专利名称：用于导向连续金属铸造机的铸带的设备的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种连续金属铸造机，其具有由循环铸带或多个铸带提供的基本直线形的或者平坦的移动模腔或者模室，必须从连续金属铸造机的进口端对所述的铸带进行导向、导引或者引导，使其进入并且沿着模室或铸造区域并从此处到达出口。本发明特别涉及在连续金属铸造机的进口处对配置有非旋转、带悬浮式、半柱形铸带支撑结构的连续金属铸造机上的循环金属铸带进行导向、引导或导引。
背景技术：
用于铸造熔融金属的双带式连续铸造机采用上方和下方循环铸带，它们较薄且宽。该铸带由本领域公知的适当的、导热的、柔性的金属材料形成。上方和下方铸带均在高张力下围绕各个铸带支架在基本椭圆形的路径中旋转。旋转的上方和下方铸带形成移动模具铸造区域。该铸造区域在所谓平坦的铸带之间形成，该铸带从连续金属铸造机的进口进入铸造区域并且从此处离开。因此，铸造区域沿着表面上平坦的铸造平面从连续金属铸造机的进口端延伸到其出口端。
在其基本椭圆形的路径中旋转时，各个铸带直接并且紧密地接触关于铸造区域的进口和出口的进口端和出口端并且连续地围绕这两个辊筒行进。可选的，各个铸带可以围绕相组合的进口端非旋转、带悬浮式、半柱形铸带支撑结构和进口端。该非旋转、悬浮式、半柱形铸带支撑设备通常采用高压空气或者其它流体以浮动或者“悬浮”铸带，使其沿着固定设备移动并且在其基本为椭圆形的路径中旋转。该高压流体从半柱形流体枕壳射出，该半柱形流体枕壳悬浮铸带并且有助于其进行旋转。分别在美国专利No.6,386,267和No.6,575,226中描述了该设备和方法，所述专利通过引用而整体结合于此。
非旋转、悬浮式、半柱形铸带支撑设备和出口端的结合提供了多种优点。使用这种结合在铸造机中提供了另外的空间，该空间可用于改进对铸带的冷却、支撑和稳固。然而，利用任何一种结合形式，都应该张紧、引导或导向铸带，并且在一些情形中，在进入模具的铸造部分之前对铸带预加热。在下面更加详细地描述这些功能。
一般通过移动铸造机的出口端辊筒而将铸带张紧。各个铸带在移动模具铸造区域的整个宽度上均处于显著的和均匀的张力下。一般通过沿着水平于或者平行于铸造平面的方向移动出口端辊筒而实现这种张紧。
除了被张紧之外，上方和下方铸带还需要被导向和引导。当铸带在铸造机操作期间旋转时，它们趋于以不可预测的方式侧向移动。铸带导向是用于在期望方向中引起有意的横向运动从而在熔融金属铸造期间实现或者保持铸带的理想轨迹。然而，不能通过利用边缘引导方式限制铸带的侧向运动而导向或引导铸带。高张力铸带围绕辊筒的侧向运动涉及如此大的侧向或者边缘方向的作用力，以至旋转铸带的边缘会被运动限制边缘引导件扭曲、弄皱和撕裂。
因此，传统上，当铸带直接接触各个辊筒的周边表面时，通过稍微的倾斜出口端辊筒的旋转轴线而导向或者引导铸带。出口端辊筒的旋转轴线或者水平的或者竖直的(或者这两种方式相结合)关于被导向铸带的铸造区域平面倾斜或歪斜。通过采用竖直倾斜导向铸带是最为有效的。在下面并且在美国专利No.4,901,785中更加详细描述了水平和竖直倾斜导向，所述专利通过引用而整体结合于此。
将出口端辊筒的旋转轴线水平倾斜或者水平歪斜用以相对于出口端辊筒的旋转轴线产生很小的前置角，该小的前置角使得铸带在期望的侧向方向中接近出口端辊筒从而实现受控的水平倾斜铸带导向。铸带在出口端辊筒上沿侧向方向的行进也关于进口端辊筒的旋转轴线产生循环带的小前置角，从而在进口端辊筒处导致类似的受控水平倾斜铸带导向。
