專利名稱：連鑄機輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及片材制造中所使用的連鑄機輥，以及制造連鑄機輥的方法。更加特別的是，本發(fā)明涉及一種具有一個或者多個形成在所述連鑄機輥的輥芯上的材料(比如金屬)層的內(nèi)部冷卻連鑄機輥，以及制造所述連鑄機輥的方法。
背景技術(shù)：
在鑄鋁板、鑄鋁帶、鑄鋁片或者鑄鋁箔(在下文中稱之為“鋁片材”)的制造中，用于制造所述鋁片材的常規(guī)輥式鑄機(roll castingmachines)典型地具有雙輥布置。在所述雙輥布置中，一對基本平行的、水冷卻的、對轉(zhuǎn)的輥被用于鑄所述鋁片材。通常，在一定的使用周期之后，因為熱疲勞和/或所述輥芯和輥套(roll shell)之間的滑動導(dǎo)致的不圓度(也就是，偏心)產(chǎn)生的熱裂紋，必須再次研磨和/或修理所述“連鑄機”輥的表面或者輥套。由于所述輥套因為再次研磨而變得更薄，所以必須定期更換包圍所述輥芯的所述輥套，并且必須在重新配輥之前修理所述輥芯。
眾所周知，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)的連鑄機輥破壞的主要原因是所述輥芯和所述輥套之間的滑動。在現(xiàn)有技術(shù)的連鑄機輥中的所述輥芯典型地具有在所述輥芯表面形成的圓周向的溝槽。所述滑動典型地發(fā)生在所述輥芯的有溝槽的表面和所述輥套之間，這導(dǎo)致在所述輥芯和輥套之間形成輥間隙。這導(dǎo)致上述的不圓度(也就是，偏心)問題，這樣將最終導(dǎo)致所述鑄鋁片材產(chǎn)生畸形。與現(xiàn)有連鑄機輥相關(guān)的另一個問題包括由于熱梯度導(dǎo)致的所述輥套中的裂紋，以及伴隨發(fā)生的冷卻液泄漏到所述輥套上，這是一個安全問題。此外，沿著所述輥芯表面的熱梯度以及輥芯與輥套間的相對滑動通常導(dǎo)致所述連鑄機輥產(chǎn)生扭曲或者彎曲，這也將導(dǎo)致在生產(chǎn)流水作業(yè)過程中所述鑄軋鋁片材產(chǎn)生畸形。
在Hartz的美國專利5,598,633中公開了用于延長所述連鑄機輥的使用壽命的現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種方法。在所述Hartz的5,598,633專利中，所述輥芯的表面覆蓋有兩層不銹鋼覆層，每個覆層具有一個截然不同的硬度。直接與所述輥芯表面相接觸的所述不銹鋼覆層比所述第二層外部不銹鋼覆層更軟。Hartz同樣在美國專利5,265,332中公開了一種與上述方法相類似的方法。所述Hartz的5,265,332專利嘗試通過在所述輥套的內(nèi)表面覆以硬鉻，來延長所述輥芯的使用壽命。
在片材連鑄機的領(lǐng)域中，內(nèi)冷卻輥是眾所周知的。例如，Hawes等人的美國專利5,279,535公開了一種用于片材連鑄的內(nèi)冷卻連鑄機輥，所述連鑄機輥包括多個沿著所述連鑄機輥的長度縱向延伸的冷卻液輸送孔。一種端蓋(end cap)形式的環(huán)狀復(fù)式接頭被固定在所述連鑄機輥的每個端面上的凹陷內(nèi)，并且限定多個不連續(xù)通道，這些通道使得所述縱向延伸的孔的開口端彼此流體相通。所述端蓋還限定一個通道，該通道被做成用于使一個孔的所述開口端與所述連鑄機輥的一個冷卻液進口或者冷卻液出口通道流體相通。在公開的國際申請PCT/EP01/09818(WO02/26425)中，公開了類似的具有縱向延伸的冷卻槽的冷卻輥。
Miltzow等人的美國專利5,209,283公開了一種連鑄機輥，包括具有多條螺紋的輥芯和螺紋輥套，所述螺紋輥套擰在所述帶螺紋的輥芯上。所述輥芯和輥套之間的螺紋連接，限定了螺旋槽，冷卻介質(zhì)流過所述螺旋槽以冷卻所述連鑄機輥。在Scannell的美國專利5,292,298中公開了類似的“帶螺紋的”輥芯。
Lauener的美國專利4,944,342公開了一種用于鑄鋁片材的連鑄機輥。所述連鑄機輥包括封閉輥芯的輥套。冷卻介質(zhì)流過限定在所述輥芯的外表面上的軸向冷卻槽。在所述連鑄機輥中應(yīng)用對流原理，其中，在所述冷卻槽中，所述冷卻介質(zhì)交替地從所述連鑄機輥的一端流動到另一端。
此外，同樣是Lauener的美國專利4,773,468，公開了一種用于延長連鑄機輥的使用壽命的方法。在Lauener的4,773,468專利公開的所述連鑄機輥中，多根桿(rod)被軸向布置在所述連鑄機輥的輥芯里形成的多個槽中。所述多根桿從所述輥芯向外徑向突出，并且輥套被冷縮配合到所述多根桿上。由于在生產(chǎn)流水作業(yè)中使用所述輥，所述輥套將產(chǎn)生磨損，并且一旦所述磨損已經(jīng)達到一個預(yù)定的較低限度，那么需要更換所述桿，并且將新的輥套冷縮配合到所述多根桿上。在內(nèi)冷卻連鑄機輥的領(lǐng)域中的其它參考包括Akiyoshi等人的美國專利5,887,644；以及Hunter的專利2,850,776；2,790,216和2,664,607。將上述各個相關(guān)參考的公開都融合到本公開中作為參考。
上述參考公開了多種現(xiàn)有技術(shù)的用于制造、內(nèi)冷卻以及大體上延長所述連鑄機輥的使用壽命的布置和方法。但是，仍然存在對低成本以及延長的輥套更換周期的內(nèi)冷卻連鑄機輥的需要。此外，存在對輥套更換方法的需要，所述方法一般降低與輥套更換相關(guān)的成本，這是延長所述連鑄機輥的使用壽命所需的主要基建投資。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材制造中的連鑄機輥。在一個實施例中，所述連鑄機輥包括圓柱形輥芯以及至少一層在所述輥芯上形成的金屬覆層。所述輥芯具有縱向中心軸線，并且限定多個用于在輥使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)穿過所述輥芯以冷卻所述輥的縱向延伸的冷卻通道。所述冷卻通道可以被布置在靠近所述輥芯的表面附近，并且可以關(guān)于所述輥芯的所述中心縱向軸線均勻地間隔布置。所述輥芯可以包括一個圓柱形輥身和兩個向外延伸的軸。所述至少一層金屬覆層可以形成在所述輥身上。所述冷卻通道可以基本沿著所述輥身的整體長度延伸，并且可以關(guān)于所述輥身的中心軸線均勻地間隔布置。
所述輥芯可以包括至少一個中心布置的進口通道，以及多個從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道的用于將所述冷卻介質(zhì)從所述至少一個進口通道引導(dǎo)向所述冷卻通道的徑向延伸的通道。所述至少一個進口通道可以基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道可以基本垂直于所述至少一個進口通道延伸。作為選擇，所述徑向通道的每一個可以與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
所述輥芯還可以包括至少一個中心布置的進口通道和一個中心布置的出口通道，以及第一組和第二組多個徑向延伸通道。所述第一組徑向延伸通道可以從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)引導(dǎo)向所述冷卻通道，并且所述第二組徑向延伸通道可以從所述冷卻通道延伸到所述至少一個出口通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述冷卻通道引導(dǎo)向所述至少一個出口通道。所述至少一個進口通道和至少一個出口通道可以基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述第一組和第二組徑向通道可以基本垂直于所述至少一個進口通道和至少一個出口通道延伸。作為選擇，所述第一組和第二組徑向通道每一個可以與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
所述至少一個進口通道和至少一個出口通道可以從所述輥芯的其中一根軸延伸穿過所述輥身，并且至少部分地穿過第二根軸。所述冷卻通道可以沿著所述輥身的整個長度延伸，并且端蓋可以被分別連接到所述輥身相對的端部，用于封閉所述冷卻通道的端部。
