置18由一根單獨的液壓管線(圖中未示出)操作，以調整變形構件相對于外殼6的軸向位置。
圖7是兩根布置在一起處于工作狀態的軋輥的橫斷面圖。這兩根軋輥都是圖3中的縱斷面圖所示的普通類型的，圖中表示了沿著軋輥長度的一組或一排外殼變形構件，以及在相對一側一組相反的變形構件。軋輥A表示了單獨一個變形構件的支承件10，而軋輥B表示了一對這樣的支承件，其中的一個用于靠近兩根軋輥之間的夾緊區域上的那一排變形構件，另一個用于與夾緊區域相對的那一排。
圖8表示另一種鑄造軋輥。外殼6是一個薄殼，沒有內部冷卻。在這種結構中，外殼的冷卻可由圖11所示的外部噴霧來進行，或者由直接作用在外殼6下面的液壓潤滑劑來進行。通常，這種液壓的流體與用于活塞工作的流體相同，但也可以使用一種單獨的冷卻劑。另一種可替代的冷卻方法是使用水箱或者水墊，如圖12所示，這種水箱或水墊安裝成緊靠外殼6的外圓弧形表面。
圖9表示一根整體的軋輥1，其中的冷卻是用和圖3中的軋輥相同的內冷卻通道來進行的。但是，在這根軋輥中，外殼的變形構件在軋輥的一側布置成六個構件一整排，而在軋輥的另一側也布置成相應的六個構件一排。上述外殼的變形構件從軋輥的右端開始，沿著軋輥1的大部分長度連續布置。在軋輥的相反的左端，外殼6直接與中央支承的驅動軸9連接。通向外殼的冷卻劑和驅動連接件61設置在與驅動軸連接的右側。
圖9的軋輥中，連接面61是水平的，即，這些連接面是在與軋輥1的軸線平行的平面上。圖10表示一根類似的軋輥，但是，外殼中的冷卻通道與驅動軸中的冷卻劑供應通道14之間的連接面是通過一個與軋輥1的軸線成一個角度的錐形表面形成的。
權利要求
1一種鑄造軋輥(1)，它包括一個與一根驅動軸(9)連接的外殼(6)，并且在該外殼內部有許多成形器組件(8、12)，其特征在于，上述驅動軸(9)做成大直徑的，并且直接與外殼(6)連接。
2．如權利要求1所述的鑄造軋輥，其特征在于，上述成形器構件布置成繞著軋輥相隔180°的兩排(圖3的頂部和底部)。
3．如權利要求1或2所述的鑄造軋輥，其特征在于，上述驅動軸與外殼的中部(圖3)連接，上述成形器組件布置成半排，并且上述成形器組件由從各端伸入軋輥內的單獨的成形器組件支承裝置(10)支承。
4．如權利要求1或2所述的鑄造軋輥，其特征在于，上述驅動裝置在一端與外殼連接(圖9)，上述成形器組件布置成一整排，并且上述成形器組件只由從一端伸入軋輥內的成形器組件支承裝置(10)支承。
5．如上述權利要求中任何一項權利要求的鑄造軋輥，其特征在于，上述外殼由外殼內的內部冷卻通道(13)冷卻。
6．如上述權利要求中任何一項權利要求的鑄造軋輥，其特征在于，它還具有用于調整成形器構件沿著軋輥的位置的裝置(18)。
7．如上述權利要求中任何一項權利要求的鑄造軋輥，其特征在于，上述外殼由外部的噴霧或水墊或液壓墊來冷卻。
全文摘要
一種用于鑄造熔融金屬并使熔融金屬成形為固體的連續帶材的鑄造軋輥,它包括一個外殼,該外殼與一根驅動軸連接,并且在外殼的內部有許多成形器組件,驅動軸具有大的直徑,并且直接與上述外殼連接。成形器組件在外殼內部與驅動軸之間起作用,驅動軸很大,作為主要的結構構件以吸收成形器組件傳過來的反作用力。然而,可能還需要在繞驅動軸隔開180度的位置上設置另一組成形器組件,以便能更精確地控制外殼的形狀。
文檔編號F16C13/00GK1207967SQ9810354
公開日1999年2月17日 申請日期1998年8月7日 優先權日1997年8月8日
發明者羅伯特·佩里, 蒂莫西·雷諾, 萊斯利·賴特 申請人:克瓦納金屬連鑄有限公司