本申請是申請?zhí)枮?00980153892.6、申請日為2009年11月19日、發(fā)明名稱為“雙輥鑄機(jī)中的冷卻輥清潔裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及一種用于清潔雙輥型連鑄機(jī)以下稱為“雙輥鑄機(jī)”中的冷卻輥的裝置。

現(xiàn)有技術(shù)

在雙輥鑄機(jī)中，向受到冷卻的一對相對旋轉(zhuǎn)的水平鑄輥(以下稱為“冷卻輥”)之間引入熔融金屬，例如熔融鋼，以在移動的輥面上凝固形成金屬殼，并在鑄輥之間的輥隙處匯集金屬殼，以生成從鑄輥之間的輥隙向下輸送的凝固的帶材產(chǎn)品。本文使用的術(shù)語“輥隙”是指鑄輥彼此最靠近的全體區(qū)域。熔融金屬可從澆包澆注到一個較小的容器或一系列較小的容器中，并從容器通過位于輥隙上方的金屬輸送嘴或一系列輸送嘴(也稱作“芯嘴”)流出，以形成被支持于冷卻輥的位于輥隙緊上方的鑄造表面上并沿輥隙長度延伸的熔融金屬鑄池。該鑄池通常被限制在與冷卻輥的端面保持滑動接合的側(cè)板或側(cè)壩之間，以防止鑄池的兩個端部發(fā)生泄流。

以下描述主要關(guān)注在雙輥鑄機(jī)中的鑄造鋼帶。氧化物，包括來自熔融鋼中的錳(mn)和硅(si)的氧化物，在鑄造作業(yè)的過程中粘附至冷卻輥的外周面。這些氧化物妨礙熔融金屬向冷卻輥的傳熱，并且對傳熱的影響隨輥上氧化物厚度而增大。對傳熱的影響抑制凝殼在冷卻輥的外周面上的生長。

為了解決該問題，已知設(shè)置圓筒形刷輥以沿冷卻輥在其軸向上的整個長度接觸外周面。刷輥配置成沿與冷卻輥相同的方向旋轉(zhuǎn)，由此刷輥擦刷冷卻輥的外周面，并從而從外周面去除附著的氧化物層。

通常，這種刷輥包括有密集排列的刷毛陣列。刷輥的現(xiàn)有制造方法是，對半彎曲刷毛(細(xì)不銹鋼絲和類似物)以形成u形構(gòu)件，并將刷毛以緊密排列的陣列插入長形通道構(gòu)件的通道中，以使刷毛的兩端從通道伸出，并向通道中插入棒材以通過摩擦將刷毛保持在通道中。然后，將帶有被保持的刷毛的毛刷保持構(gòu)件沿圓筒形輥體構(gòu)件的長度緊緊地纏繞在圓筒形輥體構(gòu)件上，并且連續(xù)的纏繞部之間沒有間隙。毛刷保持構(gòu)件通過焊接或其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)在輥體構(gòu)件上保持就位。

通常，雙輥鑄機(jī)的冷卻輥在輥中心形成有冠面(crown)。冠面必須適應(yīng)沿著輥長度的熱波動，從而確保鑄帶在整個帶寬上的均勻厚度。因此，冷卻輥的外周面沿軸向方向具有復(fù)雜的輪廓。然而，上述的已知刷輥因濃密植入的刷毛而呈剛性且各刷毛不發(fā)生彈性變形。因此刷毛對冷卻輥的外周面的直徑波動的適應(yīng)力很差，導(dǎo)致刷輥沿輥的長度不能呈現(xiàn)出均勻的擦刷力，并且在一些情況下，可能不具有充分的擦刷力以恰當(dāng)?shù)厍鍧嵼伒囊恍┎糠帧?/p>

因此，難以均勻地擦刷具有復(fù)雜輪廓的冷卻輥的外周面，因此擦刷完輥后，在冷卻輥的外周面上存在氧化層的厚度波動。因此，冷卻輥的外周面上的傳熱和凝固存在波動，并且鑄鋼帶的厚度也存在波動，導(dǎo)致高品質(zhì)即均勻厚度的帶材的產(chǎn)出率降低。

以上描述不應(yīng)理解為對公知常識的陳述。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于雙輥型連鑄機(jī)的冷卻輥清潔裝置，其能夠刮擦掉沿冷卻輥的整個有效寬度積聚在雙輥鑄機(jī)的冷卻輥的外周面上的氧化物，從而確保冷卻輥的外周面能夠均勻地從輸送至雙輥鑄機(jī)的熔融金屬中獲取熱，由此保持通過鑄機(jī)生產(chǎn)的由熔融金屬凝固形成的均勻厚度鋼帶的高產(chǎn)出率。