在另一個實施例中，所述輥一般包括圓柱形輥芯，所述輥芯具有中心縱向軸線和在所述輥芯上形成的金屬覆層。所述金屬覆層限定多個冷卻通道，用于在輥使用過程中通過所述金屬覆層傳導(dǎo)冷卻介質(zhì)以冷卻所述輥。所述冷卻通道可以基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且在所述金屬覆層中縱向延伸，優(yōu)選的是基本上沿著所述金屬覆層的整體長度延伸。所述冷卻通道可以關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻的間隔布置。
所述輥芯可以包括一個圓柱形輥身和兩個向外延伸的軸，并且可以在所述輥身上形成所述金屬覆層。所述冷卻通道可以在所述金屬覆層中基本沿著所述輥身的整個長度延伸。端蓋可以分別與所述輥身的相對端相連接，用于閉合所述金屬覆層中的所述冷卻通道的端部。
在再一個實施例中，所述輥一般包括具有中心縱向軸線的圓柱形輥芯，在所述輥芯上形成的第一層金屬覆層，以及至少一層在所述第一層金屬覆層上形成的附加金屬覆層。所述第一層金屬覆層優(yōu)選的是限定多個冷卻通道，用于在輥使用過程中通過所述第一層金屬覆層引導(dǎo)冷卻介質(zhì)以冷卻輥。優(yōu)選的是，所述第一層金屬覆層具有比所述至少一層附加金屬覆層的硬度更低的硬度。所述冷卻通道可以基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且基本沿著所述第一層金屬覆層的整個長度延伸。所述冷卻通道可以關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
所述輥可以包括一個圓柱形輥身和兩個向外延伸的軸?？梢栽谒鲚伾砩闲纬伤龅谝粚咏饘俑矊雍退鲋辽僖粚痈郊咏饘俑矊印Ｋ隼鋮s通道可以基本沿著所述輥身的整個長度延伸，并且可以關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。端蓋可以分別與所述輥身的相對端相連接，用于閉合所述第一層金屬覆層中的所述冷卻通道的端部。
所述第一層金屬覆層和所述至少一層附加金屬覆層可以被各自做成小于大約6英寸的厚度，優(yōu)選的是，在大約0.010英寸到6英寸之間。所述第一層金屬覆層可以是熱傳導(dǎo)金屬，比如銅、青銅、鋼等等。所述至少一層附加金屬覆層可以是金屬合金，比如鎳基、鈷基、銅基、或鈦基合金。所述至少一層附加金屬覆層還可以是鋼。所述至少一層附加覆層可以是在所述第一層金屬覆層上形成的單一金屬覆層，并且可以包括上述金屬中的任何一種。
本發(fā)明同樣是一種制造用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材制造的輥的制造方法。所述方法一般包括幾個步驟設(shè)置具有中心縱向軸線的圓柱形輥芯；在所述輥芯中靠近所述輥芯的表面形成多個縱向延伸的冷卻通道，用于在輥使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述輥芯以冷卻所述輥；以及在所述輥芯上形成至少一層金屬覆層?？梢酝ㄟ^下列工藝或者類似工藝中的任何一種工藝在所述輥芯上形成所述至少一層金屬覆層埋弧焊，噴涂成形(spray forming)，熱噴涂，熱等靜壓，固滲(pack diffusion)，氣相沉積，以及電解電鍍。
所述冷卻通道可以被做成為關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。形成所述縱向延伸冷卻通道的步驟可以包括在所述輥芯中鉆出基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸的孔。所述輥芯可以具有輥身。形成所述縱向延伸冷卻通道的步驟可以包括在所述輥身中鉆出基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線以及沿著所述輥身的整體長度延伸的孔。所述方法可以包括的附加步驟為將所述端蓋連接到所述輥身的相對端，用于閉合所述冷卻通道的端部。所述方法還包括在所述輥芯上形成所述至少一層金屬覆層之后，特別是當(dāng)所述至少一層金屬覆層包括鋼的時候，將所述輥在大約400°F到1500°F之間的溫度熱處理大約1至48小時的步驟。
所述輥芯可以限定至少一個中心布置的并且縱向延伸的進口通道。所述方法還包括下列步驟在所述輥芯中形成多個徑向延伸通道，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個出口通道；以及在所述輥芯上形成所述至少一層金屬覆層之前，在所述輥芯表面堵塞徑向通道。在所述輥芯內(nèi)形成所述徑向延伸冷卻通道的步驟可以包括在所述輥芯內(nèi)鉆出基本垂直于所述輥芯的中心縱向軸線延伸的孔，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道上。作為選擇，在所述輥芯內(nèi)形成所述徑向延伸冷卻通道的步驟可以包括在所述輥芯內(nèi)相對于所述輥芯的中心縱向軸線成銳角進行鉆孔，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個出口通道。
所述輥芯還可以限定至少一個中心布置和縱向延伸的出口通道。所述方法還可以包括下列步驟在所述輥芯內(nèi)形成多個徑向延伸通道，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道和所述至少一個出口通道；以及在所述輥芯上形成所述至少一層金屬覆層的步驟之前，在所述輥芯表面堵塞徑向通道?？梢栽谒鲚佇緝?nèi)鉆出所述徑向延伸冷卻通道，從而基本垂直于所述輥芯的中心縱向軸線延伸或者相對于所述輥芯的中心縱向軸線成銳角延伸，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道和至少一個出口通道。
在另一個實施例中，所述輥的制造方法一般包括下列步驟設(shè)置具有中心縱向軸線的圓柱形輥芯；在所述輥芯上形成金屬覆層；以及在所述金屬覆層中形成多個縱向延伸的冷卻通道，用于在輥使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述金屬覆層以冷卻所述輥。可以通過前述任何一種工藝在所述輥芯上形成所述金屬覆層。
可以在所述金屬覆層中形成所述冷卻通道，并關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。形成所述縱向延伸冷卻通道的步驟可以包括在金屬覆層中鉆出基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸的孔?？梢詫⑺隹足@在所述金屬覆層中，并基本沿著所述輥身的整個長度延伸?？梢詫⒍松w連接到所述輥身的相對端，用于閉合所述金屬覆層中的所述冷卻通道的端部。在所述輥芯上形成所述金屬覆層之后，特別是當(dāng)所述金屬覆層包括鋼的時候，可以將所述輥在大約400°F到1500°F之間的溫度熱處理大約1到48小時。
所述輥芯可以限定至少一個中心布置和縱向延伸的進口通道。所述方法還可以包括下列步驟在所述金屬覆層和輥芯內(nèi)形成多個徑向延伸的通道，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道；以及在所述金屬覆層的表面堵塞所述徑向通道。在所述輥芯內(nèi)形成所述徑向延伸冷卻通道的步驟可以包括在所述金屬覆層和輥芯內(nèi)鉆孔，并且所鉆的孔基本垂直于所述輥芯的中心縱向軸線延伸或者相對于所述中心縱向軸線成銳角延伸，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道。
所述輥芯還可以限定至少一個中心布置和縱向延伸的出口通道，并且所述方法還可以包括下列步驟在所述金屬覆層和輥芯內(nèi)形成多個徑向延伸的通道，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道和所述至少一個出口通道；以及在所述金屬覆層的表面堵塞所述徑向通道。
