鑄輥及生產(chǎn)鑄輥的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鑄輥，用于在雙輥或單輥設(shè)備中連續(xù)鑄造金屬薄帶，尤其是鋼帶，包括具有外側(cè)表面（４）的輥芯（１）和環(huán)形輥殼（２），環(huán)形輥殼（２）包圍輥芯、冷縮在其上并且具有內(nèi)側(cè)表面（５）。為防止輥殼相對(duì)于輥芯的移動(dòng)，本發(fā)明專利技術(shù)提出，在相對(duì)設(shè)置且形成冷縮連接的側(cè)表面（４、５）中的至少一個(gè)上形成在側(cè)表面上的突起和凹陷，至少其中一些突起和凹陷的取向在鑄輥軸線（８）的方向，并且徑向?qū)挾戎辽贋椋玻酰怼＃?該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種鑄輥，用于在雙輥或單輥鑄造設(shè)備中進(jìn)行的特別是鋼帶的金屬薄帶連續(xù)鑄造，所述鑄輥具有帶外側(cè)表面的輥芯和包圍輥芯的環(huán)形輥殼，輥殼冷縮在輥芯上并且具有內(nèi)側(cè)表面和中央的鑄輥軸線，本專利技術(shù)還涉及一種用于此類鑄輥的生產(chǎn)方法。
技術(shù)介紹
這種類型的鑄輥用于制造厚度最大可達(dá)到10mm的金屬帶，將液態(tài)金屬澆在至少一個(gè)鑄輥的表面，其至少部分固化并成形為適當(dāng)?shù)膸巍Ｈ绻饘偃垡褐饕獫苍谝粋€(gè)鑄輥上，這即被稱為單輥鑄造工藝。如果將金屬熔液引入到鑄造輥隙，該輥隙由兩個(gè)彼此相隔一定距離的鑄輥形成，金屬熔液在兩個(gè)鑄輥表面固化從而形成金屬帶，這被稱為雙輥鑄造工藝。在這些鑄造工藝中，大量的熱在短時(shí)間內(nèi)從鑄輥表面散到鑄輥內(nèi)部。這是通過鑄輥設(shè)有由熱傳導(dǎo)良好的材料制成的輥殼來實(shí)現(xiàn)的，優(yōu)選由銅或銅合金制造輥殼，利用水冷回路進(jìn)行內(nèi)部冷卻。這種類型的鑄輥已經(jīng)有說明，例如在US-A 5,191,925或DE-C41 30 002中。US-A 5,191,925公開了一種鑄輥，其中，兩個(gè)環(huán)形輥殼套在具有冷卻管的輥芯上，通過焊接縫兩個(gè)輥殼彼此連接，或者一個(gè)輥殼通過電沉積在另一個(gè)輥殼上制造而成。DE-C41 30 002公開了一種鑄輥，其中，在輥芯和輥殼之間的連接通過銅焊來實(shí)現(xiàn)，利用合適的銅焊料，優(yōu)選為一條這種銅焊料的形式，在組裝之前將銅焊料施加并固定在輥芯和輥殼之間。利用冷縮配合工藝將輥殼拉套在輥芯上，以這種方式，形成臨時(shí)的連接，然后進(jìn)行更耗時(shí)的銅焊工藝。在傳統(tǒng)的連鑄設(shè)備中，在整個(gè)帶材生產(chǎn)線上，已知連鑄模型之后跟隨著的是受到很低熱載荷的支撐和引導(dǎo)輥，其用于支撐澆鑄帶材(DE-C 40 27 225)；在這些支撐和引導(dǎo)輥的情形下，利用配合安裝件通過冷縮配合連接件將輥殼拉套在輥芯上，該配合連接件遵照適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，然后設(shè)在輥殼和輥芯之間。由于設(shè)備所需的高生產(chǎn)率，在金屬帶頂鑄的鑄輥的輥殼上產(chǎn)生極限熱載荷循環(huán)，特別是在鑄鋼時(shí)。已知必須要通過輥殼來實(shí)現(xiàn)高達(dá)15MW/m2和更高的散熱率。在生產(chǎn)中，在所述類型的鑄輥結(jié)構(gòu)中，該鑄輥通常由銅管冷縮套在鋼芯上制造而得，與熱載荷相關(guān)發(fā)生的局部循環(huán)周向應(yīng)力波動(dòng)引起可導(dǎo)致銅管殼在鋼芯上移動(dòng)的周向力。該移動(dòng)導(dǎo)致銅管殼與鋼芯之間接觸表面積的黏附變化，通常導(dǎo)致焊接點(diǎn)的迅速老化。結(jié)果，銅管殼或焊接點(diǎn)的使用壽命顯著降低。