用于解決上述問題的手段

本發(fā)明涉及一種冷卻輥清潔裝置，其用于清潔具有一對相對旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的雙輥鑄機(jī)的冷卻輥，這對冷卻輥以所需距離彼此水平地分隔開，以由供給至輥的熔融金屬從輥間的輥隙生成薄帶，其特征在于，所述冷卻輥清潔裝置包括刷輥、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、和推壓裝置，所述刷輥具有適于定位成平行于所述冷卻輥的輥筒構(gòu)件，所述輥筒構(gòu)件包括連接至所述輥筒構(gòu)件用于接觸所述冷卻輥的外周緣的多個毛刷，所述毛刷沿所述輥筒構(gòu)件的長度分隔開，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置在毛刷與所述冷卻輥的外周緣發(fā)生接觸的情況下旋轉(zhuǎn)所述刷輥，而所述推壓裝置用于推壓所述毛刷抵靠所述冷卻輥。

使用中，上述冷卻輥清潔裝置的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置優(yōu)選沿與冷卻輥的外周面的運(yùn)動方向相反的方向，驅(qū)動刷輥，使毛刷接觸冷卻輥的外周面，而推壓裝置按壓毛刷抵靠冷卻輥。通過上述分隔開的毛刷布置，即使冷卻輥的外周面的輪廓存在波動，例如作為冷卻輥沿其軸向方向具有冠面的結(jié)果，毛刷的刷毛之間的空間也能使各刷毛發(fā)生彈性變形，以使刷毛能夠適應(yīng)冷卻輥的外周面的輪廓波動，從而均勻地擦刷表面。因此，冷卻輥的外周面上的氧化層厚度不存在波動，冷卻輥在冷卻輥的外周面處從熔融金屬均勻地獲取熱，從而使鑄帶在帶材的寬度上具有均勻的厚度，而實(shí)現(xiàn)高的產(chǎn)出率。

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以能夠沿與所述冷卻輥的外周緣的運(yùn)動方向相反的方向在毛刷與所述冷卻輥的外周緣發(fā)生接觸的情況下旋轉(zhuǎn)所述刷輥。

毛刷之間的空間可通過將所述刷輥的毛刷定位成螺旋線條而形成，所述空間呈相鄰毛刷線條之間的空間線條的形式。

根據(jù)本發(fā)明還提供了一種用于生成薄帶的雙輥鑄機(jī)，其包括一對相對旋轉(zhuǎn)的冷卻輥和用于清潔至少一個冷卻輥的冷卻輥清潔裝置，這對冷卻輥以所需距離彼此水平地分隔開，以由供給至輥的熔融金屬從輥間的輥隙生成薄帶，所述冷卻輥清潔裝置包括包括刷輥、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、和推壓裝置，所述刷輥具有定位成平行于所述冷卻輥的輥筒構(gòu)件，所述輥筒構(gòu)件包括連接至所述輥筒構(gòu)件并用于接觸所述冷卻輥的外周緣的多個毛刷，所述毛刷沿所述輥筒構(gòu)件的長度分隔開，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置用于旋轉(zhuǎn)所述刷輥，以使所述毛刷與所述冷卻輥的外周緣接觸并沿與所述冷卻輥的外周緣的運(yùn)動方向相同或相反的方向移動，而所述推壓裝置用于推壓所述毛刷抵靠所述冷卻輥。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種在雙輥鑄機(jī)中連續(xù)鑄造金屬帶材的方法，其包括以下步驟：

(a)組裝一對可相對旋轉(zhuǎn)的水平的冷卻輥，以在兩者間形成能夠穿過其鑄造薄帶的輥隙，并且鄰接所述冷卻輥的端部組裝一對限制側(cè)壩，這對限制側(cè)壩能夠限制被支持在所述冷卻輥上并形成在所述輥隙上方的鑄造表面上的熔融金屬的鑄池；

