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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stützen, Führen, Biegen bzw. Richten und Verformen eines breiten Gussstranges, insbesondere einer Stahlbramme mit einer Breite von über 1000 mm, in einer Stranggiessanlage mit Rollen oder Walzen, die einen kleinen Durchmesser und eine grosse Länge und mehrere über ihre Längserstreckung verteilte ringförmige Ausnehmungen aufweisen und mittels durch die Ausnehmungen gebildeter zylindrischer Zapfen gegen die Stützkonstruktion abgestützt sind.
Beim kontinuierlichen Stahlstranggiessen, insbesondere beim Giessen von Brammen mit einer Breite von 1000 bis 2500 mm und darüber, müssen unterhalb der wassergekühlten Kokille zahlreiche Stützrollen möglichst dicht nebeneinander angeordnet werden, um einer durch den ferrostatischen Druck des flüssigen Strangkerns bedingten Ausbauchung der Strangschale entgegenzuwirken ; solche Deformationen der Strangschale führen, wie die Praxis zeigt, insbesondere bei Verwendung von Rollen mit relativ grossem Durchmesser, zu Rissen und somit zu einer Qualitätsminderung des Gussproduktes.
Das Problem der Abstützung der Strangschale wird besonders kritisch, wenn eine hohe Giessgeschwindigkeit (Ausziehgeschwindigkeit des Stranges) erforderlich ist ; solche sogenannten Schnellgiessanlagen mit einer Giessgeschwindigkeit von über etwa 1, 2 m/min, beispielsweise mit 1, 6 bis 2 m/min, erfordern besondere Sorgfalt bei der Konstruktion und Wartung der gesamten Stütz-und Führungsrollenkonstruktion, weil mit steigender Giessgeschwindigkeit die Anforderungen an eine genaue Strangstützung steigen und ausserdem sich die Ausziehkraft für den Gussstrang entsprechend erhöht.
Für moderne Brammenstranggiessanlagen hat bisher eine Stützwalzenkonstruktion in die Praxis Eingang gefunden, wie sie im einzelnen in der DE-AS 1458158 und der AT-PS Nr. 290750 beschrieben ist : Um den Abstand zwischen den einzelnen Stützstellen so klein wie möglich zu halten, werden je Stützstelle mehrere Rollen kleinen Durchmessers verwendet, die auf einer gemeinsamen, nicht drehbar gelagerten Achse hintereinander so befestigt sind, dass zwischen den einzelnen Rollen Stützglieder bzw. Achshalter angreifen, die ihrerseits entweder an Bogenlängsträgern oder an hintergreifenden Backen einer ortsfesten Rahmenkonstruktion abgestützt sind.
Durch das Abstützen der feststehenden Rollenachse an mehreren Stellen wird eine unzulässige Durchbiegung verhindert, und es wird auf diese Weise eine wesentlich aufwendigere Konstruktion vermieden, wie sie beispielsweise die US-PS Nr. 3, 283, 368 beschreibt, welche das Problem der Durchbiegung dünner und langer Stützrollen dadurch zu lösen versucht, dass einerseits hinter den ortsfest gelagerten Stützrollen unterhalb der Kokille weitere Stützrollen grösseren Durchmessers angreifen oder dass die dünnen Stützrollen an ihren Enden in umlaufenden Ketten gelagert sind, wobei sich die mit dem Strang bewegenden Stützrollen an einer ortsfesten, aus nebeneinander angeordneten Schienen bestehenden Bahn abstützen bzw. an diesen Schienen abrollen.
Allen diesen bekanntgewordenen Stützrollenkonstruktionen sind die folgenden Nachteile, die ihren Einsatz für Brammen-Schnellgiessanlagen einschränken, gemeinsam : a) Die Rollen, die einen Durchmesser von etwa 175 mm haben, können aus konstruktiven Gründen nicht mit einer Innenkühlung, wie sie an sich vorgeschlagen wurde und beispielsweise aus der DE-AS 1908763 bekannt ist, ausgestattet werden, sondern man ist auf die Kühlung von aussen durch Spritzdüsen, die in erster Linie zur gleichmässigen Kühlung der Strangschale vorgesehen und entsprechend eingestellt sind, angewiesen ; dies hat den schwerwiegenden Nachteil, dass bei Ausfall der Spritzdüsen-z.