将出口端辊筒的旋转轴线竖直倾斜或竖直歪斜用以相对于出口端辊筒的旋转轴线产生很小的前置角。同时，铸带关于出口端辊筒的旋转轴线产生相关的小的前置角。换言之，对于传统铸造机的竖直倾斜导向，铸带关于辊筒旋转平面以一定的角度绕在进口端辊筒和进口端辊筒上，该角度等于进口端辊筒关于进口端辊筒的竖直偏移角度。
然而，用非旋转、悬浮式、半柱形铸带支撑设备替代进口端辊筒直接影响到两种铸带导向思想。由于高张力铸带未与旋转的进口端辊筒表面形成直接的、或紧密的接触，从而对进口端流体枕铸带导向控制产生不利影响。因此，当不存在铸带与旋转的进口端辊筒表面的直接接触时，水平倾斜的侧到侧作用力差值导向以及竖直倾斜前置角导向不能精确地控制铸带轨迹。
因此，创造性地结合较窄的台肩辊筒与流体枕设计使得流体枕和铸造平面的主要优点均能实现，而不会降低标准铸带的导向能力。
而且，通常对铸带预加热以确保能够铸造出均匀高质量的产品。在进入模具之间对铸带预加热降低了铸带中的热致应变，由此有助于在铸造期间保持铸带的平坦。平它的铸带能够保护被铸造的固化熔融金属不受由于高温铸造引起的不可预测的铸带扭曲的影响。在美国专利No.4,537,243中公开了铸带预加热，所述专利通过引用而整体结合于此。
在采用非旋转、悬浮式、半柱形铸带支撑设备的铸造机中，通过使用高温高压流体例如空气、水或蒸汽能够支持铸带并且预加热铸带。为了安全地完成这些功能，对高温高压流体实现有效的边缘密封和受控排放是重要的。一般的，高温高压流体被排放到周边环境中。然而，理想的是，收集并且储存高温流体从而它可被回收并且有可能被循环，而不是被排放到周边环境中。
根据上述，对于配置有非旋转、悬浮式、半柱形铸带支撑设备的铸造机，需要有效的铸带导向或引导系统。同样的，需要有效收集和存储高温高压流体的系统，从而该流体可被回收并且可能循环利用。本发明结合非旋转、带悬浮式、半柱形铸带支撑结构采用旋转台肩辊筒，从而有助于实现铸带预加热的要求并且实现这些需要。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种改进的设备和方法，用于通过邻近流体枕支撑结构的每一侧设置窄的台肩辊筒设备，而在采用非旋转、悬浮式、半柱形流体枕铸带支撑设备的连续熔融金属铸造机上，在铸造机的进口处有效地引导铸带。
本发明的另一个目的在于提供一种设备和方法，其有助于对加压流体进行边缘密封，在配置有非旋转、悬浮式、半柱形流体枕铸带支撑件的铸造机中，该加压流体用于支撑铸带。
本发明的再一个目的在于提供一种设备和方法，其有助于对加压流体进行受控排放，在配置有非旋转、悬浮式、半柱形流体枕铸带支撑件的铸造机中，该加压流体用于支撑铸带。
本发明的还一个目的在于提供一种设备和方法，其有助于实现在配置有非旋转、悬浮式、半柱形流体枕铸带支撑设备的连续熔融金属铸造机上对铸带进行预加热的要求，该支撑设备在铸造机的进口处采用加热加压的流体以用于支撑铸带。
本发明的又一个目的在于提供一种设备和方法，其有助于对加热加压流体的潜在回收，该流体用于在配置有非旋转、悬浮式、半柱形流体枕铸带支撑件的铸造机中预加热并且支撑铸带。