(b)組裝金屬輸送系統(tǒng)，所述金屬輸送系統(tǒng)設(shè)置在所述輥隙上方，并且能夠排出熔融金屬以形成被支持在所述冷卻輥上的所述鑄池；

(c)組裝側(cè)壩致動器，各側(cè)壩致動器能夠向施加側(cè)壩軸向力，使側(cè)壩處于選定位置；

(d)相對于各冷卻輥組裝上述的冷卻輥清潔裝置，使毛刷與所述冷卻輥的外周面發(fā)生接觸；以及

(e)輸送熔融金屬并形成鑄池，同時旋轉(zhuǎn)所述冷卻輥以及從所述冷卻輥之間的輥隙向下鑄造帶材，并通過所述冷卻輥清潔裝置從各冷卻輥擦刷掉附著的氧化層。

所述金屬可以是鋼。

本發(fā)明的效果

本發(fā)明的冷卻輥清潔裝置使得能夠?qū)崿F(xiàn)沿冷卻輥的外周面的整個有效寬度去除附著的氧化物，以允許在冷卻輥的外周面處從熔融金屬中均勻地獲取熱，使雙輥鑄機(jī)中形成的鋼帶的厚度波動最小化，從而提高帶產(chǎn)出率。

附圖說明

現(xiàn)在參考附圖僅以示例方式描述本發(fā)明，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的雙輥鑄機(jī)的一部分的示意性側(cè)視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的、適用于圖1所示鑄機(jī)的刷輥的透視圖；

圖3是一測試設(shè)備的示意圖，該測試設(shè)備用于測量在指定條件下使圖2所示刷輥和現(xiàn)有技術(shù)的濃密植入型刷輥與以一角度定位的壓板發(fā)生接觸時的壓力分布；

圖4是示出圖3所示測試設(shè)備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖；

圖5是一測試設(shè)備的示意圖，該測試設(shè)備用于測量使圖2所示刷輥和現(xiàn)有技術(shù)的濃密植入型刷輥與壓板發(fā)生接觸時的壓力分布，其中所述壓板貼附有在表面中形成有線性凹部的樹脂膜；

圖6是示出圖5所示測試設(shè)備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖；而

圖7是柱狀圖，示出了基于圖3所示實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行的測試的壓力波動系數(shù)的比較結(jié)果、和基于圖5所示實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行的測試的壓力波動系數(shù)的比較結(jié)果。

具體實(shí)施方式

參考圖1，用于連續(xù)鑄造薄鋼帶的雙輥鑄機(jī)的一部分包括一對可相對旋轉(zhuǎn)的冷卻輥1。冷卻輥1具有橫向定位以在其間形成輥隙g的外周面。這些外周面形成鑄造表面。冷卻輥1安裝在輥箱(未示出)中，以便操作和移動。輥箱有助于在鑄機(jī)中作為一個單元將準(zhǔn)備用于鑄造的冷卻輥從設(shè)置位置快速移動到進(jìn)行操作的鑄造位置，并有助于在要替換冷卻輥時從鑄造位置輕松地移走冷卻輥。輥箱并不存在期望的特定構(gòu)造，只要它能實(shí)現(xiàn)促進(jìn)冷卻輥的移動和定位的功能。

鑄造作業(yè)期間，熔融鋼經(jīng)由金屬輸送系統(tǒng)供給至鑄機(jī)。熔融鋼流至定位在輥隙g上方冷卻輥1之間的至少一個金屬輸送嘴3、或芯嘴。從輸送嘴3排出的如此輸送的熔融鋼在輥隙g上方形成熔融鋼的鑄池5，鑄池5被支持在鑄輥1的鑄造表面上。該鑄池5在冷卻輥1的端部被一對側(cè)封板或限制板側(cè)壩2(圖1中部分地以虛線示出)限制在鑄造區(qū)域中。鑄池5的上表面(一般稱為“彎液面”水平)可上升到輸送嘴3的底部的上方，使得輸送嘴3的下部被浸沒在鑄池5中。

冷卻輥1內(nèi)部受到水冷，使得在冷卻輥12以相同速度相對旋轉(zhuǎn)時，冷卻輥12每旋轉(zhuǎn)一圈，隨著外周面移動至接觸并經(jīng)過鑄池5，在外周面上凝固形成殼。殼在冷卻輥12之間的輥隙18處被匯集，以生成從輥隙18向下輸送的凝固的薄鑄鋼帶產(chǎn)品21。輥隙g處冷卻輥1之間的間隙形成為在輥隙處的凝殼之間保持分離以使半固態(tài)鋼存在于穿過輥隙的殼之間的空間中，并且隨后至少部分地在輥隙下方的鑄帶內(nèi)凝固于凝殼之間。