B. bei Verstopfung durch Verunreinigungen, die als Folge einer unzureichenden Wartung des Wasserversorgungssystems fallweise mit dem Kühlwasser mitgeführt werden können -, die Gefahr einer Überhitzung besteht. Beispielsweise wurden bei solchen Störungen in der Aussenkühlung der Rollen Temperaturen von über etwa 7000 in den Lagerelementen festgestellt, wodurch zunächst das Lagerfett verkokt, dann das Lager blockiert und schliesslich die Rollen verformt und verbogen wurden.
Es kann dann im Extremfall sogar zu einer so enormen Steigerung der Ausziehkraft kommen, dass Risse im Strang entstehen und flüssiger Stahl unter hohem Druck austritt. b) Durch die Verwendung vieler Einzelrollen nebeneinander auf einer gemeinsamen Achse sind extrem viele Lager erforderlich, und die Störanfälligkeit einer solchen Konstruktion ist entsprechend gross, weil die Versorgung der Lagerstellen mit dem Schmiermittel problematisch bzw. nicht leicht kontrollierbar ist. c) Eine besondere Kühlung der Lager ist-bei einem geschlossenen Kühlkreislauf - aus konstruktiven Gründen nur mit grösstem Aufwand möglich, und-bei einem offenen Kreislauf - kann das Kühlmittel auch an unerwünschten Zonen der Stranggiessmaschine auf die Strangschale gelangen.
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d) Die nebeneinander angeordneten Einzelrollen können aus konstruktiven Gründen nicht angetrieben werden, weshalb dem erwähnten, mit der Giessgeschwindigkeit ansteigenden Reibungswider- stand (dem eine grössere Ausziehkraft entgegenzusetzen ist) nicht entgegengewirkt werden kann ; bei allen bekanntgewordenen Stützrollenkonstruktionen sind daher die Einzelrollen antriebslos (vgl. DE-AS 1816179, DE-OS 1458032 und US-PS Nr. 3, 268, 956). Infolge der ungleichmässigen Schrumpfung des erstarrenden
Stranges kann es daher vorkommen, dass z. B. seitliche, den Strangrändern zugeordnete Rollen nicht mehr an der Strangoberfläche anliegen und zum Stillstand kommen ; in diesem Fall werden sie sehr rasch einseitig erwärmt und zerstört.
Es kann sich aber auch auf der Strangunterseite Zunder auf den
Sprühdüsen aufbauen und auf diese Weise einzelne Rollen blockiert werden, wodurch Späne von der darüberschleifenden Strangschale abgezogen werden. e) Weil die dünnen Rollen nicht angetrieben werden können, müssen die Ausziehkräfte für den Strang durch besondere Treibgerüste aufgebracht werden, deren Walzen in der Regel einen Durchmesser von etwa 500 mm haben. Da die Strangschale insbesondere bei Hochleistungsanlagen sehr dünn ist, besteht das Bestreben, die Ausziehkräfte möglichst schonungsvoll und über die Längserstreckung des Stranges verteilt auf die Strangschale aufzubringen.
Wenn zwischen nicht angetriebenenen Stützrollen der genannten Art in Abständen mehrere Treibgerüste angeordnet werden, so besteht an den Übergangsstellen die Gefahr einer unzulässigen Dehnung der Strangschale und der Bildung von Rissen, insbesondere bei grösser werdenden Giessgeschwindigkeiten. Es ist daher bisher unmöglich gewesen, ohne grossen baulichen Aufwand eine Stranggiessmaschine zu bauen, bei der von der Kokille bis zum Ende des flüssigen Strangsumpfes ausschliesslich Rollen mit kleinem bzw. kleinstem Durchmesser verwendet werden, wobei jede einzelne Rolle zum Ausziehen des Stranges herangezogen, d. h. angetrieben werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die betriebssicherer arbeitet, eine verbesserte Lagerkonstruktion aufweist, deren Rollen einfach herzustellen und leicht zu warten bzw. in kurzer Zeit austauschbar sind ; ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, solche Rollen oder Walzen auch dort einsetzen zu können, wo die Aussenkühlung des Stranges entweder ungleichmässig oder überhaupt nicht mehr vorhanden ist. Die Lebensdauer der Rollen soll wesentlich erhöht werden ; gleichzeitig besteht das Bestreben, die Anzahl der Lager bzw. Lagerstellen zu vermindern, und die auf den Strang aufzubringende Ausziehkraft zu vermindern, so dass eine Beschädigung des Gussstranges unmöglich ist.
