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Unterteilte, me'hrfach'gelagerte Führungsrolle für Stranggieß-. .
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anlagen Die Erfindung betrifft eine unterteilte, mehrfach gelagerte
Führungsrolle für Stranggießanlagen.
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In Stranggießanlagen wird der aus der Kokille austretende, lediglich
in der Außenhaut erstarrte Strang von den Führungsrollen übernommen und anschließend
der Auszieh- und Richtvorrichtung zugeführt.
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Mit wachsendem Abstand des Strangquerschnit-ts von dem Gießpegel in
der Kokille steigt der ferrostatische Druck des flüssigen Sumpfes des Stranges an.
Da die erstarrte Außenhaut wegen ihrer geringen Festigkeit diese Kräfte nicht aufnehmen
kann, müssen diese von den Führungsrpllen des Rollenstützgerüsts aufgenommen werden.
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Aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchungen muß man bei durchgehenden
Stützrollen Rollen mit einem großen Verhältnis von Durchmesser zur Länge verwenden.
Mit wachsendem Rollendurchmesser wächst auch der Stützabstand des Stranges zwischen
den einzelnen Rollen. Da die erstarrte Außenhaut des Stranges nur geringe Festigkeit
hat, baucht sich der Strang zwischen den Rollen aus. Diese Ausbauchungen führen,
wenn sie das zulästige Maß überschreiten, zu Innenrissen im Strang selbst, wobei
auch Risse in der Außenhaut nicht auszuschließen sind. Aus diesem Grunde können
durchgehende Stützrollen, d.h. Stützrollen, die nur an ihren Enden gelagert sind,
nur bis zu einer Länge von etwa zwei Metern verwendet werden, und zwar auch dann,
wenn mit wachsendem Abstand der Stützrollen von der Kokille ein größerer Rollendurchmesser
gewählt wird, da die Ausbauchungen zwischen den Rollen größer werden und damit der
Vergrößerung des Rollendurchmessers Grenzen gesetzt sind.
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Mit steigendem Rollendurchoesser und damit steigenden Ausbauchungen
des Stranges zwischen den Rollen kann auch die Gießgeschwindigkeit über ein bestimmtes
MaR hinaus nicht weiter gesteigert werden, einmal weil die Ausziehkräfte so grob
werdien, so daß hierdurch der Strang beschädigt wird und zum anderen, weil die Innen-
una Außenrisse zur Zerstörung des Stranges führen.
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Zu den mechanischen Beanspruchungen der Führungsrollen tritt noch
eine erhebliche thermische Belastung durch die vom Strang abgestrahlte Wärme hinzu.
Da die Umfangsgeschwindigkeit der Führungsrollen gering ist, sind die Rollenkörper
stets einseitig für eine längere Zeit der Strahlungswärme des Stranges ausgesetzt.
Abhilfe erfolgt bei mehrfach gelagerten Führungsrollen durch eine als Spritzkühlung
ausgebildete Außenkühlung, während durchgehende Führungsrollen eine zusätzliche
Innenkühlung aufweisen können.
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Um ein Angießen von Strängen größerer Breite und höherer Geschwindigkeit
vornehmen zu können, ist es bekannt, anstelle dieser durchgehenden Führungsrollen
mehrfach gelagerte unterteilte Führungsrollen zu verwenden, die aus einer durchgehenden,
feststehend indem Rollenstützgerüst befestigten Achse bestehen, auf der Jeweils
kurze Rollenkörper aufgefädelt sind.
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Diese sind Jeweils auf der Achse an ihren beiden ENden und voneinander
unabhängig frei drehbar gelagert.
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Die pritzkühlung arbeitet zufriedenstellend bei durchgehenden Führungsrollen.
