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Die Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießanlage zum Gießen eines Metallstrangs, insbesondere von Vorblöcken oder Knüppeln, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In der
WO 2006 056423 A1 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stranggießen und Verformen eines Gießstrangs aus Metall beschrieben, der insbesondere ein Knüppel- oder Vorblockformat hat. Die Anlage umfasst einen einer Stranggießkokille nachgeordneten Bogenstranggießabschnitt und eine in Förderrichtung des Gießstrangs nachgeschaltete Bearbeitungsstrecke, in der der Gießstrang umgeformt, gerichtet und in Förderrichtung weitergefördert wird. Im Bereich der Bearbeitungsstrecke ist mindestens eine Maschineneinheit angeordnet, die zur kombinierten Umformung, zum Richten und zur Förderung des Gießstrangs ausgelegt und geeignet ist.
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Aus der
DE 10 2008 016 759 A1 ist ein Kaltstrang für eine Stranggießanlage bekannt. Ein derartiger Kaltstrang wird als Anfahrstrang zum Starten eines kontinuierlichen Stranggießprozesses in einer Stranggießanlage eingesetzt. Dabei wird die Kokille der Stranggießanlage an ihrem Ausgang mit dem Kaltstrangkopf verschlossen, um die Schmelze in einem ersten Füllvorgang in die Kokille einbringen zu können. Durch den Kaltstrangkopf wird zunächst der unmittelbare Austritt der Schmelze aus der Kokille verhindert. Nach der ersten Erstarrung wird der sich bildende Strang aus der Kokille herausgefahren und über die Strangführung und einen horizontalen Rollengang gefördert. Sodann wird der Kaltstrang aus dem Führungsbereich des nachfolgenden Metallstrangs herausgeführt. Hierzu werden auch Führungsmittel offenbart.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Durchlaufen des Kaltstrangs durch die Stranggießanlage weiter zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Stranggießanlage der eingangs genannten Art gelöst, wie in Patentanspruch 1 angegeben ist.
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Die Erfindung lässt sich prinzipiell sowohl bei sogenannten Zangentreibern einsetzen, d. h. bei solchen Transportrichtmaschinen, deren obere Rollen in durch Verschwenkung an die jeweils erforderliche Höhe anpassbaren Hebelarmen gelagert sind, als auch bei solchen Transportrichtmaschinen, die als Ständertreiber ausgebildet sind, d. h. deren obere Rollen durch eine rein senkrechte Bewegung bezüglich der Oberfläche des zu richtenden Metallstrangs positioniert werden. Derartige Ständertreiber lassen sich auch bei Kombinationsanlagen zum Vergießen unterschiedlicher Formate einsetzen, bei denen Abweichungen von etwa 250 mm zwischen dem kleinsten und dem größten Format erreicht werden. Die Ständertreiber haben gegenüber den Zangentreibern den Vorzug, dass bei der Auf- und Abbewegung der Oberrolle in keiner Position ein Versatz gegenüber der idealen mittigen Anordnung der Unterrolle auftritt und deshalb auch der Biegeprozess optimaler verläuft.
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Hierbei sind die Transportrichtmaschinen in dem der Kokille nachgeordneten bogenförmigen Strangführungsbereich sowie in dem sich an diesen anschließenden, ebenen Bereich, der Richtstrecke, angeordnet. Sie dienen dazu, das in der Kokille kontinuierlich vergossene Stranggussmaterial mit geregelter Gießgeschwindigkeit aus der Kokille auszufördern und auf der Richtstrecke mittels Niederhalterrollen und Biegeunterrollen bis zur vollständigen Geradheit zu richten.
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Mehrere Transportrichtmaschinen lassen sich auf den Grundrahmen sowohl hinterals auch nebeneinander anordnen, wenn gleichzeitig mehrere Stränge aus Stranggießkokillen herausgefördert werden. Es versteht sich, dass in diesem Fall auch entsprechend viele Kaltstränge vorhanden sein müssen. Durch den Einbau der Grundrahmen im Fundament mittels Fundamentplatten lässt sich eine zur Erzielung einer möglichst hohen Qualität des Stahlstrangs erforderliche, möglichst gleichmäßige Verteilung der Umformrollen über die gesamte Bearbeitungsstrecke erreichen, wobei der Abstand der einzelnen Rollenpaare möglichst gering ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Vorzugsweise werden als Führungsmittel Führungsrollen und/oder Kufen eingesetzt.
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Aus konstruktiven Gründen werden die Führungsrollen bevorzugt an Rahmen von Transportrichtmaschinen angeordnet.