本发明的一个实施例包括一种设备和方法，用于在连续金属铸造机上沿着基本椭圆形的路径引导移动的、柔性的、张紧的铸带。该连续金属铸造机具有进口端、出口端和从进口端向出口端延伸的移动模铸区域。该设备和方法在铸造机进口端和出口端的每一个处还具有铸带支撑结构。该设备和方法包括非旋转、悬浮式、半柱形流体枕铸带支撑结构，其在铸造机的进口端处覆盖最大宽度的铸带铸造部分。流体枕具有邻近流体枕每一侧的窄的台肩辊筒。每个窄的台肩辊筒支撑铸带的一部分，该部分的宽度显著小于由流体枕铸带支撑结构所支撑部分的宽度，该窄的台肩辊筒与出口端导向辊筒协作以用于保持铸带的侧向位置。
附图的简要说明根据附图和在下面给出的本发明的详细描述，可以更加充分地理解本发明的这些和其它目的、方面、特征、和优点。
图1为配置有非旋转、半柱形流体枕铸带支撑结构的现有技术连续熔融金属铸造机的侧视图，以提供本发明可有利地应用于其中的铸造机类型的一个实例；图2为熔融金属铸造机的铸造机支架的放大的、局部断面侧视图，示意出在上方和下方铸造机支架的进口端处，流体枕和根据本发明实施例构造的台肩辊筒设备的位置；图3为图2所示下方铸造机支架的放大俯视图，其中铸带局部切除以揭示流体枕和一个台肩辊筒组件；图4为从上游或进口端进入模具进口的图2所示上方和下方铸造机支架的放大视图，示意出利用出口端辊筒的竖直歪斜对铸带进行导向或引导；图5为图4所示底部铸造机支架的放大俯视图，其中铸带被局部切除以示意出台肩辊筒设备的布置以及利用出口端辊筒的竖直歪斜对铸带进行导向或引导；图5A为图2所示下方支架的放大俯视图，其中铸带被局部切除以示意出铸造宽度磁性支持辊的使用及其在台肩辊筒组件之间的布置；图5B为图2所示上方利下方支架的放大断面侧视图，以更加详细示意出位于上方和下方支架进口端处的流体枕壳、台肩辊筒组件和磁性支持辊；图6为图3所示台肩辊筒设备的放大的断面俯视图，以更加详细示出具有周边密封件和相关结构的组件的细节；图6A为现有技术加压流体枕铸带支撑结构的截面图，示意出悬浮的铸带以及将加压流体排放到周边环境中的措施；图6B为利用根据本发明实施例构造的台肩辊筒组件改进的加压流体枕铸带支撑结构的截面图，示意出台肩辊筒设备如何有助于收集加压流体。
具体实施例方式
在Hazelett美国专利3,123,874、3,937,270和4,901,785中描述了连续熔融金属铸造机，所述专利其整体通过引用结合于此。这些铸造机为双带铸造机，其在所有侧上限制凝固的金属产品。然而，一些铸造机仅仅使用围绕一个支架旋转的一个铸带。这里关于双带连续金属铸造机进行描述，同时应该理解，本发明也可适用于单带铸造机。
此外，本申请描述具有基本水平的、或者近似如此的，熔融金属铸造角度。然而，本发明适用于使用任何铸造角度的所有铸造机。
最后，如在这里所使用的，术语“柱形”和“半柱形”应被广义理解，从而涵盖具有柱形表面的结构，该表面具有基本圆形的、或者基本凸形的曲率。该术语也包括在铸造机的进口端处结合锥形体。
现在参考图1，如图所示，双带铸造机20配置有上方和下方非旋转、悬浮式、半柱形流体枕铸带支撑设备40、42。如上所述，流体枕40是一种类型的铸带支撑设备，其涉及朝向铸带的柱形弯曲的内表面施加加压流体以悬浮铸带。铸带支撑设备40、42包括流体枕壳44。下方和上方支架用L和U表示。通过本领域已知的熔融金属进给设备(未示出)，熔融金属被引入移动模腔M的进口端22中。在左侧用大的开口箭头24概略示出对熔融金属的这种引入。在图1右侧示出的连续铸造产品P从移动模腔M的出口端出现(箭头26)。
