DE10128601A1 - Profilbeeinflußbare Gießrolle für das Gießen von Metallband in einer Gießrollenanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gießrolle zum Gießen von Metallband im Gießspalt zweier abstandsveränderlicher, paralleler sowie kühlbarer Gießrollen. Zur Profilbeeinflussung des Außenmantels der Gießrolle wird eine Welle 1 mit einer diese im radialen Abstand umgebenden Hülse 2 und einem außenseitigen Mantel 3 mit im Gießbetrieb einstellbarer Balligkeit seiner Umfangsfläche vorgeschlagen. Hierzu werden Ringdruckkammern 3c an der Inneseite der Hülse 2 zum hydraulischen Aufpumpen derselben ausgebildet, die zwischen Hülse 2 und aufgesetzten Bändern 13 ausgebildet sind. Ferner weist die Gießrolle Mittel zum Anschließen der Ringdruckkammern 3c an ein externes hydraulisches Druckerzeugungssystem auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießrolle zum Gießen von Metallband im Gießspalt zweier abstandveränderlicher, paralleler sowohl kühlbarer Gießrollen.

Bekannt sind Gießrollen mit Antrieben durch einen stationären Motor, Getriebe und Gelenkwelle mit drehender Welle. Ein Nachteil dieser Bauart besteht darin, dass die Auswechselbarkeit der Gießrollen nur zu einer Seite hin möglich ist. Hier­ zu müssen die Gießrollen vom Antriebsaggregat aufwendig entkoppelt werden.

Eine andere Bauart besteht in der Verbindung einer Gießrollenwelle mit einem Ringdrehmomentmotor, der mit stehender Achse mit der Welle einer Gießrolle mitdreht. Nachteilig bei dieser Bauart ist der relativ komplizierte Innenaufbau der Gießrolle, welche dynamische Dichtungen für die Führung eines Kühlmittels erfor­ derlich macht.

Das Dokument EP 0 900 607 A1 beschreibt eine Gießrolle mit einem Außenman­ tel in Verbindung mit einer Antriebsweile. Eine Vielzahl von Einstellelementen ist innerhalb des Rollenmantels vorgesehen, um die Fasson des Außenmantels zu adjustieren. Die Antriebswelle durchdringt ein Tragelement von großem Durch­ messer und ist mit dem Außenmantel mittels epizyklischer Getriebeelemente ver­ bunden. Die Einstellelemente wirken zwischen der Innenseite des Außenmantels und dem Tragrohr, welches als primäres Konstruktionselement massiv ausgebildet ist, um die Reaktionskräfte der Einstellelemente zu absorbieren.

Das Dokument DE 197 37 117 A1 betrifft das Doppelrollengießen von Metallband, insbesondere von Eisenmetallband. Die Außenbegrenzungsflächen der Gießrollen werden durch längs verlaufende Kühlwasserdurchgänge gekühlt. Das Kühlwasser wird zu den Durchgängen jeder Walze durch Radialdurchgänge in einer Endwand der Gießrolle zugeführt und von diesen Durchgängen durch weitere Radialdurch­ gänge in einer entgegengesetzten Endwand der Gießrolle abgeführt. Das Kühl­ wasser kann in allen Längsdurchgängen der einen Gießrolle in der einen Längs­ richtung und in allen Längsdurchgängen der anderen Gießrolle in die umgekehrte Längsrichtung fließen.

Das Dokument EP 0 680 795 A1 beschreibt in Walzenzapfen gelagerte Walzen für eine Einrichtung zum kontinuierlichen Gießen von metallischen Bändern. Jede Gießwalze ist mit einem äußeren Mantel aus gut wärmeleitenden Material verse­ hen, der in einem Kühlsektor aus flüssigem Metall Erstarrungswärme ableitet, und einen mittigen, in Walzenzapfen auslaufenden Kern besitzt, wobei durch den Mantel parallel zur Walzenachse Kühlkanäle verlaufen, die mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, beaufschlagt werden. An den Gießwalzen sind stirnseitig Kühlmittelrohre angeordnet, die eine einstellbare Kühlmittelverteilung, auf die Kühlkanäle vornehmen.

Das Dokument EP 0 390 924 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstreifens, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
Ein Paar innen gekühlte Gießwalzen, die sich in entgegengesetzter Richtung zu­ einander drehen und parallel zueinander angeordnet sind und ein Paar von Ab­ dichtungsdämmen aus feuerfestem Material, die auf beiden Seiten des Gießwal­ zenpaares angeordnet sind, um zusammen mit den Umfangsoberflächen der Gießwalzen ein Gießbehältnis für das geschmolzene Metall auszubilden. Das ge­ schmolzene Metall wird kontinuierlich durch den Walzenspalt zu einem Me­ tallstreifen vergossen.

