[发明专利]金属氧化物熔融材料连续铸造装置

说明书

本发明涉及对熔融材料尤为金属氧化物连续铸造的一种快速冷却和凝固装置，该装置由两个中空、液体内冷且其间有一条连铸前闭合而连铸时张开的缝隙14之旋转驱动滚轮1、2以及从端部挡住滚轮1、2间的浇注室并允许滚轮转动的密封元件11、12所组成。

由EP-B-0057651所已知的这样一种装置中装有轴线平行的圆柱状滚轮，轮间缝隙在连铸前由插入的石棉块所封闭，并该滚轮与在其圆柱体端部圆周面上密封靠置的密封元件一起构成浇注室。用于调节连铸的缝隙宽度总可预先确定，从而相应每个缝隙宽度都配置成形的密封元件。为获得在通过滚轮缝隙最窄部位所形成的金属氧化物坯芯仍处于熔融状态，要使滚轮的内冷强度和滚轮转数互相协调。因此，应该排除对滚轮施加强制力，正如当金属氧化物铸坯已在最窄部位出现完全凝固时，就要调节滚轮那样。

由于滚轮外表面上因内冷造成的大温差和与金属氧化物熔体接触部位的强烈局部加热，使转动着的滚轮中产生很大的交变热应力，特别是在圆柱外壁至轮毂的各过渡部位及在各冷却剂流通口上，这样，材料会迅速疲劳，并出现疲劳断裂。

作为本发明基础的任务就在于，将这类装置设计成能藉结构简便的措施使旋转滚轮上的热应力减到最小值。

本发明就该任务以上述装置为出发点，通过使滚轮1、2均制成截锥体，在每个截锥体的较大直径基面9、10邻近处置有一个和基面9、10直径相同的圆柱体5、6和一个基本上敞开的 端面23，而且每个截锥体在直径较小的端面7、8上用一平隔板所密封，同时每个滚轮1、2的外形近似于球形罩22的轮廓接近，而得以解决。由于每个滚轮的外轮廓近似于球壳，就可获得一种少缺口的滚轮结构，这样，由于持续变化的热应力所致的材料疲劳可大大地减小。因为截锥体比等直径的圆柱滚轮具有较大的主曲率半径，所以同等直径的圆柱滚轮相比，在最窄位置附近形成一条较窄缝隙，从而在缝隙中会更好地散热。圆柱滚轮要形成这样的缝隙，直径就需大得多。对于在缝隙最窄位置的区域内已在滚轮上凝固的材料层熔接而言，滚轮曲率半径大是合宜的，这样，材料可长时间保持加压。滚轮在每个截锥体的基面区域内均有这些部分。

借助驱动滚轮1、2的轴20通过基本上敞开的圆柱体5、6端面23，一直延伸到截锥体较小直径的端面7、8处并在此轮毂21固定，就可简便地将传动轴固定在滚轮上处于很大交变热应力的作用范围之外。

基于滚轮的锥形外形，压制力的作用线大致在滚轮直径最大处与滚轮轴线相交，以致在悬置支承结构的情况下，滚轮轴颈上的弯矩变得很小。此外，还保护了轴承元件和滚轮传动元件不受材料铸坯辐射热的作用。这样，可以使用商业上通用的无级调速电动减速器组来驱动滚轮。

当滚轮1、2的轴线3、4在同一平面上并互相平行时，滚轮截锥体在其端面范围有着不等的圆周速度。这意味着，从缝隙通过的金属氧化物在这些范围内发生强制滑动，因此，在金属氧化物上施加有扭转作用，它会导致在凝固的材料上出现紧密而有规则的裂纹，这对随后的破碎是有利的。

当每个密封元件11、12不受缝隙宽度制约，而总与滚轮2、1之一圆柱体6、5处于密封接触，并可沿另一滚轮1、2截锥 体的较小端面7、8密封接触地移动时，就可以与轮间缝隙无关地，简便地保持端部密封，于是，只要使某一滚轮，或者同时两个滚轮在其轴线方向上移动，就可改变轮间缝隙。

当滚轮1、2的轴线3、4在同一平面上相交时，这截锥体互相对应的区域有着相同的圆周速度，而圆周速度从截锥体较小直径的端面到其基面是越来越大。

当密封元件11、12为角型板，其中之一角板可沿两个滚轮1、2的截锥体较小端面7、8不受缝隙宽度制约地以密封接触状态移动，而另一个则同两个滚轮1、2的圆柱体5、6保持密封接触时，如果使滚轮之一沿其轴线移动来调节轮间缝隙或使两个滚轮同时垂直缝隙移动，则可保持端面侧的密封，而不受缝隙调节的制约。

当滚轮1、2的轴线3、4所处平面倾斜于水平面某一角度，以使熔体与滚轮1、2外侧面17、18之间的接触角到处相等时，在滚轮轴线相交的情况下整个材料铸坯宽度上可达到均匀的冷却时间。这是因为，在截锥体较大圆周速度区内，液态金属氧化物的浇注水平面和在向截锥体较小直径端延伸的较小圆周速度区内之浇注水平面相比，在隙缝之上有一个的较大高度。

当两个滚轮1、2的具有相同的截锥体锥角，其角度在60°与120°之间，特别有利的是并近似于球形罩的轮廓，最佳锥角为90°。

当密封元件11、12由多孔道的石墨组成，并经由连接管道与排除空气氧的保护气体压力源连通时，可阻止密封元件在所处的高温下烧毁。