移动模腔M的下侧和上侧分别由旋转的上方和下方循环、柔性、薄规格、金属制、导热的铸带28和30界定。这些铸带28、30在其内表面利用快速移动的液体冷却剂、通常为加压水进行冷却。移动模腔M的两个水平侧利用本领域已知的两个旋转边缘坝32界定。仍然参考图1，利用月牙形构形的辊子33引导边缘坝32进入进口22。利用位于移动模铸区域或模腔M的出口(下游)端上方的、可被旋转驱动的上方出口端辊筒34驱动上方铸带28(如箭头36所示)。利用位于移动模腔M的出口端下方的、可被旋转驱动的下方出口端辊筒38驱动下方铸带30和边缘坝32(如箭头37所示)。在上而所引用的专利中给出关于这种双带铸造机的进一步的信息。
图2示出在图1所示类型的双带铸造机，其配置有本发明的窄的台肩辊筒设备50。台肩辊筒设备50邻近流体枕壳44位于上方铸造机支架U的进口/上游端22处以及下方铸造机支架L的进口/上游端处。箭头24示出从金属进给系统(未示出)进入铸造机中的熔融金属流动方向，并且箭头26示出当其在下游或出口端离开铸造机时固化金属流动方向。其它未编号的箭头表示用于各个铸造机支架U、L的每个铸带28、30当在移动模腔M中从上游端向下游端行进时的行进方向，以及，同样重要的，各个铸带28、30在各个支架的上游端处朝向台肩辊筒设备50的回路行进。
参考图3，各个窄的台肩辊筒设备50牢固地并且准确地利用滚柱轴承安装在流体枕壳44的水平轴上。一个台肩辊筒50位于半柱形加压流体枕壳44的内侧边缘上并且另一个台肩辊筒位于流体枕壳44的外侧边缘上以形成对称的铸带支撑/张紧/导向系统，该系统将在后面描述。流体枕的宽度匹配铸模的最大宽度。各个台肩辊筒组件50被完全封装、密封和润滑以在铸造机操作的很长时间内与其相应的流体枕组件42保持必要的和准确的关系。而且，台肩辊筒50的旋转轴线与半柱形流体枕壳44的曲率轴线基本相同。
本发明的一个重要方面在于，在流体枕壳的边缘处定位台肩辊筒组件并且将它们的轴对准流体枕的曲率。这种构造允许铸带的有效熔融金属铸造区域利用流体枕壳无摩擦地悬浮，同时铸带的非铸造区域由窄的台肩辊筒支撑，它们用于施加作用力以导向或引导铸带。
图4示出分别通过上方和下方出口端辊筒34、38的竖直歪斜对铸带28、30进行铸带导向或引导。粗的水平实轮廓线示出上方和下方进口端台肩辊筒和流体枕组件50、44位于其主基准位置中，其轴处于水平方向。竖直箭头示出两个支架的铸带旋转方向。倾斜的轮廓线示出上方和下方的下游出口端辊筒34、38处于其中一个铸带导向位置中，水平轴从水平方向歪斜。重要的是，注意到用于铸带导向目的的倾斜角度通常很小。图4放大了该倾斜角度以用于示意的目的。当下游出口端辊筒34、38如所示那样竖直歪斜时，铸带28、30将行进并且导向或引导到铸造机的右侧或外侧。在美国专利No.4,901,785和6,026,887中描述了这种导向类型，所述专利其整体通过引用结合于此。
现在参考图5，底部出口端辊筒38沿着与图4所示的相同方向歪斜。该图更加清楚地示意了铸带30在横向中朝向下方支架L的外侧行进/导向行为，如图所示。当铸带30的移动模制区域绕到出口端辊筒38上时，铸带30绕到出口端辊筒38上的角度使得铸带30朝向一侧缓慢行进，这里为支架L的外侧。