Bei unterteilten Führungsrollen tritt jedoch häufig der Fall ein, daß einzelne auf
der Achse aufgefädelte Rollenkörper mit dem Strang nicht in reibschlüssigem Eingriff
stehen, und durch den sich bewegenden Strang nicht in Drehung gehalten werden. Diese
stehenden Rollenkörper werden einschließlich der Lager durch die Strahlungswärme
einseitig aufgeheizt, und zwar bis zur Zerstörung, da das Kühlwasser nicht mehr
in
ausreichendem Maße die Wärme wegführt. Als Folge davon wird,
sobald wieder Reibungsschluß besteht, der weitere Transport des Stranges durch die
Anlage blockiert, so daß Mm Normalfall der erstarrte Strang einschließlich der zerstörten
Lager mit erheblichem Arbeitsaufwand und Produktionsausfall aus der Anlage entfernt
werden muß. Diese Nachteile ergeben sich auch dann, wenn der Strang an einzelnen
Rollenkörpern an den Enden der unterteilten Führungsrolle vorbeigeführt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unterteilte, mehrfach
gelagerte Führungsrolle für Stranggießanlagen zu schaffen, bei der stets gewährleistet
ist, daß die gesamte Rolle auch bei fehlendem Reibungsschluß in den einzelnen Bereichen
sich in ihrer Gesamtheit dreht. Darüberhinaus soll zusEtzlich die Kühlung der Rolle
und Lager sichergestellt sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch kraft- und oder formschlüssige
Anordnung der Lager zwischen den benachibarten Rollenabschnitten. In völliger Abkehr
von dem bekannten Stand der Technik besteht die erfindungsgemäße Führungsrolle aus
einzelnen Rollenabschnitten, die mit den Jeweils zwischen zwei benachbarten Rollenabschnitten
angeordneten Lagern zu einem Verbund formschlüssig bzw. kraftschlüssig bzw. Ror-und
kraft schlüssig zusammengesetzt sind, so daR auch dann, wenn der Strang nicht mehr
reibungsschlüssig mit einem Rollenabschnitt in Eingriff steht, dieser von den übrigen
über die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung über die Lager mitgenommen wird.
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Um unter allen Betriebsbedingungen eine ausreichende Kühlung der Lager
zu gewährleisten sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Rollenabschnitte
und die Lager unter Ausbildung eines Kühlkanals miteinander verbunden.
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Die kraft- ;und/oder formschlüssige Verbindung ergibt sich beispielsweise
dadurch daß die Rollenabschnitte und Lager auf einer Welle aufgefädelt und mit dieser
und untereinander verspannt sind, Hierbei können die Rollenabschnitte und die Lager
über Kegefflächen miteinander in Eingriff stehen, wobei der Verbund zusätzlich durch
Bolzen gesichert ist.
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In vorteilhafter Weiterführung der Erfindung haben die Rollenabschnitte
auf beiden Seiten Jeweils eine Bohrung und die Lager Jeweils einen vorstehenden
Wellenstummel, die von den Bohrungen aufgenommen werden. Durch diese Maßnahmen wird
erreicht, daß Jedes Lager mit seinem Wellenstummel auf beiden Seiten in eine Bohrung
der benachbarten Rollenabschnitte hineingeführt ist und durch ihre kraft- und/oder
formschlüssige Verbindung des einen Rollenabschnitts ein Lager angeordnet, durch
diese Maßnahmen wird erreicht, daß im Vergleich zu den bekannten zusammengesetzten
Rollen die Anzahl der Lager bis auf etwa die Hälfte herabgesetzt wird, die ihrerseits
mit dem Stützgerüst verbunden sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gehen
die Bohrungen Jedes Rollenabschnitts ineinander über, wobei die Lager Jeweils eine
damit fluchtende Bohrung aufweisen, so daß beim Zusammenfügen der Rollenabschnitte
und der Lager ein durchgehender Kühlkanal entsteht.
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In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind
die Lager plötzlich außengekühlt, so daß auch unter extremen Betriebsbedingungen
eine ausreichende Wärmeabfuhr sichergestellt ist.
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Eine besonders einfache form- und kraftschlüssige Verbindung ergibt
sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Bohrungen und Wellenstummel zueinander komplementär
ausgebildete Gewindeabschnitte aufweisen, mittels denen sie miteinander verschraubt
sind.
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Zur Erhöhung des Kraftschlusses zwischen den Rollenabschnitten und
den Wellenstummeln sind in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die
Wellenstummel und Bohrungen so ausgebildet, daß jeweils unter Ausbildung einer Schulter
in die Gewindeabschnitte übergehen. Beim Zusammenschrauben bilden diese Schultern
der benachbarten Rollenabschnitte und Wellenstummel Anschlä ge, die kraftschlüssig
gegeneinander anstehen und den genauen Rundlauf der Führungsrolle sicherstellen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
Rollenabschnitt des Ausführungsbeispiels; Figur. 2 einen Längsschnit eines zwischen
zwei Rollenabschnitten angeordneten Lagers des Ausführungsbeispiels und Fig. 3 im
Längsschnitt eine aus Rollenabschnitten und Lagern nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 gebildeten
Verbund in schematischer Darstellung.
