DE19754274A1

DE19754274A1 - Traggerüst für eine oszillierende Kokille

Info

Publication number: DE19754274A1
Application number: DE19754274A
Authority: DE
Inventors: Stephan Schallenberg
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1997-12-06
Filing date: 1997-12-06
Publication date: 1999-06-10
Also published as: EP0920935A3; EP0920935A2; JPH11239848A; DE59809480D1; US6167941B1; EP0920935B1; ATE248667T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Traggerüst für eine oszillierende Kokille mit feststehenden vertikalen Trägern, an denen Tragrahmen zur Aufnahme der Kokille angeordnet sind, mit paarweise untereinander angeordneten Lenkern, die einerseits mit den Trägern und anderer seits mit dem Tragrahmen gelenkig verbunden sind.

Bei Stranggießanlagen muß der Kokille mit ihrer Oszillation besonde re Aufmerksamkeit gewidmet werden. Die Führung bei der Auf- und Abwärtsbewegung entscheidet im erheblichen Umfange mit über die Anzahl von sehr kostenintensiven Durchbrüchen beim Betrieb. Bisher wurden folgende Oszillations-Bauformen realisiert:

Federgeführte Oszillation mit vier Exzenterantrieben

Die oszillierende Kokille ist in einem feststehenden Rahmen mittels vier Blattfedern aufgehängt und damit spiel frei ge führt. Die Kokille ist wartungsfrei und spielfrei in vertikaler Richtung geführt. Nachteilig ist die Kokille nur auf ihrer Bahn in vertikaler Richtung geführt. Die Führung bezüglich ihrer Lage muß durch den Oszillationsantrieb an allen vier Ecken der Kokille sichergestellt werden. Hierzu sind bspw. zwei Exzenter wellen mit jeweils zwei Exzentern erforderlich.

Kurzhebeloszillation mit zwei Exzentern

Die Kokille ist mit zwei Parallellenkern in senkrechter Rich tung geführt. Der Antrieb erfolgt über einen Hebel, der die untere Kurbelschwinge über den Festlagerpunkt hinaus verlän gert. Die Kokille ist auf ihrer senkrechten Auf- und Abwärts bewegung sowohl in der Bahn als auch in der Lage geführt. Nachteilig ist, daß das Fundament die doppelte Last der Kokille tragen muß. Die Lager müssen sowohl die Führungskräfte als auch die Hubkräfte tragen. Das ergibt einen vergleichsweise großen Aufwand an Wartungs- und Reparaturarbeiten.

Parallellenker-Oszillation mit zwei hydraulischen Zylindern

Die Kokille ist mit zwei Parallellenkern in senkrechter Rich tung geführt. Die Einleitung der Hubkraft erfolgt direkt unter der Kokille. Die Kokille ist auf ihrer senkrechten Auf- und Abwärtsbewegung sowohl in der Bahn als auch in der Lage ge führt. Der Antrieb kann somit durch nur zwei Zylinder ver wirklicht werden. Nachteilig ist, daß die Drehbewegung in den Lagern nur wenige Winkelgrade beträgt. Dafür müssen acht aufwendige Lagerungen gefertigt und im Betrieb gewartet werden. Die Lager müssen gegen Kühlwasser geschützt und durch ein Zentralfestschmiersystem geschmiert werden. Das Lagerspiel kann nicht durch Balancierung ausgeglichen werden.

Resonanzkokille

Die Kokille ist je Seite mit zwei Blattfedern in einem Rahmen geführt. Die Blattfedern tragen die Kokille durch ihre Feder kraft. Die Kokille hat eine spielfreie Aufhängung und braucht keine wartungsintensiven Lagerungen. Die Führung der Kokille in Bahn und Lage ist einwandfrei. Nachteilig ist, daß die Federn großen Einfluß auf die Schwingungsform haben, weil die Federkonstanten sehr groß sein müssen, um die Kokille zu tragen. Im einfachsten Fall kann eine sinusförmige Schwingungs form mit der Frequenz der Eigenresonanz des Feder/Masse-Systems durchgeführt werden. Eine definierte Führung der Kokille ist nur mit einer sehr steifen Blattfeder möglich. Bei Schwingungs frequenzänderung kann es zu großen u. U. nicht beherrschbaren Reaktionskräften, die das System überbeanspruchen, kommen.

