專(zhuān)利名稱(chēng)：鑄造軋輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(xù)帶材形狀的鑄造軋輥。本發(fā)明可應(yīng)用于包括兩根帶材鑄造軋輥的鑄造機(jī)的軋輥。
帶材鑄造機(jī)通常需要一對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)水平的，中間隔開(kāi)距離形成間隙的軋輥。這一對(duì)軋輥可以并排布置，在軋輥兩端的上部設(shè)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?；蛘?，可以通過(guò)一個(gè)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(shí)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(zhuǎn)而加厚。當(dāng)軋輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)凝固的金屬表皮一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)軋輥的間隙，形成一條連續(xù)的金屬帶材。
當(dāng)要提高鑄造的產(chǎn)量時(shí)，如果能從軋輥上除掉足夠的熱量，就需要增大軋輥的旋轉(zhuǎn)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(shí)，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(gè)問(wèn)題是，在鑄造過(guò)程中會(huì)在軋輥中引起相當(dāng)大的熱應(yīng)力和動(dòng)應(yīng)力，特別是由于在鑄造時(shí)要求熔融金屬快速冷卻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。這種應(yīng)力會(huì)使軋輥?zhàn)冃?，從而使成品帶材的尺寸變?dòng)，并且還會(huì)產(chǎn)生特別應(yīng)該避免的表面輪廓的變化。
為了克服這一缺點(diǎn)，提出了使用控制形狀的軋輥的建議?？刂菩螤畹能堓伆ㄒ唤M用一個(gè)薄的旋轉(zhuǎn)外殼包圍著的成形組件。這種成形組件用液壓控制，當(dāng)工作時(shí)，它壓在外殼的內(nèi)壁上，使它擴(kuò)張。借助于采用一排成形組件，就能夠根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)外殼。一排橫跨露出來(lái)的鑄造帶材的傳感器監(jiān)測(cè)帶材在橫向?qū)挾壬系暮穸?或者帶材中的張力)，并及時(shí)控制上述成形組件。成形組件安裝在橫跨外殼內(nèi)部的一個(gè)固定成形組件的支承件上，而外殼由一根驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)?？稍谝桓蛘邇筛堓伾显O(shè)置成形器組件。軋輥可以用位于主軋輥外面的支承輥來(lái)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(shè)置工作軋輥，使熔融金屬在工作軋輥之間通過(guò)，而由主軋輥來(lái)確定帶材的實(shí)際輪廓和/或工作軋輥上的壓力。
本發(fā)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(fā)明，提供了一種鑄造軋輥，它包括一個(gè)外殼，該外殼與一根驅(qū)動(dòng)軸連接，并且在外殼的內(nèi)部有許多成形器組件，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)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(nèi)部與驅(qū)動(dòng)軸之間起作用，驅(qū)動(dòng)軸很大，作為主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件以吸收成形器組件傳過(guò)來(lái)的反作用力。然而，可能還需要在繞驅(qū)動(dòng)軸隔開(kāi)180°的位置上設(shè)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(jié)構(gòu)要求上述成形器組件由伸入外殼內(nèi)部，處在驅(qū)動(dòng)軸之間的成形器組件的支承構(gòu)件來(lái)支承或保持，但只支承在它的一端。驅(qū)動(dòng)軸可以與外殼的中部連接，此時(shí)，成形器組件布置成半排，并且在軋輥的每一端都有單獨(dú)的成形器組件的支承構(gòu)件?；蛘?，驅(qū)動(dòng)軸也可以連接在外殼的一端，此時(shí)，成形器組件是整個(gè)的一排，并且成形器組件的支承構(gòu)件只從一端伸入軋輥內(nèi)。
下面，參照附圖詳細(xì)描述實(shí)施本發(fā)明的若干種軋輥。附圖中

圖1A-1C將熔融金屬通過(guò)一個(gè)水平的，以一個(gè)向上的角度，或垂直向上的噴嘴注入一臺(tái)鑄造機(jī)的軋輥間隙內(nèi)的示意圖；圖2是從上方的一個(gè)溶池利用重力將熔融金屬供入軋輥間隙內(nèi)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(guò)一對(duì)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(xù)鑄造的方法。上述噴嘴可以布置成對(duì)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(lái)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(gè)寬度，而是只占鑄造軋輥的某一個(gè)區(qū)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(nèi)的連續(xù)鑄造的方法。這種方法可能需要封閉軋輥的兩側(cè)，以防止熔融金屬?gòu)脑谲堓伾戏叫纬傻娜艹刂行孤┏鰜?lái)。
