铸辊及生产铸辊的方法技术

本发明专利技术涉及一种铸辊，用于在双辊或单辊设备中连续铸造金属薄带，尤其是钢带，包括具有外侧表面（４）的辊芯（１）和环形辊壳（２），环形辊壳（２）包围辊芯、冷缩在其上并且具有内侧表面（５）。为防止辊壳相对于辊芯的移动，本发明专利技术提出，在相对设置且形成冷缩连接的侧表面（４、５）中的至少一个上形成在侧表面上的突起和凹陷，至少其中一些突起和凹陷的取向在铸辊轴线（８）的方向，并且径向宽度至少为２ｕｍ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铸辊，用于在双辊或单辊铸造设备中进行的特别是钢带的金属薄带连续铸造，所述铸辊具有带外侧表面的辊芯和包围辊芯的环形辊壳，辊壳冷缩在辊芯上并且具有内侧表面和中央的铸辊轴线，本专利技术还涉及一种用于此类铸辊的生产方法。
技术介绍
这种类型的铸辊用于制造厚度最大可达到10mm的金属带，将液态金属浇在至少一个铸辊的表面，其至少部分固化并成形为适当的带形。如果金属熔液主要浇在一个铸辊上，这即被称为单辊铸造工艺。如果将金属熔液引入到铸造辊隙，该辊隙由两个彼此相隔一定距离的铸辊形成，金属熔液在两个铸辊表面固化从而形成金属带，这被称为双辊铸造工艺。在这些铸造工艺中，大量的热在短时间内从铸辊表面散到铸辊内部。这是通过铸辊设有由热传导良好的材料制成的辊壳来实现的，优选由铜或铜合金制造辊壳，利用水冷回路进行内部冷却。这种类型的铸辊已经有说明，例如在US-A 5,191,925或DE-C41 30 002中。US-A 5,191,925公开了一种铸辊，其中，两个环形辊壳套在具有冷却管的辊芯上，通过焊接缝两个辊壳彼此连接，或者一个辊壳通过电沉积在另一个辊壳上制造而成。DE-C41 30 002公开了一种铸辊，其中，在辊芯和辊壳之间的连接通过铜焊来实现，利用合适的铜焊料，优选为一条这种铜焊料的形式，在组装之前将铜焊料施加并固定在辊芯和辊壳之间。利用冷缩配合工艺将辊壳拉套在辊芯上，以这种方式，形成临时的连接，然后进行更耗时的铜焊工艺。在传统的连铸设备中，在整个带材生产线上，已知连铸模型之后跟随着的是受到很低热载荷的支撑和引导辊，其用于支撑浇铸带材(DE-C 40 27 225)；在这些支撑和引导辊的情形下，利用配合安装件通过冷缩配合连接件将辊壳拉套在辊芯上，该配合连接件遵照适当的标准，然后设在辊壳和辊芯之间。由于设备所需的高生产率，在金属带顶铸的铸辊的辊壳上产生极限热载荷循环，特别是在铸钢时。已知必须要通过辊壳来实现高达15MW/m2和更高的散热率。在生产中，在所述类型的铸辊结构中，该铸辊通常由铜管冷缩套在钢芯上制造而得，与热载荷相关发生的局部循环周向应力波动引起可导致铜管壳在钢芯上移动的周向力。该移动导致铜管壳与钢芯之间接触表面积的黏附变化，通常导致焊接点的迅速老化。结果，铜管壳或焊接点的使用寿命显著降低。即使对于所提出的铜焊接缝，除了其制造复杂外，还不适于防止这种类型的辊壳在长期发生局部高热载荷的情况下进行的移动。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是避免上述现有技术中的缺点，并提出一种铸辊及制造该类型铸辊的方法，在铸辊和辊芯之间的连接点可以抵抗热载荷和机械载荷，同时在长时间内防止辊壳在辊芯上的移动。在引言中所述类型的铸辊中，该目的可以通过这一事实实现，即，彼此相对设置并且形成冷缩连接的侧表面中的至少一个在侧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铸辊轴线的方向，并且其径向宽度至少为2um。侧表面上的突起和凹陷形成取向主要基本平行于铸辊轴线且具有最小的径向宽度的支撑表面，并且产生防止辊壳沿圆周方向相对于辊芯移动的附加阻力。利用这些支撑表面的随机分布，其径向宽度相应于2um的定义粗糙度Rz。如果突起和凹陷在彼此相对设置的支撑表面中的至少一个上形成表面结构，可以实现辊壳与辊芯之间的稳定连接，其中，侧表面的表面结构具有的粗糙度Rz在2um与1500um之间，优选在10um和500um之间。利用这种程度的粗糙度，可以实现突起到相对侧表面内的最佳穿过，同时产生冷缩连接，因此利用各个支撑表面形成的足够大的全部支撑表面抵消了辊壳的转动。为防止辊壳在铸辊轴线方向的移动，并确保辊壳在辊芯上的完全对中，相对设置的侧表面中的至少一个具有在与轴线正交的对称铸辊平面内以及直接围绕该平面的突起和凹陷，突起和凹陷基本沿着其中一个侧表面的整个周边，具有至少2um的径向宽度，优选至少为0.2mm，特别是在1-15mm之间，优选取向沿周边方向。