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Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn zwischen den Transportrichtmaschinen Zwischenrollen als weitere Führungsmittel angeordnet sind.
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Um Überhitzungen zu verhindern, sind die Führungsrollen und/oder die Zwischenrollen mit Vorteil wassergekühlt.
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Vorzugsweise lässt sich die Position der Kufen und/oder der Rollen entsprechend der Breite der zu gießenden Vorblöcke oder Knüppel quer zur Transportrichtung hydraulisch verstellen.
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Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsvariante einer Anordnung mehrerer Transportrichtmaschinen-Einheiten in einer Stranggießmaschine in Gießrichtung eines Metallstrangs in der Seitenansicht,
- 2 eine zweite Ausführungsvariante einer Anordnung mehrerer Transportrichtmaschinen-Einheiten in der Seitenansicht,
- 3a eine dritte Ausführungsvariante einer Anordnung mehrerer Transportrichtmaschinen-Einheiten in der Seitenansicht und
- 3b die Ausführungsvariante gemäß 3a, nur im unteren Bereich der Transportmaschinen-Einheiten und im Längsschnitt dargestellt,
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Mittels einer zum Gießen von Vorblöcken, Knüppeln und dgl. geeigneten Stranggießmaschine lassen sich verschiedene Formate gießen, beispielsweise mit quadratischem, rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt.
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Eine Stranggießmaschine umfasst eine Stranggießkokille, in der ein Metallstrang gegossen wird. In einer Bogenführung wird der Strang aus der senkrechten oder nahezu senkrechten Gießrichtung in die Horizontale überführt. An den Bogenbereich schließt sich ein in die Waagrechte übergehender Transport- und Richtbereich 8 an, in dem der Strang während des Transports durch eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Transportrichtmaschinen-Einheiten 9, 10, 11, 12, 13 (1) gerichtet wird. Für die Dauer des Angießvorgangs haben die Transportmaschinen-Einheiten 9 bis 13 jedoch die Aufgabe, den Kaltstrang mit dem nachfolgenden Warmstrang von der Kokille herzuziehen. Auf den Oberkanten unterer Rollen 15 in den Transportrichtmaschinen-Einheiten 9 bis 13 und auf den Oberkanten von Stützrollen 16 im Bereich zwischen den Transportrichtmaschinen-Einheiten 9 bis 13, wird der Strang weitergefördert und gleichzeitig gerichtet.
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Zwischen dem Anfang des Transport- und Richtbereiches und dem horizontalen Auslauf des Transport- und Richtbereiches erfolgen in der Regel mehrere Richtvorgänge hintereinander. Am Anfang 8 des Transport- und Richtbereiches befindet sich der Hauptradius der Anlage. Zwischen den Transportrichtmaschinen-Einheiten 9 und 11 gibt es im vorliegenden Beispiel gemäß 1 zwei weitere Radien. Hinter der Transportmaschinen-Einheit 11 ist der Radius unendlich, dass heißt dahinter ist der Auslaufbereich horizontal.
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Jede der Einheiten 9 bis 13 ist mit einer angetriebenen Oberrolle 17 ausgestattet, die gemeinsam mit den unteren Rollen 15 in Ständern 18 gelagert sind; dabei sind die unteren Rollen 15 ortsfest, die oberen Rollen 17 hingegen an das zu richtende Format des Gießstrangs in ihrer Position anpassbar gelagert. Die unteren Rollen 15 sind mit Ausnahme von einzelnen, in bestimmten Abständen angeordneten Unterrollen 19 nicht angetrieben, von denen eine in 2a dargestellt ist. Die Unterrolle 19 wird über einen Antriebsmotor 20 angetrieben, der über eine Traverse im oberen Bereich des Ständers 18 befestigt ist. Von dem Antriebsmotor 20 verläuft eine Antriebswelle 21 zu einem Getriebe 22, das die Rolle 19 antreibt.
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Die Ständer 9 - 13 sind jeweils auf einzelnen Grundrahmen 23 gelagert. Zusätzlich sind die Ständer 9 - 13 über Fundamentplatten 24 auf einem Fundament 25 aufgebracht. Zur Befestigung der Fundamentplatten 24 auf dem Fundament 25 dienen Fundamentanker oder Ankerschrauben 26, 27.
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Auf den Ständern 19 sind Hydraulikzylinder 28 zur Höhenverstellung der oberen Rollen 17 angebracht. Durch die Hydraulikzylinder 28 wird insbesondere auch eine ausreichende Öffnung zwischen den oberen 17 und den unteren Rollen 15 gewährleistet, um das Durchfahren unterschiedlich dicker Kaltstrang-Übergangsglieder zu ermöglichen.
