DE2617049C3 - Führungsvorrichtung für eine Stranggußmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungsvorrichtung für eine Stranggießmaschine zur Führung und Kühlung von Gußsträngen aus Metall, insbesondere Stahl, mit Führungsplatten für den Strang, die mittels Druckelemente gegen den Strang anpreßbar und auf ihrer rückwärtigen Seite durch ein Kühlmittel beaufschlagt sind.

Eine Führungsvorrichtung dieser Art ist z. B. aus der DE-AS 20 24 108 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden die Führungsplatten durch Federn gegen den Strang angepreßt und werden von innen durch Kühlwasser besprüht. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß der Anpreßmechanismus verhältnismäßig kompliziert ist, und daß die Kühlwirkung des auf die Innenseite der Platte versprühten Kühlwassers in vielen Fällen unzureichend ist, so daß aus einem normalen Stahl bestehende Platten rasch abgenützt werdea Dieser Umstand wird noch dadurch verstärkt, daß wegen einer im wesentlichen punktförmigen Abstützung der Platten diese eine verhältnismäßig große Wandstärke aufweisen müssen, was ihre Kühlung von innen erschwert

Aus der DE-OS 24 02 343 ist eine ähnliche Strangführungsvorrichtung bekannt, bei welcher topfförmige Körper durch Federn gegen den Strang gedrückt werden, wobei sich innerhalb der Körper Sprühvorrichtungen befinden, die ihren am Strang aufliegenden Boden besprühen. Auch hier gelten die gleichen Nachteile, wobei zu beiden bekannten Vorrichtungen festzustellen ist, daß sie wegen der federnden Abstützung nicht in einer genauen Position gegenüber dem Strang gehalten werden können, was bezüglich der Erziehung genauer Dimensionen des Stranges nachteilig ist

Die Erfindung hat die Schaffung einer Führungsvorrichtung der erwähnten Art zum Ziel, welche diese Nachteile nicht aufweist eine intensivere Kühlung und gleichmäßige Abstützung der Führungsplatte über ihre gesamte Fläche ermöglicht bei besserem Wärmeübergang und einer genauen Positionierung der Führungsplatten.
Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement als hydrostatisches Stützelement ausgebildet ist, das jeweils einen Zylinder enthält, der einen auf die Führungsplatte einwirkenden Stützschuh aufweist, wobei der Stützschuh mindestens eine Ausnehmung zur hydrostatischen Lagerung enthält, die an eine Speisevorrichtung eines flüssigen Kühlmittels angeschlossen ist, und daß eine Regelvorrichtung zur Positionierung der Führungsplatte vorgesehen ist.

Durch das zwischen den Stützschuhen der Stützelemente und den Führungsplatten durch einen engen Spalt ausströmende Kühlmittel wird eine intensive Kühlung der Führungsplatten erhalten. Gleichzeitig werden die Führungsplatten auf den Stützschuhen großflächig abgestützt und können daher aus einem wesentlich dünneren Material bestehen als bisher. Beide Maßnahmen führen zu einer wesentlich besseren Kühlung der dem Strang zugewandten Flächen der Führungsplatten, was sich günstig auf ihre Lebensdauer auswirkt. Die Abstützung mit der Hilfe eines Zylinders und eines in diesem geführten Kolbens ermöglicht nicht nur eine gleichmäßige Abstützung der Führungsplatten, sondern zusammen mit der Regelvorrichtung zur Positionierung eine genaue Einstellung der Lage der Führungsplatte und somit die Einhaltung genauer Masse des hergestellten Stranges. Zusätzlich wird eine bedeutende Verstellbarkeit der Führungsplatten zueinander und voneinander weg erhalten. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln eine rasche Verstellung der Führungsplatten und Anpassung an verschiedene Querschnitte möglich.

