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Führungsrolle für Strangrußanlagenw mit auf einer mehr-
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fach gelagerten Achse angeordneten Rollenabschnitten Die Erfindung
betrifft eine Pührungarolle für Stranggußanlagen mit auf einer mehrfach gelagerten
Achse angeordneten Rollenabschnitten.
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In Stranggußanlagen 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 Strangquerschnitts 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 Führungsrollen des Rollenstützgerüstes aufgenommen werden.
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Aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchungen muß man bei durchgehenden
Stützrollen Rollen mit einem großen Verhältn's von Durchmesser zu Länge verwenden.
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Mit wachsendem Rollendurchmesser wächst jedoch 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 ab einem
gewissen Stützabstand aus. Diese Ausbauchungen führen, wenn sie das zulässige Maß
überschreiten, zu Innenrissen im Strang, 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 nur dann, wenn mit wachsendem Abstand der Stützrollen von der Kokille
ein größerer Rollendurchmesser gewählt werden kann, da hierdurch zwangsläufig die
Ausbauchungen zwischen den Rollen größer werden und somit der Vergrößerung des Rollendurchmessers
Grenzen gesetzt sind.
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Mit steigendem Rollendurchmesser und damit steigenden Ausbauchungen
des Stranges zwischen den Rollen kann auch die Gießgeschwindigkeit nicht weiter
gesteigert werden, da dann die Auszugskräfte so groß werden, daß dadurch der Strang
beschädigt wird und die beschriebenen Innen- und Außenrisse zur Zerstörung des Stranges
führen würden.
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Aus diesem Grunde setzt man ab einer gewissen Strangbreite Eührunsrollen
ein, auf deren Achse mehrere Rollenäbschnitte als Rollenkörper drehbar gelagert
sind.
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Zwischen den benachbarten Rollenkörpern sind Stützen angeordnet, die
Teil des Strangführungsgerüstes sind.
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Zu den mechanischen Beanspruchungen der Führungsrolle tritt noch eine
erhebliche thermische Belastung durch die von dem heißen Strang abgegebene Strahlungswärme
hinzu, da die Umfangsgeschwindigkeit der Führungsrollen so gering ist, daß die Rollenabschnitte
einseitig für eine längere Zeit dieser Strahlungswärme ausgesetzt sind.
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Eine kühlung der Rollenabschnitte erfolgte bisher mittels der sogenannten
Spritzkühlung. Hierbei werden durch am Strangführungsgerüst angeordnete Diesen die
Rollenabschnitte entlang der Mantellinie und der Strang mit Kühlwasser beaufschlagt.
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Durch das Beaufschlagen der Bramme mit Kühlwasser wird ihre Spritzkühlung
beschleunigt.
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Hierbei muß die aufgespritzte Wassermenge in Abhängigkeit von der
Gießgeschwindigkeit geregelt werden, da eine vorgegebene Sumpfläge nicht überschritten
und die Abkühlung nicht zu schnell erfolgen darf: Je geringer die gießgeschwindigkeit,
um so geringer muß die aufgespritzte Wassermenge sein.
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Bei herabsetzung der Gießgeschwindigkeit wird auch die Umfangsgeschwindigkeit
der Führungsrollengeringer. Hierdurch werden die Rollenabschnitte einseitig eine
längere Zeit der Strahlungswärme und damit einseitig einer höheren thermischen Belastung
ausgesetzt, der durch eine erhöhte Kühlwasserzufuhr zur Außenkühlung der Rollenabschnitte
abgeholfen werden müßte.
