DE1952633C3 - Stützvorrichtung für Gußstränge aus Metall, Insbesondere aus Stahl - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Stützvorrichtung zur Gußstränge aus Metall, insbesondere aus Stahl, mit mehreren, gemeinsam einen unmittelbar an die Stranggießkokille anschließenden Teilabschnitt der Stützvorrichtung bildenden Vorrichtungsrahmen, wobei jeder Vorrichtungsrahmen eine Vielzahl von über einen Längenabschnitt und über die Breite des Stranges verteilt angeordneten, an Achsen des Vorrichtungsrahmens gelagerten Rollen aufweist, die in gegenüberliegende Zwischenräume von nebeneinander aufgereihten Rollen der benachbarten Achse greifen, wobei die Abmessungen jeder Rolle kleinstmöglich gewählt sind, mit zwischen den Rollen befindlichen, der Strangoberfläche zugewendeten Kühlmitteldüsen und mit Bohrungen in den Achsen für den Durchfluß von Kühlmittel.

Solche Stützvorrichtungen dienen beim Stranggießen dem Zweck, in der Stranggießkokille eine verhältnismäßig dünne Schale bildende, also beim Austreten aus der Stranggießkokille nur teilweise erstarrte Gußstränge abzustützen. Das Gießmetall der dünnen Schale besitzt eine knapp unterhalb dem Liquiduspunkt der Abkühlungskurve befindliche Temperatur. Der Gußstrang neigt in diesem Zustand leicht zu Ausbauchungen an den Stützelementen, die aus Rollen, Walzen oder kastenförmigen Kühlschuhen bestehen Einesteils ruft eine solche Ausbauchung die Gefahr eines Strangbruches hervor, andernteils erhöht sich durch die eine der Anzahl der Stützelemente entsprechene Zahl von Ausbauchungen der Transportwiderstand des Gußstranges. Die Widerstände an den einzelnen Rollen addieren sich zu einem Gesamtwiderstand, der von der Kraft der Strangausziehmaschine übewunden werden muß. Je größer daher die Reibung an den Ausbauchungen ist, desto größer wird der Ausziehwiderstand und desto größer muß die Antriebsleistung der Ausziehmaschine sein. Eine besonders schwerwiegende Folge ergibt sich aus hohen Ausziehkräften. Die ohnehin schwache Strangschale wird durch erhöhtes Ziehen noch höher beansprucht. Praktisch ist nur in seltenen Fällen eine Erhöhung der Gießgeschwindigkeit und damit eine Erhöhung der Gießleistung möglich.

Die Gefahr eines, Strangdurchbruches wächst, je langsamer der Strang abgekühlt wird. Je intensiver die Kühlung ist, desto mehr wird das Schalenwachstum beschleunigt. Bei Steigerung der Gießgeschwindigkeit müssen die Vorgänge, den Strang zu stützen und gleichzeitig zu kühlen, Hand in Hand gehen und können verfahrenstechnisch nicht getrennt werden, wenn Ausbauchungen bzw. letzten Endes Durchbrüche verhindert werden sollen.

Es ist bekannt (OE-PS 2 62 528), bei einer Vorrichtung dei eingangs erwähnten Gattung, empfindliche oder unsteife Flächen des Gußstranges netzartig mittels an vielen Punkten angeordneten Rollen abzustützen. Je kleiner hierbei die Rollendurchmesser gewählt werden, desto schwieriger ist es, die Kühlvorrichtung unterzubringen. Mit dem Vorteil, den Gußstrang netzartig abzustützen, ist offensichtlich der Nachteil einer schlechten Kühlung verbunden.

Es ist ferner bekannt (US-PS 33 99 716), im Bereich unterhalb der Stranggießkokille an Stelle von Stützrollen Kühlschuhe zu verwenden, die kastenförmige Gehäuse bilden und mit Düsen in dem den Boden des Kastens bildenden Teil versehen sind, wobei der Boden den Strang stützt. Mit solchen Kühlschuhen läßt sich zwar das Ausbauchen des Gußstranges verhindern, jedoch besteht der Nachteil, daß die nahe am Strang liegende Düsenöffnungen durch Zunder verstopft werden und der Strang nur noch über die vom Strang in die Bodenplatte strömende Wärme gekühlt wird. Die Metallplatten decken außerdem den Strang in einem solchen Maße ab, daß die gewünschte Kühlwirkung aus Gründen des sogenannten Leidenfrostschen Phänomens ausbleibt. Das durch die Düsen in der Bodenplatte zwischen Strangoberfläche und Bodenplatte gelangende Kühlwasser verdampft, wodurch eine dem Wasserdampft bekanntlich anhaftende isolierende Wirkung entsteht. Neues Kühlwasser fließt nur unter Schwierigkeiten nach, und der gebildete Dampf verharrt zu lange, um noch eine Kühlwirkung im gewünschten Ausmaß hervorrufen zu können. Wenn es daher nicht gelingt, den Wasserdampf rechtzeitig wegzuspülen und zumindest durch Dampf geringerer Temperatur zu ersetzen, d. h. den Wärmeentzug durch Verdampfen des Kühlwassers zu bewirken, so ist die Kühlwirkung nicht ausreichend und daher auch das Strangschalenwachstum gering.