Vorzugsweise können die Ausnehmungen in den Stützflächen die Form von länglichen Nuten haben, welche von in einem Abstand angeordneten Sammelnuten für die Ableitung des Kühlmittels umgeben sind. Durch diese Maßnahme wird ein besonders intensiver Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und der Oberfläche der Führungsplatte erzielt, da eine große

Anzahl enger Strömungskanäle besteht, durch welche das Kühlmittel mit großer Geschwindigkeit strömt

Dabei kann in der Speiseleitung der Zylinder der hydrostatischen Stützelemente mindestens eine Vorrichtung zur periodischen Senkung des Druckes des Anpreßmittels geschaltet sein.

Dadurch wird kurzzeitig die Reibung zwischen den Führungsplatten und dem Strang so vermindert, daß sich dieser in seiner Bewegungsrichtung bewegen kann.

Die periodische Senkung des Druckes kann bei allen Stützelementen der Vorrichtung gleichzeitig erfolgen. Sie kann jedoch auch auf einzelne Gruppen von Stützelementen begrenzt sein, wobei sich die Stelle der Drucksenkung von einem Ende der Vorrichtung zum anderen bewegt

Vorzugsweise kann die Regelvorrichtung Druckregler aufweisen, denen Fühler zum Abtasten der Stellung der Führungsplatten zugeordnet sind. Auf diese Weise ist eine einfache Bestimmung der Stellung der Stützelemente und somit auch der Führungsplatten im Betrieb möglich.

Den Fühlern können Sollstellungselemente zugeordnet sein. Durch eine derartige Maßnahme wird eine selbsttätige Anpassung der Anpreßkraft der Stützelemente an die Druckkraft des Stranges unter dem Einfluß von ferrostatischem Druck erzielt.

Dabei können die Sollstellungselemente an einem besonderen Meßgerüst befestigt sein, das vom Traggerüst der Stützelemente unabhängig ist. Auf diese Weise werden Deformationen des Traggerüstes unter dem Einfluß der Kräfte der Stützelemente nicht ajf das Meßgerüst übertragen und beeinflussen somit auch nicht die Stellung der Stützelemente und der Führungsplatten. Das hat zur Folge, daß das Traggerüst wesentlich leichter und somit billiger ausgebildet werden kann, da seine Deformation die Stellung der Führungsplatten und somit auch die Form des Stranges nicht beeinflussen. Das zusätzlich vorgesehene Meßgerüst kann auch sehr leicht sein, da es keiner Belastung ausgesetzt ist.

Die Sollstellungselemente können vorzugsweise im Meßgerüst gespannte Drähte sein, welche parallel zu den Führungsplatten und horizontal verlaufen. Auf diese Weise wird eine einfache Ausführungsform der Sollstellungselemente erhalten, wobei diese elektrisch oder elektromagnetisch abtastbar sind. Es versteht sich jedoch, daß auch mechanische Sollstellungselemente oder solche mit Licht- bzw. Laserstrahlen denkbar sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 den Schnitt H-Il aus der Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig.3 einen Ausschnitt aus der Fig. 1, ebenfalls in größerem Maßstab,

Fig.4 eine Ansicht des Stützelementes mit Ausnehmungen in der Form von länglichen Nuten und

Fig.5 eine der Fig.4 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsfor-y <)a_: Stützelementes.

Die Fig. 1 zeigt eine Stranggußanlage mit einer Gießpfanne 1, die sich auf einem Strangführungsgerüst 2 befindet. Unterhalb der Gießpfanne 1 befindet sich ein Einfülltrichter 3, aus welchem das zugeführte flüssige Metall in eine Kokille 4 gelangt. An die Kokille 4 schließt sich eine Strangführung 5 an, welche Führungsbleche 6.7 und 8 enthält.

Wie insbesondere aus der F i g. 3 hervorgeht, sind die Führungsbleche oben auf einer Stange 10 aufgehängt, und zwar mit der Hilfe eines gebogenen Endes 11, welches sich über die Stange 10 erstreckt Die Führungsbleche 6, 7 und 8 werden gegen den aus der Kokille 4 austretenden Strang 12 durch hydrostatische Stützelemente 13 angepreßt Jedes hydrostatische Stützelement 13 enthält bei der Ausführungsform nach der F i g. 3 einen Zylinderteil 14 und einen Kolbenteil 15, der mit einem Stützschuh 16 versehen ist Im Stützschuh sind Ausnehmungen 17 zur hydrostatischen Lagerung ausgebildet Die Ausnehmungen sind nach der Art einer Mehrpunktabstützung in verschiedenen Geraden angeordnet So können z. B. drei Ausnehmungen 17 vorgesehen sein, die ein Dreieck bilden, oder vier, die in hinein Viereck angeordnet sind.