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Diesen beiden einander widersprechenden Forderungen kann mittels der
Spritzkühlung nicht Genüge getan werden, so daß man bisher im praktischen Betrieb
zwischen diesen beiden Forderungen Kompromisse vornehmen mußte. Die se hat zur Folge,
daß man zum Teil erhebliche Lagerschäden bzw. Schäden am bzw. im Strag in Kauf nehmen
mußte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von der Spritzkühlung
unabhängige Kühlung für Führungsrollen mit auf einer mehrfach gelagerten Achse angeordneten
Hollenabschnitten zu schaffen Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch gelöst, daß
Die Rollenabschnitts jeweils zwischen zwei Lagern unter Ausbildung einer umlaufenden
Kammer für ein strömendes Kühlmedium angeordnet und mit der Achse fest verbunden
sind und die Kammern über in der Achse verlaufende Bohrungen
miteinander
in Verbindung stehen. D£ch diese Maßnahmen erfolgt in völliger Abkehr von Stande
der Technik eine von der Spritzkühlung unabhängige Kühlung der Fi5hrungsrollen,
die als Innenkühlung ausgebildet ist. Durch diese erfindungsgemäße Innenkühlung
wird die einseitige thermische Belastung der Führungsrollen erheblich herabgesetzt,
da durch eine entsprechende Vorgabe des Durchsatzes an Kühlmittel eine hinreichend
starke Warmeabfuhr erreicht wird, so daß in den achsnahen Zonen der Rollenabschnitte
die Temperatur lediglich eine Punktion des Achsenabstandes ist und nicht mehr davon
abhängt, ob in radialer Richtung eine Berührung der Mantelfläche des Rollenabschnittes
mit dem heißen Strang stattfindet oder nicht. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme
ist außerdem erreicht, daß eine einseitige kühlung der Rollenkörper in dem der Spritzkuhlung
zugewandten Bereich vermieden wird. Vielmehr wird eine Innenkühlung der Rollenabschnitte
vorgenommen, die eine gleichmäßige Abfuhr der warme bewirkt, wobei die der Strahlungswärme
ausgesetzten Zonen zusätzlich durch die Spritzkühlung gekühlt werden können.
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Im allgemeinen ist eine derartige zusätzliche Kühlung nicht erforderlich.
Die Beaufschlagung des Stranges durch die Spritzkühlung sowie die Kühlung der Rollenabschnitte
erfolgt unabhangig voneinander. Damit wird eine eindeutige Temperaturführung des
Stranges ermöglicht, die wiederum einen optimalen Einfluß auf die Strangqualität
hat.
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Als Kühlmedium kann im allgemeinen Kühlwasser verwendet werden. Jedoch
ist es ohne weiteres möglich, beispielsweise als Kühlmedium ein Gas mit hoher Wärmeleitzahl
z.B. C°2 zu verwenden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Achse
eine durchgehende Bohrung auf, wobei von ihr
für jede Eammer jeweils
eine radialverlaufende ZuSluß-und Abflußbohrung ausgehen und zwischen der ZufluB-und
Abflußleitung einer Kammer in der axialen Bohrung jeweils ein Stopfen angeordnet
ist. Durch diese Maßnahme me wird erreicht, daß das Kühlmedium nacheinander sämtlichte
Kammern durchströmt und durch die vorgesehenen Stonfen nur eine axiale Bohrung erforderlich
ist.
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Da das Kühlmedium nacheinander die Kammern durchströmt muß durch einen
hinreichend großen Durchsatz an Eühlmedium dafür gesorgt werden, daß die Wärmeabfuhr
so groß ist, daß im praktischen Betriebe der erste und letzte Rollenabschnitt einer
Pührungarolle praktisch die gleiche Temperatur haben.
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Da der Strang sich auch zwischen den einzeinen Rollenabschnitten einer
Achse ausbaucht, mußQatir gesorgt werden, daß der abstand zwischen den einzehnen
Rollenabschnitten einer Führungsrolle möglichst gering ist.
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Dieses Problem tritt dann auf, wenn die Rollenabschnitte unter Ausbildung
der umlaufenden Kammern mit der Achse fest verschweißt werden. Da diese Abstände
zu groß wären, falls man vor dem Aufschweißen der Roilenabschnitte auf der Achse
die Lager einschließlich ihrer Gehäuse anordnen würde, sind in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung zwischen den Rollenabschnitten zweigeteilte Lager angeordnet. Durch
diese Maßnahme ist es möglich, zunächst auf der Achse die Rollenabschnitte mit möglichst
geringem Abstand zu schweißen und anschließend die zweigeteilten Lager einschließlich
ihrer 3efestigungsmittel am Strangführungsgerüst anzuordnen.
