CN101505890B - 连铸坯导向装置和用于导引尚未充分凝固的金属带的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连铸坯导向装置以及一种用于在连铸设备中导引尤其尚未充分凝固的金属带的方法。公知的连铸坯导向装置包括扇形段框架和至少一对彼此对置的导辊，在所述导辊之间导引所述金属带。所述导辊中的至少一个构造为至少两个并排布置的部分导辊(122、124)的形式。所述部分导辊通过两个外部轴承(132、134)和至少一个共同的中间轴承(133)支承在所述扇形段框架(110)上。为了至少部分地对在所述金属带在所述导辊(120)之间运输时尤其在所述中间轴承(133)的区域中所述扇形段框架(110)的通过尚未充分凝固的金属带内部的钢铁水静压力间接引起的弹跳或者说挠曲进行补偿，按本发明提出了三种不同的也可以彼此组合使用的手段。这些手段是中间支承的导辊的凸度和/或所述外部轴承(132、134)的与所述中间轴承(133)相比更具柔性的结构和/或在所述扇形段框架(110)与部分导辊(122、124)的中间轴线(M)之间的间距(A1)在所述中间轴承(133)处比在所述外部轴承(132、134)处更大。
Description
技术领域
本发明涉及一种连铸坯导向装置和一种用于在连铸设备中导引尚未充分凝固的金属带尤其是薄板坯的方法。
背景技术
在板坯离开连铸设备并且输送给轧机机列时，对所述板坯并且尤其是薄板坯的轮廓在其凸度或者说斜度方面提出了高要求。因此，所要求的用于轮廓隆起的公差在要输送给紧凑带生产(Compact StripProduction)CSP-精压机列的薄板坯上相对于板坯厚度处于0.5到1％的范围内。这意味着，所述轮廓隆起比如在50毫米厚的板坯上仅仅允许处于0.25到0.5毫米之间。此外，这种轮廓隆起应该在整个板坯长度上尽可能恒定。
在金属带上引起轮廓隆起的原因是所谓的钢铁水静压力(ferrostatischer Druck)，该压力在尚未充分凝固的金属带的内部存在并且从里面朝连铸坯外壳挤压并且因此引起所述连铸坯外壳的向外的拱起。这种钢铁水静压力虽然在所述连铸坯的液态部分的内部基本上是恒定的；但是所述金属带的液态部分越长，则该压力就越大。所述连铸坯外壳的由所述钢铁水静压力引起的拱起导致所述在连铸坯导向装置中导引金属带的导辊的负荷并且这些导辊将该负荷通过其轴承继续传递给扇形段框架，所述导辊借助于轴承支承在所述扇形段框架上。所传递的负荷典型地尤其在分开的导辊的中间轴承的区域中导致所述扇形段框架的挠曲(Durchbiegung)或者说弹跳(Auffederung)。所述扇形段框架的这种不期望的弹跳典型地导致辊隙几何形状出现不期望的变化并且由此尤其在导引在连铸坯导向装置中的金属带中导致不期望的巨大的轮廓隆起。由于不期望的轮廓隆起，所述金属带于是经常不再满足附接在后面的轧机的要求。
这种问题在现有技术中得到公开并且比如在欧洲专利文件EP 1043 095 B1得到讨论。在该专利文件中强调，为遵守所提到的要求非常重要的是，鉴于所提到的问题在剩余凝固的区域中有针对性地影响辊隙几何形状。为此目的，前述欧洲专利指导在所述扇形段框架的中间区域中也就是在导辊分开时在中间轴承的区域中设置了液压缸形式的动力装置(Kraftmittel)，用于在那里至少部分地对所述扇形段框架的前述的不期望的弹跳进行补偿。
但是这样的液压缸不仅在采购中而且在保养中都产生很高的成本并且此外比如由于定期消耗的电能而引起持续的费用。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的任务是，为已知的连铸坯导向装置以及为已知的用于导引尤其尚未充分凝固的金属带的方法提供作为替代方案的手段，用于至少部分地对扇形段弹跳进行补偿。
该任务通过权利要求1的主题得到解决。该主题的特征在于，所述用于至少部分地补偿扇形段弹跳的手段以中间支承的导辊的凸度的形式以及/或者以外部轴承的与中间轴承相比更具柔性的结构的形式以及/或者以在扇形段框架与部分导辊的中间轴线之间的间距在中间轴承处比在外部轴承处更大的形式来设计。
本发明将所述扇形段框架在所述中间轴承的区域中在负荷下的所说明的弹跳接受为既定事实；在此不尝试通过另一种结构尤其所述扇形段框架的加固来改变所述弹跳的程度。