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Falls die unteren Rollen 15 ebenfalls mit einem eigenen Antrieb ausgestattet sind, ist ein eigener Antriebsmotor 40 in Verbindung mit einem Getriebe 49 mit der Welle der Rolle 15 verbunden; siehe 3a.
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Im Einrichtbetrieb der Stranggießanlage werden zunächst sämtliche obere Rollen 17 in die oberste Stellung gehoben. Halbautomatisch wird der Kaltstrang über den Rollgang in die, in Stranggießrichtung betrachtet, letzte Transportrichtmaschinen-Einheit eingefahren. Hierbei wird der Kaltstrang über an den Einheiten 9 bis 13 angebrachte Führungsrollen 1, 2, 3, 4, 5 geführt. Die Führungsrollen 1 bis 5 sind jeweils um eine zu der durch die Fläche des Warmstrangs gebildeten Ebene senkrechte Achse gelagert und führen den Kalt- und Warmstrang. Zusätzlich wird der Kaltstrang im Bereich zwischen den Einheiten 9 bis 13 durch die Rollen 16 geführt. Soweit erforderlich, sind die Rollen 1 bis 5 hydraulisch verstellbar, um auch den Warmstrang entsprechend seiner Breite und seinem Format mit Hilfe der Rollen 1 bis 5 führen zu können.
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Die korrekte Einfahrpositionierung des Kaltstrangs in den Rollgang wird durch einen dort angebrachten elektrischen Schalter erfasst. Die Positionssignale des Kaltstrangs sowie weitere, beispielsweise dessen Geschwindigkeit betreffende Signale werden beispielsweise über Lichtwellenleiter übertragen, der Betriebstemperaturen auch von mehr als 400° C aushält. Das Signal des Schalters beim Durchfahren des Kaltstrangendes bewirkt Absenkung der oberen Rollen 17 in den Transportrichtmaschinen-Einheiten 9 bis 13 auf den Kaltstrang. Die Motoren der Antriebe der Transportrichtmaschinen-Einheiten 9 bis 13 werden eingeschaltet, und die jeweils auf den Kaltstrang angepresste Rolle 17 bewegt diesen mit Kaltstrangdruck in Richtung zu der Kokille. Mit dem Zuschalten des Motors bestimmt dessen Tachometer die vorgegebene Einfahrgeschwindigkeit, und ein Weggeber, beispielsweise ein Impulsgeber, erfasst den zurückgelegten Weg des Kaltstrangs. Alle Signale werden durch ein Trackingsystem ausgewertet, das die Bewegung des Kaltstrangs steuert.
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Einige Zeit, nachdem die Transportrichtmaschinen-Einheiten 9 bis 13 den Kaltstrangtransport übernommen haben, fährt das Ende des Kaltstrangs durch einen weiteren Lichtwellenleiter-Schalter im Rollgang. Das Signal der Lichtschranke wird zum Setzen des Nullpunkts und für den Start des Trackingsystems zur genauen Längenerfassung des weiteren Weges des Kaltstrangs bis zur Kokille und zur späteren Längenerfassung des Warmstrangs und der längenabhängigen Steuerung des Gießprozesses genutzt, beispielsweise zur Erzeugung von Signalen für eine Schneideinrichtung zum Schneiden des Metallstrangs.
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Nacheinander durchfährt der Kaltstrang die einzelnen Transportrichtmaschinen-Einheiten 9 bis 13, an denen, sobald der Kaltstrang genügend weit eingefahren ist, die obere Rolle 17 auf den Kaltstrang abgesenkt wird. Mittels des jeweiligen Motors wird dann der Kaltstrang in Richtung zu der Kokille vorgetrieben. Sobald das Kaltstrangende die letzte Transportrichtmaschinen-Einheit erreicht hat, wird deren obere Rolle vom Kaltstrang abgehoben und in die oberste Stellung gefahren. Nacheinander wird mit den folgenden Transportrichtmaschinen-Einheiten beim Erreichen des Kaltstrangendes ebenso verfahren. Da der Weggeber der letzten Transportrichtmaschinen-Einheit bis zu diesem Zeitpunkt die Impulse für das Trackingsystem geliefert hat, wird kurz vor dem Öffnen der letzten Transportrichtmaschinen-Einheit das Signal auf die erste Transportrichtmaschinen-Einheit umgeschaltet. Ebenfalls wird von der letzten Transportrichtmaschinen-Einheit auf die erste Transportrichtmaschinen-Einheit die Masterfunktion übergeben, die für die Lastausgleichsregelung maßgeblich ist.