Die Ausnehmungen 17 sind durch Drosselkanäle 18 mit dem Zylinderraum 20 des Zylinderteiles 14 verbunden. Dem Zylinderteil 20 wird durch eine Leitung 21 ein hydraulisches Druckmittel zugeführt, das im vorliegenden Fall gleichzeitig das Kühlmittel bildet und vorzugsweise Wasser sein kann. Zur Aufnahme der Stützkraft der Stützelemente 13 sind die Zylinderteile 14 auf einer Stützplatte 22 befestigt, die ein Teil eines Stützgerüstes 23 ist.

Im Betrieb wird das hydraulische Druckmittel, das gleichzeitig als Kühlmittel dient, durch die Leitungen 21 den Zylinderräumen 20 der Stützelemente 13 zugeführt. Das in den Zylinderräumen 20 befindliche Druckmittel preßt die Kolbenteile 15 mit den Stützschuhen 16 gegen die Führungsbleche 6 bzw. 7, 8. Gleichzeitig tritt das Druckmittel aus den Zylinderräumen 20 durch die Kanäle 18 in die Ausnehmungen 17. In den Kanälen 18 entsteht durch Drosselwirkung ein Druckabfall. Gleichzeitig wird durch die Drosselkanäle in ausreichender Weise gewährleistet, daß die den einzelnen Ausnehmungen zuströmende Menge des Druckmittels weitgehend unabhängig vom Ausströmwiderstand aus den Ausnehmungen 17 ist und somit mit ausreichender Genauigkeit eine im wesentlichen zeitlich konstante Strömungsmenge aufweist.

Die hydrostatisch wirksame Größe der Stützfläche 16' der Stützschuhe 16 ist größer als die dem Druck im Zylinderraum 20 ausgesetzte wirksame Fläche des Kolbenteiles 15. Trotz einem durch die Drosselstellen 18 verminderten Druck kann daher in den Ausnehmungen !7 eine Druckkraft entstehen, welche im Gleichgewicht mit der im Zylinderraum 20 auf den Kolbenteil 15 wirkende Kraft ist. Dabei strömt dauernd das Kühlmittel zwischen dem Stützschuh 16 und der Wand des Führungsbleches nach außen. Die Ausnehmungen 17 sorgen dafür, daß sich am Umfang des Schuhes 16 ein gleichmäßiger Spalt einstellt.

Auf diese Weise wird das Führungsblech 6 bzw. 7, 8 bei ausreichender Dichte der Stützelemente großflächig, mit gleichmäßiger Kraft, ohne metallische Berührung, abgestützt. Die Führungsbleche 6, 7 und 8 können daher wesentlich dünner sein als es bisher notwendig war. Das durch einen schmalen Spalt zwischen den Stützschuhen 16 und dem betreffenden Führungsblech austretende Kühlmittel hat einen Wärmeübergang, wie er durch bloßes Besprühen mit Wasser, welches als Kühlung bisher üblich war, nicht erreichbar ist. Die kleinere Wandstärke gestattet eine bessere Ableitung der Wärme, was zusammen mit dem besseren Wärmeübergang an das Kühlmittel zur Folge hat, daß die Führungsbleche kühler als bisher sind und daher auch einer geringen Abnützung unterliegen.