取而代之，所有三种所要求的建议至少部分地补偿所述扇形段弹跳，使得所述辊隙几何形状尽管所述扇形段框架的弹跳相对于在没有采取所要求的手段时的负荷状况没有或者仅仅在可容忍的界限内变化。
所有三种所要求的手段可以以较为低廉的成本实现；尤其它们不要求持续的用于连续消耗的生产资料如电流或油的费用。
在本发明的下面的说明中，区分所述连铸坯导向装置的“无负荷”状态和“负荷状态”。
所述连铸坯导向装置的“无负荷”状态意味着，没有金属带导引穿过辊隙。
与此相对，“负荷状态”则表示这种情况，即金属带尤其是尚未充分凝固的金属带导引穿过所述辊隙。在尚未充分凝固的金属带中如开头早已说明的一样存在着内部的钢铁水静压力，该钢铁水静压力将所述金属带的连铸坯外壳向外挤压并且因此原则上引起所述金属带的轮廓隆起。所述钢铁水静压力通过所述连铸坯外壳也间接地作用于所述连铸坯导向装置的导辊并且通过所述导辊又作用于所述扇形段框架。作用于所述扇形段框架上的压力最终尤其在所述中间轴承的区域中引起所述扇形段框架的弹跳。
重要的是这样的规定，即所有三种按本发明所要求的用于对所述扇形段弹跳进行补偿的手段是不依赖于是在负荷下还是在无负荷状态下考虑该连铸坯导向装置而设计和存在的。这并不有悖于所述辊隙的横截面相应地依赖于负荷来变化这种情况。
所要求的用于对所述扇形段弹跳进行(部分)补偿的手段能够有利地将所述金属带的通过钢铁水静压力引起的不期望的巨大的轮廓隆起限制或者说调节到可靠的阈值上。
所述手段的特殊的设计方案是从属权利要求的主题。
如果在连铸坯导向装置中沿金属带的输送方向先后布置了多个导辊对，那么有利的是，按本发明的用于对所述扇形段框架的弹跳进行补偿的手段中至少个别的手段设计成沿金属带的输送方向在导辊上趋向于不断增强。
这种特征旨在解决以下问题：液心端部的位置以及由此在连铸坯导向装置内部的金属带中的尚未充分凝固的区域的长度决定性地依赖于浇注速度、过热和二次冷却的强度这些浇注参数。原则上，浇注速度越大并且冷却程度越小，则所述金属带的尚为液态的部分就越长。但是，连铸坯的尚为液态的部分越长，则在金属带内部的钢铁水静压力也越大。所述用于对弹跳进行补偿的手段的所要求的越来越强的设计有利地引起对具有特别长的尚未充分凝固的区域的金属带的更为必要的更大的反压。于是通过所述手段的所要求的设计方案尤其在金属带的最终凝固的区域中以足够大的程度反作用于由此存在的更大的钢铁水静压力。有利的是，所述扇形段弹跳的所要求的沿金属带的输送方向趋向于越来越强或者说增加的补偿能够在所述金属带的整个长度上形成所期望的至少近似恒定的轮廓隆起，更确切地说有利的是不依赖于如浇注速度、过热或者二次冷却的强度一样的当前使用的浇注参数的大小。
此外，上述任务通过一种用于导引尤其尚未充分凝固的金属带的方法得到解决。该方法的优点相应于前面的段落所讨论的实施方式的在那里所提到的优点。
附图说明
本发明共有四张附图。其中：
图1是按本发明的用于对扇形段框架的弹跳进行补偿的手段的第一实施例；
图2是按本发明的手段的第二实施例；
图3是按本发明的手段的第三实施例；并且
图4是在液心端部的位置、扇形段框架的依赖于所述液心端部的位置的弹跳与扇形段弹跳的按本发明的部分补偿之间的关联。
下面以实施例的形式在参照所述附图的情况下对本发明进行详细解释。在各个附图中相同的元件用相同的附图标记来表示。
具体实施方式
图1-3分别示出了用于导引尤其尚未充分凝固的金属带比如薄板坯(在附图中未示出)的连铸设备的连铸坯导向装置100的横截面。所述连铸坯导向装置100包括扇形段框架110，该扇形段框架110在附图中通过所示出的扇形段横梁110来表示。在所述扇形段框架上能够转动地支承着至少一对彼此对置的导辊120。所述两个彼此对置的导辊120撑开能够变化的辊隙S。金属带(未示出)在该辊隙S中导引。所述导辊120在本发明中被划分至少一次；在附图中每个导辊120示范性地包括两个并排布置的部分导辊122、124。所述部分导辊相应地通过外部轴承132、134以及至少一个共同的中间轴承133能够转动地支承在所述扇形段框架或者说扇形段横梁110上。
在图1、图2和图3所有三张附图中，示出了具有导辊的扇形段框架处于无负荷状态。在负荷下也就是在将尚未充分凝固的具有轮廓隆起的金属带导引穿过所述辊隙S时，所述扇形段框架110尤其在所述中间轴承133的区域中受到强烈负荷并且于是在那里挠曲。所述挠曲的方向在图1和2中通过在中间轴承133的区域中的箭头来表示。