在制造根據(jù)本發(fā)明的所述輥的方法的另一個實施例中，所述方法一般包括下列步驟設(shè)置具有中心縱向軸線的圓柱形輥芯；在所述輥芯上形成第一層金屬覆層；以及在所述第一層金屬覆層中形成多個縱向延伸的冷卻通道，用于在輥使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述第一層金屬覆層以冷卻所述輥；以及在所述第一層金屬覆層上形成至少一層附加金屬覆層。可以通過前述任何一種工藝在所述輥芯上形成所述第一層金屬覆層和所述至少一層附加金屬覆層。優(yōu)選的是在所述第一層金屬覆層內(nèi)形成所述冷卻通道，使得所述冷卻通道關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。形成所述縱向延伸冷卻通道的步驟可以包括在第一層金屬覆層內(nèi)鉆出基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸孔?？梢詫⒍松w分別連接到所述輥身的相對端，用于閉合所述第一層金屬覆層中的所述冷卻通道的端部。在所述第一層金屬覆層上形成所述至少一層附加金屬覆層之后，特別是當(dāng)所述第一層金屬覆層和/或所述至少一層附加金屬覆層包括鋼的時候，可以將所述輥在大約400°F到1500°F之間的溫度熱處理大約1到48小時。
所述輥芯可以限定至少一個中心布置和縱向延伸的進口通道以及至少一個中心布置和縱向延伸的出口通道。所述方法還可以包括下列步驟在所述第一層金屬覆層和輥芯內(nèi)形成多個徑向延伸的通道，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道；以及在所述第一層金屬覆層上形成所述至少一層附加金屬覆層的步驟之前，在所述第一層金屬覆層的表面堵塞所述徑向通道。在所述輥芯內(nèi)形成所述徑向延伸冷卻通道的步驟可以包括在所述第一層金屬覆層和輥芯內(nèi)鉆孔，所鉆的孔基本垂直于所述輥芯的中心縱向軸線延伸或者相對于所述輥芯的中心縱向軸線成一個銳角延伸，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道。
所述方法同樣包括下列步驟在所述第一層金屬覆層和輥芯內(nèi)形成多個徑向延伸的出口通道，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道和所述至少一個出口通道；以及在所述第一層金屬覆層上形成所述至少一層附加金屬覆層的步驟之前，在所述第一層金屬覆層的表面堵塞所述徑向通道。在所述輥芯內(nèi)形成所述徑向延伸冷卻通道的步驟可以包括在所述第一層金屬覆層和輥芯內(nèi)鉆孔，所鉆的孔基本垂直于所述輥芯的中心縱向軸線延伸或者相對于所述輥芯的中心縱向軸線成一個銳角延伸，用于將所述冷卻通道連接到所述至少一個進口通道和至少一個出口通道。
此外，本發(fā)明的所述方法涉及現(xiàn)有輥的表面重建(resurfacing)，所述現(xiàn)有輥可以適用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材制造中。所述表面重建方法一般包括下列步驟設(shè)置具有中心縱向軸線以及包括有限定了溝槽的工作表面的輥芯的現(xiàn)有輥；從所述輥芯上去除所述現(xiàn)有工作表面，從而形成基本光滑的表面；在所述輥芯的所述基本光滑的表面上形成第一層金屬覆層；在所述第一層金屬覆層內(nèi)形成多個縱向延伸的冷卻通道；以及在所述第一層金屬覆層上形成至少一層附加金屬覆層。
所述表面重建方法還包括將所述冷卻通道連接到所述輥芯內(nèi)的現(xiàn)有冷卻管道上的步驟?？梢酝ㄟ^前述任何一種工藝在所述輥芯上形成所述第一層金屬覆層和所述至少一層附加金屬覆層。


當(dāng)結(jié)合所述附圖進行閱讀時，根據(jù)下列詳細說明，本發(fā)明的更多細節(jié)和優(yōu)點將變得更加清楚，在所述附圖中，始終都用類似的參考數(shù)字將類似的部件標(biāo)示出來。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種連鑄機輥的透視圖；圖2是圖1中的所述連鑄機輥的正面部分剖視圖，顯示隱藏線；圖3是沿著圖2中的線3-3的所述連鑄機輥的剖視圖；圖4是沿著圖2中的線4-4的所述連鑄機輥的剖視圖，為清楚顯示起見，省略斜線陰影部分；圖5是圖1中所述連鑄機輥的正面部分剖視圖，顯示所述輥芯上沒有金屬覆層，并且還顯示隱藏線；
圖6是沿著圖5中的線6-6的所述連鑄機輥的剖視圖；圖7是圖5中的所述連鑄機輥的端視圖；圖8是沿著圖5中的線8-8的所述連鑄機輥的剖視圖；圖9是沿著圖5中的線9-9的所述連鑄機輥的剖視圖；圖10是沿著圖5中的線10-10的所述連鑄機輥的剖視圖；圖11是圖1中所述連鑄機輥的正面部分剖視圖，顯示所述輥芯上具有第一層金屬覆層，并且還顯示隱藏線；圖12是沿著圖11中的線12-12的所述連鑄機輥的剖視圖，為清楚顯示起見，省略斜線陰影部分；圖13是沿著圖11中的線13-13的所述連鑄機輥的剖視圖，為清楚顯示起見，省略斜線陰影部分；圖14是顯示為與圖2中的所述連鑄機輥相連接的端蓋的端視圖；圖15是沿著圖14中的線15-15的所述端蓋的剖視圖；和圖16是圖1中的所述連鑄機輥的另一個實施例的正面部分剖視圖。
具體實施例方式
參考圖1-10，顯示根據(jù)本發(fā)明的連鑄機輥10。所述連鑄機輥10一般包括輥芯12和一層或者多層在所述輥芯12上形成的金屬覆層。如在各個附圖中所示，所述輥芯12優(yōu)選的是實心的，但是也可以是空心的(也就是，環(huán)形的)。在圖1-10中所示的所述連鑄機輥10的實施例中，在所述輥芯12上形成兩層金屬覆層。貫穿本文公開始終，所述兩層金屬覆層分別被獨立地用參考數(shù)字“14”和“16”進行標(biāo)示。相應(yīng)地，在下文中將根據(jù)兩層金屬覆層說明所述連鑄機輥10，所述兩層金屬覆層包括直接在所述輥芯12上形成的第一層金屬覆層14，以及在所述第一層金屬覆層14的頂部形成的第二層金屬覆層16。但是，在本公開中所述的其它實施例僅僅包括一層在所述輥芯12上的金屬覆層。此外，本發(fā)明將包括在所述輥芯12上使用三層或者更多層金屬覆層。
所述輥芯12具有大致圓柱形的構(gòu)造，并且包括一個圓柱形的中心部分或者輥身18以及兩個向外延伸的軸20，22。如下文所述，在所述輥身18的頂部形成所述第一層和第二層金屬覆層14，16。所述輥身18形成所述連鑄機輥10的一部分，當(dāng)所述連鑄機輥10用于片材連鑄機(未示出)的時候，該部分接觸或者鑄金屬。所述連鑄機輥10可用于固體、半固體或者液體形式的金屬。所述軸20，22的其中一根軸優(yōu)選的是被設(shè)置為通過所述鑄機進行驅(qū)動。軸20，22的每一根都可以被設(shè)置為所述連鑄機輥10的“驅(qū)動端”軸。為了便于解釋本發(fā)明，在下文中軸20將被稱為“驅(qū)動端軸20”或者“第一根軸20”。另一根軸22被設(shè)置為允許冷卻介質(zhì)進入所述輥芯12，并且以下文中所述的方式排放所述冷卻介質(zhì)，軸22將被稱為“冷卻端軸22”或者“第二根軸22”。優(yōu)選的用于所述連鑄機輥10的冷卻介質(zhì)是水。可以在所述連鑄機輥10中使用除水之外的其它冷卻介質(zhì)，比如油或者乙二醇，然而水是優(yōu)選的。所述冷卻介質(zhì)可以是冷卻介質(zhì)和添加到所述冷卻介質(zhì)中用于防止腐蝕的化學(xué)添加劑的混合物。所述輥芯12可以由4340鋼(也就是，低碳鋼)以及基本等同的金屬和材料做成。在下文中所述冷卻介質(zhì)被稱為冷卻水，但是可以使用上述任何一種冷卻介質(zhì)(混合物)代替下述討論中的“冷卻水”。
所述輥芯12限定一個或者多個基本穿過所述輥芯12延伸的中心布置的通道24。所述中心通道24還可以沿著所述輥芯12的整個長度延伸。在圖1-10中所示的所述連鑄機輥10中，所述輥芯12限定四個中心布置并且縱向延伸的通道24，用于運送水流過所述輥芯12。根據(jù)本發(fā)明的所述輥芯12中可使用更多的或者更少的中心通道24，但是在本公開中將根據(jù)四個范例性的中心通道24說明所述連鑄機輥10。根據(jù)本發(fā)明，至少一個進口或者供應(yīng)中心通道24和一個出口或者回流中心通道24，這兩個通道相互間流體可流通，就足夠用來將冷卻水供應(yīng)到所述輥芯12和排放所述冷卻水。
如所指出的，所述中心通道24設(shè)置進口(也就是，供應(yīng))和出口(也就是，回流)管道，用于將水載送進入和排出所述輥芯12。特別的，所述中心通道24一般被分為兩個冷卻水進口通道26和兩個冷卻水出口通道28。所述進口和出口通道26，28是相互連通的，并且在所述輥芯12中分別形成兩個獨立的冷卻水流路，為了清楚說明，在此用附加的參考字母“a”和“b”標(biāo)示所述流路。相應(yīng)地，在所述輥芯12中，其中一個進口通道26a被連接到其中一個出口通道28a上以形成第一個流路，并且第二個進口通道26b被連接到第二個出口通道28b以形成第二個流路。在下文中將要說明的所述冷卻水“流路”是一個范例布置，用于冷卻本發(fā)明的所述連鑄機輥10和輥芯12，并且可以通過任意等同的流體流動布置進行替換，這樣的替換都在本領(lǐng)域的技術(shù)人員的技能范圍之內(nèi)。