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Gemäß Figur 1 besteht Jeder Rollenabschnitt 1 aus einem Rollenkörper
2, von dessen beiden Stirnflächen 3, jeweils eine Bohrung 4 ausgeht, die in einzelne
Abschnitte 5, 6, 7, 8 und 9 unterteilt ist, die jeweils einen kleineren Innendurchmesser
als der vorhergehende Abschnitt aufweisen. Die Abschnitte 5 und 6 schließen sich
unter Ausbildung einer umlaufenden Schulter 10, die Abschnitte 6 und 7 unter Ausbildung
einer Schulter 11 aneinander an. Die Abschnitte 9 gehen unter Ausbildung von jeweils
einer Schulter 12 in eine gemeinsame Bohrung 13 ineinander über. Die Abschnitte
8 weisen Jeweils ein Innengewinde 14 au£, die komplementär zu den Außengewinden
des in Fig. 2 dargestellten Wellenstummels ausgebildet ist.
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Die Schultern li dienen als Anschlagflachen für die Schultern 20 des
Wellentummels (Figur 2). Diese Schultern 11 und 20 sichern jeweils in dem aus den
Führungsrollen und den Lagern zusammengesetzten Verbund den genauen Rundlauf der
Führungsrolle.
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Die Abschnitte 5 der Bohrung bilden, wie aus Figur 2 ersichtlich mit
den Deckeln des Lagers Labyrinthdichtungen.
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Gemäß Figur 2 weist jedes zwischen zwei Rollenabschnitten angeordnete
Lager 15 einen Wellenstummel 16 auf, der über beide Seiten des Lagers in axialer
Richtung vorsteht und mit den Rollenabschnitten verbunden ist. Der WellenstUmmell6
besteht aus einem zentralen, über die beiden Stirnflächen des Lagers vorstehenden
Abschnitt 17, an die sich auf beiden Seiten jeweils die Abschnit te 18 und 19 jeweils
unter Ausbildung einer umlaufenden Schulter 20 bzw. 21 anschließen. Die Abschnitte
18 und 19 werden jeweils von einer Bohrung der Rollenabschnitte aufgenommen, wobei
die Schulter 20 als Anschlag für die Schulter 11 des Rollenabschnittes und zur Herstellung
des genauen Rundlaufs dient. Der Abschnitt 18 weist ein Außengewinde 22 auf, das
komplementär zu den Innengewinde 14 des aufgeschraubten Rollenabschnitts ausgebildet
ist. Der Abschnitt 19 weist eine umlaufende Nut auf, in die ein Dichtungsring 23
eingelegt ist. Der Wellenstummel 16 weist weiterhin eine durchgehende Bohrung 24
auf, die nach dem Aufschrauben der benachbarten Rollenabschnitte mit den Bohrungen
13 einen durchgehenden Kanal für ein Kühlmittel bildet, wobei die Dichtungsringe
23 die Abdichtung übernehmen. Das Lagergehäuse besteht aus dem Lageraußenteil 30,
das unter Ausbildung eines Ringspalt es 31 für ein Kühlmittel mit dem-Gehäuseteil
32 für den Außenring 33 eines käfiglosen Zylinderrollenlagers 37, welches eine geringe
Kantenpressung hat, verschweißt ist. Der Innenring dieses Zylinderrollenlagers ist
auf dem Abschnitt 17 des Wellenstummels angeordnet, und ist gegen axiale Verschiebungen
durch an seinen Stirnflächen anstehende Sprengringe 39 bzw. 40 gesichert, die in
Ringnuten des Abschnittes i7 eingesetzt sind. Zur
Festlegung des
Außenringes gegen axiale Verschiebungen zur Aufnahme des Außenringes des Zylinderrollenlagers
sitzen auf der von den RuReren Gehäuseteil 30 und dem Teil 32 gebildeten Einheit
auf den beiden Stirnflächen Jeweils ein kreisringförmiger Gehäusedeckel 41, wobei
jeweils ein in eine Ringnut dieser Gehäusedeckel eingelegter Dichtungsring 42 das
Abdichten besorgt und jeweils eine innerhalb der Innenkante dieser Einheit vorspringende
ringförmige Schulter 42 dieser Gehäusedeckel gegen den Außenring des Zylinderrollenlagers
anstehen. Die Gehäusedeckel weisen in Richtung zur Stirnfläche 3 der benachbarten
Rollenabschnitte jeweils eine vorspringende Schulter 44 auf, die in die Ausnehmung
10 hineinragt, wobei jeweils auf der dem Wellenstummel gegenüberleigenden Innenwand
der Gehäusedeckel in Ringnuten Dichtungsringe 45 eingelegt sind. Das Lagergehäuse
ist mit einer Stütze 50 verbunden, die mit der nicht dargestell ten Innenbogen bzw.