即使對(duì)于所提出的銅焊接縫，除了其制造復(fù)雜外，還不適于防止這種類型的輥殼在長期發(fā)生局部高熱載荷的情況下進(jìn)行的移動(dòng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的是避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，并提出一種鑄輥及制造該類型鑄輥的方法，在鑄輥和輥芯之間的連接點(diǎn)可以抵抗熱載荷和機(jī)械載荷，同時(shí)在長時(shí)間內(nèi)防止輥殼在輥芯上的移動(dòng)。在引言中所述類型的鑄輥中，該目的可以通過這一事實(shí)實(shí)現(xiàn)，即，彼此相對(duì)設(shè)置并且形成冷縮連接的側(cè)表面中的至少一個(gè)在側(cè)表面上具有突起和凹陷，至少其中部分突起和凹陷的取向在鑄輥軸線的方向，并且其徑向?qū)挾戎辽贋?um。側(cè)表面上的突起和凹陷形成取向主要基本平行于鑄輥軸線且具有最小的徑向?qū)挾鹊闹伪砻妫⑶耶a(chǎn)生防止輥殼沿圓周方向相對(duì)于輥芯移動(dòng)的附加阻力。利用這些支撐表面的隨機(jī)分布，其徑向?qū)挾认鄳?yīng)于2um的定義粗糙度Rz。如果突起和凹陷在彼此相對(duì)設(shè)置的支撐表面中的至少一個(gè)上形成表面結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)輥殼與輥芯之間的穩(wěn)定連接，其中，側(cè)表面的表面結(jié)構(gòu)具有的粗糙度Rz在2um與1500um之間，優(yōu)選在10um和500um之間。利用這種程度的粗糙度，可以實(shí)現(xiàn)突起到相對(duì)側(cè)表面內(nèi)的最佳穿過，同時(shí)產(chǎn)生冷縮連接，因此利用各個(gè)支撐表面形成的足夠大的全部支撐表面抵消了輥殼的轉(zhuǎn)動(dòng)。為防止輥殼在鑄輥軸線方向的移動(dòng)，并確保輥殼在輥芯上的完全對(duì)中，相對(duì)設(shè)置的側(cè)表面中的至少一個(gè)具有在與軸線正交的對(duì)稱鑄輥平面內(nèi)以及直接圍繞該平面的突起和凹陷，突起和凹陷基本沿著其中一個(gè)側(cè)表面的整個(gè)周邊，具有至少2um的徑向?qū)挾龋瑑?yōu)選至少為0.2mm，特別是在1-15mm之間，優(yōu)選取向沿周邊方向。或者，這些突起和凹陷在與軸線正交的對(duì)稱鑄輥平面內(nèi)以及直接圍繞該平面，在相對(duì)設(shè)置的側(cè)表面中的至少一個(gè)上，形成一個(gè)表面結(jié)構(gòu)，其中側(cè)表面的粗糙度在2um與1500um之間。如果突起和凹陷形成的支撐表面基本為徑向取向并且在鑄輥軸線的方向，其縱向長度小于或等于側(cè)表面的長度，則可以最佳實(shí)現(xiàn)這一效果。制造以這種方式取向的支撐表面，例如，如果在鑄輥軸線方向?qū)?cè)表面進(jìn)行例如滾花的加工。如果凹槽峰之間的距離優(yōu)選在0.1和1.7mm之間，并且峰與谷之間的距離在0.06與0.8mm之間，從而在側(cè)表面上得到的基本為V形的凹槽形式產(chǎn)生與其他側(cè)表面的固定接合。而且，如果在彼此相對(duì)設(shè)置的側(cè)表面的區(qū)域，利用不同硬度的材料制成輥芯與環(huán)形輥殼，并且至少具有更高側(cè)表面硬度的部件的側(cè)表面具有預(yù)定的粗糙度，已經(jīng)證明這是有利的。輥殼冷縮配合到輥芯上，較硬側(cè)表面的粗糙圖案將其自身壓印到較軟的側(cè)表面上，引起整個(gè)表面上的正向微鎖定，其遠(yuǎn)優(yōu)于可以在標(biāo)準(zhǔn)冷縮配合操作中達(dá)到的摩擦鎖定。在較硬與較軟側(cè)表面區(qū)域內(nèi)的邊緣層之間的硬度差異可以達(dá)到至少20％，但優(yōu)選高于50％，其中較軟側(cè)表面的硬度至少應(yīng)低于220HB，優(yōu)選低于150HB。