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Schließlich wird in der Angießposition der Kaltstrang von den Bremsen der Antriebe der Transportrichtmaschinen-Einheiten bis zum Gießstart in der Position gehalten. Das Ende des Kaltstrangs befindet sich dann je nach Länge des Kaltstrangs vor der zweiten oder dritten Transportrichtmaschinen-Einheit. Es wird vorgeschlagen, die Kaltstranglänge so kurz wie möglich zu halten, um die Gesamtlänge der Stranggießanlage, die auch durch die Ablage des Kaltstrangs im Bereich der Kaltstrangaufnahme bedingt ist, niedrig zu halten. Die kürzeste Kette eines Kaltstrangs wird dann realisiert, wenn sich das Kaltstrangende in der zweiten Transportrichtmaschinen-Einheit befindet. Grundsätzlich sind 3 Antriebe zum Halten des Kaltstrangs notwendig. Da das Gewicht des Kaltstrangs bei Ausfall einer von mehreren, zum Beispiel drei Transportrichtmaschinen-Einheiten in einem Notfall von einer Transportrichtmaschinen-Einheit allein nicht gehalten werden kann, wird ein Unterrollenantrieb für die ausgefallene Transportrichtmaschinen-Einheit vorgeschlagen.
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Erreicht bei der Gießvorbereitung der Kaltstrang beim Einfahren eine Position unterhalb der Kokille und des Fußrollengerüsts wird der automatische Einfahrprozess beendet. Jetzt wird von der Gießbühne her das weitere Einfahren in Richtung zu der Kokille manuell gesteuert, bis der Kaltstrangkopf in die Gießvorbereitungsposition eingefahren ist. Je nachdem, welches Kuppelverfahren zum Verbinden des Warmstrangs mit dem Kaltstrang eingesetzt wird, kann der Kaltstrangkopf aus der Kokille soweit herausgefahren werden, dass das Kuppelstück angebaut werden kann. Ist das Kuppelstück am Kaltstrangkopf befestigt, wird der Kaltstrang manuell in die Kokille in die Angießposition zurückgefahren. Bei der Verwendung einer Angießtasche am Kaltstrang als Kuppelstück oder bei Benutzung eines vor dem Einfahren des Kaltstrangs angebauten Kupplungsstücks am Kaltstrang wird dieser manuell in die Angießposition gefahren. Vor dem Gießstart wird sodann der in der Kokille positionierte Kaltstrang verpackt und der Kaltstrangkopf mit Kühlschrott bestückt.
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Zum Gießstart fördern die Transportrichtmaschinen-Einheiten zunächst den Kaltstrang mit dem nachfolgend angekuppelten Warmstrang aus der Kokille. Erreicht das Übergangsstück des Kaltstrangs und unmittelbar danach der Übergang vom Kaltstrang zum Warmstrang die erste Transportrichtmaschinen-Einheit, wird diese druckentlastet und die obere Rolle 15 kann den durch die Übergangsunebenheiten hervorgerufenen Widerstand überwinden. Sobald der Warmstrang sich unter der oberen Rolle 17 befindet, wird diese mit Warmstrangdruck auf den Warmstrang gedrückt. Im weiteren Verlauf des Gießstartprozesses durchläuft dann das Übergangsstück vom Kaltstrang zum Warmstrang jede Transportrichtmaschinen-Einheit, wobei jeweils in der Reihenfolge vom Kaltstrangdruck auf Druckentlastung und anschließend auf den Warmstrangdruck umgeschaltet wird. Die Umschaltung der Drücke erfolgt mittels des Trackingsystems.