所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b的開口都被設(shè)置在所述冷卻端軸或者第二根軸22上。所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b優(yōu)選的是從所述冷卻端軸22延伸穿過所述輥身18并且部分地穿過所述驅(qū)動端軸20延伸。優(yōu)選的是，在所述驅(qū)動端軸20和所述冷卻端軸22中，所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b均被分別連接在一起。作為選擇的，在所述驅(qū)動端軸20或者所述冷卻端軸22之一中，所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b可以被分別連接在一起。如本文進一步的說明，所述進口通道26a，26b將冷卻水從所述冷卻端軸22通過所述輥身18運輸?shù)剿鲵?qū)動端軸20中，并且然后所述出口通道28a，28b將已經(jīng)受熱的水回流到所述冷卻端軸22中。
所述輥芯12的輥身18還限定多個從所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b向外延伸到所述輥身18的表面31上的徑向延伸通道30。如在此所述，所述徑向延伸通道30一般與在所述第一層金屬覆層14中形成的通道間流體可流通。所述進口通道26a，26b的每一個通道優(yōu)選的是被連接到四個徑向通道30上，并且所述出口通道28a，28b的每一個通道優(yōu)選的是被連接到四個徑向通道30上。然而，可以將更多的或者更少的徑向通道30連接到所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b上。對于連接到所述進口通道26a，26b上的四個徑向通道30和連接到所述出口通道28a，28b上的四個徑向通道30的選擇將被提供作為說明所述連鑄機輥10的一個范例。至少，所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b的每一個通道只需要一個徑向通道30。在優(yōu)選實施例中，如下文所述，在所述第一層金屬覆層14被施加到所述輥身18上之后，在所述輥身18中形成所述徑向通道30。作為選擇，可以在形成所述第一層金屬覆層16之前，在所述輥身18中形成所述徑向通道30。
如下文中進一步的討論，所述徑向通道30優(yōu)選的是環(huán)繞所述輥身18的圓周對稱分布，并且與可以與在所述第一層金屬覆層14中形成的縱向通道流體流通。在所述輥芯12的所述輥身18中限定的所述徑向通道30被設(shè)置為將冷卻水傳送到所述“縱向通道”中，并且然后將受熱的水回流到所述中心通道24中。通常，通過進口通道26a，26b，在所述輥身18中通過所述徑向通道30向外傳送冷卻水。通過所述徑向通道30將受熱的水回流到所述出口通道28a，28b中。然后，所述出口通道28a，28b將受熱的水導(dǎo)出所述輥芯12。所述徑向通道30優(yōu)選的是被設(shè)置在所述輥身18的兩端(也就是，靠近所述輥身18的端部)，但是也可以僅僅設(shè)置在所述輥身18的一端。
所述進口通道26a，26b將冷卻水傳送到所述輥芯12中，并且為此，所述進口通道26a，26b優(yōu)選的是與冷卻水的外部水源(未示出)比如蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)(也就是，冷卻塔)可流體流通。所述出口通道28a，28b將受熱的水回流到所述冷卻水源或者其它裝置中。所述徑向通道30使得冷卻水可以從所述進口通道26a，26b被輸送到所述第一層金屬覆層14，并且回流到所述出口通道28a，28b。
參考圖1-13，所述輥身18的所述表面31優(yōu)選的是沒有溝槽，一般在現(xiàn)有技術(shù)的連鑄機輥中溝槽是常見的。在所述輥身18的所述相對光滑的表面31(也就是，沒有溝槽)的頂部形成所述第一層金屬覆層14。在所述第一層金屬覆層14的表面32的頂部形成所述第二層金屬覆層16。優(yōu)選的是，通過金屬沉積工藝，比如埋弧焊，噴涂成形，熱噴涂，熱等靜壓，固滲，氣相沉積，電解電鍍等等，在所述輥身18上形成所述第一層和第二層金屬覆層14，16。
根據(jù)本發(fā)明的所述連鑄機輥10設(shè)置有多個在所述連鑄機輥10中縱向延伸的并用于在輥10使用過程中冷卻所述連鑄機輥10的閉合的冷卻介質(zhì)管道或者通道34。在所述連鑄機輥10的本優(yōu)選實施例中，在所述第一層金屬覆層14中形成所述冷卻通道34。在所述連鑄機輥10的另一個實施例中，在所述輥芯12內(nèi)形成所述冷卻通道34。優(yōu)選的是，在所述輥芯12上形成所述第一層金屬覆層14，以及在所述第一層金屬覆層14內(nèi)形成(也就是，通過縱向鉆孔)所述冷卻通道34之后，通過在所述輥芯12內(nèi)形成(也就是，鉆孔)所述徑向通道30，使得所述冷卻通道34與所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b流體流通。接下去在本公開中將討論所述連鑄機輥10的一個實施例，其中，所述冷卻通道34被設(shè)置在所述第一層金屬覆層14中。再接下去在本公開中，將聯(lián)系圖16討論所述連鑄機輥10的一個實施例，其中，所述冷卻通道34被設(shè)置在所述輥芯12內(nèi)。圖16中所示的所述連鑄機輥10按照一種類似于例如圖2中所示的所述連鑄機輥10的形成方法做成，其中，通過在所述輥身18中鉆出縱向延伸的孔洞，首先形成所述冷卻通道34，并且然后鉆出所述徑向通道30，用于將所述冷卻通道34連接到所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b上。
所述冷卻通道34優(yōu)選的是基本平行于所述輥芯12的中心縱向軸線L延伸，并且從所述中心縱向軸線L向外徑向延伸。所述冷卻通道34優(yōu)選的是還沿著所述第一層金屬覆層14和所述輥身18的整個長度延伸，并且環(huán)繞所述輥身18的圓周均勻地間隔布置。如前文所述，可以通過沿著所述第一層金屬覆層14的整個長度鉆縱向孔形成所述冷卻通道34。此外，如前文所述，可以在所述第一層金屬覆層和輥芯12中徑向鉆孔形成所述徑向管道30，從而將所述冷卻通道34連接到所述中心通道24(也就是，所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b)上。實際上，僅僅要求所述冷卻通道34基本沿著所述徑向通道30開口之間的距離延伸，從而將所述冷卻通道34連接到所述進口通道26a，26b和出口通道28a，28b上。因此，不必僅限于所述冷卻通道34在所述第一層金屬覆層14的整個長度上延伸。
所述第一層金屬覆層14優(yōu)選的是由具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性能的金屬或者金屬合金做成，比如銅，青銅，鋼，不銹鋼等等。所述第二層金屬覆層16優(yōu)選的是能夠抵抗熱疲勞破裂磨損的金屬。用于所述第二層金屬覆層16的適合的金屬將具有一個洛氏硬度C在30至66的范圍之間的硬度范圍，優(yōu)選的是洛氏硬度C在55至60之間。用于所述第二層金屬覆層16的金屬范例列表包括鋼和鎳基、鈷基、銅基以及鈦基合金。
所述冷卻通道34優(yōu)選的是被做成使得各相鄰對冷卻通道34在所述輥芯12的所述輥身18的其中一個端部相互連接。這樣，各相鄰對冷卻通道34形成包括一個“進口”或者“供應(yīng)”冷卻通道34以及一個“出口”或者“回流”通道34的冷卻流體通道或者管道，所述進口冷卻通道34被連接到依次被連接到所述進口通道26a，26b的其中一個通道上的徑向通道30上，所述出口冷卻通道34被連接到依次被連接到所述出口通道28a，28b的其中一個通道的徑向通道30上。相應(yīng)地，所述冷卻通道34，徑向通道30，以及進口和出口通道26，28都是流體相通的，并且在所述連鑄機輥10中限定內(nèi)部冷卻介質(zhì)流動系統(tǒng)，所述系統(tǒng)將冷卻水從外部源頭，通過所述進口通道26a，26b分配到所述輥芯12和輥身18的內(nèi)部，然后在所述輥身18中通過所述徑向通道30向外輸送，并且最終通過所述冷卻通道34輸送到所述第一層金屬覆層14的內(nèi)部。如同本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所能理解的，通過上述流動系統(tǒng)，同樣可以設(shè)置一種到達所述外部冷卻水源的類似回流通道。所述冷卻通道34不要求是相互連接的，并且可以被設(shè)置為單獨的各個冷卻通道34。