Federgeführte Oszillation mit Hydraulikantrieb

Die oszillierende Kokille ist auf einen Kokillenrahmen gesetzt. Dieser Rahmen ist je Seite mit zwei Blattfedern geführt, ähnlich der zuvor beschriebenen Resonanzkokille. Die Blatt federn haben eine geringe Federkonstante, und es fehlt die Steifigkeit. Deshalb muß die Kokille in der Lage zwangsgeführt werden. Es befinden sich vier Hydraulikzylinder als Antrieb unmittelbar unterhalb der Kokille. Die Kokille ist wartungsfrei und spielfrei in vertikaler Richtung geführt. Durch den hydrau lischen Antrieb können unterschiedliche Hubformen gefahren werden. Nachteilig ist, daß die Kokille nur auf ihrer Bahn in vertikaler Richtung geführt ist. Die Führung bezüglich ihrer Lage muß durch den Oszillationsantrieb an allen vier Ecken der Kokille sichergestellt werden. Das wird mit den vier Hydraulik zylindern sichergestellt. Dabei muß die Hydrauliksteuerung so ausgebildet sein, daß alle vier Zylinder absolut synchron laufen. Der hierzu erforderliche mechanische-technologische Aufwand ist vergleichsweise groß.

Die EP 0 421 560 A1 beschreibt eine Oszillationsvorrichtung für Stranggießkokillen mit viereckigem Grundrahmen, auf dem zwei drehan getriebene Exzenterwellen parallel angeordnet sind. Über die darauf angeordneten Exzenter ist die Oszillation auf die Kokille übertrag bar.

Um bei exaktem Bewegungsgleichlauf geringe Massen bewegen zu müssen, wird vorgeschlagen, daß die Kokille in einer Öffnung einer Trag platte befestigt ist, daß an jeder Ecke unterhalb der Tragplatte ein Schleißblech angeordnet ist, und daß dieses Schleißblech auf einem Exzenteraußenring aufliegt, der auf den Exzentern drehbar gelagert ist. Darüber hinaus sind Federstäbe parallel zu den Rändern der Tragplatte vorgesehen. Der Aufwand für die Lageranordnungen ist hinsichtlich Wartung und verschleiß vergleichsweise hoch.

Die EP 0 150 357 beschreibt eine Führungsvorrichtung für eine oszil lierend angetriebene Stranggießkokille, wobei an einem Kokillenhub tisch Halterungen befestigt sind, die über je ein Federelement mit einem Rahmen verbunden sind. Auf einem in seinem mittleren Bereich auf dem Rahmen verankerten Federträger ist eine Blattfeder mit Abstand zu diesem angeordnet und mit ihren Enden auf diesem befe stigt. Der Kokillenhubtisch ist über ein auf der Blattfedermitte befestigtes Zwischenstück mit der Blattfeder verbunden.

Die DE-OS 22 48 066 offenbart eine weitere Vorrichtung zum Führen einer oszillierenden Stranggießkokille. Bei dieser Vorrichtung ist die Kokille an Federelementen befestigt, welche quer zur Oszil lationsrichtung am Traggerüst verankert sind. Diese Federelemente sind einseitig in der Art eines Kragträgers eingespannt, wobei die Kokille am freien Ende befestigt ist. Die Federelemente sind als mehrschichtige Federpakete in der Art und Weise ausgebildet, daß die dem Kokillengewicht entsprechende Durchbiegung mindestens dem Oszillationshub der Kokille entspricht.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue Lösung für die Aufhängung der Kokille anzugeben, welche insbesondere eine Spielfreiheit der Gelenkpunkte auch nach langem Betrieb garantiert, im Zusammenhang damit eine Wartungsfreiheit und Verschleißfreiheit der Gelenke ermöglicht und bei äußerst preisgünstiger Fertigung der Kokillen aufhängung bezüglich des Feder/Masse-Systems keine ausgeprägte Eigenresonanz besitzt und eine äußerst präzise Führung der oszillie renden Masse ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Traggerüst für eine oszillie rende Kokille der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Lenker mit den Trägern und den Tragrahmen mittels beweglicher Scharniere verbunden sind, wobei die Scharniere als Blattfederscharniere ausgebildet sind.

