Vorrichtung zur Führung eines Gussstranges mit länglichem Querschnitt in der Sekundärkühlzone einer Stranggiessanlage für Metalle Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung Führung eines Stranges mit länglichem Quer schnitt in der Sekundärkühlzone eines Stranggiessanlagefür Metalle. Es sind bereits Vorrichtungen zur Strangführung in der Sekundarkühlzone bekannt, welche von unterhalb der Stranggussform entlang der Breitseiten des Stranges angeordneten Stützelementen gebildet sind.
Bei diesen Vorrichtungen besitzen die Stützelemente die Form von in Reihen angeordneten Rollen oder die Form von Führungsschienen, welche feststehend angeord net oder gegen Federn abgestützt sind und dazu dienen, ein Aufbauen der Gusshaut des Stranges unter der Wirkung des vom Metall ausgeübten statischen Druckes des flüs sigen Kerns des Stranges zu verhindern.
Im Zuge der Weiterentwicklung der Blechherstellung erwies es sich als erforderlich, Stranggussanlagen, insbe sondere für Stahl, herzustellen mittels welcher Stränge langgestreckten Querschnittes und grosser Dimensionen, insbesondere Stränge mit einer Breite vom 2 m und mehr, hergestellt werden können. Bei der Herstellung solcher Stränge kann sich der flüssige Kern derselben über eine Höhe von mehr als 14 m erstrecken und in diesem Falle betragen die durch infolge des statischen Druckes auf die grossen Seitenflächen des Stranges ausgeübten Kräfte oft mehrere 100 Tonnen.
Im übrigen können in neuartigen Stranggiessanlagen bereits Stränge verschiedenster Dimensionen hergestellt werden und für solche neuartige Stranggiessanlagen ist es erwünscht, diese Anlagen rasch vom Giessen eines Stranges bestimmten Querschnittes auf das Giessen eines Stranges anderen Querschnittes umstellen zu können.
Der Nachteil bekannter Stranggiessanlagen mit von fest stehenden Führungsrollen gebildeten Stützelementen liegt darin, dass bei einer Verbiegung des Stranges in der Se kundärkühlzone die Rolleneinheiten der Strangführungs- vorrichtung hohen örtlich konzentrierten Belastungen aus gesetzt werden und damit der Gefahr einer Zerstörung ausgesetzt sind. Wenn in einem solchen Falle zum Schutz der Führungsrollen Federn verwendet werden, wird nun der angestrebte Effekt deshalb nicht erzielt, weil die von den Federn ausgeübten mechanischen Kräfte nicht kon stant sind so dass es beim Verbiegen des Stranges zu einer Überlastung der Rolleneinheiten kommen kann.
Darüber hinaus sind die in einem solchen Falle für die Halterung der Stützelemente erforderlichen Federn äus- serst kräftig zu bemessen und damit sehr raumbe anspruchend.
Ein weiterer Nachteil der mit Führungsrollen ausge statteten Vorrichtungen ist der, dass im Falle, dass die Gusshaut des Stranges unterhalb der Stranggussform birst, die in diesem Bereich vorgesehenen Führungsrollen vom schmelzflüssigen Metall umflossen und damit un brauchbar werden.
Es wurde bereits versucht, als Stützelemente in Ein richtungen zur Strangführung vertikal angeordnete Sätze von Schienen über die gesamte Höhe der Sekundärkühl- zone vorzusehen. Auf diese Weise werden zwar sehr ro buste Stützelemente erhalten, welche im Falle eines Ber stens der Gusshaut des Stranges unterhalb der Strangguss- form durch das schmelzflüssige Metall nicht unbrauchbar gemacht werden, jedoch besitzt eine solche Anordnung bei der Herstellung von Strängen langgestreckten Quer schnittes und grosser Dimensionen den Nachteil,
dass die zum Abziehen des Stranges erforderlichen Kräfte ausserge- wöhnlich erhöht werden, da die Reibung zwischen den Führungsschienen und dem einen flüssigen Kern auf weisenden Strang, insbesondere im unteren Teil der Sekun- därkühlzone, beträchtlich ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen liegt darin, dass keine Mittel vorgesehen sind, um eine rasche und sichere Umstellung der Vorrichtung auf das Giessen von Strängen verschiedener Abmessungen zu er möglichen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Beseiti gung der oben angeführten Nachteile.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrich tung zur Führung von Strängen mit länglichem Quer schnitt in der Sekundärkühlzone derart auszubilden, dass eine Zerstörung der Stützelemente vermieden wird und eine rasche Umstellung auf das Giessen von Strängen verschiedener Abmessungen vorgenommen werden kann.