作为用于至少部分地对这种扇形段弹跳进行补偿的第一手段，按本发明如在图1中示出的一样设置了中间支承的导辊的凸度。为实现在简单地中间支承的导辊中的凸度，所述导辊的两个部分导辊122、124相应地构造为具有直线的或者拱起的轮廓K的截锥状。如此构成的部分导辊分别以其较厚的端部支承在所述共同的中间轴承133上。在负荷下(在图1中未示出)，所述中间轴承133由于所述扇形段框架的前述的弹跳而运动离开所述辊隙S中心的程度大于所述外部轴承；所述辊隙的图1中为无负荷的状态示出的负的凸度于是至少部分地消除或者说根据在所述金属带中所期望的微小的轮廓隆起变化为受到直线限制的辊隙或者甚至变化为具有轻微的所期望的正的凸度的辊隙。有利的是，所述部分导辊或者说所述导辊的凸度构造为抛物线形的或者按照多项式函数来构成。
图2示出了用于至少部分地对所述扇形段框架的弹跳进行补偿的第二手段。该第二手段在于，所述外部轴承132、134比所述至少一个处于最大的扇形段弹跳的区域中的中间轴承133构造得更具弹性柔性或者说软性。在存在多个中间轴承时，所述中间轴承的弹性朝所述金属带的中心有利地越来越硬，因为所述扇形段框架的弹跳的大小由于机械方面的原因朝所述扇形段框架或者说扇形段横梁的中心不断增加，而其朝边缘则不断下降。按照这种第二实施例的一种变型方案，所述处于金属带的中心的区域中的中间轴承也可以构造为刚性的，也就是没有弹性的；这种变型方案在图2中示出。于是在负荷下(在图2中未示出)，在所述中间轴承133的区域中出现所述扇形段横梁的前述的最大弹跳并且在所述外部轴承132、134的区域中仅仅出现更微小的负荷。总之，而后在负荷下对所述辊隙S来说优选出现轻微的正的凸度，该凸度相当于经过轧制的金属带的所期望的数量级的轮廓隆起。通过在所述外部轴承以及所述中间轴承的区域中的弹簧硬度的合适的尺度或者说设计可以非常精确地调节所期望的轮廓隆起。
图3示出了按本发明的用于对扇形段弹跳进行部分补偿的手段的第三实施例。如可以在图3中看出，在那里在所述中间轴承133的区域中尤其剧烈的扇形段弹跳通过以下方式至少得到部分补偿，即在所述扇形段框架110和所述部分导辊122、124的中间轴线M之间的间距A1在中间轴承133处构造得大于在所述外部轴承132、134处。在该实施例中，所述辊隙的在图3中为无负荷状态示出的负的凸度在负荷下得到找平或者甚至得到过度补偿，从而产生具有受到直线限制的平行的宽边的辊隙或者说金属带轮廓或者产生具有所期望的非常微小的轮廓隆起的金属带。
所有按本发明所要求的用于对所述扇形段框架的弹跳至少进行部分补偿的手段不仅可以单个地使用，而且也可以彼此任意组合地使用。
图4示出了金属带200在结晶器中浇注之后穿过附接在后面的垂直布置的连铸坯导向装置100的路径。在图表中右边在所示出的连铸坯导向装置旁边，相应地用最右边外面的线段来示出所述扇形段框架或者说扇形段横梁在各个扇形段中的依赖于凝固点或者说液心端部的位置的相应的弹跳。具体来说，图4中的图表解读如下：在液心端部的特定的位置中也就是说在所述液心端部离开浇注液位特定距离时，在图4中示范性地用SS1来表示，在所述连铸坯导向装置的第二扇形段中产生所述导辊的所属的弹跳的大小，方法是从点SS1开始水平地也就是说沿X方向向右向外跟随划出的虚线。于是相应的弹跳的大小作为最右边外面的线条离开Y轴的间距A产生。可以看出，所述弹跳随离开浇注液位的距离的增加也就是沿Y方向趋于增加。这种效应证实在于，在这些情况中凝固点或者说液心端部较晚才处于所述连铸坯导向装置内部，与此相对应所述金属带的尚未充分凝固的区域比较大并且与此相对应，引起扇形段框架的挠曲或者说弹跳的钢铁水静压力也特别大。
在图4中示出的处于最右边外面的线条中的弯折表示所述导辊在各个扇形段的端部上的由于结构或者说机械引起的较软的悬挂
最后，粗体印刷的线条示出了在使用按本发明的用于对弹跳进行部分补偿的手段时所述弹跳的大小。可以看出，所述扇形段框架的通过使用按本发明的手段产生的弹跳明显小于在未使用按本发明的手段的情况下所述扇形段框架的通过右边外面的线条表示的弹跳：比较间距B与间距A。最后从图4中同样可以看出，在相应粗体印刷的线条和左边外面的线条之间的间距C随扇形段数目的上升也就是随离开浇注液位的距离的增加越来越大。这个越来越大的间距C表示通过相应设计得越来越强的手段实现的沿所述金属带200的输送方向有利地增加的补偿效率。