Mit großem Vorteil ermöglicht die erfindungsgemäße Bauart des Traggerüstes folgende positive Eigenschaften:

- Wartungsfreiheit der Gelenke.
- Verschleißfreiheit der Gelenke.
- Äußerst preiswerte Fertigung der Blattfederverbindungen.
- Zum Antrieb genügen zwei Hydraulikzylinder, d. h. es ist keine Hydraulik erforderlich, welche vier Zylinder synchronisieren muß.
- Das Fundament muß keine doppelte Last durch ungünstige Hebel verhältnisse aufnehmen.
- Die Federn haben nicht die Aufgabe, die Kokille zu balancieren und haben daher keinen Einfluß auf die Oszillationsfrequenz oder deren Verlauf. Das Feder/Masse-System besitzt keine ausgeprägte Eigenresonanz.

Weitere Vorteile sind entsprechend den Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 ein Traggerüst für eine oszillierende Kokille, in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 eine Kokille im Aufbau auf einem Traggerüst in per spektivischer Ansicht.

Fig. 1 zeigt ein Traggerüst für eine oszillierende Kokille 10 (Fig. 2) mit zwei feststehenden vertikalen Trägern l, an denen jeweils ein Tragrahmen 2 angeordnet ist, mit paarweise untereinander an geordneten horizontalen Lenkern 3, die einerseits mit den Trägern 1 und andererseits mit den Tragrahmen 2 gelenkig verbunden sind. Die Tragrahmen sind mit vertikalen Stützen 5 und mit Kragarmen 4 zur Aufnahme der Kokille 10 ausgebildet. Zwischen jedem Träger i und der dazu im Abstand parallelen vertikalen Stütze 5 sind diese verbindende horizontale Lenker 3 mit Scharnieren angeordnet.

Die Scharniere sind als Blattfederscharniere 20 ausgebildet. Diese Blattfederscharniere sind, wie vorgängig bereits herausgestellt, in ihren Gelenken wartungsfrei und verschleißfrei sowie äußerst preiswert in der Herstellung der Blattfederverbindungen. Der Antrieb kann für jeden der beiden Tragrahmen 2 durch einen Hydraulikzylinder 11 erfolgen, d. h. es ist keine Hydraulik mit aufwendigen Synchroni sationseinrichtungen erforderlich. Das Fundament muß infolge äußerst günstiger Hebelverhältnisse keine doppelte Last aufnehmen. Das Feder/Masse-System besitzt darüber hinaus keine Eigenresonanz. Infolgedessen ist vorgesehen, daß unterhalb jedes Kragarmes 4 nur ein Antriebsorgan 11 den oszillierenden Antrieb des Tragrahmens 2 mit der Kokille 10 bewirkt.

Eine besonders exakte Führung bezüglich der Kokillenlage auch bei vergleichsweise weichen Federn wird durch Einsatz eines starren Zwischenstückes, des Balkens 12, im horizontalen Lenker 3 ermög licht. Dieser Balken 12 ist an einem Ende über ein horizontales Blattfederscharnier 20, 20' am Träger 1 und am gegenüberliegenden Ende über ein gleichartiges Blattfederscharnier 20, 20' mit der vertikalen Stütze 5 gelenkig verbunden.