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Da die Rollenabschnitte einer hohen mechanischen Belastung durch die
Bramme ausgesetzt sind, sind in weiderer Ausgestaltung der Erfindung innerhalb der
Kammern Abstützorgane für die Rollenabschnitte vorgesehen. Die
se
Abstützorgane können beispielsweise Ringscheiben mit Durchflußöffnungen für das
Kühlmedium sein. Statt dieser Ringscheiben kann die Innenwandung der Rollenabschnitte
als Gewinde zur Aufnahme einer /endel sein, so daß sich die Rollenabschnitte im
letzteren Falle über die Wendel auf der Achse im Bereich der Rammer abstützen. Die
Durchflußöffnungen der Ringscheibe können erfindungsgemäß in axialer radisler Richtung
zueinander versetzt sein, so daß das Kühlmedium innerhalb der Kammer in etwa eine
schraubenförmige Bewegung vollführt. Eine derartige Bewegung wird in der zweiten
Ausführngsform durch die Wendel sichergestellt. Durch diese Maßnahmen wird erreicht,
daß das kühlende Medium einen möglichst großen Weg in den Kammern beschreibt, zusätzlich
wird durch diese Ringscheiber bzw. die Wendel dafür gesorgt, daß das Kühlmedium
als Wirbelströmung die Kammern und die Achse durchfließt In einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung weisen die Rollenabschnitte im Bereich der radialen Zufluß- und Abf
lußöffnungen für das Kühlmedium jeweils eine umlaufende Nut auf, die insbesondere
beim Einsatz einer Wendel für den gleichmäßigen Zurluß bzw. Abfluß des Kühlmediums
sorgt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Führungsrolle
mit vier auf einer mehrfach gelagerten Achse aufgeschweißten Rollenabschnitte; Fig.
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Rollenabschnittes einer Führungsrolle nach
Fig. 1 im
Längsschnitt, wobei beide Hälften zueinander versetzt
untereinander dargestellt sind und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Rollenkörpers einer Führungsrolle nach Fig. 1 im Längsschnitt, wobei eine Hälfte
dargestellt ist.
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Gemäß Fig. 1 sind vier Rollenabschnitte Ia, Ib, 1c und 1d auf einer
Achse 2 aufgeschweißt. Zwischen den Rollenabschnitten sowie an den äußeren Stirnseiten
des ersten und vierten Rollenabschnittes 1a bzw. 1b sind Lager 3 bzw. 3a bzw. 3b
für die sich mit den Rollenabschnitten drehende Achse angeordnet. Diese Lager sitzen
in Sbützen 4 bzw. 4a bzw. 4b die entweder mit den Innenbogen bzw. Außenbogen des
Strangführungsgerüstes verbunden sind. Dies ist schematisch durch die mit 5 bezeichnete
Traverse, mit denen die Stützen verbunden sind, angedeutet. Die einander gegenüber
angeordneten Bührungsrollen des Innenbogens und des Außenbogens begrenzen den Führungspalt,
durch den der Strang transportiert wird. In Fig. 1 sind auf der Achse 4 Rollenabschnitte
aufgeschweißt. Statt dessen können auch eine größere Anzahl bzw. nur drei oder nur
zwei vorgesehen sein.
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Damit der Abstand zwischen den Rollenabschnitten 1a und Ib bzw. 1b
und 1c bzw. 1c und 1d möglichst gering gehalten werden kann, sind die Lager 3 an
sich bekannte zweigeteilte Lager. Die Verwendung von zweigeteilten Lagern bei der
Führungsrolle ist, wie die Anmelderin erkannt hat, insofern möglich, da die Führungsrollen
unter allen Betriebsbedingungen eine sehr geringe Umfangsgeschwindigkeit haben,
so daß an den Trennstellen der Lagerringe keine StöBe im Betrieb auftreten. jeder
Rollenabschnitt begrenzt mit der Achse eine umlauf ende
Kammer
6. Die Achse weist eine durchgehende axiale Bohrung 7 auf. von dieser Bohrung führen
im Bereich jedes Rollenabachnittes jeweils eine radiale Bohrung 8 und eine radiale
Bohrung 9 in die Kammer 6, die zur Zufuhr bzw. Weiterleitung des Kühlmediums dienen.
Zwischen den beiden Radialbohrungen 8 und 9 ist in der axialen Bohrung jeweils ein
Stopfen 10 angeordnet. Durch diese An ordnung der radialen Bohrung sowie des Zwischen
ihnen vorgesehenen Stopfens wird das Kühlmittel, &as beispielsweise in der Fig.
1 von links zuströmt zunächst über die Bohrung 8 in die Kammer 6 geleitet, strömt
von dieser über die radiale Bohrung 9 wieder ab, fließt weiter in der axialen Bohrung
7 und strömt in die nächste umlaufende Kammer 6 des Rollenabschnittes Ib usw. und
fließt über die axiale Bohrung im Bereich der 5 e 4b ab.
