用来润滑双辊式带材连铸机中的边部挡板的装置及其方法 发明的背景
1.发明的技术领域
本发明涉及一种用于润滑双辊式带材连铸机中的边部挡板的装置和方法，在此，带材通过在一对铸辊之间加入一个金属熔池来连续制造。更具体的，本发明涉及一种用于润滑双辊式带材连铸机中的边部挡板的装置和方法，在此，在铸辊与边部挡板之间的摩擦面上形成一个连续的均匀润滑界面层，以便能降低该边部挡板耐火材料地耐损，并能保护该铸辊的摩擦面，从而改善设备的运行性能和使用期限。
2.已有技术的描述
通常，如图1所示，一个双辊式带材连铸机100从一个中间包110中通过一个熔化金属供应喷嘴112将熔化金属122加入一对旋转的铸辊120中间，从而直接制造厚为若干mm的金属带材。
进一步，该铸辊120相互平行布置，而在该铸辊的两个端面装有称作“边部挡板140”的耐火板。在带材铸造过程中，该边部挡板140防止熔化金属122从铸辊120中溢出。为了防止该边部挡板140被熔化金属122的压力向后推挤，液压装置支承在该边部挡140的背面(图中未示意液压装置)。
用来防止熔化金属122溢出的边部挡板140和因边部挡板140和铸辊120之间的摩擦而受到磨损。当铸造操作长时间进行时，由于边部挡板140的过量磨损，使铸造稳定性恶化。因此需要降低磨损速度，以便延长连铸机的预期寿命。
进一步，该铸辊120由于其与边部挡板140的摩擦而受到磨损，其结果是，该铸辊120的摩擦面125受到破坏。这种破坏加速了边部挡板140的耐火材料142的磨损。因此，需要防止铸辊120的摩擦面125产生磨损。
该边部挡板140由一种耐火基材制造，该材料具有很高的抗热冲击强度、超高温机械强度和很低的热变形性，例如高铝红柱石(莫来石)、熔融石英、碳化硅或类似材料。此外，在边部挡板140的摩擦面加上一个陶瓷层142，该陶瓷层具有很高的耐高温抗冲击强度、耐高耐腐蚀能力(抵抗熔化金属的浸蚀)、韧性、良好的加工性能等，例如，Si3N4-BN合成物，AlN(氮化铝)-BN合成物，SiC(碳化硅)-BN合成物，或类似材料(参见图2)。该陶瓷层142因其以2-4kgf/cm2的压力紧靠在高速旋转的铸辊上而受到磨损。
通常在该陶瓷层142的合成材料中含有占体积40～60％的硼(BN)的情况下，磨损速度大约为0.5mm/min。
因此，如果连铸操作长时间进行，磨损变得很严重，其结果是铸造稳定性变坏，且该边部挡板140的使用期限和预期寿命被缩短。
例如该陶瓷层142的陶瓷材料为高硬度材料，尽管可降低磨损速度，但该铸辊120的摩擦面125受到破坏，也会带来严重问题。
这样，在所述铸辊120的摩擦面125与该陶瓷层142之间的位置，产生严重的摩擦。如果该陶瓷层142的硬度或耐磨性比铸辊120的摩擦面125更高，则该边部挡板140的磨损减小了，但是该铸辊120的摩擦面125的磨损变得更高了。在一个恶化的条件下，在铸辊120会形成麻点，其结果使所制造的带材的边缘部分带有缺陷，且熔化金属从铸辊120之间溢出，这些都是严重的问题。
因此，日本专利公报No.Hei-7-68352公开了如下的方法。即：在边部挡板140上的由于与铸辊140接触而产生摩擦的位置，附加一种氮化硼合成物陶瓷层，该材料具有润滑性和一种适当的耐磨性。在此方式中，该边部挡板140的陶瓷层142耐磨性较低，使该陶瓷层受到磨损，以此保护铸辊120的摩擦面125，并防止熔化金属的溢出。
然而，该边部挡板由弹簧或液压缸持续支撑(图中没有示意)，使该边部挡板140与该铸辊120紧密接触，并因此在经过一段铸造时间之后，该陶瓷层142的磨损增加太多。因此在长期运行条件下，其使用期限由于磨损增加而恶化。