Das Dokument DE 199 19 354 A1 beschreibt eine Doppelwalzengießmaschine zum Gießen von Metallband mit einem Paar horizontaler Gießwalzen. Ein Paar Seitenbleche stehen im Eingriff mit den Endflächen der Gießwalzen, um seitenbe­ grenzte Abschlüsse für das Gießband zu bilden. Ein Paar Seitenblechhalter fixie­ ren die Bleche und Schubvorrichtungen bringen die erforderlichen Verschlußkräfte auf die Seitenbleche auf. Die Schubvorrichtungen sind mit den Seitenblechhaltern durch Gelenkverbindungen verbunden, die durch horizontale Gelenkzapfen und vertikale Gelenkzapfen gebildet werden, um zu ermöglichen, dass sich die Seiten­ bleche mit den Walzenenden durch Schwenkbewegungen sowohl längs- als auch seitlich zu den Walzen selbst ausrichten, aber die Bleche an einer Drehung hin­ dern.

Das Dokument EP 0 903 191 A2 offenbart eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallbändern, umfassend ein Paar paralleler Gießrollen, welchen Metallschmelze aufgegeben wird. Die Gießrollen sind auf Schlitten angeordnet, gleitbar auf einem Rahmen, um die Gießrollen gegeneinander und voneinander weg bewegen zu können.

Das Dokument EP 0 471 731 B1 beschreibt eine Doppelwalzen-Bandgießma­ schine mit einem Paar Seitendamm-Anordnungen, die an den gegenüberliegen­ den Enden der Gießwalzen an diesen angrenzen, wobei jede der Seitendamm- Anordnungen einen auf einer Stützplatte getragenen Belagabschnitt aus feuerfe­ stem Material sowie Mittel zum Oszillieren der Anordnungen aufweist. Die Be­ lagabschnitte der Seitendamm-Anordnungen befinden sich in Kontakt mit den En­ den der Gießwalzen. Die Oszilliermittel beider Anordnungen schwingen parallel zur Bandgießrichtung, während die Belagabschnitte an den Enden der Gießwal­ zen in Kontakt bleiben.

Das Dokument DE 33 36 692 C2 beschreibt ein Verfahren zum Stranggießen von Metallblech mit einem einen Walzspalt begrenzenden, durch eine Flüssigkeit in­ nen gekühlten und mit dem geschlossenen Metall unmittelbar in Berührung be­ findlichen Paar von parallelen Gießwalzen. Die Umfangsfläche jeder Gießwalze erhält im Ausgangszustand eine negative Balligkeit. Bei Einleiten des Stranggieß­ vorganges wird auf einen inneren Bereich jeder Walze ein Druck ausgeübt, so dass die Außenfläche beider Gießwalzen eine wahre zylindrische Gestalt anneh­ men. Der auf den inneren Bereich einer Gießwalze aufgebrachte Druck bei Er­ wärmung der Außenumfangsflächen der Gießwalzen durch geschmolzenes Metall wird bei Fortschreiten des Stranggießvorganges vermindert, so dass die Außen­ umfangsfläche einer jeden Gießwalze geradlinig und als wahrer Zylinder ohne jeg­ liche Wärmeballigkeit eingehalten wird. Konstruktiv wird dies erreicht durch eine Walzenspindel, durch einen über der Spindel angebrachten Innenmantel, durch einen über den Innenmantel angebrachten Außenmantel mit einer negativen Bal­ ligkeit an seiner Außenumfangsfläche, sowie mit an seiner Innenumfangsfläche ausgebildeten Kühlkanälen, und durch eine an der Innenumfangsfläche des In­ nenmantels in seinem axial mittigen Bereich ausgebildete Hydraulikdruckkammer, die mit einer Druckflüssigkeitsquelle regelbar in Verbindung steht.