如前文所述，可以在所述第一層金屬覆層14的頂部形成一層附加金屬覆層，比如所述第二層金屬覆層16，并且可能形成多層金屬覆層或者涂層。優(yōu)選的是通過前述任何一種金屬沉積工藝或者技術(shù)在所述第一層金屬覆層14的所述表面32上形成所述第二層金屬覆層16。例如，所述第二層金屬覆層16可以被設(shè)置為一種薄的，硬的金屬涂層，比如鎢，碳化物，或者鉻，通過氣相沉積技術(shù)，電解電鍍技術(shù)(也就是，用于鉻)，或者任何一種前述技術(shù)，將所述涂層施加到所述第一層金屬覆層14的所述表面32上。
端蓋36(同樣在圖14和15中示出)都被設(shè)置在所述輥芯12的所述輥身18的相對端38，40(也就是，分別是第一個和第二個端部38，40)上，用于密封所述冷卻通道34的開口端，并且有必要的話使所述“進口”或者“出口”冷卻通道34相互連接。所述端蓋36都是環(huán)形的(如圖14中所示)，用于安裝在所述各個軸20，22上，并且可以通過常規(guī)的O形圈(未示出)和機械緊固件42密封連接到所述輥身18的所述第一個和第二個端部38，40。所述端蓋36閉合所述冷卻通道34的所述開口端，從而閉合所述冷卻介質(zhì)流動系統(tǒng)。
繼續(xù)參考圖1-13，現(xiàn)在將討論一種所述連鑄機輥10的制造方法，其中，在所述第一層金屬覆層14中設(shè)置所述冷卻通道34。如上文所述，所述輥身18的所述表面31優(yōu)選的是設(shè)置為沒有外部溝槽，并且優(yōu)選的是具有粗糙表面，適合于通過上述任何一種工藝將所述第一層金屬覆層14沉積到所述輥身18的所述表面31上。圖5顯示在所述輥身18的所述表面31上形成(也就是，沉積)所述第一層金屬覆層14之前的所述輥芯12和輥身18。需要注意的是還沒有在所述輥芯12內(nèi)形成所述徑向通道30。圖11顯示在所述輥身18的所述表面31上沉積或者施加第一層金屬覆層14之后，以及在所述輥芯12內(nèi)形成所述徑向通道30以將所述冷卻通道34連接到所述中心通道(也就是，進口通道26a，26b和出口通道28a，28b)之后的所述第一層金屬覆層14。
一旦在所述輥身18的所述表面31上形成所述第一層金屬覆層14，那么就可以在所述第一層金屬覆層14中形成所述冷卻通道34。通過在所述第一層金屬覆層14中鉆縱向延伸的孔可以完成這個步驟，這些縱向延伸的孔形成所述冷卻通道34。優(yōu)選的是圍繞所述輥身18以均勻的環(huán)形間隔形成所述冷卻通道34。所述冷卻通道34被布置為與所述中心通道24(也就是，進口和出口通道26，28)和所述中心縱向軸線L向外徑向隔開。
一旦在所述第一層金屬覆層14中形成所述縱向延伸冷卻通道34，那么就可以在所述輥芯12內(nèi)形成所述冷卻通道34，用于將所述冷卻通道34布置為與所述輥芯12內(nèi)的所述中心通道24(也就是，進口和出口通道26，28)流體相通。通過在所述第一層金屬覆層14和輥芯12內(nèi)的要求的預(yù)設(shè)的環(huán)形位置進行徑向鉆孔，將形成所述冷卻通道34，所述徑向通道30將在這些位置處被布置在所述輥芯12內(nèi)。所述鉆孔工藝在所述第一層金屬覆層14中形成徑向孔44，在所述第一層金屬覆層14上形成所述第二層金屬覆層16之前，必須堵塞所述徑向孔44。如圖2和11所示，通過多個塞子46，堵塞所述徑向孔44。所述塞子46優(yōu)選的是由與所述第一層金屬覆層14相同類型的金屬做成。
如上文所述，可以在所述第一層金屬覆層14內(nèi)設(shè)置任何數(shù)量的縱向延伸冷卻通道34，所述冷卻通道34可以被設(shè)置為與在所述輥芯12內(nèi)形成的任何數(shù)量的徑向通道30流體相通。所述冷卻通道34用于引導(dǎo)冷卻水穿過所述第一層金屬覆層14，優(yōu)選的是穿過所述第一層金屬覆層14的整個長度，并且將受熱的水回流到與所述出口通道28a，28b流體相通的所述徑向通道30中。
一旦在所述第一層金屬覆層14和所述輥芯12的輥身18中形成所述縱向延伸冷卻通道34和徑向通道30，那么優(yōu)選的是在所述第一層金屬覆層14的頂部直接形成所述第二層金屬覆層16。可以通過任何一種上述金屬沉積或者成形工藝來施加所述第二層金屬覆層16。所述第二層金屬覆層16優(yōu)選的是由任何一種上述硬質(zhì)金屬做成。所述第二層金屬覆層16將一般具有高于所述第一層金屬覆層14硬度的硬度。優(yōu)選的是，所述第一層和第二層金屬覆層14，16每一個覆層都具有大約0.010英寸至6英寸的厚度。所述第二層金屬覆層16一般形成所述連鑄機輥10的“工作表面”。
一旦在所述第一層金屬覆層14上形成所述第二層金屬覆層16，那么所述連鑄機輥10將會受到進一步處理。例如，所述連鑄機輥10可以在大約400°F到大約1500°F之間的溫度被熱處理大約1至48小時，用于在所述第一層和第二層金屬覆層14，16中，特別是當(dāng)所述第一層和第二層金屬覆層14，16由鋼構(gòu)成的時候，產(chǎn)生一個洛氏硬度C大約為30至66的范圍內(nèi)的硬度，如上文所述。此外，所述第二層金屬覆層16的表面50(也就是，所述連鑄機輥10的優(yōu)選的工作表面)可以被粗糙化，使得所述第二層金屬覆層16的所述表面50具有適合于制造商品鋁板、鋁帶、鋁片或者鋁箔的表面粗糙度。所述塞子46優(yōu)選的是與所述第一層金屬覆層14的所述表面32齊平，或者在所述第一層金屬覆層14上形成所述第二層金屬覆層16之前，凹入到所述第一層金屬覆層14中。所述第二層金屬覆層16在第一層金屬覆層14上的沉積或者成形，將填補所述第一層金屬覆層14中限定的靠近所述塞子46的任何凹陷。
在所述連鑄機輥10的替代實施例中，可以將所述第二層金屬覆層16從所述連鑄機輥10中略去，比如圖11中所示。所述第一層金屬覆層14的所述表面32現(xiàn)在將形成所述連鑄機輥10的所述“工作表面”。相應(yīng)地，在所述實施例中，所述第一層金屬覆層14優(yōu)選的是由一種硬質(zhì)金屬做成，比如上述與所述第二層金屬覆層16相關(guān)的各種金屬。所述金屬塞子46被用于密封在所述第一層金屬覆層14中形成的所述徑向孔44。所述塞子46優(yōu)選的是與所述第一層金屬覆層14的所述表面32齊平。用于所述連鑄機輥10的此替代實施例的所述真實“工作表面”區(qū)域一般是位于所述塞子46之間的所述第一層金屬覆層14的所述表面32。上述熱處理和表面粗糙化的步驟同樣可以被用于僅僅以第一層金屬覆層14作為所述連鑄機輥10的“工作表面”的所述連鑄機輥10。
此外，如圖2和11中的虛線所示，可以相對于所述輥芯12的所述中心縱向軸線L和所述中心通道24(也就是，進口和出口通道26，28)成一個角度形成所述徑向通道30。這消除了對所述塞子46的需要，因為在所述輥身18的端部38，40中形成所述徑向通道30。所述端蓋36被用于密封所述冷卻通道34的開口端，如上文所述，并且還可以被用于密封所述“傾斜的”徑向通道30的開口端。在所述連鑄機輥10的所述實施例中，其中只有所述第一層金屬覆層14被施加于所述輥芯12，所述“傾斜的”徑向通道30的使用允許所述第一層金屬覆層14的所述整個表面32被用作為所述連鑄機輥10的所述“工作表面”。所述“傾斜的”徑向通道30同樣可以被用于具有兩層或者更多層金屬覆層(也就是，所述第一層和第二層金屬覆層14，16)的所述連鑄機輥10的所述優(yōu)選實施例中。用于所述“傾斜的”徑向通道30的適合的角度是銳角，優(yōu)選的是在大約75°或者更小的范圍內(nèi)的銳角。
用于將所述第一層和第二層金屬覆層14，16，以及附加金屬覆層(若有的話)施加到所述輥身12的上述方法，同樣可以被用于現(xiàn)有連鑄機輥。特別的，所述第一層和第二層金屬覆層14，16可以被施加于例如具有作為用于冷卻連鑄機輥的水通道的圓周向溝槽的現(xiàn)有連鑄機輥。如上文所述，在Scannell的美國專利5,292,298中公開了這樣一種具有“溝”或“槽”的連鑄機輥的典型范例。