同时，美国专利USP 5,201,362公开了以下装置。即：在连铸过程早期阶段，该边部挡板140的紧密接触压力控制在高水平下，使得其陶瓷层142的磨损在早期阶段较高。然而，当连铸过程已经稳定时，降低该边部挡板的接触压力，而且，控制接触力使该磨损速度进入一个适当的范围，从而降低磨损速度。在这个方法中，在长时间进行连铸之后，如果该铸辊120的磨擦面125变得粗糙，且如果在高温时该陶瓷层142的陶瓷材料的物理性质下降，则降低接触压力将获得摩擦速度的下降。在此方式中，在连铸操作过程中，将产生一个使该边部挡板140回缩的外力，且这个回缩的频繁程度将逐步加大。由此结果，金属带材130的边部质量降低。
同时，为克服该铸辊120的损坏和边部挡板140的过量磨损，日本专利公开号Hei-9-109788公开以下装置。即：一种固体润滑剂，如烧结的氮化硼，由热压工艺制造的润滑剂通过接触在该铸辊120的摩擦面125上，使固体润滑剂覆盖在摩擦面125上。该润滑剂覆盖层在该摩擦面125上起润滑剂的作用，从而防止铸辊120和边部挡板140的磨损。但是，如果该摩擦面125的表面是光滑的(及不粗糙)，则该润滑剂层变得太厚或润滑效果下降。结果，根据摩擦面125的表面条件，要么该润滑剂层不能形成，要么形成的该润滑剂层不均匀，这是一个问题。
发明综述
本发明试图克服以上描述的传统技术的缺点。
因此，本发明的一个目的是，提供一种用来润滑一个双辊式带材连铸机中的边部挡板有装置和方法，该装置和方法防止铸辊和边部挡板的磨损性破坏，从而改善该连铸机的使用期限和预期寿命。
在达到上述目标的情况下，依据本发明的，用来润滑在双辊式带材连铸机中的边部挡板以降低该边部挡板和该铸辊之间磨损的装置，包括：一个靠近该铸辊摩擦面布置的润滑剂喷射喷嘴；一个润滑剂供应装置用来将润滑剂供应到该润滑剂喷射喷嘴，以便使该润滑剂喷射并粘附在该铸辊的摩擦面上；及一个润滑剂涂布辊，安装在该润滑剂喷射喷嘴的后面，用来将润滑剂在该铸辊的摩擦面上，以确定的压力进行挤压，以使该润滑剂包覆在该摩擦面上。
在本发明的另一个方面中，依据本发明的，用来润滑在双辊式带材连铸机中的边部挡板以降低该边部挡板与铸辊之间摩擦力的方法，包括以下步骤：将一种液体润滑剂(一种润滑剂颗粒和一种溶剂的混合物)喷射到铸辊的摩擦面上；挤压和涂覆该润滑剂，使该润滑剂以确定的宽度均匀散布在该摩擦面上；且当该液体润滑剂的溶剂蒸发的情况下，在该摩擦面上形成一个连续的润滑剂层。
附图的简要说明
通过参照附图对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的上述目标和其他优点将显得更加清楚。在此：
图1是普通双辊式带材连铸机的立体图；
图2是在普通双辊式带材连铸机中应用边部挡板的立体图；
图3示出了本发明的边部挡板润滑装置，该装置安装在双辊式带材连铸机的上面；
图4示意本发明的边部挡板润滑装置的工作，该装置安装在双辊式带材连铸机的上面；
图5示意本发明的，在后面形式的边部挡板润滑装置在铸辊上涂布润滑剂的情形，其中：
图5a示意出润滑剂的喷射；
图5b示意出润滑剂的涂布；而
图5c示意出当溶剂蒸发时，润滑剂颗粒在铸辊上的附着；
图6示意出安装在本发明的边部挡板润滑装置上的润滑剂供应装置的组成；
图7是一个本发明的该边部挡板润滑方法程序的流程示意图，而
图8是一个曲线示意图，表示应用本发明的润滑方法后的磨损速度，及在其应用之前的磨损速度。
优选实施例的详细说明
在本发明的双辊式带材连铸机边部挡板润滑装置中，在一个边部挡板的摩擦陶瓷材料142和铸辊120的摩擦面125之间持续地形成一个润滑分界层。在这种方式中，该摩擦陶瓷材料142的磨损以到降低，而且防止了铸辊的损坏。
如图3和4中所示，用于双辊式带材连铸机的边部挡板润滑装置1布置在铸辊120的一侧。即该边部挡板润滑装置1布置在铸辊与边部挡板140接触点P位置的上游位置。该装置1包括：一个润滑剂喷射嘴10，该喷嘴布置在靠近铸辊120的摩擦面125处，而辊子安在一个轴上。该喷射喷嘴10带有一个喷射孔12，其内径为0.1～0.5mm，并通过空气压力向铸辊120的侧边摩擦面125上喷射适量的液体润滑剂。