圖1示出了雙輥鑄機(jī)，其生成從輥隙g向下通過的薄鑄帶s。鑄帶的厚度可在約0.3～2.0mm之間。

圖1所示雙輥鑄機(jī)還包括冷卻輥清潔裝置4，用于去除積聚在各冷卻輥1的外周面上的氧化物。

參考圖1和2，各冷卻輥清潔裝置4包括可自由旋轉(zhuǎn)的刷輥9和呈刷毛形態(tài)的毛刷7，其中刷毛植入刷輥的一些部分中，用于接觸冷卻輥1中的一個的外周面。毛刷7不覆蓋刷輥9的整個外周面，如同上述已知刷輥那樣，并且刷輥9包括沿刷輥9的長度使毛刷7分開的部分8(見圖2)。在圖2中，毛刷7配置成沿刷輥的長度圍繞刷輥以螺旋路徑纏繞而成的線條，并且空間8也呈將相鄰線條的毛刷7分隔開的線條形狀。刷輥9的毛刷7可設(shè)置成單個螺旋線條，也可設(shè)置成線性地分開并相對于刷輥9的筒體6的縱向軸線傾斜的多個線條。毛刷7通過焊接或以其它方式固定至刷輥9。因此，毛刷7的各刷毛能夠發(fā)生彈性變形，這使得刷輥9的毛刷7能夠適應(yīng)于冷卻輥1的外周面的波動，并充分擦刷表面。

冷卻輥清潔裝置4還包括呈馬達(dá)形式的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置10，其連接至刷輥9，并且能夠在毛刷7與冷卻輥1的外周面之間的接觸點(diǎn)處沿與冷卻輥1的外周面的運(yùn)動方向相反的運(yùn)動方向驅(qū)動刷輥9。

冷卻輥清潔裝置4還包括推壓裝置11，推壓裝置11施加力以推壓刷輥9抵靠冷卻輥1。推壓裝置11包括可旋轉(zhuǎn)地支持刷輥9的軸頸箱12。推壓裝置11還包括銷子13和液壓缸14，所述銷子13平行于刷輥9的軸線延伸，并可旋轉(zhuǎn)地支持軸頸箱12，而所述液壓缸14能夠施加力以通過朝冷卻輥1搖動銷子13上的軸頸箱12來推壓刷輥9抵靠冷卻輥1。

現(xiàn)在進(jìn)一步參考以下示例來描述本發(fā)明。

在上述雙輥鑄機(jī)的使用中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置10使刷輥9在毛刷7與冷卻輥1的外周面之間的接觸點(diǎn)處沿與冷卻輥1的外周面的運(yùn)動方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，而刷輥9的毛刷7通過推壓裝置11壓靠冷卻輥1。如上所述，因?yàn)樾枰纬删哂泄诿嫘螤钜赃m應(yīng)鑄造期間的熱載荷的輥1，以及因?yàn)楦邷貭顟B(tài)下的熱應(yīng)力，所以冷卻輥1具有復(fù)雜的輪廓。與具有濃密剛性刷毛陣列的現(xiàn)有技術(shù)刷輥不同，形成圖1和2所示實(shí)施例的毛刷7的各刷毛能夠因毛刷7之間的沿軸向分隔開的無刷毛部分8而發(fā)生彈性變形，因此能夠良好地順從于冷卻輥1的外周面，并且能夠均勻地擦刷(即拋光)冷卻輥1的外周面。因此，冷卻輥1的外周面上的附著氧化層不存在厚度波動，并且外周面能夠從熔融金屬中獲取大量熱，并且熱是在冷卻輥1的外周面從熔融金屬中均勻地被獲取的。因此，在冷卻輥1的外周面上凝固并形成的鋼帶的厚度波動最小。

圖3是一示意圖，示出了一個實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其用于測量圖2所示類型的刷輥9(相對于軸線的螺旋角度為30度，線束為16條)和已知的濃密植入型刷輥9在與傾斜(tanθ＝1/500)壓板15發(fā)生接觸時的壓力分布，其中，所述壓板15貼附有帶色壓力敏感膜16，測量條件如下：

刷輥外徑：φ250mm

輥筒構(gòu)件外徑：160mm

刷輥的有效寬度：500mm

刷輥上的刷毛材料：聚丙烯

刷子刷毛直徑：φ0.5mm

下壓載荷：150n～300n

旋轉(zhuǎn)速率：1500rpm

下壓時間：4秒～5秒

壓力敏感膜16：寬度300mm、高度40mm。

壓力敏感膜16使得能夠測量壓板15上的壓力分布。

對在實(shí)驗(yàn)中承受刷輥9和9’的壓力的帶色壓力敏感膜16進(jìn)行圖像分析。圖4示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖4是從該分析得到的壓力對距刷輥9和9’的左側(cè)的距離的曲線圖。