Beiden bekannten Lösungen haftet demnach der Nachteil an, den Strang gegenüber dem Kühlwasser abzudecken.

Kühlwasser kann daher lediglich noch zwischen den verbleibenden Spalten der einzelnen Rollen bzw. Kühlschuhen durchdringen. Die gewünschte Kühlwirkung bleibt aber dann aus. Das Strangschalenwachstum wird

nicht gesteigert, sondern eher gehemmt. Damit kommt es zu den erwähnten Ausbauchungen. Diese wiederum erschweren das Ausziehen des Gußstranges.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei noch größerer Anzahl der Stützstellen, d. h. bei kleinstmöglichem Durchmesser der Stützrollen, der sich aus dem gewählten Wellendurchmesser ergibt, die Kühlung zu verbessern.

Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs bezeichneten Gattung einer Stützvorrichtung dadurch gelöst, daß die Kühlmitteldüsen jeweils in den von den Rollen freigehaltenen Teillängen der Achsen an die Achsbohrungen angeschlossen und am Querschnittsumfang der Achsen mündend vorgesehen sind, und daß zusätzlich Kühlmittelbohrungen von der Achsbohrung zu den zwischen den Rollen und den Achsen gebildeten Lagerflächen führen. Diesen pro Flächeneinheit auf den Gußstrang dichter gestaffelten Stützelementen steht die an und für sich dem Stand der Technik entgegengesetzt gerichtete verbesserte Kühleinrichtung gegenüber. Die intensive Kühlung fördert das Strangschalenwachstum, so daß der Strang weniger als bisher Ausbauchungen bildet, leichter ausziehbar ist und schneller gegossen werden kann. Die Verdichtung des Netzwerkes der Stützstellen schont den Strang insbesondere unmittelbar nach der Stranggießkokille, so daß Oberflächenrisse vermieden werden. Die Stützkräfte können auch schwächer angesetzt werden, und trotz dem dichteren Netz der Stützkräfte erfolgt eine bessere Kühlung des Stranges und auch eine Kühlung der Rollen sowie eine Kühlung der Achsen an den Lagerstellen. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung zwischen je zwei Rollen besitzt außerdem einen bisher unbekannten Vorzug, der sich beim Verstellen der Stützvorrichtung auf eine neue Strangdicke auswirkt. Es ist kein Düsennetz erforderlich mit einer besonderen Rohrführung, deren Demontage besonders bei Strangdurchbrüchen hinderlich ist und die vor allen Dingen die Neueinstellung auf andere Gußstrang-Abmessungen behindert. Demgegenüber bleibt eine auf die Zwischenräume der Rollenachse angeordnete Kühleinrichtung stets im gleichen Abstand zum Strang. Die erfindungsgemäße Verbesserung von Abstützung und Kühlung des Gußstranges gleichzeitig ermöglicht, größere Gießgeschwindigkeiten vorzusehen.

Die Kühlwirkung kann außerdem dadurch verstärkt werden, indem die Kühlmittel-Düsen mit ihrer Mittelachse schräg zur Strangoberfläche weisen. Praktisch erfolgt damit eine Angleichung des Kühl-Systems an das schachbrettartige Stütz-System. Die Auftreffflächen der Sprühstrahlen liegen ebenso dicht gestaffelt wie die Stützrollen. Der Strang wird intensiver als bisher gekühlt, über die Strangbreite betrachtet gestaltet sich die Kühlwirkung auch gleichmäßiger. Auch in Stranglaufrichtung hintereinanderliegen die Sprüh-Strahl-Auftreffflächen dichter.

Das Prinzip, hohle Bauteile für die Führung des Kühlwassers heranzuziehen, läßt sich ferner dadurch ausbauen, daß jeweils eine Gruppe von Achsen mit Rollen an einem hohlen Rahmenseitenteil bzw. an einem diesem gegenüberliegenden hohlen Rahmenseitenteil befestigt ist, die der Zuführung des Kühlmittels zu den Achsbohrungen dienen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden nä- ^6s her erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Stützvorrichtung F i g. 2 ist ein Querschnitt durch die Stützvorrichtung gemäß der Schnittangabe Ii-Il in F i g. 1;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt im Grundriß entsprechend der Schnittangabe HI-IiI in F i g. 1;

F i g. 4 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung der Stützvorrichtung aus F i g. 2 in Vergrößerung; und

F i g. 5 zeigt die Wirkungsweise der Kühlmittel-Strahlen in der Ansicht entsprechend F i g. 1, jedoch als Ausschnitt.