该润滑喷射喷嘴10配备一个润滑剂供应装置20来为喷射喷嘴10提供润滑剂。如图6中所示，该润滑剂供应装置包括一个容纳润滑剂25的润滑剂存储罐22。在该润滑剂25中，高温润滑剂颗粒散布在易于蒸发的溶剂之中。一个穿过压缩空气调节阀门27a后穿进该润滑存储罐22盖的空气管路27，用来供给压缩空气。
该空气管路27的上端与一个压缩空气供应管30连接，而该管路27的下端则进入润滑剂存储罐22中并悬挂在其中的润滑剂水平面上方，以此将压缩空气从压缩空气管30提供到该存储罐22之中。
此外，一个润滑剂供应管路32穿入该存储罐22的盖中，并且该管路32的下端浸入到该存储罐22中的润滑剂25之中，而该管路32的上端通过一个电磁阀35a与喷射喷嘴10连接。
当边部挡板140需要润滑时，由压缩空气流量调节阀27a调节的压缩空气供应到润滑剂存储罐22之中。在这个方式中，如果在该存储罐22中建立了确定的压力值时，由于该存储罐22中的空气压力增大，润滑剂从存储罐22中通过润滑剂供应管路32推出。进入到喷射喷嘴10之中。电磁阀与一个定时器40连接，该定时器以确定的周期开/关切换。因此，该润滑剂供应管路32以确定的周期开/闭，从而控制润滑剂的供应。
同时，在当电磁阀35a将润滑剂供应管32关闭的时间里，在喷嘴10里的剩余润滑剂25中的溶剂将干掉，并因此，该润滑剂颗粒出现结块。所以该喷射喷嘴10的喷射孔12有可能堵塞。在这时，该润滑剂将无法供应到铸辊120的该摩擦面125上，或供应量减少，从而削弱了对该摩擦面125的润滑。
为了防止这一现象，在不对该喷嘴10供应润滑剂25时的期间，将压缩空气引入并流过该喷射喷嘴10。即，分别将润滑剂供应管路32和压缩空气供应管路30与喷射喷嘴10连接，并在该喷嘴10与管路30之间安装一个电磁阀35b。该电磁阀35a与电磁阀35b通过同一个计时器40交替地反相开关。即当定时器40打开，则管路30由电磁阀35b关闭，而仅有润滑剂25供应到喷嘴10中，使润滑剂喷射到该铸辊120的摩擦面125上。
另一方面，当定时器关闭时，该润滑剂供应管子32关闭，而仅有压缩空气供应管路30打开，以便压缩空气能通过喷嘴10流动，把残留的润滑剂清除掉。据此，喷嘴10的喷射孔12决不会堵塞。
润滑剂的供应周期通过由电磁阀35a开/关该润滑剂供应管路32来控制，该润滑剂供应速度由一个压缩空气测压计50来测量，而且由该润滑剂流量调节阀27a来控制。
进一步，提供一个润滑剂涂布辊60，该辊安装在该喷嘴10的下游以一个确定的压力把润滑剂压到摩擦面125上，以便该润滑剂散布到该摩擦面125。该润滑剂涂布辊60由一种金属或一种耐热材料制造，而具有足够的宽度，用来将该润滑剂均匀涂布到该摩擦面125上。该辊的组成如下：即，在一个导管62中安装一个支撑杆65，而在该杆65的后端由一个弹簧67支撑。一个辊子部件69安装在该支撑杆65的前端并可以回转，并以此，使该辊子部件69靠该弹簧67的弹力紧密地与该摩擦面125接触。
该涂布辊安装在喷嘴的后面30～70mm的距离，以便在该润滑剂25完全蒸发之前能使该润滑剂25在铸辊120的侧面上均匀散布。进一步，该涂布辊60安装在边部挡板140与铸辊120之间的接触点P之前500～1000mm处，以便在该润滑剂与边部挡板140接触之前，该润滑剂的溶剂会完全蒸发，并且那时将在铸辊120的摩擦面125上只会留下润滑剂颗粒。
在用于双辊式带材连铸机的该边部挡板润滑装置中，一个均匀的润滑剂层不断供应到边部挡板140的摩擦面125的陶瓷材料142上，以便能够控制该边部挡板140的磨损速度，并能防止使其上产生的破坏。特别是在润滑剂25中，该润滑剂颗粒是分散地喷射到摩擦面125并干燥，以便在摩擦面125上能覆盖一个润滑剂层。在这个方式中，该润滑剂层不断地供应到该铸辊120的摩擦面125上。