Dies wird gemäss der Erfindung durch eine Vorrich tung zur Führung eines Stranges mit länglichem Quer schnitt in der Sekundärkuhlzone, welche entlang der Breit seiten des Gussstranges angeordnete Stützelemente auf weist, dadurch erreicht, dass mindestens ein Teil der Stütz elemente über die Höhe der Sekundärkühlzone in von einander unabhängige Abschnitte zusammengefasst sind, die einzeln mit hydraulischen Einrichtungen verbunden und mittels Führungsholmen zur Querverschiebung der Abschnitte gegenüber dem Strang geführt sind.
Die entlang der Breitseiten des Stranges vorgesehenen Stützelemente können aus einer Kombination von Schienen und Führungsrollen bestehen,, welche unterhalb der Stranggussform in der Sekundärkühlzone derart angeord net sind, dass im oberen Teil nur Führungsschienen und im unteren Teil nur Führungsrollen vorhanden sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch einen Profil schnitt durch eine Vorrichtung für die Führung eines Stranges langgestreckten Querschnittes in der Sekundär kühlzone einer Stranggussanlage und Fig. 2 eineDraufsicht auf diese Vorrichtung.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besitzt von Führungsschienen 1 und Führungsrollen 2 gebildete Stützelemente, welche an einer Seite des Stranges, und zwar in Fig. 1 rechts, fest angeordnet und an der gegen überliegenden Seite des Stranges auf 5 bewegliche Ab schnitte 3, 4, 5, 6 und 7 verteilt sind. Diese beweglichen Abschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 sind an Zugstäben 8 festgelegt und mit den Kolbenstangen von hydraulischen Einrich tungen 9 verbunden.
Die Grenzlagen der Abschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 werden durch eine Stützeinrichtung bestimmt, welcher der Breite des herzustellenden Stranges entspricht. In Arbeitsstellung der Abschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 stützen sich diese gegen die Stützvorrichtung 10 ab.
Die Stützvorrichtung 10 kann, beispielsweise wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, die Form eines gelenkigen Parallelogrammes besitzen, welches über Keile betätigt wird, die ihrerseits über eine Schnecke an einen Elektro motor gekuppelt sind.
Die Kühlung des Stranges in der Sekundärkühlzone erfolgt in üblicher Weise mittels Zerstäuber, durch welche Wasser auf die Stützelemente und auf die freiliegenden Oberflächenbereiche des Stranges versprüht wird.
Die hydraulischen Einrichtungen 9 werden entspre chend den auf die Abschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 in Anbetracht des vom Metall ausgeübten statischen Druckes des flüssi gen Kernes des Stranges wirkenden Kräften bemessen.
Die Höhe der Führungssdhienen 1 wird in Abhängig keit jener Reibungskräfte bemessen, welche zwischen den Führungsschienen und dem einen flüssigen Kern auf weisenden Strang auftreten.
Die Reibung zwischen dem Strang und den Führungs schienen 1 wird dadurch auf einen optimalen Wert ge bracht, dass die von der den Abschnitt 3 haltenden hy- draulischen Einrichtung 9 ausgeübten Kräfte entsprechend eingeregelt werden.
Die Höhe der Führungsrollen tragenden Abschnitte wird derart gewählt, dass die hydraulische Einrichtung, welche als Dämpfeinrichtung wirkt, in der Lage ist eine Zerstörung der Rolleneinheiten zu verhindern. Eine Stranggiessanlage, welche mit einer solchen Vor richtung zur Strangführung ausgestattet ist, arbeitet wie folgt: Bei zurückgezogenen Abschnitten 3, 4, 5, 6 und 7 wird der Stützvorrichtung 10 eine der Breite des herzu stellenden Stranges entsprechende Stellung gegeben.
