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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stranggiessanlage, insbesondere Knüppel- oder Vorblockstranggiessanlage, zur Erzeugung von Stahlsträngen, mit einer oszillierenden Kokille und einer daran anschliessenden gebogenen Strangführung, wobei die Kokille zwischen zwei oszillierenden Hubsäulen angeordnet und auf diesen abgestützt ist, jede Hubsäule über Federelemente mit einem Stützrahmen verbunden und mit einem auf einem Stützrahmen abgestützen Hubzylinder gekoppelt ist.
Unter Knüppelstranggiessanlagen sind hierbei Stranggiessanlagen zu verstehen, mit denen es möglich ist, Stahlstränge bis zu einem Querschnittsformat von etwa 180mm x 180mm herzustellen. Vorblockstranggiessanlagen sind sind zur Erzeugung von Stahlsträngen mit einem Querschnittsformat bis etwa 400mm x 400mm geeignet. Ebenfalls unter diese Anlagendefinition erfindungsgemässer Stranggiessanlagen fallen Stranggiessanlagen zur Erzeugung von Trägervorprofilen (beam blank), wie I-Träger und H-Träger, bis zu einem Querschnitts-format von etwa 600mm x 400mm.
Aus der DE-C 43 41 719 ist eine Brammenstranggiessanlage bekannt, die die Merkmalskombination der eingangs beschriebenen Stranggiessanlage aufweist. Die Breitseiten- und Schmalseitenwände der Brammenkokille sind über Wasserkästen und Schmalseitenverstelleinrichtung an einem Befestigungsblock angelenkt, der seinerseits über Federelemente an einem massiven Tragrahmen abgestützt ist. Die Federelemente sind in ihrer Längserstreckung auf den Krümmungsmittelpunkt der Kokillenlängsachse gerichtet und parallel zu den Schmalseitenwänden neben der Stranggiesskokille angeordnet. Die daraus resultierende breite Bauweise dieser Stranggiesskokille wirkt sich bei einer mehrsträngigen Stranggiessanlage durch den vergrösserten Abstand benachbarter Giessadern besonders nachteilig aus.
Die Oszillationsbewegung wird bei dieser bekannten Ausführungsform durch einen Servo-Hydraulikzylinder erzielt, der in Giessrichtung unterhalb des Befestigungsblockes an diesem angelenkt und am Tragrahmen abgestützt ist. Dies hat eine grosse Längserstreckung dieser Baugruppe in Giessrichtung zur Folge. Auch die WO-A 96/27466 offenbart eine Ausrichtung der Federelemente in ihrer Längserstreckung zum Krümmungsmittelpunkt der Kokillenlängsachse.
Eine Stranggiessanlage der eingangs beschriebenen Art, die besonders für Knüppel- und Vorblockquerschnitte geeignet ist, ist aus der AT-B 404 808 bekannt und offenbart eine auf einem rahmenförmigen Hubtisch angeordnete von einem Kokillenrührer umgebene Stranggiesskokille, wobei der Hubtisch, von Federelementen getragen, gegenüber einem Stützrahmen oszillierend bewegbar positioniert ist. Die Federelemente sind in ihrer Längserstreckung auf den Krümmungsmittelpunkt der Kokillenlängsachse orientiert und parallel neben der Kokille angeordnet. Die Oszillationsbewegung der Stranggiesskokille wird durch einen Vier-Exzenteroszillierer erzeugt, der zwischen Hubtisch und Stützrahmen wirkt.
Das nachfolgende erste und zweite Strangführungssegment kann gemeinsam mit der Stranggiesskokille und dem Kokillenrührer nach oben aus der Anlage ausgebaut werden, ohne dass es notwendig ist, den Hubtisch aus der Anlage zu entfernen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher die beschriebenen Nachteile dieses Standes der Technik zu vermeiden und eine Stranggiessanlage vorzuschlagen, die eine kompakte quer zur Anlagenlängsebene wenig Raum benötigende Anlagenkonzeption verwirklicht. Ein weiteres daraus resultierendes Ziel der Erfindung ist es, den Platzbedarf einer mehrsträngigen Giessanlage in Breitenrichtung zu minimieren. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, in der unmittelbaren Umgebung der Kokille ausreichend Raum zu schaffen, damit das der Kokille nachfolgende erste Segment der Strangführung von der Giessbühne aus leicht zugänglich und nach oben ausbaubar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Federelemente in ihrer Längserstreckung ausschliesslich normal auf die die Kokillenlängsachse und die Giessachse der gebogenen Strangführung aufnehmenden Anlagenlängsebene ausgerichtet sind.