Das Dokument US 4,811,780 A offenbart eine kontinuierliche Gießvorrichtung für ein Metallband, in der ein Paar von Gießwalzen sich in entgegengesetzte Richtung zueinander drehen und die Gießwalzen jeweils Horizontalachsen aufweisen, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Ferner ist die Gießvorrichtung mit einem Paar von Seitendämmen versehen, die annähernd entsprechend der Breite des gegossenen Bandes beabstandet sind, um auf diese Weise an den Umfangs­ oberflächen der Gießwalzen ein Metallreservoir zu bilden. Durch den Spalt zwi­ schen den Gießwalzen erfolgt der kontinuierliche Guß des Metallbandes aus dem geschmolzenen Metall des Metallreservoirs. Die Seitendämme sind derart ange­ ordnet, dass mindestens ein Teil derselben die Umfangsoberfläche jeder Gießwal­ ze kontaktiert. Die Seitendämme sind aus feuerfesten Materialien hergestellt und mit einer zufriedenstellenden Abriebfestigkeit ausgestattet. Der Umfangsoberflä­ chenteil der Gießwalze, der den Seitendamm kontaktiert, ist mit einer rauhen Oberfläche mit Schleiffähigkeit ausgebildet.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den außenseitigen Mantel der den Gießspalt ausbildenden Gießrollen beim Gießprozeß derart beeinflussen zu können, dass das gegossene Band eine vorgebbare und reproduzierbare positive oder negative Balligkeit erhält. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, dass die Gießrollen-Lagerung sowie Medienanschlüsse und Antriebsanordnung ein schnelles Wechseln der Gießrollen mit kurzen Rüst­ zeiten ermöglicht und dass ferner die Ausbildung des Kühlmittel-Systems in der Gießrolle unterschiedliche Wärmedehnungen vollständig kompensiert.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einer Gießrolle der im Oberbegriff von An­ spruch 1 genannten Art mit der Erfindung mit Hilfe einer Welle mit einer diese im radialen Abstand umgebenden Hülse und einem außenseitigen Mantel mit im Gi­ eßbetrieb einstellbarer Balligkeit seiner Umfangsfläche und mindestens einer Ringdruckkammer zum hydraulischen Aufpumpen derselben, die zwischen Hülse und Gießrollenmantel ausgebildet sind, sowie mit Hilfsmitteln zum Anschließen der Ringdruckkammem an ein externes hydraulisches Druckerzeugungssystem.

Durch die Anordnung der Druckkammern am Umfang der Hülse wird erreicht, dass die Balligkeit der Gießrollen sehr genau eingestellt werden kann, um ein ge­ wünschtes Gießbandprofil zu erhalten. Eine erfindungsgemäß gegenläufige Küh­ lung des Rollenmantels verhindert eine unterschiedliche radiale Wärmeausdeh­ nung des Rollenmantels von rechts nach links oder umgekehrt. Weiterhin wird mit dem erfindungsgemäßen Antrieb der Gießrollenwelle durch den Ringdrehmo­ mentmotor ein schnelles Wechseln der Gießrolle ermöglicht und damit die Rüst­ zeiten verkürzt. Das reproduzierbare Ausmaß der Balligkeitsverformung wird nach Maßgabe der Druckhöhe im Hydrauliksystem eingestellt.

Auch ermöglicht die zur hydraulischen Expansion der Ringdruckkammern benö­ tigte Druckmittelzuführung durch die Welle auf der Stirnseite, wo sich die Kühl­ wasserzuführung befindet, dass der Ringdrehmomentmotor auf der anderen Stirn­ seite der Welle angeordnet werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen und teilweise geschnittenen Dar­ stellung den Innenaufbau der Gießrolle.

Fig. 1 zeigt, dass die erfindungsgemäße Ballenprofilbeeinflussung durch hydrau­ lisches Aufpumpen von Ringdruckkammern 3c an der Innenseite der Hülse 2 er­ möglicht wird, die zwischen der Hülse 2 und aufgesetzten Bändern 13 ausgebildet sind. Die durch Druck verformten Bänder 13 erzeugen eine Kraft auf die Ring­ druckkammer 3c und verformen auf diese Weise den Ballen des Gießrollenman­ tels 3. Die Ringdruckkammern können auch so ausgebildet sein, dass diese eine Drehmomentenübertragung von Antriebswelle auf den Gießrollenmantel 3 bewir­ ken. Die den Gießrollenmantel 3 abstützenden radialen Kämme 3c können zu­ mindest teilweise Hinterschneidungen aufweisen, um einen elastischeren Kräf­ teausgleich beim Einstellen der Balligkeit zu bewirken.

Die Schnellwechselbarkeit der Gießrolle wird durch den auf die Welle 1 aufge­ setzten Ringdrehmomentmotor 6 und die Wasserzu- bzw. Wasserabführung durch die Wasserspannplatte 14 realisiert. Die für die Profilbeeinflussung des Gießrol­ lenmantels 3 benötigte Ölzuführung erfolgt durch die Welle 1 gegenüber der Was­ serzu- und Wasserabführung 14a, 14b. Damit sind die Anschlüsse für hydrauli­ sche Druckmedien und die Anschlüsse für die Wasserzu- und Wasserabführung auf ein und derselben Seite der Welle 1 angeordnet.