所述手段的比如以部分导辊朝辊隙中心更大的凸度的形式或者以在扇形段框架和部分导辊的中间轴线之间的间距在所述中间轴承处扩大的形式或者通过所述中间轴承与边缘轴承相比随着离开浇注液位的距离的增加而越来越硬的弹性来实现的越来越强的设计有利地实现了在金属带中在剩余凝固的区域中或者说在所述导向装置100的出口处将所期望的轮廓隆起至少近似地保持恒定。所述轮廓隆起的前述的近似地保持恒定在图4中示出，在图4中可以看出，在Y轴和粗体印刷的线条之间的间距B至少近似地在所述连铸坯导向装置的整个长度上保持恒定；至少这个间距B或者说与此相对应的轮廓隆起在很大程度上没有以如在没有使用按本发明的手段的情况下一样的程度变化，没有使用按本发明的手段的情况通过在所述最左边外面的线段和Y轴之间的间距A来表示。
Claims (11)
1.连铸设备的用于导引尚未充分凝固的金属带的连铸坯导向装置(100)，包括：
扇形段框架(110)；
至少一对彼此对置的导辊(120)，所述导辊(120)撑开能够变化的辊隙(S)，在该辊隙(S)中导引所述金属带，其中所述导辊(120)中的至少一个构造为至少两个并排布置的部分导辊(122、124)的形式；
两个外部轴承(132、134)和至少一个共同的中间轴承(133)，用于将所述至少两个部分导辊(122、124)支承在所述扇形段框架(110)上，以及
用于至少部分地对在穿过所述辊隙(S)输送金属带时在所述中间轴承(133)的区域中所述扇形段框架(110)的弹跳进行补偿的手段；
其特征在于，所述手段设计成
中间支承的导辊(120)的凸度的形式；以及/或者
所述外部轴承(132、134)的与中间轴承(133)相比更具柔性的结构的形式；以及/或者
在所述扇形段框架(110)和所述部分导辊(122、124)的中间轴线(M)之间的间距(A1)在中间轴承(133)处比在外部轴承(132、134)处更大的形式。
2.按权利要求1所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，
为在单一地中间支承的导辊(120)中实现所述凸度，所述导辊(120)的两个部分导辊(122、124)分别构造为具有直线的或者拱起的轮廓(K)的截锥状，并且分别以其较厚的端部支承在所述共同的中间轴承(133)上。
3.按权利要求1或2所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，
所述部分导辊(122、124)的或者说所述导辊(120)的凸度按照多项式函数来构成。
4.按权利要求1或2所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，
所述外部轴承(132、134)的比所述中间轴承(133)更具柔性的结构通过在外部轴承中较软的弹性来实现。
5.按权利要求1或2所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，
在存在多个中间轴承(133)时，所述中间轴承的弹性朝所述金属带的中心越来越硬。
6.按权利要求5所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，
所述中间轴承在金属带的中心的区域中构造为刚性的。
7.按权利要求1或2所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，
在存在多个沿所述金属带的输送方向先后布置的导辊对时，用于对扇形段框架(110)的弹跳进行补偿的手段中的至少一个手段沿所述金属带的输送方向在所述导辊对中构造为趋向于越来越强的。
8.按权利要求1或2所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，所述金属带是薄板坯。
9.用于在按权利要求7所述的连铸坯导向装置(100)中导引尚未充分凝固的金属带的方法，
其特征在于，
由连铸坯导向装置向连铸坯外壳施加的用于对扇形段框架(110)的弹跳进行补偿的反压沿所述金属带的输送方向趋向于越来越大。
10.按权利要求9所述的方法，
其特征在于，
所述金属带是薄板坯。
11.按权利要求1或2所述的连铸坯导向装置(100)，
其特征在于，
所述部分导辊(122、124)的或者说所述导辊(120)的凸度是抛物线形地构成的。
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