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Von da gelangt das Kühlmittel in eine nicht dargestellte Kühlvorrichtung,
die einerseits dem Kühlmittel die aufgenommene Wärme entzieht und gleichzeitig den
Durchsatz- an Kühlmedium steuert.-In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Rollenabschnittes einer erfindungsgemäßen Führungsrolle im Längsachnitt dargestellt,
wobei die beiden Hälften zueinander versetzt sind. Die axiale Bohrung 7 der Achse
2 weist die beiden radialen Bohrungen 8 bzw. 9 auf, die in den von der Achse 2 und
dem Rollenabschnitt 1' begrenzte umlaufende Kammer 9 münden. Zu diesem Zwecke ist
der Rollenabschnitt in Form eines hohlen Zylinders derart ausgedreht, daß seine
Stirnflächen in zwei Ringschultern 15 und 16 auslaufen, die durch die Schweißnähte
17 und 18 auf der Außenseite nit der Achse 2 verschweißt sind. Die Innenwandung
des Roilenabschnittes weist angeformte Ringscheiben 20 mit i axialer Richtung verlaufenden
Durchflußbohrungen 21 auf. Diese
Bohrungen sind, in axialer Richtung
gesehen, zueinander versetzt, so daß das Kühlmittel in etwa gezwcmgen ist, in etwa
spiralförmiger Bahn zu strömen. Zwischen den beiden radialen Bohrungen 8 und 9 ist
in die axiale Bohrung ein Stopfen 10 eingesetzt, der mittels einer Hadenschraube
23 in seiner Stellung gehalten ist. Im Bereich der Lager hat die Achse jeweils einen
geringeren Durchmesser, so daß hierdurch das Zentrieren der Rollenabachnitte erleichtert
ist. Der Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Euhrungsrolle mit derartigen Rollenabschnitten
erfolgt in der Weise, daß zunächst mittels der Madenschrauben 23 die Stopfen 10
in der axialen Bohrung der Achse festgelegt werden. Anschließend werden die Rollenabschnitte
auf die Achse aufgeschoben und mittels der Schweißnähte 10 und 18 in ihrer Stellung
festgelegt. Im Anschluß daran werden die zwei geteilten Lager mit der Achse verbunden
und nach Befestigen der Stützen die so gebildete Baueinheit mit dem Innen- bzw.
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Sußenbogen des Strangführungsgerüstes verbunden.
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Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rollenabachnittes.
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Der mit 1 " bezeichnete Rollenabschnitt weist auf der die umlaufende
Kammer begrenzenden Innenwandung eine spiralförmig verlaufende Nut bzw. Ausnehmung
24 auf.
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In diese Nut ist eine Wendel 25 eingelegt. Die radiale Zuflußbohrung
8 bzw. radiale Abflußbohrung 9 mündet in eine umlaufende Nut 26 bzw. 27 des Rollenabschnitts
1'. Durch diese Maßnahme wird ein möglichst gleichmäßiger Zufluß bzw. Abfluß des
Kühlmittels nach allen Richtungen erzielt.
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Der Zusammenbau einer Führungsrolle mit Rollenabscmnitten nach Fig.
3 erfolgt in der Weise, da nach Einlegen der Wendel in die Nut auf der Innenwandung
des Rollenabschnittes
1' und nach Festlegung eines Stopfens 10
mit einer Madenschraube 23 in der axialen Bohrung zwischen den beiden radialen Zufluß-
bzw. Abflußbohrungen der Rollenabschnitt aufgeschoben und anschlieSend längs der
umlauf enden Schweißnähte 17' und 18'' verschweißt wird. In dieser Weise wird mit
sämtlichen Rollenabschnitten 1' verfahren. Anschließend werden die z.Tei geteilten
Lager und die Stützen befestigt und die so gebildete Baueinheit ebenfalls mit den
Innen- bzw. AuRenbogen des Strangführungsgerüste 5 verbunden.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird eine von der Spritzkühlung
unabhängige Kühlung der Führungsrollen erreicht. Zusätzlich können in an sich bekannter
Weise zusätzlich die Gehäuse der zweigeteilten Lager wie bei anderen Lagern üblich
gekühlt werden.
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- Ansprüche -
L e e r s e i t e