连续铸造装置的冷却筒及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够连续铸造出热变形少而良好的带状铸片的冷却筒及其制造方法。该冷却筒包括刚性材料５１、冷却用材料５３以及耐热材料５４的三层构造。刚性材料５１用奥氏体系不锈钢，冷却用材料５３用铜或铜合金，耐热材料５４用镍或其合金、或钴或其合金制成。驱动旋转的中空轴５２热装在刚性材料５１的两端后，并且螺栓５２ａ予以固紧。在冷却用材料５３的内部贯穿设有流通冷媒用的冷却孔５７、５８。冷却孔５７、５８通过冷却通路５７ａ、５８ａ与由隔壁６１、６２和管状隔壁６３形成的冷却媒体流路连接在一起。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双筒式连续铸造装置或单筒式。历来，在用单筒或用双筒连续铸造带状铸片的装置中，关于防止热变形而考虑的冷却筒的构造曾提出种种方案。图6所示为根据日本专利特开平3-169461号而公开的“用于在单辊或双辊之间进行连续铸造的装置的辊”，即这种冷却筒的一例。在该辊中与金属熔液接触的套筒7的中央部分与芯部6对接，并被侧板4和环状的夹紧部件3机械地约束着，芯部6通过其毂部1固定在转轴2上。在套筒7和芯部6的内部如图6的箭头所示流通着冷却液使套筒7冷却。在上述辊中，由于套筒7被芯部6机械地约束着，在离开约束部的位置上有较大的热变形，并且，该热变形的程度随着铸造时间而增大。这是因为，套筒7产生的热应力超过屈服应力，致使套筒7与芯部6的连接应力下降。另外，由于套筒7的热延伸而引起的套筒7与芯部6之间的滑动使两者的嵌合面磨掉，致使连接力慢慢下降，终于产生间隙。因此，随着铸造时间决定铸片形状的冷却辊的热变形变大是一个缺点。就冷却筒的工作而言，套筒7如用钢那样热传导率低的材料制成时只能用几分钟，如用铜合金那样热传导率高的材料制成时也只能用几小时便达到限度。而在该限度附近，热变形会超过1000μm，铸片的隆起的偏差也会超过±50μm，这也是一个缺点。本专利技术的一个课题是要提供能消除前述在连续铸造装置的冷却筒中所看到的缺点而能充分防止热变形的冷却筒，从而提供能连续铸造出中央与两端板厚差小的高质量的带状铸片的冷却筒。本专利技术的另一个课题是要使从金属熔液传导到冷却筒上的热传导小，同时使传导到冷却筒上的热迅速除去，并且，使冷却筒的耐蚀性和刚性提高来防止变形，使其寿命长。本专利技术还有一个课题是要提供刚性高的并且能使从金属熔液传导来的热除去的具有冷媒圆滑地流通结构的冷却筒。本专利技术另外还有一个课题是要提供能使从金属熔液传导来的热迅速除去同时又能防止温度分布的不均一、具有这样的冷媒流通构造的冷却筒。另外，本专利技术还有一个课题是要提供使不同金属能用可靠性高的金相结构上的接合面来接合以便制出刚性高、难以发生变形并且寿命长的连续铸造装置用的制造方法。本专利技术为了解决在连续铸造装置用冷却筒方面的上述课题，具有三层构造，一层是圆筒状的刚性材料，另一层是圆筒状的冷却用材料以其内周面嵌插在该刚性材料的外周面上，与该外周面在金相结构上接合，第三层是耐热材料，用电镀方法形成在该冷却用材料的外周面上;而在上述冷却用材料的内部在其全部圆周上贯穿设有许多沿上述冷却筒的轴向延伸的冷却孔，这些冷却孔在轴向上的两端与上述刚性材料的内周部连接成为冷媒通路。这样，按照本专利技术的冷却筒采用的结构，具有刚性材料、在其外侧用金相结构接合的冷却用材料以及在其外周面上用电镀形成的耐热材料的三层构造，并且在其冷却用材料的内部贯穿设有许多冷却媒体用的冷却孔。这种冷却筒在使用时，先使冷却筒旋转，同时连续供给金属熔液，使它冷却面凝固，这样就能连续铸造出高质量的带状铸片。这是因为，冷却筒上的耐热材料使金属熔液的显热和凝固热较少传导到冷却用材料上，而传导到冷却用材料上的上述的热由于冷却用材料冷却孔内流通的冷媒将热传导出去使其温度较少上升，并且，冷却用材料上仅仅由于残留温度分布不均一而造成的热变形也由于刚性材料的约束而变小。另外，本专利技术为了解决上述课题，上述刚性材料是由奥氏体系的不锈钢构成的，上述冷却用材料是由铜和铜合金两者中任一构成的，上述耐热材料是由镍、镍合金、钴、钴合金那样的单一镀层和镍-普利那依特(ポリナィト)-铬那样的复合镀层中任一构成的。按照本专利技术，上述刚性材料采用奥氏体系不锈钢、上述冷却用材料采用铜或铜合金、上述耐热材料采用上述的镍-普利那依特-铬、镍和钴等金属，这些材料构成的冷却筒可以增加下列作用刚性材料由于奥氏体系不锈钢的高耐蚀性可使寿命长久，由于其高杨氏模数在使用中可以提高刚性，增大对冷却用材料的约束力。