Außenbogen des Gerüsts für die Führungsrollen verschraubt wird. Die Stützen können
auch mit einer in Figur 3 dargestellten Traverse 51 verbunden sein, die mit den
Rollenabschnitten und den Lagern eine Baueinheit bildet, die nach ihrem Zusammensetzen
mit dem Innenbogen bzw. Außenbogen des Gerüsts für die Führungsrollen verschraubt
wird. Im Bereich dieser Stützen 50 sitzt in einer Bohrung des Gehäuseaußenteils
30 und einer damit fluchtenden Bohrung des Teiles 32 eine Kupplung 511, die die
Verbindung einer Schmiermittelzuführleitung 52 mit dem Rollenlager herstellt.
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Zum Zusammenbau der Rollenabschnitte mit den Lagern werden zuo nächst
auf die Wellenstummel Zylinderrollenlager aufgeschoben, die Sprengringe 39 eingesetzt,
das äußere Gehäuseteil 30 mit dem Teil 32 aüf das Gelenkrollenlager aufgeschoben
und anschließend die Gehäusedeckel aufgeschraubt, so daß Jeder Wellenstummel mit
seinem Lager eine unverlierbare Einheit bildet. Anschlie ßend werden auf die Wellenstummel
die Rollenabschnitte aufgeschoben und mit ihnen verschraubt, wobei die Verschraubung
derart erfolgt, daß die Anschlagflächen 20 und 10 derart kraftschlüssig
miteinander
verbunden sind, daR in jedem Falle während des Betriebes ein Lösen der Rollenabschnitte
und Wellenstummel sicher unterbunden ist, Außerdem werden die einzelnen Rollenabschnitte
durch nicht eingezeichnete Madenschrauben auf den Wellenstummeln gegen ein Lösen
zusätzlich gesichert. Sämtliche Bohrungen 13 der Rollenabschnitte bilden mit den
zwischen ihnen angeordneten Bohrungen 24 der Wellenstummel einen durchgehenden Kühlkanal
60 (fig. 3), wobei ein Abdichten durch die Dichtungsringe 23 auf den Wellenstummeln
erfolgt. Die Bohrungen für die Zu- und Abfuhr des Kühlmittels in den Ringraum 31
der Lager sind nicht dargestellt. Nach ihrem Zusammenbau bilden die Rollenabschnitte
und die Wellenstummel mit den Lagern eine Baueinheit, die anschließend auf dem Innenbogen
bzw. Außenbogen des Führungsgerüstes mittels der Stützen 23 befestigt wird, wobei
dieses z.B. ein kreissegmentartiges Umlenkgerüst sein kann, In Figur 3 sind die
Stützen 3 an einer Traverse 51 befestigt.
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Die hierdurch gebildete Abaueinheit ist einfacher an dem Umlenkgerüst
zu befestigen.
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Die Lager an den Enden der Führungsrolle sind im Prinzip wie in Figur
2 ausgebildet, wobei Jedoch die Wellenstummel auf der von den Rollenabschnitten
abgewandten Seite um die Abschnitte 18 und 19 verkürzt sind.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß unter sämtlichen
Betriebsbedingungen sämtliche Rollenabschnitte eine gemeinsame Drehbewegung ausführen
und daß die Kühlung der Rollen und der Lager immer gewährleistet ist. Die Führungsrolle
kann infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Rollenabschnitte sowie der Wellenstummel
auch in der Nähe der Kokille eine Innenkühlung aufweisen, wobei durch diese Innenkühlung
der Rolle und die Lagerkühlung eine-ausreichende Kühlung des Lagers erfolgt, so
daß eine unzulässig hohe Erhitzung des Schmiermittels unter allen Umständen vermieden
wird. Insbesondere erlaubt
die erfindungagemäRe Führungsrolle auch
bei den kleinen Durchmessern in unmittelbarer Nähe der Kokille die Verwendung von
Rollenlagern, während bislang bei diesen geringen Durchmessern nur Gleitlager eingesetzt
werden konnten. Dadurch, daß erfindungsgemäR sämtliche Führungsrollen Rollenlager
aufweisen, können die Ausziehkräfte an dem Strang erheblich herabgesetzt bzw.
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die Ausziehgeschwindigkeit erheblich heraufgesetzt werden.