Diese Ziele der Erfindung werden dadurch gelöst, dass die durch die Ausnehmungen gebildeten zylindrischen Zapfen in Stützlagern gelagert sind, bei denen die Höhe H des Lagerdeckels - gemessen von der Lagerachse in Richtung zur Strangschale hin-kleiner als der Radius R der Rolle oder Walze ist, welche mit einer an sich bekannten inneren Kühleinrichtung ausgestattet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Rolle bzw. Walze gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes mit der Welle eines Motors, insbesondere eines Hydraulikmotors gekuppelt ist, wobei der Motor über eine Drehmomentenstütze gegenüber der Stützkonstruktion festgelegt ist. Es ist natürlich auch möglich, mehrere Rollen in an sich bekannter Weise gemeinsam anzutreiben, beispielsweise durch einen Kettenantrieb.
Der Einzelantrieb hat aber den grossen Vorteil der leichteren Ausbaubarkeit der Rollen bei Reparaturen und die Unterbringung des Antriebes ist problemlos : Es wurde gefunden, dass der Aussendurchmesser der Hydraulikmotoren samt Zwischengetriebe nicht wesentlich grösser zu sein braucht als der Aussendurchmesser der Rollenkörper selbst, so dass der Antrieb leicht auf einer Seite unterbringbar ist ; gegebenenfalls kann auch der Antrieb bei der einen Rolle auf der linken und bei der nachfolgenden Rolle auf der rechten Seite angeordnet sein, oder die Rollen können abwechselnd verschieden lange Enden (Zapfen) haben, so dass die Antriebe versetzt und leichter auf einer Seite unterzubringen sind. Bei Einzelantrieben können auch Messgeräte zur Überwachung der Stromaufnahme vorgesehen werden, damit-bei Verwendung von Elektromotoren - eine Kontrolle der Lagerfunktion möglich ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass zur Bildung eines wärmedämmenden Spaltes der Innendurchmesser des Lagerdeckel grösser als der Durchmesser des Lagerzapfens ist.
Vorzugsweise ist der Lagerdeckel aus Chrom-Nickel-Stahl oder einem keramischen oder metallkeramischen Werkstoff hergestellt oder mit einer Beschichtung oder Plattierung aus einem wärmeisolierenden Material versehen.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Rolle oder Walze, die unterhalb einer Stranggussbramme angeordnet ist, und Fig. 2 ist-in grösserem Massstab-ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit --1-- eine Stranggussbramme bezeichnet, die auf der Rolle oder Walze --2-- aufliegt bzw. deren Strangschale durch sie gestützt wird. Die Rolle, die einen Durchmesser von etwa 175 mm oder weniger und eine Länge von mindestens 1000 bis etwa 3000 mm haben kann, weist zur Vermeidung einer unzulässigen Durchbiegung zwei oder mehrere Stützstellen zwischen den Lagern an den Rollenenden auf, wobei alle Lager durch Ausnehmungen --3-- gebildet sind. In diesen Ausnehmungen --3-- wird beispielsweise durch Hartverchromen oder Aufspritzen von Metallen und nachfolgendes Schleifen eine zylindrische Fläche erzeugt, die von einem Lager umschlossen wird ; dieses Lager ist als Ganzes mit --4-bezeichnet und in Fig. 2 im einzelnen dargestellt.