或者，这些突起和凹陷在与轴线正交的对称铸辊平面内以及直接围绕该平面，在相对设置的侧表面中的至少一个上，形成一个表面结构，其中侧表面的粗糙度在2um与1500um之间。如果突起和凹陷形成的支撑表面基本为径向取向并且在铸辊轴线的方向，其纵向长度小于或等于侧表面的长度，则可以最佳实现这一效果。制造以这种方式取向的支撑表面，例如，如果在铸辊轴线方向对侧表面进行例如滚花的加工。如果凹槽峰之间的距离优选在0.1和1.7mm之间，并且峰与谷之间的距离在0.06与0.8mm之间，从而在侧表面上得到的基本为V形的凹槽形式产生与其他侧表面的固定接合。而且，如果在彼此相对设置的侧表面的区域，利用不同硬度的材料制成辊芯与环形辊壳，并且至少具有更高侧表面硬度的部件的侧表面具有预定的粗糙度，已经证明这是有利的。辊壳冷缩配合到辊芯上，较硬侧表面的粗糙图案将其自身压印到较软的侧表面上，引起整个表面上的正向微锁定，其远优于可以在标准冷缩配合操作中达到的摩擦锁定。在较硬与较软侧表面区域内的边缘层之间的硬度差异可以达到至少20％，但优选高于50％，其中较软侧表面的硬度至少应低于220HB，优选低于150HB。对于所述现有技术中的铸辊，对于辊芯由钢制成，而环形辊壳由铜或铜合金制成，已经证明这是有利的。形成由钢制成的辊芯为铸辊结构提供了需要的操作强度，必须形成由铜或铜合金制成的辊壳，以便足够的热量可以从浇铸在其上的金属熔液中逸散。为了使设计的冷缩配合能不考虑辊芯和辊壳的选择材料以及其他影响即可实现最佳接合，最好将接合层设置在辊芯与辊壳之间，以及形成接合层的材料设置在两个相互连接的表面中的一个上。在这种情况下，其中一个相互连接表面具有预定的粗糙度或表面结构，而形成接合层的材料沉积在另一个侧表面上。优选接合层包括金属或金属合金，耐磨颗粒可嵌入接合层内。这些耐磨颗粒包括金属氧化物颗粒或小片，例如氧化铝、氧化铬或类似材料及其混合物。这些颗粒可以包括碳化物颗粒或小片，例如碳化钛、碳化钨、碳化硅或具有相似性质的材料及其混合物。金属氧化物与碳化物的混合物也是有利的。具有高硬度的金属氧化物与碳化物嵌入基体材料中，另外加强了侧表面之间的互锁。也可以用非常硬的材料形成接合层，例如等离子陶瓷，其中，该材料施加到其中一个侧表面上，其施加方式为同时形成理想的粗糙度。优选接合层的层厚为0.05-1.2mm。嵌入其中的耐磨颗粒的晶粒尺寸小于40um，优选小于10um。在本专利技术的铸辊的另一实施例中，包括在辊芯内的且平行于铸辊轴线的沿侧表面分布的凹槽，凹槽固定杆安装到侧表面内，该固定杆沿径向突出辊芯侧表面至少2um。在冷缩连接中突出于辊芯侧表面的固定杆被压入辊壳的侧表面，并且其本身形成防止辊壳转动的支撑表面，并且由于被冲压到辊壳内，还在其中产生相对的支撑面。最好这些固定杆在辊芯侧表面上突出的高度不大于1500um，这是因为其被冲压到辊壳内的程度受到限制。如果在两个侧表面之间的齐平接触不能仅通过固定杆被压入辊壳内实现，优选还可以在与辊芯内凹槽相对的位置，在辊壳内碾轧出小深度的浅缺口。根据另一实施例，固定杆在辊芯侧表面上沿径向突出500um至15mm。这样，也可将凹槽碾轧入辊壳的内部侧表面，在每一情形下，这些凹槽与辊芯侧表面的凹槽相对定位，容纳一个固定杆。固定杆的侧面和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸辊，用于在双辊或单辊铸造设备中连续铸造金属薄带，尤其是钢带，包括具有外侧表面（４）的辊芯（１）和环形辊壳（２），环形辊壳（２）包围辊芯、冷缩在其上并且具有内侧表面（５）及中央的铸辊轴线（８），其特征在于，彼此相对设置且形成冷缩连接的侧表面（４，５）中的至少一个具有在侧表面上的突起和凹陷，至少其中一些突起和凹陷的取向在铸辊轴线（８）的方向，并且径向宽度至少为２ｕｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：热拉尔德霍恩比希勒，热拉尔德埃克施托费尔，托马斯赖特尔，让米歇尔达马斯，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔卑斯工业设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]