Um während der Oszillationsbewegung gleichmässige Spannungsverhältnisse in dem von Blattfedern gebildeten Federelementen aufrecht zu erhalten und damit keine Kippmomente entstehen sind die Federelemente quer zu ihrer Längserstreckung auf den Krümmungsmittelpunkt der Kokillenlängsachse ausgerichtet.
Bei einer geraden Kokille, d. h einer Kokille mit einer geraden Kokillenlängsachse, liegt der Krümmungsmittelpunkt im Unendlichen und die im Abstand voneinander angeordneten Federelemente nehmen Lagen parallel zueinander ein. Die Anlenkpunkte der Hubsäulen an den Federelementen bewegen sich bei der Oszillation im Gleichlauf und stellen eine Geradführung dar. Bei einer Bogenkokille, das ist eine Kokille mit einer gebogenen Kokillenlängsachse, wobei vorzugs-
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weise Kreisbogenkokillen zum Einsatz kommen, bewegen sich die Anlenkpunkte der Hubsäulen an den Federelementen in einer Normalebene zum jeweiligen Radiusstrahl und führen eine Oszillationsbewegung in dieser Normalebene aus, wobei eine weitgehende Annäherung der Gesamtbewegung der Kokille an ihre Längsachse erfolgt.
Um bei einem Anlagenumbau Anpassungen an geänderte Geometriedaten leicht durchführen zu können, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Federelemente mit der Hubsäule und dem Stützrahmen unter Zwischenschaltung von auswechselbaren Justierblöcken verbunden sind, die mit ihren gegenüberliegende Stützflächen einen Keil bilden, sodass sie die Querorientierung der Federelemente auf den Krümmungsmittelpunkt der Kokillenlängsachse zulassen.
Ein von asymmetrischen Belastungen gänzlich freier Bewegungsablauf der Federelemente ist dann gegeben, wenn die Anlenkpunkte (Längsachse) des Hubzylinders an der Hubsäule und dem Stützrahmen in der Anlagenlängsebene liegen.
Eine besonders kompakte Baugruppe in dieser Stranggiessanlage, insbesondere hinsichtlich ihrer Längserstreckung in Giessrichtung, wird dadurch erreicht, dass die mit der Hubsäule verbundenen Federelemente und der die Hubsäule oszillierend bewegende Hubzylinder in unterschiedlichen Abständen von der Kokillenlängsachse und räumlich nebeneinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Hubzylinder näher zur Kokillenlängsachse positioniert sind, als die mit dem jeweiligen Hubzylinder zusammenwirkenden Federelemente.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Hubzylinder als Hydraulikzylinder ausgebildet sind und die seitlich der Kokille und einander gegenüberliegenden Hubzylinder hinsichtlich der Druckmittel-Versorgungsleitungen und der regelungstechnischen Signalleitungen mit einem gemeinsamen Versorgungssystemen verbunden sind, wobei jedem Hubzylinder ein Wegerkennungssystem zugeordnet ist, welches signaltechnisch mit einem Prozessrechner verbunden ist.
Durch diese Anordnung ist es möglich, jedem Hubzylinder entsprechend seiner geometrischen Position in der Anlage die optimale Oszillationsbewegung zuzuordnen und an einen Wechsel des Kokillenformates, der Giesspulverqualität, der zu giessenden Stahlqualität, oder an auftretende Produktionsstörungen allein regelungstechnisch anzupassen.
Um mit einer erfindungsgemässen Stranggiessanlage Stahlstränge mit möglichst grosser Bandbreite hinsichtlich Stahlqualitäten und Strangquerschnitten produzieren zu können, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Kokille zwischen den zusammenwirkenden Hubsäulen, je nach Erfordernis der nachgeordneten Strangführung und/oder eines Kokillenrührers, variabel positionierbar angeordnet ist. Damit ist die Bindung an eine weitgehend unveränderbare, höchstens hinsichtlich einer Giessdickenänderung variable Strangführung nicht mehr gegeben, da auch eine Anpassung an variable Biegeradien bei einem Anlagenumbau mit Geometrieänderung in der Strangführung mit geringen Stillstandszeiten der Anlage realisierbar ist.