那么该喷射喷嘴10以适当的喷射速度和在适当的喷射周期喷射润滑剂。该喷出的润滑剂不能直接均匀散布，且因此安装在下游的涂布辊60把该喷出的润滑剂散开为一个均匀的润滑剂层。
该润滑剂向着接触点P输送并且在该输送过程中，溶剂S蒸发且只有润滑剂颗粒残留下来。
现在，将参照图7，描述润滑边部挡板140的方法200。如图7中所示，首先在步骤210，一个其中混合有溶剂S和润滑剂颗粒25a的液体润滑剂25，在压缩空气的协助下散布到铸辊120的摩擦面125上。在该210步骤，该润滑剂颗粒最好含有平面晶体结构，且最好是，h-BNx、MoS2、石墨或类似材料，而该溶剂S最好是一种阻燃的和快速干燥的溶剂，由磷脂、氯烃化合物或类似材料组成。进一步，该润滑剂最好含有粘性，且该固态润滑颗粒的含量最好占重量的5～20％。
在一个220步骤中，进行挤压和包覆操作，以便该液体润滑剂25能按一个预定宽度散布到铸辊120的摩擦表面125上。该润滑剂涂布辊60通过弹簧67的弹力协助，在0.5～1kgf/cm2的压力下与摩擦面125接触，因而将润滑剂涂覆在摩擦面125上。
在一个230步骤中，该润滑剂的溶剂S在高温下蒸发，且分散的固体润滑颗粒25a在铸辊120的摩擦面上不断形成一个润滑剂层。如上所述，该辊子60安装在距离边部挡板140和铸辊120之间接触点P相距500～1000mm处，并因此，在0.3到0.8秒时间中，越过这500～1000mm，仅有润滑剂颗粒残留在铸辊120的摩擦面125上。
为了知道本发明的作用和效果，实施了一系列例子。通过实施这些例子，可以测出该边部挡板140的陶瓷材料142的磨损速度，且将此测量结果与传统的磨损速度一起在图8中示出。
(例子)
使用一个具有10吨生产能力的双辊式带材连铸机。在一个对照情况中，该润滑剂没有散布，而在本发明的情况中，该润滑剂散布在铸辊120的摩擦面125上。则通过连续测量磨损速度，相互对比以上两种情况。边部挡板140的陶瓷材料是一个含有大约50％氮化硼(h-BN)的热压材料。该边部挡板以3kg/cm2的压力与铸辊的侧端面接触。
该铸辊120的运转速度是平均80m/min，并连续铸造500米长的金属带材130。在这个时间里，在边部挡板140的底部安装一个位置传感器(没有图示)并依靠该边部挡板140的转换测量磨损速度。以这种方式比较传统情况和本发明情况的磨损速度。
在本发明的情况时，该润滑剂以下述方式连续地供应，即该润滑剂供应1秒钟，并且0.5秒钟的停止供应。该润滑剂涂布辊60装在边部挡板140的摩擦面与铸辊120的摩擦面125之间的接触点P之前，并距该点800mm的距离。该润滑剂喷射喷嘴10安装在该涂布辊60之前，并距该辊30mm。该润滑剂25以1.5kg/cm2的空气压力，通过一个具有0.2mm内径的喷嘴喷出，而该润滑剂的喷射流的直径大约为20mm。并不使这些润滑剂在铸辊外圆表面上散布。
同时，该润滑剂是一种由氯炔化合物溶剂，和占重量10％的氮化硼粉末，及1％体积或更少的作为粘结剂的聚乙烯亚胺构成的液体润滑剂。
根据边部挡板140的位置转换测量出传统情况下和本发明情况下的磨损速度，并将测量结构示意在图8中。在传统情况下，该边部挡板140的磨损持续发展，且平均磨损速度大约为3.24×10-3mm/M。
然而，在本发明的情况下，在所有的500M带材的连续制造的时间期间，几乎没有磨损。更进一步，没有熔化的钢从铸辊120与边部挡板140之间挤出，而生产出一种高质量的带材。
根据如上描述本发明，在距边部挡板140和铸辊120之间的接触点P-确定距离处，安装一个边部挡板润滑装置。一种润滑剂喷射在该铸辊120的摩擦面上，该润滑剂是以一种高温润滑剂颗粒25a悬浮在一种溶剂中构成的。然后以一个涂布辊60将喷射出的润滑剂均匀散布在该摩擦面125之上。以这个方式，该溶剂在高温下蒸发，并只留下该润滑剂颗粒25a以形成一个润滑剂层。据此，降低了边部挡板140的磨损，并延长了边部挡板140的预期寿命。