Die hydraulischen Einrichtungen 9 führen die Ab schnitte 3, 4, 5, 6 und 7 in Wirkstellung gegen die Abstütz- vorrichtung 10.
Der Hilfsstrang wird mittels an den Auszugskäfig (nicht dargestellt) gekuppelten Einrichtungen in die Se kundärkühlzone soweit eingeführt, dass er in die Strang- giessform ragt und mit seinem unteren Ende noch in der an den Abzugkäfig gekuppelten Einrichtung sitzt.
Die Rollen 2 und die Schienen 3 der Vorrichtung zur Strangführung verhindern eine seitliche Verschiebung des Hilfsstranges.
Zu Beginn des Stranggiessvorganges werden der Hilfs strang und der sich ausbildende Gussstrang aus der Strang- gussform mittels der an den Abzugkäfig gekuppelten Einrichtung abgezogen, wobei der Gussstrang in die Se- kundärkühlzone eingeführt wird. In dieser Sekundärkühl zone wird das Kühlmittel mittels Zerstäuber direkt auf den Strang versprüht.
Um zu verhindern, dass sich die grossen Seitenflächen des Stranges während der Kristalli sation werfen, werden diese Seitenflächen im oberen Abschnitt mittels der Führungsschienen 1 und im unteren Abschnitt mittels der Führungsrollen 2 gestützt.
Während des Giessens werden die auf den Strang in horizontaler Richtung ausgeübten Kräfte von den hydrau lischen Einrichtungen 9 und die Verwindungskräfte durch die Zugstäbe 8 aufgenommen.
Da es praktisch unmöglich ist, die Kühlung des Stran ges in der Sekundärkühlzone völlig gleichmässig zu ge stalten, entstehen im Strang thermische Spannungen, wel che den Strang zu verwinden trachten. Diese auf den Strang wirkenden Verwindungskräfte, welche auf die von den Schienen 1 und den Rollen 2 gebildeten Stützelemente übertragen werden, vergrössern sich im Falle der Ver langsamung des Giessvorganges bzw. im Falle des Ab brechens des Giessvorganges plötzlich, da in diesem Falle der Strang über einen gesamten bzw. fast seinen gesamten Querschnitt erstarrt.
Im Falle, dass die Verbiegungskräfte die von den hy- draulischen Einrichtungen ausgeübten Kräfte übersteigen, werden die beweglichen Abschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 zurück geschoben womit eine Zerstörung der Einheiten von Stütz elementen vermieden wird.
Wenn auf das Giessen eines Stranges anderer Dicke umgestellt werden soll, so werden die beweglichen Abschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 mittels der hydrau lischen Einrichtungen 9 zurückverschoben, worauf der Stützeinrichtung 10 die gewünschte Stellung gegeben wird und schliesslich die beweglichen Abschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 mittels der hydraulischen Einrichtungen unter Abstüt zung gegen die Stützeinrichtung 10 rückgeführt werden, so dass den Stützelementen 1 und 2 ein der Breite des herzu stellenden Stranges entsprechender Abstand voneinander erteilt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel eingeschränkt. So können beispiels weise in der Vorrichtung zur Strangführung in der Sekun- därkühlzone gemäss einer abgeänderten Ausführungsform zu beiden Seiten des Stranges, also rechts und links der Symmetrieebene desselben, bewegliche Abschnitte vor gesehen sein.
Die beschriebene Vorrichtung besitzt die vorliegenden Vorteile: 1. Die hydraulischen Einrichtungen, welche die in unabhängig voneinander beweglichen Abschnitten grup pierten Stützelemente haltern, ermöglichen ein völlig sicheres Arbeiten der Vorrichtung wobei eine Zerstörung der Rolleneinheiten vermieden wird.
2. Die hydraulischen Einrichtungen ermöglichen weiters eine rasche und sichere Umstellung der Vorrichtung auf andere Strangquerschnitte, da mittels dieser hydraulischen Einrichtungen den Abschnitten neue, der Breite des her zustellenden Stranges entsprechende Stellungen erteilt werden können.