另外，采用铜或铜合金的冷却用材料由于其热导性提高，从辊表面的耐热材料传导来的热可被冷媒迅速传导出去而冷却，使它的热变形减少。另外，薄壁而热导率较低的镍-普利那依特-铬、镍或钴等金属制成的耐热材料，在连续铸造时高温方面的消耗可以减少，金属熔液的显热和凝结热传导到冷却用材料上的数量亦可减少。另外还有，本专利技术为了解决上述课题，所采用的冷却筒，除了上述刚性材料的内径尺寸与外径尺寸是按0.4-0.6的比值成形的以外，上述冷却用材料的各相邻冷却孔中心在滚筒圆周方向的间隔为冷却孔中心与上述冷却用材料外周面之间的距离的2倍以内。这样做的好处是，按照本专利技术，所使用的冷却筒的刚性材料具有内径对外径之比为0.4-0.6，可以增加的作用是，由于圆筒状刚性材料的厚壁，在其内部冷媒圆滑地流通的程度可以增大，其刚性还可提高，对只剩下温度分布不均一的冷却用材料的约束力可以增大，从而可以制出热变形小的质量高的带状铸片。另外，按照本专利技术所采用的冷却筒，相邻冷却孔中心在滚筒圆周方向上的间隔为冷却孔中心与冷却用材料外周面之间的距离的2倍以内，可增加的作用是，由于冷却用材料各冷却孔在圆周方向上的间隔较小，因此可以促进冷媒在冷却用材料冷却孔内的流通而引起的冷却用材料的冷却，同时还可减少冷却用材料的温度分布不均一的程度，从而能够连续铸造出高质量的带状铸片。此外，本专利技术为了解决其冷却筒在制造方法方面的课题，所采用的冷却筒的制造方法是，在嵌插有圆筒状刚性材料的冷却用材料的外周面上再嵌插约束材料，两者的接合面上隔有分型剂，使上述刚性材料与上述冷却用材料的接合面保持在真空状态升温到900℃以上并保持着，再在上述刚性材料的内周侧加热使其温度比上述约束材料高，由于上述刚性材料与上述约束材料热膨胀之差而加压在上述接合面上用冶金方法完成接合后，再在冷却用材料的表面上电镀耐热材料，形成镀层。这样做的好处是，按照本专利技术的冷却筒的制造方法，刚性材料和冷却用材料是在金相结构上接合的，刚性材料、冷却用材料和约束用材料加热时，使刚性材料与冷却用材料的接合面保持在真空状态升温到900℃以上，并在刚性材料的内周侧加热使其温度比约束材料高，由于刚性材料的膨胀比约束材料大，冷却用材料被约束材料约束，因而在上述接合面上作用着该项金相结构接合所必要的表面压力，刚性材料的外周面与冷却用材料的内周面在金相结构上牢固地接合起来。接合完毕且在常温下冷却，在冷却用材料与约束材料之间由于隔着分型剂，没有在金相结构上接合，因此冷却用材料和刚性材料能够容易地从约束材料中拔出。在金相结构上接合和成形加工后再将耐热材料电镀在冷却用材料的外表面上形成镀层。现将附图简单说明如下附图说明图1为示出采用本专利技术一个实施例的冷却筒的双筒式连续铸造装置的要部的单侧剖开的平面图。图2为图1中沿Ⅱ-Ⅱ线剖面的放大侧面图。图3为图中要部的放大侧面图。图4为示出在本专利技术的冷却筒制造方法中刚性材料与冷却用材料在金相结构上的接合方式的纵剖面图。图5为在冷却筒上设有鼓状的预变形时表示带状铸片的变形量的图。图6为现有技术的冷却筒的一例的单侧剖面图。以下将用附图1到4对本专利技术的连续铸造装置的冷却筒的实施例和本专利技术的冷却筒的制造方法的实施方式进行具体说明。在图1到图3中，刚性材料51是由SUS304的奥氏体系不锈钢制成内径272mm、外径512mm、厚120mm、长600mm的圆筒状，内径/外径比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续铸造装置的冷却筒，用旋转的冷却筒使金属熔液冷却而凝固，连续铸造带状铸片；其特征在于，该连续铸造装置的冷却筒具有三层构造，其中第一层为圆筒状的刚性材料，第二层为内周面嵌插在同一刚性材料的外周面上并与上述外周面在金相结构上接合的圆筒状的冷却用材料，第三层为在同一冷却用材料的外周面上用电镀形成镀层的耐热材料，在上述冷却用材料的内部在其全圆周上贯穿设有沿上述冷却筒的轴向延伸的冷却孔，还具有上述各冷却孔的轴向两端与上述刚性材料的内周部连接的冷媒通路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木邦政，胁山洋一，松本隆博，田中喜三郎，山本惠一，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]