對(duì)于以上這兩種方法，金屬?gòu)囊后w狀態(tài)凝固成帶材的過(guò)程都必需在這一段距離內(nèi)完成，即，從熔融金屬在熔融的一側(cè)開(kāi)始與軋輥接觸起到在形成帶材的這一側(cè)與軋輥接觸的最后一點(diǎn)為止的這一段距離內(nèi)完成。雖然不要求完全凝固，但是金屬必需足夠堅(jiān)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(gè)很重要的任務(wù)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(jié)，并使帶材在通過(guò)出口時(shí)達(dá)到所要求的溫度。同時(shí)，還需要控制出口帶材的尺寸和平坦度，而這是本發(fā)明的一個(gè)主要目的。
請(qǐng)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(zhuǎn)主軸9，而軸承裝置3安裝在軋機(jī)機(jī)架的一個(gè)框架的固定支承件4中。一個(gè)外部環(huán)形的殼體或外殼6形成一個(gè)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(cè))。
上述軋輥1包括四排半排的外殼變形構(gòu)件。如圖3所示，一排半排的變形構(gòu)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(yīng)的兩半排的變形構(gòu)件，這樣，兩個(gè)上半排變形構(gòu)件形成一整排上方的變形構(gòu)件，而兩個(gè)下半排變形構(gòu)件則形成一整排下方的變形構(gòu)件。
每一個(gè)變形構(gòu)件都由一個(gè)致動(dòng)墊塊12和一個(gè)活塞8組成。一個(gè)固定的構(gòu)件支承件10為左側(cè)兩半排變形構(gòu)件提供支承，并使它們保持在位置上。上述構(gòu)件支承件10有許多凹槽11，活塞8就裝在這些凹槽內(nèi)。
上述變形構(gòu)件都布置在主軸9與外殼6之間，而且每一個(gè)變形構(gòu)件可以獨(dú)立工作，以使外殼變形。每一個(gè)變形構(gòu)件包括一個(gè)作用在外殼6的內(nèi)表面上的致動(dòng)墊塊12，并且各有其自己的液壓致動(dòng)管線(xiàn)(圖中未示出)，并且在開(kāi)動(dòng)時(shí)能立刻使該變形構(gòu)件上方的區(qū)域變形，從而使外殼6產(chǎn)生所需要的形狀。
上述外殼變形構(gòu)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(jié)果外殼變形構(gòu)件(變形組件)的反作用力主要是由驅(qū)動(dòng)軸9來(lái)承受。
上面的一排變形構(gòu)件與下面一排的相應(yīng)的變形構(gòu)件相對(duì)，結(jié)果，在某一排中的一個(gè)變形構(gòu)件所產(chǎn)生的變形力就被另一排中相應(yīng)的與其相對(duì)的變形構(gòu)件所平衡。這樣，就使得外殼6產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)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(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置(圖中未示出)驅(qū)動(dòng)，使它能在鑄造過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)。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(guò)程中也轉(zhuǎn)動(dòng)。
外殼6用內(nèi)部冷卻裝置來(lái)冷卻，該冷卻裝置具有布置在外殼6中的內(nèi)部通道13，并且通過(guò)主軸9與冷卻劑供應(yīng)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(shè)置在軋輥1一側(cè)的外殼變形構(gòu)件。外殼變形構(gòu)件的反作用力主要由驅(qū)動(dòng)軸9來(lái)承受，這種變形構(gòu)件能使外殼6產(chǎn)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(qū)動(dòng)軸9中心線(xiàn)以上的部分)，但是它的外殼變形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)不同，具有不同的活塞結(jié)構(gòu)?；钊?6是成對(duì)設(shè)置的，液壓的壓力施加在兩個(gè)活塞之間，以操縱活塞使外殼6的相應(yīng)部分變形?；钊?6布置在支承件10內(nèi)，而支承件10起定位圈的作用，為活塞16提供軸向定位?；钊?6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(gè)設(shè)置在支承件10中的附加軸向活塞裝置18，用以調(diào)整支承件10的軸向位置，從而也調(diào)整了外殼變形構(gòu)件的軸向位置。上述軸向活塞裝置18由一根單獨(dú)的液壓管線(xiàn)(圖中未示出)操作，以調(diào)整變形構(gòu)件相對(duì)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(tài)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(lèi)型的，圖中表示了沿著軋輥長(zhǎng)度的一組或一排外殼變形構(gòu)件，以及在相對(duì)一側(cè)一組相反的變形構(gòu)件。軋輥A表示了單獨(dú)一個(gè)變形構(gòu)件的支承件10，而軋輥B表示了一對(duì)這樣的支承件，其中的一個(gè)用于靠近兩根軋輥之間的夾緊區(qū)域上的那一排變形構(gòu)件，另一個(gè)用于與夾緊區(qū)域相對(duì)的那一排。