An die Stranggießkokille 1 anschließend, in die das Flüssigmetall kontinuierlich eingefüllt wird, befindet sich die Stützvorrichtung 2 mit den erfindungsgemäßen Merkmalen. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen den Vorsprüngen 3 und 4, die an der Unterseite 5 der Stranggießkokille 1 befestigt sind, die Achse 6 gelagert, wobei weitere Vorsprünge 7 bzw. 8 eine Durchbiegung der Achse 6 verhindern. Die Achse 6 trägt mehrere Rollen 9, die sämtlich zusammen mit der Stranggießkokille 1 oszillieren. Um eine Berührung des Rahmens 10 der Stützvorrichtung 2 zu vermeiden, ist letzterer mit einem gewissen Abstand 11 angeordnet.

Das Ausführungsbeispiel sieht für die Stützvorrichtung einen Teilabschnitt 12 vor. der sich beispielsweise bei einer Brammenanlage ein bis zwei Meter unterhalb der Stranggießkokille 1 erstrecken kann; danach ist eine bekannte Stützvorrichtung verwendet, weil eine besondere Stütz- und Kühlwirkung nicht mehr verlangt wird.

Der Teilabschnitt 12 weist linke und rechte Längsholme 13 auf, die über hohle Rahmenseitenteile 14 bzw. 15 verbunden sind. Eine solche Kombination von Längsholmen 13, Rahmenseitenteilen 14 und 15 und Abstandsholmen 16 bzw. 17 bildet einen einzelnen Rahmen des Teilabschnittes 12. Dieser Teilabschnitt 12 kann selbstverständlich mehrmals in Stranglaufrichtung wiederholt sein. Die Rahmenseitenteile 14 und 15 bilden gegebenenfalls ein Holmoberteil bzw. ein Holmunterteil (F i g. 3).

Die Rollen 18, 19 sind schmal ausgebildet. Von diesen besteht eine über eine Strangbreite verteilte Vielzahl, wobei jeweils feste Achsen 20 bzw. 21 vorgesehen sind, die in Lagerböcken 22 und 23 ruhen. Jede der Rollen 18 ist daher um diese Achse 20 bzw. 21 drehbar. Die Rollen 18 sitzen h Abständen 24 auf den Achsen 20. und zwar derart, daß jeweils eine andere Rolle 19 der benachbarten Achse 21 in den Abstand 24 eingreift, ohne jedoch mit dem Umfang 25 den Schaft 26 der Achse 20 zu berühren. Auf diese Weise entstehen Spalte 2⁷. aus denen ohne weiteres etwa entstellender Dampf fortlaufend abgeführt wird.

In F i g. 2 ist die Stranggießkokille 1 aufgeschnitten gzeichnet, so daß der Gußstrang 28 in seiner Dicke sichtbar ist. F i g. 2 zeigt leicht erkennbar, daß die Rollen 18 bzw. 19 in der Projektion mit ihrem Umfang 25 sich überschneidend se eng wie möglich angeordnet sind.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, handelt es sich beim herzustellenden Strang 28 um einen Brammen-Querschnitt. Die deshalb für die Stützvorrichtung maßgebenden Faktoren der Bemessung gehen von einem Stahl-Brammen-Strang aus. Die Längsholme 13 sind hohl und von Kühlwasser durchflossen. In den F i g. 2 bis 5 sind ferner die Achsen 20 bzw. 21 hohl gehalten. d. h. mit einer Achsbohrung 29 versehen, in der als Kühlmittel Wasser fließt. Von diesen Achsbohrungen 29 verlaufen Kühlmittel-Düsen 30, wobei deren Mittelachse 31 jeweils schräng zur Strangoberfläche 32 gelegt ist.

Aus F i g. 4 geht insbesondere ein kleiner Abstand der besprühten Flächen quer zur Strangrichtung hervor. Hingegen zeigt F i g. 5, daß die Form des Sprühstrahls über die Breite des Gußstranges 28 eine nur kurz unterbrochene Sprühfläche ergibt. Die Kühlung des Stranges ist daher gegenüber bekannten Anordnungen gleichmäßiger und besitzt insbesondere den Vorzug, auch keine größeren Sprühflächen-Unterbrechungen bei anderen Strangabmessungen austreten zu lassen. Bei Abstandsänderung (Einstellung einer neuen Strangdicke) bleiben jeweils die Abstände der Düsen vom Strang gleich, weil der Umfang 25 der Rollen 18 bzw. 19 gleich ist und daher auch dieselben Achsen 20 bzw. 21 gegeben sind, wodurch gleiche Abstände der Sprühflächen vorhanden sind.