Bevorzugt ist die oszillierende Kokille aussermittig zwischen den oszillierenden Hubsäulen positioniert, wobei der Abstand der Kokille zur benachbarten der Festseite zugeordneten Hubsäule vorzugsweise geringer ist als der Abstand der Kokille zur benachbarten der Losseite zugeordneten Hubsäule. Damit können auch relativ lange, der Kokille unmittelbar nachgeordnete Strangführungssegmente, oder einen geringeren Krümmungsradius aufweisende Strangführungssegmente problemlos im Anschluss an einen Kokillenausbau oder bevorzugt gemeinsam mit der Kokille nach oben aus der Stranggiessanlage ausgebaut werden, da durch die günstige Anordnung der Federelemente ausreichend Freiraum für diese Montagevorgänge gegeben ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Traggerüstes für den gemeinsamen Ausbau einer Kokille und der ihr unmittelbar nachgeordneten Strangführungssegmenten, mit hochgezogenen an einem Strangführungssegment befestigten Montagelaschen und Abstützelementen für die Kokille und fallweise einen Kokillenrührer an ihnen, ist aus der AT-B 404 808 bekannt und kann ohne weitere Adaptionen in die erfindungsgemässe Stranggiessanlage übernommen werden.
Als Festseite in einer Stranggiessanlage gilt üblicherweise diejenige Seite des Strangführungsgerüstes, die den fest mit dem Anlagentragwerk verbundenen Aussenbogen trägt. Die Losseite, der der Innenbogen des Strangführungsgerüstes zugeordnet ist, ist gegenüber der Festseite zur Anpassung an unterschiedliche Giessdicken verschiebbar ausgebildet. Fluchtend mit der Festseite im Giessbogen ist die Festseite der Kokille justiert, wobei geometrische Unterschiede nur bei einer aus mehreren Teilen aufgebauten Plattenkokille, insbesondere einer Verstellkokille sichtbar werden.
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Fertigungstechnische Vorteile ergeben sich durch kleiner und leichtere Baueinheiten, wenn die beiderseits der Kokille angeordneten Konstruktionselement, nämlich Stützrahmen, Hubsäulen, Hubzylinder und Federelemente, als zwei getrennte idente Baugruppen ausgestaltet sind.
Zur raumlichen Trennung des Giessstranges und der den Giessstrang erzeugenden Elemente, wie Kokille und gebogene Strangführung, von den die Kokille haltenden und bewegenden Elementen, wie Hubsäulen, Federelementen, Hubzylinder etc., ist eine Schutzwand, vorzugsweise gebildet von einer Sperrholzplatte mit einer Blechverkleidung an der von der Kokille abgewandten Seite, am Stützrahmen befestigt ist und von diesem aufragend, die Hubsäule von den Elementen der Baugruppe und dem nachfolgenden zumindest ersten gebogenen Strangführungssegment trennend, angeordnet. Damit ist für den seltenen Fall eines Strangdurchbruches ein ausreichender Schutz der nicht unmittelbar betroffenen Bauteile gewährleistet.
Als besonders vorteilhaft erweisen sich die erfindungsgemässen Lösungen wegen des erzielbaren minimierten Abstandes der Giessadern bei einer Mehrstrang-Giessanlage.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispieles, wobei auf Figurendarstellungen bezug genommen wird, die folgendes zeigen:
Die Figuren 1a und 1bzeigen den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemässen Stranggiessanlage und die vorherrschenden geometrischen Zusammenhänge in einem schematischen Anlagenlängsschnitt und in einem Grundriss. Figur 2 zeigt in einem Schrägriss das erfindungsgemässe Kokillentrag- und-hubwerk, jedoch ohne die Kokille und das Strangführungsgerüst. Figur 3 veranschaulicht in einer Draufsicht die Position der Kokille in der Stranggiessanlage. Figur 4 veranschaulicht die erfindungsgemässe Anlage in einem nach den Linien A-A der Figur 3 geführten Schnitt.
Figur 5 zeigt die erfindungsgemässe Anlage am Beispiel einer Zweistrang-Giessanlage.