在一个优选实施例中，台肩辊筒50自由旋转。此外，各个台肩辊筒50的周边表面可选地覆盖有至少70Shore-A硬度级的弹性体，其提供小量的柔顺性以便于铸带导向或引导。更具体的，该弹性体平衡铸带张力由此引导铸带以保持最佳铸带轨迹。该弹性体还有助于通过改进的密封性而容纳加压流体。
图5A示意出台肩辊筒组件50关于流体枕壳44的布置。该组件50位于流体枕壳44的相对端或侧上，即位于流体枕壳44的内侧和外侧边缘，从而允许磁性支持辊54置于组件50之间的空间中。这种构造是本发明的一个重要方面，其中磁性支持辊在铸带的最大铸造宽度的移动模制表面或区域上为铸带提供支撑和稳固性，由此防止在铸带中产生热扭曲。在美国专利No.5,728,036中描述了这种支持辊的功能和使用，所述专利其整体通过引用结合于此。
如上所述，本发明的台肩辊筒还为加压流体提供有效的边缘密封、收集以及受控排放，该流体用于悬浮并且，理想的，加热铸带。在图5B、6、6A和6B中示意了这种功用性，这将在下面更加详细描述。
图5B示出流体枕壳44、台肩辊筒50和磁性支持辊54。参考下方支架L，如箭头60所示，加压流体被引入流体枕壳的内部腔室56中。然后加压流体通过喷嘴58被喷射进铸带30和流体枕壳44外表面之间的空间中。加压流体由此将铸带30悬浮在流体枕壳44上。如上所述，本发明的重要方面在于将加压流体密封。除了用于悬浮铸带之外，加压流体理想的用于将铸带预加热，因此是高温的。与简单地将流体排放到周边环境不同，本发明的台肩辊筒50有助于对热的、高压流体进行收集、受控排放和潜在的再循环处理。在如何实现这一目的方面，图6、6A和6B提供了另外的细节。
参考图6，台肩辊筒50与流体枕44形成流体连通，并且朝向流体枕44形成周边或者边缘密封件52。该边缘密封件52位于台肩辊筒50的周边上并且防止用于悬浮铸带30的加压流体泄漏。如将会理解的，这些边缘密封件52的作用对于铸造机的可靠操作而言是重要的，特别是当加压的热空气、加压的热水、蒸汽或其它流体不仅用于铸带悬浮，而且还用于在铸带进入铸造机的模制区域之前对铸带预加热时。
此外，台肩辊筒50可具有沿其周面或表面的周边延伸的凹槽64从而以受控的方式排放加压流体。这降低了由于对整个宽度的铸带进行预加热的需要而进入台肩辊筒中的热量并且降低了台肩辊筒的热膨胀。此外，当采用铸带预加热时，台肩辊筒组件50的内部水冷却可用于降低台肩辊筒运行温度。
参考图6A，在现有技术流体枕壳44中，将加压流体自由地排放到周边环境，如箭头66所示。然而，图6B示出本发明的台肩辊筒50并且示意出台肩辊筒50如何密封并且可控地排放加压流体。如6那样，台肩辊筒的最外表面利用密封径路或者开槽的台肩辊筒表面凹槽64改进，以限制加压流体并且防止其不受控地从系统泄漏。
因此，台肩辊筒50为用于铸带悬浮、加压流体控制、潜在铸带预加热和可能的加压流体回收目的的流体提供受控的、压力流体密封的或者排放功能。可选的，台肩辊筒50的周边覆盖有最少70Shore-A硬度级的弹性体，以便于容纳加压流体而将其密封。
如通过考虑在图1-6B中的实施例而可以理解的，本发明提供一种台肩辊筒设备50，其与出口端辊筒34、38的竖直歪斜导向相结合，在配置有半柱形、带悬浮式、流体枕壳44的连续熔融金属铸造机20上引导或导向铸带28、30。台肩辊筒设备50还可被设计为形成边缘密封件52以抑制用于在流体枕壳44上悬浮铸带28、30的加压流体的泄漏。而且，在台肩辊筒50的周面中形成凹槽或者径路64允许也可被加热的加压流体以受控的方式排放并且能够循环利用。