Dabei ist jedes Blattfederscharnier 20, 20' um eine horizontale Schwingachse x-x schwingbar ausgebildet und angeordnet.

Mit Vorteil soll der Querschnitt eines Blattfederscharniers 20, 20' so ausgebildet sein, daß sein Flächenträgheitsmoment in Verformungs richtung gering und in Führungsrichtung groß ist. Das heißt, die Spannungen, die durch die Bewegung entstehen, sind kleiner als die zulässigen Spannungen für eine Biegewechselbeanspruchung. In Füh rungsrichtung darf die Verformung aufgrund der durch die Führungs kräfte entstehenden Spannung jedoch nur sehr klein sein.

Eine besonders preiswerte Fertigung der Blattfederverbindungen ergibt sich daraus, daß die freien Enden eines jeden Blattfeder scharniers 20, 20' mittels durch Verschraubungen 13 herstellbarer Klemmverbindungen in horizontalen Schlitzen 14, 14' eingespannt gehalten sind.

Eine besonders günstige Anbringung für die Blattfederscharniere 20, 20' ergibt sich dadurch, daß sowohl am Träger 1 als auch an der ver tikalen Stütze 5 gegeneinander gerichtet vorspringende Pratzen 15, 15' zum Anschrauben der Blattfederscharniere 20, 20' vorhanden sind.

Fig. 2 zeigt ein vollständiges Traggerüst für eine oszillierende Kokille 10, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Insbesondere aus der Fig. 2 ist die konstruktive Unkompliziertheit und Zweckmäßigkeit des erfindungsgemäßen Traggerü stes für eine oszillierende Kokille 10 für den Fachmann deutlich erkennbar.

Bezugszeichenliste

1

Vertikaler Träger

2

Tragrahmen

3

horizontaler Lenker

4

Kragarm

5

vertikale Stütze

10

Kokille

11

Antriebsorgan

12

Balken

13

Verschraubung

14

Schlitz

15

Pratze

20

Blattfederscharnier

Claims

1. Traggerüst für eine oszillierende Kokille (10) mit feststehen den vertikalen Trägern (1), an denen Tragrahmen (2) zur Auf nahme der Kokille (10) angeordnet sind, mit paarweise unterein ander angeordneten Lenkern (3), die einerseits mit den Trägern (1) und andererseits mit dem Tragrahmen (2) gelenkig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (3) mit den Trägern (1) und den Tragrahmen (2) mittels beweglicher Scharniere verbunden sind, wobei die Scharniere als Blattfederscharniere (20) ausgebildet sind.

2. Traggerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (2) einen Kragarm (4) ausbildet und un terhalb eines jeden Kragarmes (4) ein Antriebsorgan (11) für den oszillierenden Antrieb des Tragrahmens (2) mit der Kokille (10) angeordnet ist.

3. Traggerüst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lenker (3, 3') ein starres Zwischenstück, bspw. einen starren Balken (12) aufweist, der an einem Ende über ein horizontales Blattfederscharnier (20, 20') am Träger (1) und am gegenüberliegenden Ende über ein weiteres Blattfederschar nier (20, 20') mit dem Tragrahmen (2) gelenkig verbunden ist.

4. Traggerüst nach einem ober mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blattfederscharnier (20, 20') um eine horizontale Schwingachse (x-x) schwingbar ausgebildet und angeordnet ist.

5. Traggerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blattfederscharnier (20, 20') aus einem viellagigen Federpaket vergleichsweise dünner Einzel-Blattfedern besteht.

6. Traggerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden eines jeden Blattfederscharniers (20, 20') mittels durch Verschraubungen (13) herstellbarer Klemmver bindungen in horizontalen Schlitzen (14, 14') eingespannt gehalten sind.

7. Traggerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am Träger (1), als auch am Tragrahmen (2) gegenein ander gerichtet vorspringende Pratzen (15, 15') zum Anschrauben der Blattfederscharniere (20, 20') angeordnet sind.