3. Die Vorrichtung, welche in Kombination im oberen Teil von Führungsschienen und im unteren Teil von Füh rungsrollen gebildete Stützelemente aufweist, ermöglicht eine beträchtliche Verringerung der zum Abziehen des Stranges erforderlichen Kräfte und schafft einen robu sten und sicheren Aufbau im oberen Abschnitt, wo die grösste Gefahr eines Berstens der Gusshaut des Stranges besteht.
Device for guiding a cast strand with an elongated cross section in the secondary cooling zone of a continuous casting plant for metals. The present invention relates to a device for guiding a strand with an elongated cross section in the secondary cooling zone of a continuous casting plant for metals. There are already known devices for strand guidance in the secondary cooling zone, which are formed by support elements arranged below the continuous casting mold along the broad sides of the strand.
In these devices, the support elements have the form of rollers arranged in rows or the form of guide rails, which are fixed angeord net or supported against springs and serve to build up the cast skin of the strand under the effect of the static pressure of the liquid exerted by the metal Prevent core of strand.
In the course of the further development of sheet metal production, it turned out to be necessary to produce continuous casting systems, in particular special for steel, by means of which strands of elongated cross-section and large dimensions, in particular strands with a width of 2 m and more, can be produced. When producing such strands, the liquid core of the same can extend over a height of more than 14 m and in this case the forces exerted on the large side surfaces of the strand due to the static pressure often amount to several 100 tons.
In addition, strands of various dimensions can already be produced in new types of continuous casting plants, and for such new types of continuous casting plants it is desirable to be able to switch these plants quickly from casting a certain cross-section to casting a strand with a different cross-section.
The disadvantage of known continuous casting plants with support elements formed by stationary guide rollers is that if the strand is bent in the secondary cooling zone, the roller units of the strand guide device are exposed to high locally concentrated loads and are therefore exposed to the risk of destruction. If springs are used to protect the guide rollers in such a case, the desired effect is not achieved because the mechanical forces exerted by the springs are not constant so that the roller units can be overloaded when the strand is bent.
In addition, the springs required for holding the support elements in such a case must be dimensioned to be extremely strong and therefore take up a lot of space.
Another disadvantage of the devices equipped with guide rollers is that in the event that the casting skin of the strand bursts beneath the continuous casting mold, the guide rollers provided in this area are surrounded by molten metal and thus become unusable.
Attempts have already been made to provide vertically arranged sets of rails over the entire height of the secondary cooling zone as support elements in devices for strand guidance. In this way, very robust support elements are obtained, which are not made unusable by the molten metal in the event of a burst of the casting skin of the strand below the continuous casting mold, but such an arrangement has an elongated cross-section and larger in the production of strands Dimensions the disadvantage,
that the forces required to pull off the strand are increased exceptionally, since the friction between the guide rails and the strand having a liquid core, especially in the lower part of the secondary cooling zone, is considerable.
Another disadvantage of the known devices is that no means are provided to enable the device to be quickly and safely converted to the casting of strands of different dimensions.
The present invention aims to eliminate the disadvantages set out above.
The aim of the present invention is to provide a device for guiding strands with elongated cross-section in the secondary cooling zone in such a way that destruction of the support elements is avoided and a rapid changeover to the casting of strands of different dimensions can be made.
This is achieved according to the invention by a device for guiding a strand with an elongated cross-section in the secondary cooling zone, which has support elements arranged along the broad sides of the cast strand, in that at least some of the support elements over the height of the secondary cooling zone in from mutually independent sections are combined, which are individually connected to hydraulic devices and guided by means of guide bars for the transverse displacement of the sections with respect to the string.
The support elements provided along the broad sides of the strand can consist of a combination of rails and guide rollers, which are arranged below the continuous casting mold in the secondary cooling zone in such a way that only guide rails are present in the upper part and only guide rollers in the lower part.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing.
In the drawing, Fig. 1 shows schematically a profile section through a device for guiding a strand of elongated cross-section in the secondary cooling zone of a continuous casting plant, and Fig. 2 shows a top view of this device.
The device shown in the drawing has support elements formed by guide rails 1 and guide rollers 2, which are fixedly arranged on one side of the strand, namely on the right in FIG. 1, and on the opposite side of the strand on 5 movable sections 3, 4, 5, 6 and 7 are distributed. These movable sections 3, 4, 5, 6 and 7 are fixed to tension rods 8 and lines 9 connected to the piston rods of hydraulic Einrich.