F i g. 4 zeigt außerdem den Winkel, unter dem zwei Düsen eingeschraubt sind. Es ist möglich, entweder zwei winklig zueinander stehende Düsen vorzusehen oder eine einzelne, mit ihrer Achse senkrecht zur Strangoberfläche verlaufende Düse. Eine besonders intensive Kühlung wird jedoch erreicht, wenn sowohl senkrecht stehende als auch schräg verlaufende Düsen vorgesehen sind, wobei jeweils beide Arten nicht unbedingt in der Zeichenebene liegen müssen. Solche Düsen, die schräng auf die Strangoberfläche gerichtet sind, bilden gemäß F i g. 5 eine ununterbrochene Sprühfläche über die Breite des Stranges betrachtet Die Düsen sind zweckmäßigerweise als Flachstrahldüsen ausgebildet. Für den Einsatz kommen auch Voll- und Hohlkcgeldüsen in Frage.

Die Kühlmitteldüsen 30 sitzen gemäß F i g. 4 vorteilhafterweise so, daß ihre Mittelachsen 31 sich auf 772 auf der Strangoberfläche treffen, wobei Γ den Abstand der auf einem Strangbreitenabschnitt hintereinander laufenden Rollen 18 bzw. 19 bedeutet.

Ferner bestehen Kühlmittelbohrungen 33 zwischen den Achsbohrungen 29 und dem Querschnittsumfang 34 der Achse 20 bzw. 21. Das Kühlmittel gelangt durch diese Bohrungen als Schmiermittel in die Lauffläche zwischen Rolle 18,19 (F i g. 4) und Achse 20 bzw. 21.

ίο Die Erfindung ist ganz allgemein für jede Strangdikke anwendbar und bietet besondere Vorteile bei Brammensträngen. Einzelne Strangabmessungen können über die Abstandsholme 16 bzw. 17 und Beilagen 35 unterschiedlicher Dicke eingestellt werden.

Die erfindungsgemäße optimale Kühlwirkung wird erzielt, indem die Kühlmitteldüsen 30 und die Achsbohrung 29 zur Verteilung des Kühlmittels herangezogen werden, wobei gleichzeitig die Wirkung der gekühlten Rollenlager erheblich besser ist als bisher. Ein noch en-

» geres System der Anordnung der Stützrollen 18 bzw. 19 läßt sich dadurch erzielen, daß der äußere Umfang 34 der Achsen 20 bzw. 21 eine Abflachung 36 erhält, so daß der Umfang 25 einer Rolle 18 bzw. 19 noch näher an die benachbarte Achse 20 bzw. 21 herangerückt

*5 werden kann. Die Abflachung 36 braucht daher nicht unbedingt wie gezeichnet ausgeführt sein, sondern kann aus einem Einschnitt 37 bestehen, der mit einem Werkzeug erzeugt wird, das einen etwas größeren Durchmesser als der Durchmesser des Umfanges 25 der Stützrollen 18 bzw. 19 aufweist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stützvorrichtung für Gußstränge aus Metall, insbesondere aus Stahl, mit mehreren, gemeinsam einen unmittelbar an die Stranggießkokille anschließenden Teilabschnitt der Stützvorrichtung bildenden Vorrichtungsrahmen, wobei jeder Vorrichtungsrahmen eine Vielzahl von über einen Längenabschnitt und über die Breite des Stranges verteilt angeordnete, an Achsen des Vorrichtungsrahmens gelagerten Rollen aufweist, die in gegenüberliegende Zwischenräume von nebeneinander aufgereihten Rollen der benachbarten Achse greifen, wobei die Abmessungen jeder Rolle kleinstmöglich gewählt sind, mit zwischen den Rollen befindlichen, der Strangoberfläche zugewendeten Kühlmitteldüsen mit Bohrungen in den Achsen für den Durchfluß von Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmitteldüsen (30) jeweils in den von den Rollen (18, 19) freigehaltenen Teillängen der Achsen (20, 21) an die Achsbohrungen (29) angeschlossen und am Querschnittsumfang (34) der Achsen (20 bzw. 21) mündend vorgesehen sind, und daß zusätzlich Kühlmittelbohrungen (33) von der Achsbohrung (29) zu den zwischen den Rollen (18, 19) und den Achsen (20,21) gebildeten Lagerflächen führen.

2. Stützvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Düsen (30) mit ihrer Mittelachse (31) schräng zur Strangoberfläche (32) weisen.

3. Stützvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Gruppe von Achsen (20 bzw. 21) mit Rollen (18 bzw. 19) an einem hohlen Rahmenseitenteil (14) bzw. an einem diesem gegenüberliegenden hohlen Rahmenseitenteii (15) befestigt ist, die der Zuführung des Kühlmittels zu den Achsbohrungen (29) dienen.