通過將所述輥套從所述輥芯上去除，并且進一步去除在所述輥芯上形成的所述機械加工的圓周向溝槽(也就是，旋脊)，所述第一層和第二層金屬覆層14，16可以被施加于例如Scannell的專利公開的所述連鑄機輥。如此產(chǎn)生的所述輥芯優(yōu)選具有基本光滑的表面，該基本光滑的表面一般意味著所述輥芯沒有所述原始的機械加工的溝槽(也就是，旋脊)。然后可以將所述第一層金屬覆層14如前所述的施加?？梢圆捎们笆龇绞皆谒龅谝粚咏饘俑矊?4中形成所述縱向延伸冷卻通道34。然后，所述冷卻通道34可以被布置為與現(xiàn)有連鑄機輥比如通過Scannell的專利公開的熱傳遞輥的輥芯內(nèi)限定的徑向和軸向的孔，槽，或者管道流體相通。所述塞子46可以被用于密封在所述第一層金屬覆層14中形成的所述徑向孔44。最終，可以按照前述方法在所述第一層金屬覆層14上形成所述第二層金屬覆層16以及可能的附加金屬覆層。用于形成僅僅具有一層金屬覆層(也就是，所述第一層金屬覆層14)的所述連鑄機輥10的前述工藝，同樣可以被用于現(xiàn)有連鑄機輥比如通過Scannell的專利公開的熱傳遞輥的“表面重建”。Scannell的專利的公開僅僅被用來說明將用于制造本發(fā)明的所述連鑄機輥10的前述工藝應(yīng)用于現(xiàn)有連鑄機輥。前述“翻新”或者“表面重建”工藝被認為可以用于在片材連鑄領(lǐng)域內(nèi)所用的任何內(nèi)冷卻的連鑄機輥，并且該公開不應(yīng)被理解為僅僅可以用于通過Scannell的專利公開的所述連鑄機輥的特殊布置。
現(xiàn)在參考圖16，顯示根據(jù)本發(fā)明的所述連鑄機輥10的另一個實施例。在圖16中，在所述輥身18中而不是在第一層金屬覆層14中形成所述冷卻通道34。相應(yīng)地，用于冷卻水的所述整個流體流路被布置在所述輥芯12中。如上文所述，所述冷卻通道34與所述徑向通道30流體相通，并且所述徑向通道30與所述進口和出口通道26，28流體相通。所述徑向通道30可以按照與圖2和11相關(guān)的前述方法布置為“傾斜的”。
通常，圖16中所示的所述連鑄機輥10的所述實施例，基本上與上述已經(jīng)說明的具有一層金屬覆層(也就是，第一層金屬覆層14)和兩層或者更多金屬覆層(也就是，所述第一層和第二層金屬覆層14，16)的所述連鑄機輥10的所述實施例相類似，除了現(xiàn)在不是在所述第一層金屬覆層14中而是在所述輥身18中形成所述冷卻通道34。按照前述的相同的方法形成所述冷卻通道34和徑向通道30，例如通過在所述輥身18中縱向鉆孔形成所述冷卻通道34，以及在所述輥身18中徑向鉆孔形成所述徑向通道30。根據(jù)本發(fā)明，圖16中所示的所述連鑄機輥10可以具有在所述輥身18上形成的一層金屬覆層(也就是，第一層金屬覆層14)，或者兩層或者更多金屬覆層(也就是，所述第一層和第二層金屬覆層14，16)。然而，如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所能理解的，圖16中所示的所述連鑄機輥10的所述實施例中的所述塞子46，現(xiàn)在將在所述輥身18的所述表面31上被插入所述徑向通道30中。然后可以在所述輥身18的所述表面31上形成所述第一層金屬覆層14，并且蓋住所述塞子46。如果需要，然后可以將附加金屬覆層，比如所述第二層金屬覆層16施加于所述第一層金屬覆層14。所述端蓋36可以被用于在所述輥身18的端部38，40密封所述冷卻通道34。當(dāng)被用于圖16中所示的所述連鑄機輥10中的時候，所述端蓋36還可以被用于密封所述“傾斜的”徑向通道30。通常，在圖16中所示的所述連鑄機輥10中只需要一層金屬覆層(也就是，第一層金屬覆層14)，這層金屬覆層由前述與所述第二層金屬覆層16相關(guān)的任何一種材料(也就是硬質(zhì)金屬)做成。
在下文中，參考圖1-16，并且特別參考具有所述第一層和第二層金屬覆層14，16的所述連鑄機輥10，將大致說明所述連鑄機輥10中的所述冷卻水的流動方式，以及冷卻所述連鑄機輥10的相關(guān)方法。所述冷卻水首先通過所述進口通道26a，26b進入所述連鑄機輥10。通過所述進口通道26a，26b，所述冷卻水流過所述輥芯12，所述進口通道26a，26b至少部分的穿過所述驅(qū)動端軸20延伸。然后，所述冷卻水在所述輥身18中通過與所述進口通道26a，26b流體相通的所述徑向通道30(也就是，“供應(yīng)”徑向通道30)向外流出。然后，所述冷卻水通過所述“進口”或者“供應(yīng)”冷卻通道34，沿著所述第一層金屬覆層14(或者輥身18)的整個長度縱向流動。一旦到達所述各個進口冷卻通道34的端部，那么現(xiàn)在的受熱的水通過所述各個相互連接的“出口”或者“回流”冷卻通道34，沿著所述第一層金屬覆層14(或者輥身18)的長度往回流動，所述“出口”或者“回流”冷卻通道34通過所述“回流”徑向通道30與所述出口通道28a，28b流體相通?？傊軣岬乃ㄟ^所述出口冷卻通道34，沿著所述第一層金屬覆層14(或者輥身18)的長度回流到所述回流徑向通道30中。所述回流徑向通道30，如上文所述，在所述輥芯12中與所述出口通道28a，28b流體相通。所述出口通道28a，28b將受熱的水導(dǎo)出所述輥芯12。所述進口通道26a，26b優(yōu)選的是，在連鑄機輥10的使用過程中，與冷卻水的連續(xù)水源流體相通，用于將冷卻水連續(xù)地供應(yīng)到所述連鑄機輥10中。
所述徑向通道30和冷卻通道34優(yōu)選的是被布置為在所述第一層金屬覆層14(或者輥身18)中設(shè)置多條回流冷卻水流路。特別的，參考圖11-13，所述徑向通道30優(yōu)選的是被基本限定在所述輥身18的每一個端部38，40的位置(也就是，靠近所述輥身18的端部38，40)。這樣，多個徑向通道30(也就是，供應(yīng)徑向通道30)都在例如所述輥身18的所述第一個端部38的位置與所述進口通道26a流體相通，并且多個附加徑向通道30(也就是，供應(yīng)徑向通道30)都在所述輥身18的所述第二個端部40的位置與所述進口通道26a流體相通。如圖12和13中所示，基本上在所述輥身18的兩個端部38，40，冷卻水將向外流動到所述第一層金屬覆層14中。存在一種與前述構(gòu)造類似的構(gòu)造，用于所述第二個進口通道26b。
如上文所述，所述冷卻通道34優(yōu)選的是成對布置，每一對包括一個“進口”冷卻通道34和一個相互連接的“出口”冷卻通道34，所述“出口”冷卻通道34將受熱的水回流到所述徑向通道30的一個通道中，用于從所述連鑄機輥10中去除受熱的水。這樣，位于所述輥身18的所述第一個端部38的所述供應(yīng)徑向通道30，將冷卻水供應(yīng)到各個進口冷卻通道34中，所述進口冷卻通道34將冷卻水從所述輥芯12的所述輥身18的所述第一個端部38輸送到所述第二個端部40。通過所述分別相互連接的出口冷卻通道34，受熱的水被回流到起始點(第一個端部38)。類似地，位于所述輥身18的所述第二個端部40的所述供應(yīng)徑向通道30，將冷卻水供應(yīng)到各個進口冷卻通道34中，所述進口冷卻通道34將冷卻水從所述輥身18的所述第二個端部40輸送到所述第一個端部38(也就是，沿著相反的方向)。另外，通過所述分別相互連接的出口冷卻通道34，受熱的水沿著所述第一層金屬覆層14(或者輥身18)的長度回流。通過設(shè)置在所述輥身18的兩個端部38，40的所述回流徑向通道30，將受熱的水從所述第一層金屬覆層14中引導(dǎo)出來。所述回流徑向通道30與所述出口通道28a，28b流體相通，所述出口通道28a，28b將受熱的水從所述連鑄機輥10中引導(dǎo)出來。如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所能理解的，通過回流冷卻水流冷卻所述第一層金屬覆層14和在第一層金屬覆層上形成的所述第二層金屬覆層16，所述回流冷卻水流沿著所述第一層金屬覆層14(或者輥身18)的長度流動。圖14和15顯示所述環(huán)形端蓋36，不管所述冷卻通道34被設(shè)置在所述第一層金屬覆層14中還是輥身18中，所述端蓋36都密封或者閉合所述冷卻通道34的所述開口端。如上文所述，所述端蓋36還可以用于密封所述“傾斜的”徑向通道30的端部。