Die Lagerdeckelhöhe H - gemessen von der Rollenachse in Richtung zum Strang --1-- hin - ist etwas kleiner als der Rollenradius R. Jedes Lager hat eine Stützkonstruktion --5--, die ihrerseits mit einem Stützbalken oder mit Bogenlängsträgern verbunden sind, wie dies in der erwähnten DE-AS 1458158 bzw. in der AT-PS Nr. 290750 beschrieben ist ; dieser Stützbalken bzw. diese Bogenlängsträger sind daher nicht dargestellt. Diese Bauteile können als Ganzes lösbar an der Stützkonstruktion der Stranggiessanlage befestigt sein, so dass der Aus- und Einbau einer solchen Rolle rasch und einfach durchführbar ist. Weiters können - wie an sich bekannt - Federn zwischen den einzelnen Stützelementen vorgesehen sein.
Es kann auch jede Lagerabstützung --5-- mittels einer nicht dargestellten Keilverbindung mit dem zugehörigen Stützbalken oder Bogenlängsträger verbunden sein, und es ist auch eine hydraulische Lagerung möglich, die, wie an sich bekannt, den Vorteil hat, dass jede Rolle für sich mit einem bestimmten Druck an den Strang-l--anstellbar ist. Mit --6- ist ein Antriebsflansch bezeichnet, an den ein nicht dargestellter Hydraulikmotor mit einem integral verbundenen Zwischengetriebe lösbar befestigt ist ; der Antrieb wird durch eine Drehmomentenstütze in Umfangsrichtung gegenüber der Stützkonstruktion festgelegt.
Die Innenkühlung wird bewirkt, indem ein Wasserführungsrohr --8-- in eine axiale Bohrung --7-der Rolle --2-- eingesetzt ist, wobei Zentrierrippen --9-- vorgesehen sind, um einen ringförmigen Raum zu bilden, durch den das Kühlwasser - zugeführt durch das Rohr --10-- - in Pfeilrichtung durch die Rolle strömt und durch das Rohr --12-- ausfliessen gelassen wird. Mit --11-- ist ein an sich bekannter Drehanschluss bzw. eine Drehverbindung bezeichnet. Man kann aber auch das Kühlwasser links in der Zeichnung einleiten und rechts ausfliessen lassen und auf das Wasserführungsrohr --8-- verzichten ; in diesem Fall kann die Innenbohrung --7-- einen noch kleineren Durchmesser aufweisen.
Der Vorteil der Innenkühlung besteht darin, dass im Bereich der Lager --4-- die mit --21-- bezeichneten Lagerzapfen der Rolle --2-- relativ dünn und daher die Kühlwirkung besonders gross ist.
Die neue Lagerkonstruktion nach Fig. 2 weist folgende wesentliche Merkmale auf : Auf der vom Strang - abgekehrten Rollenseite, also in der Zeichnung auf der Unterseite, braucht nur eine Lagerhalbschale --13-- vorgesehen werden. Die Lagerhalbschale --13-- ist an einem Lagerbock --14-- befestigt, und der Lagerbock --14-- ist mit der Stütze --5-- fest oder lösbar verbunden. Mit --15-- sind Bohrungen für die Zufuhr entweder eines Schmiermittels oder eventuell eines Kühlmittels vorgesehen ; bei andern Lagerausführungen kann auch ein hydrostatisches Tragmittel eingeführt werden. Mit --16-- sind zugehörige Schmierleitungen bezeichnet. Ein Lagerdeckel --17--, der mittels Schrauben --18-- am Lagerbock --14-- befestigt ist, hat bei diesem Ausführungsbeispiel nur eine Dichtfunktion.
Es ist zwischen ihm und dem Lagerzapfen --21-- ein Spiel vorgesehen, wodurch ein wärmedämmender Spalt - gebildet wird. Man kann auch den Lagerdeckel - wie schon erwähnt-aus einem wärmeisolierenden Material herstellen, um die Wärmeeinstrahlung von der Brammenoberfläche her weiter zu vermindern. Mit - sind Distanzhalter bezeichnet, die lediglich die Aufgabe haben, das Eigengewicht der Rolle oder Walze --2-- aufzunehmen, wenn diese oberhalb der Bramme-l--also hängend-angeordnet ist.
Für die Lagerhalbschalen wird zweckmässig ein Werkstoff mit hoher Warm- und Verschleissfestigkeit verwendet, der eine geringere Härte als die Oberfläche der Lagerzapfen aufweist, z. B. Mehrstoff-Aluminiumbronzen, wie Mn-AI-Bronzen, oder Sintermetalle.