Die Kokille einer Knüppelstranggiessanlage ist üblicherweise als Rohrkokille ausgebildet, mit einer inneren für den Gussstrang formgebenden geschlossenen Wand, die durch plastische Verformung eines Rohres gebildet ist. Sie ist durch eine Hinterkonstruktion gestützt und mit einem Kühlmittelkreislauf versehen. Die Kokille einer Vorblockstranggiessanlage ist üblicherweise von vier zueinander verspannten, den Gussstrang seine Form gebenden Platten gebildet, die ebenfalls durch eine Hinterkonstruktion gestützt und mit einem Kühlmittelkreislauf versehen sind.
Eine Kokille 1 dieser Bauart mit einer gebogenen Kokillenlängsachse 2, die Teil eines Kreisbogens ist, der im Krümmungsmittelpunkt K sein Zentrum hat, ist in den Fig. 1a und 1b schematisch dargestellt. Die Kokille 1 ist beidseitig an Hubsäulen 3 abgestützt, die mittig an von Blattfedern gebildeten Federelementen 4 festgeklemmt sind, die ihrerseits mit ihren beiden freien Enden an einem Stützrahmen 5 fest eingespannt sind. Der Stützrahmen 5 ist am Anlagentragwerk 6 fixiert.
Zwischen dem Stützrahmen 5 und der Hubsäule 3 erstreckt sich ein Hubzylinder 7, der eine beliebig wählbare Oszillationsbewegung auf die Hubsäule 3 und damit auf die Kokille 1 überträgt.
Im Anschluss an die Kokille 1 erstreckt sich eine gebogene Strangführung 8, die aus mehreren Strangführungssegmenten gebildet ist, von denen jedoch nur das erste Strangführungssegment 9 dargestellt ist. Die Strangführung 8 besteht aus einem Strangführungsrollen 10 tragenden Aussenbogen 11 und einen Strangführungsrollen 12 tragenden Innenbogen 13. Der Aussenbogen definiert die Festseite F und der Innenbogen definiert die Losseite L. Die Giessachse 14 der gebogenen Strangführung 8 fluchtet mit der Kokillenlängsachse 2. Beide Achsen 3,14 liegen in der Anlagenlängsebene E. Die Federelemente 4 sind quer zur Anlagenlängsebene E, d. h. normal auf diese Anlagenlängsebene E ausgerichtet.
In Abweichung von dieser Ausgestaltung einer Strangfühlung bzw. eines Strangführungssegmentes mit einem Innenbogen und einem Aussenbogen, ist es bei Knüppelstranggiessanlagen durchaus üblich, die Strangführung ohne Innenbogen auszubilden und den Gussstrang nur am Aussenbogen zu führen und zu stützen.
Der von oben in die Kokille 1 eingebrachte Stahl beginnt an den Kokillenwänden zu erstarren, verlässt mit noch einem flüssigen Kern die Kokille nach unten, durchläuft die gebogene Strangführung 8, wir dort bis zur Durcherstarrung von den Strangführungsrollen 10,12 gestützt und von einem Kühlsystem gekühlt und verlässt dann die eigentliche Stranggiessanlage vorzugsweise in horizontaler Richtung.
Eine konkrete Ausführungsform dieses Systems ist in Figur 2 in einem Schrägriss dargestellt.
Die Kokille 1, der die Kokille 1 tragende Kokillenwasserkasten 15 und die der Kokille 1 nachfolgende gebogene Strangführung 8 sind zur besseren Übersicht in Figur 2 nicht dargestellt, jedoch in
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Fig. 4 schematisch angedeutet. Diese Bauteile sind üblicherweise zwischen den beiden dargestellten konstruktiv identen Baugruppen 16 angeordnet.
Jede der Baugruppen 16 besteht aus einem Stützrahmen 5, an dem Federelemente 4 beidseitig eingespannt sind. Zur einfachen flächigen Ausrichtung bzw. Querorientierung der Federelemente 4 auf den Krümmungsmittelpunkt K der Kokillenlängsachse 2 sind die Federelemente 4 auf keilförmig ausgebildeten und austauschbaren Justierblöcken 17 festgeschraubt, wobei die einander gegenüberliegenden und zueinander geneigten Stützflächen 17a, 17b einen Keil bilden. An den Federelementen 4 sind die Hubsäulen 3 mittig festgeschraubt. Mittig unter dem Zentrierzapfen 18 liegt der in Fig. 2 nicht sichtbar dargestellte Hubzylinder 7, der die Hubsäule 3 mit dem Stützrahmen 5 verbindet und die Oszillationsbewegung auf die Hubsäule 3 überträgt.