Die gegenläufige Durchströmung der Gießrolle mit Kühlmittel erfolgt von links nach rechts durch die Kühlbohrungen 3a.

Das Kühlwasser strömt durch die Wasserspannplatte 14a in den Raum zwischen der Bohrung 1a der Welle 1 und dem Rohr 7, weiter durch radiale Bohrungen im Wellenteil der Welle 1b, weiter durch radiale Schlitze im Ring 9, durch Kühlboh­ rungen 3a, durch den Schlitz 12, durch den Ring 11, durch die axialen Bohrungen 2a der aufgesetzten Hülse 2, durch den Ring 10 und die radialen Bohrungen 1c der Welle 1 sowie durch das Rohr 7. Das Kühlwasser tritt durch die Wasser­ spannplatte 14b wieder aus.

Durch die vorbeschriebene Anordnung der Kühlwasserführung in der Gießrolle wird erreicht, dass der zurückgelegte Weg des Kühlwassers durch die jeweilige Gießrolle für beide Strömungsrichtungen gleich ist. Damit wird die wichtige Kom­ pensation unterschiedlicher Wärmedehnungen der Gießrolle vollständig erreicht.

Die erfindungsgemäße Gießrolle ist infolge ihrer profilbeeinflußbaren Bauart mit gegenläufiger Kühlmittel-Durchströmung und der Schnellwechselausführung au­ ßerordentlich vorteilhaft geeignet für den Einsatz in einer Bandgießanlage mit Gießrollen.

Claims (12)

1. Gießrolle zum Gießen von Metallband im Gießspalt zweier abstandsverän­ derlicher, paralleler sowie kühlbarer Gießrollen, gekennzeichnet durch,
eine Welle (1) mit einer diese im radialen Abstand umgebenden Hülse (2) und einem außenseitigen Mantel (3) mit im Gießbetrieb einstellbarer Ballig­ keit seiner Umfangsfläche und
mindestens eine Ringdruckkammer (3c) zum hydraulischen Aufpumpen der­ selben, die zwischen Hülse (2) und Mantel (3) ausgebildet sind sowie Mittel zum Anschließen der Ringdruckkammern (3c) an ein externes hydrau­ lisches Druckerzeugungssystem.

2. Gießrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der Gießrolle (1) angeordnete Bänder (13) durch hydrauli­ schen Hochdruck verformbar sind und mit ihrer Kraftkomponente auf radiale Kämme (3c) einwirken, die ihrerseits eine Balligkeitsverformung des Mantels (3) der Gießrolle (1) hervorrufen.

3. Gießrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß der Balligkeitsverformung nach Maßgabe der Druckhöhe im Hydrauliksystem reproduzierbar einstellbar ist.

4. Gießrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gießrolle eine Lagerung mit fest- und losseitigen, auf stirnseiti­ gen Wellenzapfen (7, 7') angeordneten Einbaustücken (4, 5) vorgesehen ist.

5. Gießrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch, eine Antriebsvorrichtung in Form eines Ringdrehmomentmotors (6) in dreh­ fester Verbindung mit dem der Kühlmedienzu- und Kühlmedienabfuhr (14a, 14b) entgegengesetzt angeordnet Wellenzapfen (7).

6. Gießrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießrolle (1) axial-gegenläufig durchströmbare Kühlmittelbohrungen (2a, 2b; 3a, 3b) besitzt, die durch radiale Bohrungen (1a, 1b) bzw. radiale Schlitze in Ringen (9, 10; 11, 12) miteinander in Durchfluß-Verbindung ste­ hen.

7. Gießrolle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelbohrungen (2a, 2b; 3a, 3b) durch die jeweilige Gießrolle für beide Strömungsrichtungen gleich lang bemessen sind.

8. Gießrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlußorgan für je einen Zu- und Abfluß (14a, 14b) von Kühlwas­ ser eines Kühlwasserdurchlaufsystems in Form einer Spannplatte (14) vor­ gesehen ist.

9. Gießrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zur hydraulischen Expansion der Ringdruckkammern (3c) benötigte Druckölzuführung mit einem Anschlußorgan versehen ist, das gegenüberlie­ gend der Kühlwasserzuführung im Bereich des einen Wellenzapfens (7) an­ geordnet ist.

10. Gießrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießrolle auf einer stationären Welle (1) angeordnet ist.

11. Gießrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gießrollenmantel (3) und Gießrollenwelle Druckkammern zur Drehmomentenübertragung vorgesehen sind.

12. Gießrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Gießrollenmantel (3) abstützenden radialen Kämme (3c) zu­ mindest teilweise Hinterschneidungen aufweisen.