Wie noch aus den Fig. 1—3 ersichtlich ist, sind zwischen den Führungsblechen 6, 7 und 8 und der Stützplatte 22 Tastfühler 24 angeordnet, welche durch Federn 25 gegen die betreffende Führungsplatte gedrückt werden. An ihren anderen Enden sind die Tastfühler 24 mit einer Gabel 26 versehen, die einen parallel zu den Führungsplatten gespannten Stahldraht 27 umschließt. Die Gabel 26 enthält einen nicht dargestellten, elektromagnetischen Annäherungsfühler, der z. B. zwei in den Gabelarmen 28 befindliche elektromagnetische Elemente enthält, die in einer Brückenschaltung geschaltet sind. Der Fühler 28 ist entsprechend der Darstellung in der F i g. 1 durch eine Signalleitung 30 mit einem Regler 31 verbunden, welcher ein Drosselorgan 32 zur Einstellung des hydraulischen Druckes des den Stützelementen zugeführten Druckmittels beeinflußt. Die Drosselorgane 32 sind entsprechend der Darstellung in der F i g. 1 in Zweigleitungen 33 geschaltet, die von einer gemeinsamen Speiseleitung 34 abgezweigt sind. Die Speiseleitung 34 führt von einer Speisepumpe 35.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, ist jeweils einer Reihe von Tastfühlern 24 ein Draht 27 zugeordnet. Dieser ist an seinen Enden an Armen 36 befestigt, welche mit der Hilfe von Stellmotoren 37 in einem Meßgerüst 38 verstellbar sind. Der Draht 27 kann an einem Arm 36 eingehängt sein, während er am anderen über eine Rolle geführt und durch ein Gewicht 40 belastet ist Das Meßgerüst ist unabhängig vom Stützgerüst 23 aufgebaut, so daß sich dessen Deformationen unter Belastung nicht auf das Meßgerüst übertragen.

Im Betrieb steuern die Regler 31 den Druck des den einzelnen Stützelementen 13 zugeführten Druckmittels so, daß sich der Draht 27 bei allen Tastfühiern 24 in der Mitte der Gabel 26 befindet. Dadurch ist auf einfache Weise die Sollstellung der Führungsplatten 6, 7 und 8 bestimmt.

Entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 befinden sich unterhalb der Strangführung 5 mit den Führungsblechen 6, 7 und 8 zwei Walzengruppen 41 mit je drei Walzen 42. Die Walzengruppen werden durch hydraulische Zylinder-Kolbeneinheiten 43 gegen den Strang 12 gepreßt Die Walzen 42 können vorzugsweise sogenannte Durchbiegungsausgleichswalzen sein, die hydrostatische Stützkolben enthalten, welche gleichmäßig einen rohrförmigen Mantel stützen. Derartige Walzen sind z. B. aus der US-PS 38 02 044 bekannt

Die Fig.4 und 5 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen des Kolbenteiles 15 nach der F i g. 3.

Wie bereits erwähnt wurde, besteht im Spalt zwischen dem Schuh 16 und dem Führungsblech 6, 7, 8 ein besonders guter Wärmeübergang, und zwar hauptsächlich wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels. Vorzugsweise kann daher die Stützfläche des Stützschuhs 16 so ausgebildet sein, daß sie im Betrieb zusammen mit der Wand des betreffenden Führungsbleches einen möglichst großen Anteil von Abschnitten mit einer derartigen Spaltströmung aufweist

Zu diesem Zweck sind bei den Ausführungsformen nach den F i g. 4 und 5 die Ausnehmungen in der Form von länglichen Nuten 17 ausgebildet Zur Erleichterung des Abflusses des hydraulischen Druckmittels, in diesem Falle des Kühlmittels, sind die Nuten 17 an den vom Umfang der Stützfläche abgewandten Seiten von Sammelnuten 60 zur Ableitung des Kühlmittels umgeben. Bei dieser Ausführungsform entsteht in Betrieb zwischen jeder Nut 17 und dem Außenrand de: Stützfläche bzw. einer Sammelnut 60 eine Spaltströ mung mit den erwähnten guten Eigenschaften des Wärmeüberganges. Gleichzeitig wird in der beschriebe nen Weise eine hydraulische Anpreßkraft gebildet, mi: deren Hilfe das betreffende Führungsblech abgestützt wird. Zur Erzielung einer besseren Überdeckung dei einzelnen Stützflächen können, wie in der Fig.< dargestellt, die Seiten der Stützflächen schräg zueinan der angeordnet sein.