虽然参考优选实施例描述了本发明，本领域普通技术人员可以理解，在不背离本发明基本范围的前提下，可以做出各种明显的改变，并且利用等价形式替代其元件。因此，本发明并不局限于所披露的具体实施例，而是本发明包括所有等价形式的实施例。
权利要求
1.一种用于在连续金属铸造机上沿着基本椭圆形的路径引导移动的、柔性的、张紧的铸带的设备，所述连续金属铸造机具有接收熔融金属的进口端、在此处铸造产品离开该机器的出口端，和从所述进口端向所述出口端延伸的移动模铸区域，所述设备包括位于铸造机进口端处的非旋转、半柱形流体枕，所述流体枕朝向铸带的柱形弯曲的内表面施加加压流体以悬浮所述铸带，其中所述流体为空气、水或蒸汽；位于铸造机出口端处的辊筒，该辊筒可关于在移动模铸区域中的铸带平面竖直和水平地歪斜，其中所述辊筒的竖直和水平歪斜对铸带进行导向；一对窄辊，各个窄辊位于移动模铸区域的外侧并且邻近位于铸造机进口端处的流体枕的相对端部，其中各个所述窄辊的旋转轴线与流体枕的曲率轴线基本相同，所述窄辊对铸带进行引导；并且其中，当所述铸带沿其基本椭圆形的路径旋转时，辊筒的导向与利用窄辊实现的铸带引导相配合以保持铸带的最优铸带轨迹。
2.根据权利要求1所述的设备，其中各个窄辊的周边与半柱形流体枕的各个端部形成流体连通并且对其形成密封，所述密封防止用于从流体枕悬浮铸带的加压流体的非受控泄漏。
3.根据权利要求2所述的设备，其中各个窄辊与流体枕的端部形成流体连通，并且支撑铸带一部分的各个窄辊的表面具有沿着窄辊表面的整个周边延伸的至少一个凹槽，所述凹槽为用于从流体枕悬浮铸带的加压流体提供受控排放。
4.根据权利要求1所述的设备，其中支撑铸带一部分的各个窄辊的表面涂覆有至少70 Shore-A硬度级的弹性体材料，所述弹性体材料平衡铸带张力由此引导铸带以保持最优铸带轨迹，所述弹性体材料还有助于容纳加压流体以进行密封。
5.根据权利要求2所述的设备，其中空气或水被加热。
6.根据权利要求5所述的设备，其中各个窄辊与流体枕的端部形成流体连通，并且支撑铸带一部分的各个窄辊的表面具有沿着窄辊表面的整个周边延伸的至少一个凹槽，所述凹槽便于用以悬浮和预加热铸带的加热加压水的使用和回收。
7.根据权利要求5所述的设备，其中支撑铸带一部分的窄辊的表面涂覆有至少70 Shore-A硬度级的弹性体材料，所述弹性体材料平衡铸带张力由此引导铸带以保持最优铸带轨迹，所述弹性体材料有助于容纳加热加压流体以进行密封。
全文摘要
一种设备，用于在连续金属铸造机上沿着基本椭圆形的路径引导移动的、柔性的、张紧的铸带。该连续金属铸造机具有进口端、出口端和从进口端向出口端延伸的移动模铸区域。该设备在铸造机进口端处具有非旋转流体枕结构。该流体枕结构支撑铸带的模宽。该设备在铸造机的进口端处具有两个窄的台肩辊筒，它们邻近进口端流体枕结构的相对侧。各个窄辊支撑铸带位于移动模铸区域外侧的一部分。当铸带沿其基本椭圆形的路径旋转时，各个窄辊围绕流体枕结构引导铸带。该设备还便于用于围绕流体枕结构悬浮铸带的加压流体的密封、受控排放和回收。
文档编号B22D11/06GK1951603SQ200610159289
公开日2007年4月25日 申请日期2006年9月26日 优先权日2005年10月19日
发明者J·F·巴里·伍德, R·威廉·黑兹利特 申请人:黑兹利特公司