圖8表示另一種鑄造軋輥。外殼6是一個(gè)薄殼，沒(méi)有內(nèi)部冷卻。在這種結(jié)構(gòu)中，外殼的冷卻可由圖11所示的外部噴霧來(lái)進(jìn)行，或者由直接作用在外殼6下面的液壓潤(rùn)滑劑來(lái)進(jìn)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(dú)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(nèi)冷卻通道來(lái)進(jìn)行的。但是，在這根軋輥中，外殼的變形構(gòu)件在軋輥的一側(cè)布置成六個(gè)構(gòu)件一整排，而在軋輥的另一側(cè)也布置成相應(yīng)的六個(gè)構(gòu)件一排。上述外殼的變形構(gòu)件從軋輥的右端開(kāi)始，沿著軋輥1的大部分長(zhǎng)度連續(xù)布置。在軋輥的相反的左端，外殼6直接與中央支承的驅(qū)動(dòng)軸9連接。通向外殼的冷卻劑和驅(qū)動(dòng)連接件61設(shè)置在與驅(qū)動(dòng)軸連接的右側(cè)。
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(xiàn)平行的平面上。圖10表示一根類(lèi)似的軋輥，但是，外殼中的冷卻通道與驅(qū)動(dòng)軸中的冷卻劑供應(yīng)通道14之間的連接面是通過(guò)一個(gè)與軋輥1的軸線(xiàn)成一個(gè)角度的錐形表面形成的。
權(quán)利要求
1一種鑄造軋輥(1)，它包括一個(gè)與一根驅(qū)動(dòng)軸(9)連接的外殼(6)，并且在該外殼內(nèi)部有許多成形器組件(8、12)，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)軸(9)做成大直徑的，并且直接與外殼(6)連接。
2．如權(quán)利要求1所述的鑄造軋輥，其特征在于，上述成形器構(gòu)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(quán)利要求1或2所述的鑄造軋輥，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)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(nèi)的單獨(dú)的成形器組件支承裝置(10)支承。
4．如權(quán)利要求1或2所述的鑄造軋輥，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)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(nèi)的成形器組件支承裝置(10)支承。
5．如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的鑄造軋輥，其特征在于，上述外殼由外殼內(nèi)的內(nèi)部冷卻通道(13)冷卻。
6．如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的鑄造軋輥，其特征在于，它還具有用于調(diào)整成形器構(gòu)件沿著軋輥的位置的裝置(18)。
7．如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)權(quán)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(lái)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(xù)帶材的鑄造軋輥,它包括一個(gè)外殼,該外殼與一根驅(qū)動(dòng)軸連接,并且在外殼的內(nèi)部有許多成形器組件,驅(qū)動(dòng)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(nèi)部與驅(qū)動(dòng)軸之間起作用,驅(qū)動(dòng)軸很大,作為主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件以吸收成形器組件傳過(guò)來(lái)的反作用力。然而,可能還需要在繞驅(qū)動(dòng)軸隔開(kāi)180度的位置上設(shè)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(hào)F16C13/00GK1207967SQ9810354
公開(kāi)日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1998年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月8日
發(fā)明者羅伯特·佩里, 蒂莫西·雷諾, 萊斯利·賴(lài)特 申請(qǐng)人:克瓦納金屬連鑄有限公司