對(duì)于所述現(xiàn)有技術(shù)中的鑄輥，對(duì)于輥芯由鋼制成，而環(huán)形輥殼由銅或銅合金制成，已經(jīng)證明這是有利的。形成由鋼制成的輥芯為鑄輥結(jié)構(gòu)提供了需要的操作強(qiáng)度，必須形成由銅或銅合金制成的輥殼，以便足夠的熱量可以從澆鑄在其上的金屬熔液中逸散。為了使設(shè)計(jì)的冷縮配合能不考慮輥芯和輥殼的選擇材料以及其他影響即可實(shí)現(xiàn)最佳接合，最好將接合層設(shè)置在輥芯與輥殼之間，以及形成接合層的材料設(shè)置在兩個(gè)相互連接的表面中的一個(gè)上。在這種情況下，其中一個(gè)相互連接表面具有預(yù)定的粗糙度或表面結(jié)構(gòu)，而形成接合層的材料沉積在另一個(gè)側(cè)表面上。優(yōu)選接合層包括金屬或金屬合金，耐磨顆粒可嵌入接合層內(nèi)。這些耐磨顆粒包括金屬氧化物顆粒或小片，例如氧化鋁、氧化鉻或類似材料及其混合物。這些顆粒可以包括碳化物顆粒或小片，例如碳化鈦、碳化鎢、碳化硅或具有相似性質(zhì)的材料及其混合物。金屬氧化物與碳化物的混合物也是有利的。具有高硬度的金屬氧化物與碳化物嵌入基體材料中，另外加強(qiáng)了側(cè)表面之間的互鎖。也可以用非常硬的材料形成接合層，例如等離子陶瓷，其中，該材料施加到其中一個(gè)側(cè)表面上，其施加方式為同時(shí)形成理想的粗糙度。優(yōu)選接合層的層厚為0.05-1.2mm。嵌入其中的耐磨顆粒的晶粒尺寸小于40um，優(yōu)選小于10um。在本專利技術(shù)的鑄輥的另一實(shí)施例中，包括在輥芯內(nèi)的且平行于鑄輥軸線的沿側(cè)表面分布的凹槽，凹槽固定桿安裝到側(cè)表面內(nèi)，該固定桿沿徑向突出輥芯側(cè)表面至少2um。在冷縮連接中突出于輥芯側(cè)表面的固定桿被壓入輥殼的側(cè)表面，并且其本身形成防止輥殼轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐表面，并且由于被沖壓到輥殼內(nèi)，還在其中產(chǎn)生相對(duì)的支撐面。最好這些固定桿在輥芯側(cè)表面上突出的高度不大于1500um，這是因?yàn)槠浔粵_壓到輥殼內(nèi)的程度受到限制。如果在兩個(gè)側(cè)表面之間的齊平接觸不能僅通過固定桿被壓入輥殼內(nèi)實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選還可以在與輥芯內(nèi)凹槽相對(duì)的位置，在輥殼內(nèi)碾軋出小深度的淺缺口。根據(jù)另一實(shí)施例，固定桿在輥芯側(cè)表面上沿徑向突出500um至15mm。這樣，也可將凹槽碾軋入輥殼的內(nèi)部側(cè)表面，在每一情形下，這些凹槽與輥芯側(cè)表面的凹槽相對(duì)定位，容納一個(gè)固定桿。固定桿的側(cè)面和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鑄輥，用于在雙輥或單輥鑄造設(shè)備中連續(xù)鑄造金屬薄帶，尤其是鋼帶，包括具有外側(cè)表面（４）的輥芯（１）和環(huán)形輥殼（２），環(huán)形輥殼（２）包圍輥芯、冷縮在其上并且具有內(nèi)側(cè)表面（５）及中央的鑄輥軸線（８），其特征在于，彼此相對(duì)設(shè)置且形成冷縮連接的側(cè)表面（４，５）中的至少一個(gè)具有在側(cè)表面上的突起和凹陷，至少其中一些突起和凹陷的取向在鑄輥軸線（８）的方向，并且徑向?qū)挾戎辽贋椋玻酰怼?

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：熱拉爾德霍恩比希勒，熱拉爾德埃克施托費(fèi)爾，托馬斯賴特爾，讓米歇爾達(dá)馬斯，
申請(專利權(quán))人：奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾卑斯工業(yè)設(shè)備制造有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：AT[奧地利]