Auf der Hubsäule 3 sind Auflagen 19 befestigt, auf dem der nicht dargestellte Kokillenwasserkasten 15 mit der Kokille 1 aufliegt und mit den Spannschrauben 20 festgeschraubt ist. Über die Kühlmittelleitung 21 erfolgt die entsprechende Versorgung des Kühlmittelkreislaufes in der Kokille 1. Eine Schutzwand 26 ist am Stützrahmen 5 befestigt und ragt zwischen der Kokille 1, und der nachgeordneten gebogenen Strangführung 8 einerseits und dem Stützrahmen 5, der Hubsäule 3 und dem Hubzylinder 7 andererseits trennend und schützend nach oben. Mit den Ankerschrauben 22 sind die beiden Baugruppen 16 auf dem Anlagentragwerk 6 fixiert.
Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht die geometrischen Verhältnisse zwischen den beiden Baugruppen 16 und der zwischen ihnen angeordneten Kokille 1, die von einem ringförmigen Kokillenrührer 23 umgeben ist. Ein unterhalb der Kokille 1 angeordnetes gebogenes Strangführungssegment 9 der gebogenen Strangführung 8 ist mit strichlierten Linien angedeutet. Die Kokille 1 ist aussermittig zwischen den beiden Baugruppen 16 angeordnet, wobei der Abstand 24 der Kokille 1 zur der Festseite F zugeordneten Hubsäule 3a geringer ist, als der Abstand 25 der Kokille zur der Losseite L zugeordneten Hubsäule 3b. Diese aussermittige Positionierung der Kokille 1 ermöglicht deren gemeinsamen Ausbau mit dem nachgeordneten gekrümmten Strangführungssegment 9 nach oben, da ausreichend Platz für diesen vertikalen Ausbau vorhanden ist.
Figur 4 zeigt einen Längsschnitt entlang der Anlagenlängsebene E durch die beiden Baugruppen 16, die Kokille 1 mit dem Kokillenwasserkasten 15 und dem ersten Strangführungssegment 9 der gebogenen Strangführung 8. Die Kokille 1 ist durch entsprechende Klemmmittel auf dem Kokillenwasserkasten 15 in einer vorgegebenen Geometrieposition festgeklemmt. Der Hubzylinder 7 ist mit dem Stützrahmen 5 fest verbunden, die zur Erhöhung ihrer Elastizität mit Einschnürungen 28 versehene Kolbenstange 27 ist an der Hubsäule 3 angelenkt. Dieser Anlenkpunkt 29 liegt in der Anlagenlängsebene E und macht die der Kokille 1 aufgeprägt bogenförmige Oszillationsbewegung mit.
Eine L-förmige Ausgestaltung der Hubsäule 3 ermöglicht die Anordnung der Federelemente 4 und des Hubzylinders 7 in parallel nebeneinander liegenden Ebenen und damit eine in Richtung der Kokillenlängsachse 2 kurze Baugruppe 16. Die Hubzylinder 7 sind heirbei innen und die Federelemente 4 aussen, von der Kokillenlängsachse 2 weiter entfernt angeordnet. Durch Schraubenfedern 30 wird der Oszillationsmechanismus von Gewichtskräften entlastet.
Der Hubzylinder 7 ist als Hydraulikzylinder ausgebildet und über Druckmittel-Versorgungsleitungen 32 mit einem Versorgungssystem (Steuereinheit, Regelventile, Druckmittelspeicher) verbunden. Im Hubzylinder 7 ist ein Wegverfolgungssystem 31 zur Verfolgung der Hubkolbenposition integriert, das über Signalleitungen mit dem Versorgungssystem und einem Prozessrechner verbunden ist, von dem aus das Versorgungssystem gesteuert und jeder einzelne Hubzylinder 7 individuell geregelt wird. Der Prozessrechner wird zusätzlich von einem übergeordneten Leitsystem mit produktionsspezifischen Daten versorgt und ermöglicht so eine schnelle Anpassung an Produktionswechsel und -störungen.
Eine zweisträngige Stranggiessanlage ist in Fig. 5 schematisch dargestellt und zeigt die platzsparende Bauweise durch die optimale Anordnung der einzelnen Bauteile und den sich daraus ergebenden minimierten Abstand 33 der Giessadern 34,35.
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