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Beim Gießstart befindet sich der Kaltstrang zunächst nur im Bereich der ersten beiden Transportrichtmaschinen-Einheiten. Wird die erste Transportrichtmaschinen-Einheit beim Erreichen des Übergangsstücks vom Kaltstrang zum Warmstrang druckentlastet, könnten die Rollen 15, 17 in der Transportrichtmaschinen-Einheit durchrutschen. Aus diesem Grunde wird die Wegerfassung des Trackingsystems vorher von der ersten Transportrichtmaschinen-Einheit auf die letzte Transportrichtmaschinen-Einheit umgeschaltet. Anschließend wird, bevor das Übergangsstück vom Kaltstrang zum Warmstrang die letzte Transportrichtmaschinen-Einheit erreicht, die Wegerfassung wieder auf die erste Transportrichtmaschinen-Einheit verlegt. Ein weiteres Problem der Druckentlastung beim Durchfahren des Übergangsstücks vom Kaltstrang zum Warmstrang durch eine Transportrichtmaschinen-Einheit ist der Wegfall der Haltekraft der jeweiligen Transportrichtmaschinen-Einheit. Es muss daher stets dafür Sorge getragen werden, dass stets eine ausreichende Anzahl von Transportrichtmaschinen-Einheiten im Eingriff mit beiden Strängen ist. Wenn die letzte Transportrichtmaschinen-Einheit druckentlastet wird, müssen die übrigen Transportrichtmaschinen-Einheiten alle mit Warmstrangdruck beaufschlagt, das gesamte Gewicht des Warmstrangs halten. Da der Warmstrangdruck an der ersten Transportrichtmaschinen-Einheit während des normalen Gießbetriebs jedoch niedriger ist als bei der letzten Transportrichtmaschinen-Einheit, kann in der Summe der am Halten beteiligten Transportrichtmaschinen-Einheiten ein Ungleichgewicht der Haltekräfte gegenüber dem Warmstranggewicht entstehen. Daher ist der Warmstrangdruck, soweit erforderlich, an den ersten Transportrichtmaschinen-Einheiten ohne Rücksicht auf eine Deformation des Warmstrangs so lange über den während des späteren Gießbetriebs anzuwendenden Warmstrangdruck hinaus zu erhöhen, bis sämtliche Transportrichtmaschinen-Einheiten im Eingriff mit dem Warmstrang sind.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung (2) ist die untere Rolle 19 des geneigt angeordneten Ständers 18 der Transportrichtmaschinen-Einheit 10 mit dem Antriebsmotor 20, der Antriebswelle 21 und dem Getriebe 22 versehen, wie auch in 2a dargestellt ist. Die Grundrahmen 23 sind über Schrauben 42 mit den Fundamentplatten 24 fixiert.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung (3a, b) sind mehrere Ständer 9 bis 13 auf einem gemeinsamen Grundrahmen 43 angeordnet. Der Grundrahmen 43 ist von Kühlkanälen 44 durchzogen, die Teil eines Gesamtkühlsystems sind, in das auch andere Aggregate innerhalb der Ständer 9 bis 13 integriert sind, wie insbesondere die Lager der Rollen 15, 17, die Antriebsmotoren und die hydraulischen Zylinder. Ähnlich wie die Grundrahmen 23 ist auch der Grundrahmen 43 über Fundamentplatten 45 mit einem Fundament 47 verbunden, wobei jeweils die Fundamentanker 26 die Verbindung fixieren. Zusätzlich sind zur Fixierung der Fundamentplatten 45 gegenüber dem Grundrahmen 43 zwischen den Fundamentankern 26 Ankerschrauben 48 vorgesehen. Auch in den Ausführungsformen gemäß 2 und 3a, b sind Führungsrollen 1 bis 5 an den Aufbauten der Transportrichtmaschinen-Einheiten 10, 11 bzw. 9 bis 13 angebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungsrolle
- 2
- Führungsrolle
- 3
- Führungsrolle
- 4
- Führungsrolle
- 5
- Führungsrolle
- 6
- -
- 7
- -
- 8
- Anfang Transport- und Richtbereich
- 9
- Transportrichtmaschinen-Einheit
- 10
- Transportrichtmaschinen-Einheit
- 11
- Transportrichtmaschinen-Einheit
- 12
- Transportrichtmaschinen-Einheit
- 13
- Transportrichtmaschinen-Einheit
- 14
- Ebene
- 15
- untere Rollen
- 16
- Stützrollen
- 17
- Oberrollen
- 18
- Ständer
- 19
- angetriebene Unterrolle
- 20
- Antriebsmotor
- 21
- Antriebswelle
- 22
- Getriebe
- 23
- Grundrahmen
- 24
- Fundamentplatten
- 25
- Fundament
- 26
- Ankerschrauben
- 27
- Ankerschrauben
- 28
- Hydraulikzylinder
- 29
- -
- 30
- -
- 31
- -
- 32
- -
- 33
- -
- 34
- -
- 35
- -
- 36
- -
- 37
- -
- 38
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- 39
- -
- 40
- Antriebsmotor
- 41
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- 42
- Schrauben
- 43
- Grundrahmen
- 44
- Kühlkanäle
- 45
- Fundamentplatten
- 46
- -
- 47
- Fundament
- 48
- Ankerschrauben
- 49
- Getriebe