如前所述連鑄機輥10和用于制造其的過程，導(dǎo)致一種具有降低了維護和修理成本的連鑄機輥。另外，例如通過埋弧焊，在所述輥芯12上的所述第一層和第二層金屬覆層14，16的沉積，排除了在所述技術(shù)中眾所周知的輥套/輥芯相對滑動的問題。此外，在所述輥芯12上的多層金屬覆層的使用降低了冷卻水泄漏到所述連鑄機輥10的外表面(也就是，表面50)上的可能性，這提高了使用過程中所述連鑄機輥10的安全性。人們相信，使用上述工藝，可以顯著降低與現(xiàn)有技術(shù)的連鑄機輥相關(guān)的所述輥套的更換成本，并且可以將與現(xiàn)有技術(shù)的連鑄機輥相關(guān)的所述偏心問題減少大約一半(也就是，50％)。
當(dāng)在上文中說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例的時候，可以不離開本發(fā)明的精神和范圍做出本發(fā)明的明顯的修正和變動。在所附的權(quán)利要求及其等價要求中限定了本發(fā)明的外圍。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材制造中的輥，包括圓柱形輥芯，其具有中心縱向軸線，并且限定多個縱向延伸冷卻通道，用于在輥使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述輥芯以冷卻所述輥，所述冷卻通道被布置在所述輥芯的內(nèi)部；以及至少一層在所述輥芯上形成的金屬覆層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥芯的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥芯的表面，并且關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述輥芯包括一個圓柱形輥身以及兩根向外延伸的軸，并且其中，在所述輥身上形成至少一層金屬覆層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥身的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥身的表面，并且基本沿著所述輥身的整個長度延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥身的表面，并且關(guān)于所述輥身的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述輥芯還包括至少一個中心布置的進口通道；以及多個徑向延伸通道，從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述至少一個進口通道輸送到所述冷卻通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道基本垂直
權(quán)利要求
1.一種用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材制造中的輥，包括圓柱形輥芯，其具有中心縱向軸線，并且限定多個縱向延伸冷卻通道，用于在輥使用過程中，引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述輥芯以冷卻所述輥；以及至少一層在所述輥芯上形成的金屬覆層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥芯的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥芯的表面，并且關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述輥芯包括一個圓柱形輥身以及兩根向外延伸的軸，并且在所述輥身上形成至少一層金屬覆層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥身的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥身的表面，并且基本沿著所述輥身的整個長度延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的輥，其特征在于，所述冷卻通道被布置為靠近所述輥身的表面，并且關(guān)于所述輥身的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述輥芯還包括至少一個中心布置的進口通道；以及多個徑向延伸通道，其從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述至少一個進口通道輸送到所述冷卻通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道基本垂直于所述至少一個進口通道延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道的每個通道與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的輥，其特征在于，所述輥芯還包括至少一個中心布置的進口通道；至少一個中心布置的出口通道；第一組多個徑向延伸通道，其從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)輸送到所述冷卻通道；以及第二組多個徑向延伸通道，其從所述冷卻通道延伸到所述至少一個出口通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述冷卻通道輸送到所述至少一個出口通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道和至少一個出口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述第一組和第二組多個徑向通道基本垂直于所述至少一個進口通道和至少一個出口通道延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道和至少一個出口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述第一組和第二組多個徑向通道的每個通道與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的輥，其特征在于，所述輥芯包括一個圓柱形輥身以及兩根向外延伸的軸，并且所述至少一個進口通道和至少一個出口通道從其中一根軸延伸穿過所述輥身，并且至少部分地穿過第二根軸。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的輥，其特征在于，所述輥芯包括圓柱形輥身，并且所述冷卻通道沿著所述輥身的整個長度延伸，所述輥還包括分別連接到所述輥身的相對端的端蓋，用于閉合所述冷卻通道的端部。
16.一種用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材制造中的輥，包括具有中心縱向軸線的圓柱形輥芯；以及在所述輥芯上形成的金屬覆層，所述金屬覆層限定多個冷卻通道，用于在輥使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述金屬覆層以冷卻所述輥。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的輥，其特征在于，所述冷卻通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的輥，其特征在于，所述冷卻通道基本沿著所述金屬覆層的整個長度縱向延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的輥，其特征在于，所述冷卻通道關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的輥，其特征在于，所述輥芯包括一個圓柱形輥身以及兩根向外延伸的軸，并且在所述輥身上形成所述金屬覆層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的輥，其特征在于，所述冷卻通道基本沿著所述輥身的整個長度延伸。