The boundary positions of sections 3, 4, 5, 6 and 7 are determined by a support device which corresponds to the width of the strand to be produced. In the working position of the sections 3, 4, 5, 6 and 7, these are supported against the support device 10.
The support device 10 can, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, have the shape of an articulated parallelogram which is actuated via wedges, which in turn are coupled to an electric motor via a worm.
The strand is cooled in the secondary cooling zone in the usual way by means of atomizers, through which water is sprayed onto the support elements and onto the exposed surface areas of the strand.
The hydraulic devices 9 are accordingly sized on the sections 3, 4, 5, 6 and 7 in view of the static pressure exerted by the metal of the liquid core of the strand acting forces.
The height of the guide rails 1 is measured as a function of the frictional forces that occur between the guide rails and the strand facing a liquid core.
The friction between the strand and the guide rails 1 is brought to an optimal value in that the forces exerted by the hydraulic device 9 holding the section 3 are regulated accordingly.
The height of the sections carrying guide rollers is selected such that the hydraulic device, which acts as a damping device, is able to prevent the roller units from being destroyed. A continuous casting plant, which is equipped with such a device for strand guidance, works as follows: With withdrawn sections 3, 4, 5, 6 and 7, the support device 10 is given a position corresponding to the width of the strand to be produced.
The hydraulic devices 9 guide the sections 3, 4, 5, 6 and 7 into the operative position against the support device 10.
The auxiliary strand is introduced into the secondary cooling zone by means of devices coupled to the pull-out cage (not shown) so that it protrudes into the continuous casting mold and its lower end is still seated in the device coupled to the pull-off cage.
The rollers 2 and the rails 3 of the device for guiding the strand prevent lateral displacement of the auxiliary strand.
At the beginning of the continuous casting process, the auxiliary strand and the casting strand that is being formed are withdrawn from the continuous casting mold by means of the device coupled to the withdrawal cage, the cast strand being introduced into the secondary cooling zone. In this secondary cooling zone, the coolant is sprayed directly onto the strand using an atomizer.
In order to prevent the large side surfaces of the strand from throwing each other during the crystallization, these side surfaces are supported in the upper section by means of guide rails 1 and in the lower section by means of guide rollers 2.
During casting, the forces exerted on the strand in the horizontal direction are absorbed by the hydraulic devices 9 and the torsional forces are absorbed by the tension rods 8.
Since it is practically impossible to make the cooling of the strand in the secondary cooling zone completely uniform, thermal stresses arise in the strand, which tend to twist the strand. These twisting forces acting on the strand, which are transmitted to the support elements formed by the rails 1 and the rollers 2, increase in the case of the Ver slowing of the casting process or in the case of the interruption of the casting process suddenly, because in this case the strand over an entire or almost its entire cross-section solidifies.
In the event that the bending forces exceed the forces exerted by the hydraulic devices, the movable sections 3, 4, 5, 6 and 7 are pushed back, which prevents the units of supporting elements from being destroyed.
If a change is to be made to casting a strand of a different thickness, the movable sections 3, 4, 5, 6 and 7 are moved back by means of the hydraulic devices 9, whereupon the support device 10 is given the desired position and finally the movable sections 3, 4, 5, 6 and 7 are returned by means of the hydraulic devices with support against the support device 10, so that the support elements 1 and 2 are given a distance from one another corresponding to the width of the strand to be produced.
The present invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, in the device for strand guidance in the secondary cooling zone, according to a modified embodiment, movable sections can be seen on both sides of the strand, that is to say to the right and left of the plane of symmetry of the same.
The device described has the following advantages: 1. The hydraulic devices which hold the support elements grouped in independently movable sections enable the device to work completely safely while avoiding destruction of the roller units.
2. The hydraulic devices also enable the device to be quickly and safely changed over to other string cross-sections, since these hydraulic devices can be used to give the sections new positions corresponding to the width of the string to be produced.
3. The device, which has support elements formed in combination in the upper part of guide rails and in the lower part of guide rollers, enables a considerable reduction in the forces required to pull off the strand and creates a robust and safe structure in the upper section, where the largest There is a risk of the casting skin of the strand bursting.