從圖4的曲線圖可清楚看出，來自本發(fā)明的螺旋刷輥9的壓力水平大于已知的濃密植入型刷輥9’的壓力水平。可以認(rèn)為，刷輥9的更好的性能是由于本發(fā)明的螺旋刷輥9比起已知的濃密植入型刷輥9’，在任意給定時刻同時與壓板15的壓力表面發(fā)生接觸的刷毛數(shù)量較少。因此，即使假定相同的壓縮載荷，在任意給定時刻作用于個體刷毛的載荷在本發(fā)明的螺旋刷輥9的情況下比在已知的濃密植入型刷輥9’的情況下大。此外，進(jìn)一步參考圖4，濃密植入刷毛型刷輥9’的傾斜接觸的影響是清楚可見的，而這種影響在本發(fā)明的螺旋刷輥9的情況下是不明顯的。

基于上述實(shí)驗(yàn)，可預(yù)期的是在實(shí)際的雙輥型連鑄機(jī)中，初始冠面和高溫操作的組合將在冷卻輥1的外周面中生成復(fù)雜的彎曲形狀，但是本發(fā)明的螺旋刷輥9響應(yīng)冷卻輥1的這種表面輪廓，并且預(yù)期能夠提供良好的清潔性能。

圖5是一示意圖，示出了另一實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其用于測量圖2所示類型的刷輥9和已知的濃密植入型刷輥9’在這些刷輥9與貼附有樹脂膜18(0.2mm厚)的壓板15發(fā)生接觸時的壓力分布，所述樹脂膜18中相對于刷輥9和9’的軸線成直角地形成有線性凹部17(3mm或5mm寬，0.2mm深)，并且膜18貼附有壓力敏感膜16，測量條件與上述條件相同，概述如下：

刷輥外徑：φ250mm

輥筒構(gòu)件外徑：160mm

刷輥的有效寬度：500mm

刷輥上的刷毛材料：聚丙烯

刷子刷毛直徑：φ0.5mm

下壓載荷：150n～300n

旋轉(zhuǎn)速率：1500rpm

下壓時間：4秒～5秒

壓力敏感膜16：寬度300mm、高度40mm。

圖6是從對使用圖5所示設(shè)備進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的分析中得到的壓力對距刷輥9和9’的左側(cè)的距離的曲線圖。

從圖6的曲線圖可清楚看出，本發(fā)明的螺旋形刷輥9的壓力水平高于已知的濃密植入型刷輥9’的壓力水平。如上所說明的，可以認(rèn)為這種較高的壓力是由于本發(fā)明的螺旋刷輥9比起已知的濃密植入型刷輥9’，在任意給定時刻同時與壓板15的壓力表面發(fā)生接觸的刷毛數(shù)量較少。因此，即使假定相同的壓縮載荷，在任意給定時刻作用于個體刷毛的載荷在本發(fā)明的螺旋刷輥9的情況下比在已知的濃密植入型刷輥9’的情況下大，其表現(xiàn)為壓力以宏觀水平增大。

因此，當(dāng)基于這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果將壓力波動系數(shù)(＝標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均壓力×100[％])確定為波動性的指標(biāo)時，當(dāng)刷輥9和9’在傾斜位置(tanθ＝1/500)與壓板15發(fā)生接觸時(見圖3)，以及當(dāng)刷輥9和9’與具有帶有線性凹部17(3mm或5mm寬；0.2mm深)的樹脂膜(0.2mm厚)的壓板15發(fā)生接觸時(見圖5)，從圖7可看出，本發(fā)明的螺旋形刷輥9的壓力波動系數(shù)低于現(xiàn)有技術(shù)的濃密植入型刷輥9’的壓力波動系數(shù)，并且壓力的空間波動較少。

因此，通過采用圖1和2所示的冷卻輥清潔裝置4，能夠在冷卻輥1的外周面上在其整個有效寬度上去除積聚的氧化物，以便能夠在冷卻輥1外周面從熔融鋼(或其它熔融金屬)中均勻地獲取熱，并消除凝固形成的鋼帶的尺度的不均勻，從而改善產(chǎn)出率。

用于上述雙輥型連鑄機(jī)的清潔裝置的一般原則并不局限于所述示例，在不脫離本發(fā)明的精神的前提下當(dāng)然可以做出多種不同的變型。