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的輥，其特征在于，所述冷卻通道關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的輥，其特征在于，所述輥芯還包括至少一個中心布置的進口通道；以及多個徑向延伸通道，其從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述至少一個進口通道輸送到所述冷卻通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道基本垂直于所述至少一個進口通道延伸。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道的每個通道與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的輥，其特征在于，所述輥芯還包括至少一個中心布置的進口通道；至少一個中心布置的出口通道；第一組多個徑向延伸通道，其從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)輸送到所述冷卻通道；以及第二組多個徑向延伸通道，從所述冷卻通道延伸到所述至少一個出口通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述冷卻通道輸送到所述至少一個出口通道。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道和至少一個出口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述第一組和第二組多個徑向通道基本垂直于所述至少一個進口通道和至少一個出口通道延伸。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道和至少一個出口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述第一組和第二組多個徑向通道的每個通道與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的輥，其特征在于，所述輥芯包括一個圓柱形輥身以及兩根向外延伸的軸，并且所述至少一個進口通道和至少一個出口通道從其中一根軸延伸穿過所述輥身，并且至少部分地穿過第二根軸。
30.根據(jù)權(quán)利要求16的輥，其特征在于，所述輥芯包括一個圓柱形輥身，并且所述冷卻通道沿著所述金屬覆層的整個長度延伸，所述輥還包括分別連接到所述輥身的相對端的端蓋，用于閉合所述冷卻通道的端部。
31.一種用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材制造中的輥，包括具有中心縱向軸線的圓柱形輥芯；在所述輥芯上形成的第一層金屬覆層，所述第一層金屬覆層限定多個冷卻通道，用于在輥使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述第一層金屬覆層以冷卻所述輥；以及在所述第一層金屬覆層上形成的至少一層附加金屬覆層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述第一層金屬覆層具有低于所述至少一層附加金屬覆層硬度的硬度。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述冷卻通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述冷卻通道基本沿著所述第一層金屬覆層的整個長度延伸。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述冷卻通道關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
36.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其中，所述軋包括一個圓柱形輥身以及兩根向外延伸的軸，并且在所述輥身上形成所述第一層金屬覆層和所述至少一層附加金屬覆層。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的輥，其特征在于，所述冷卻通道基本沿著所述輥身的整個長度延伸。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的輥，其特征在于，所述冷卻通道關(guān)于所述輥芯的中心縱向軸線均勻地間隔布置。
39.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述輥芯還包括至少一個中心布置的進口通道；以及多個徑向延伸通道，其從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述至少一個進口通道輸送到所述冷卻通道。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道基本垂直于所述至少一個進口通道延伸。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述徑向通道的每個通道與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
42.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述輥芯還包括至少一個中心布置的進口通道；至少一個中心布置的出口通道；第一組多個徑向延伸通道，從所述至少一個進口通道延伸到所述冷卻通道，用于將所述冷卻介質(zhì)輸送到所述冷卻通道；以及第二組多個徑向延伸通道，從所述冷卻通道延伸到所述至少一個出口通道，用于將所述冷卻介質(zhì)從所述冷卻通道輸送到所述至少一個出口通道。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道和至少一個出口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述第一組和第二組多個徑向通道基本垂直于所述至少一個進口通道和至少一個出口通道延伸。
44.根據(jù)權(quán)利要求42的輥，其特征在于，所述至少一個進口通道和至少一個出口通道基本平行于所述輥芯的中心縱向軸線延伸，并且所述第一組和第二組多個徑向通道的每個通道與所述中心縱向軸線限定一個銳角。
45.根據(jù)權(quán)利要求42的輥，其特征在于，所述輥芯包括一個圓柱形輥身以及兩根向外延伸的軸，并且所述至少一個進口通道和至少一個出口通道從其中一根軸延伸穿過所述輥身，并且至少部分地穿過第二根軸。
46.根據(jù)權(quán)利要求42的輥，其特征在于，所述輥芯包括圓柱形輥身，并且所述冷卻通道沿著所述第一層金屬覆層的整個長度延伸，所述輥還包括分別連接到所述輥身的相對端的端蓋，用于閉合所述第一層金屬覆層中的所述冷卻通道的端部。
47.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述第一層金屬覆層和所述至少一層附加金屬覆層各自的厚度可制成多達6英寸。
48.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述第一層金屬覆層是一種從包括銅、青銅、鋼、和不銹鋼的組中選擇的熱傳導(dǎo)金屬。
49.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，可以從包括鋼和鎳基、鈷基、銅基以及鈦基合金的組中選擇所述至少一層附加金屬覆層。
50.根據(jù)權(quán)利要求31的輥，其特征在于，所述至少一層附加金屬覆層包括在所述第一層金屬覆層上形成的單一的金屬覆層，從包括鋼和鎳基、鈷基、銅基以及鈦基合金的組中選擇所述單一的金屬覆層。
全文摘要
連鑄機輥(10)被用于金屬板材、帶材、片材，或者箔材的制造中。所述連鑄機輥(10)包括圓柱形輥芯(12)，以及在所述輥芯(12)上形成的至少一層金屬覆層(14)。所述至少一層金屬覆層(14)限定多個冷卻通道(34)，用于在使用過程中引導(dǎo)冷卻介質(zhì)通過所述至少一層金屬覆層(14)以冷卻所述輥(10)?？梢栽谒鲋辽僖粚咏饘俑矊?14)的頂部形成附加金屬覆層(16)。還可以在所述輥芯(12)中形成所述冷卻通道(34)。
文檔編號B22D11/124GK1756608SQ200380110090
公開日2006年4月5日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者劉嘉驤, 特迪·R·克里奇 申請人:阿爾科公司