Eine weitere mögliche Ausbildung der Stützfläche is in der Fig.5 dargestellt Nach dieser Figur ist di( Stützfläche sechseckig und enthält Zuführkanäle 18, die Nuten 17 sowie Sammelnuten 60.

Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, ist zusätzlich zu: Speisepumpe 35 mit den Speiseleitungen 33 und 34 noct eine Speisepumpe 70 mit einer Druckleitung 71 vorgesehen. An die Druckleitung 71 ist einerseits eir Druckeinstellorgan 72 angeschlossen, das zur Speisung der Zylinder-Kolbeneinheiten 43 mit einem geeigneter Druck dient. An den anderen Zweig der Druckleitung 71 ist ein Druckeinstellorgan 73 angeschlossen, von den Verteilleitungen 74 zu hydrostatischen Stützelement« 75 der Kokille 4 führen. Die Stützelemente 75 könner gleich ausgebildet sein wie die Elemente 13. Si« benötigen jedoch keiner Regelung, da die Platten 76 dei Kokille feststehend sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1—3 dien das hydraulische Anpreßmittel gleichzeitig als Kühlmit tel, d. h., daß normalerweise die Speiseleitung 34 unc eventuell auch die Leitung 71 Wasser führt. Es ist jedorf auch eine Ausführungsform denkbar, wo das Anpreß mittel und das Kühlmittel zwei verschiedene Flüssigkei ten sind. So kann z. B. als Kühlmittel ein nicht besonder; gereinigtes Wasser dienen, während als Anpreßmitte Hydrauliköl oder zumindest sauberes Wasser mi Zusätzen verwendet wird.

Wie noch aus der F i g. 2 hervorgeht, ist der Strang Ii seitlich durch Fiihrungsbleche 85 geführt Die Führungs bleche 85 sind auf Stützelemente 75 abgestützt die gleich ausgebildet sein können wie die Stützelemente 7i der Kokille 4. Es versteht sich, daß die Stützelement« auch gleich ausgebildet sein können, wie die Stützele mente 13, und daß auch Fühler nach Art der Fühler 2^ zusammen mit der zugeordneten Regelung vorgeseher sein können.

Entsprechend der Darstellung in der F i g. 1 sind die Druckregelventile 32 über Signalleitungen 100,101 unc 102 an Signalgeber 103, 104 und 105 angeschlossen welche, wenn sie in Betrieb gesetzt werden, periodisch« Signale senden, mit deren Hilfe die Drosselorgane 32 kurzzeitig derart betätigt werden können, daß dei Druck in den Zylindern der Stützelemente 13 und somii deren Anpreßkraft sinkt Dadurch kann eine kurzzeitig« Verminderung der Anpreßkraft zwischen den Füh rungsplatten 6, 7, 8 und dem Strang 12 hervorgerufer werden, so daß sich dieser nach unten bewegen kann.

Die Signalgeber 103, 104 und 105 stehen unter derr Einfluß eines Steuergerätes 106, mit dessen Hilfe sie ir Betrieb gesetzt werden können. So kann z.B. das Steuergerät 106 die Signalgeber 103, 104 und 105 se betätigen, daß eine Druckentlastung bei allen gleichzei tig entsteht Die Betätigung kann jedoch aucr nacheinander erfolgen, so daß die Führungsplatten ζ. Β jeweils in der Reihenfolge 6,7,8 oder umgekehrt 8,7, f entlastet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Führungsvorrichtung für eine Stranggießmaschine zur Führung und Kühlung von Gußsträngen aus Metall, insbesondere Stahl, mit Führungsplanen für den Strang, die mittels Druckelementen gegen den Strang anpreßbar und auf ihrer rückwärtigen Seite durch ein Kühlmittel beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement als hydrostatisches Stützelement (13) ausgebildet ist, das jeweils einen Zylinder (14, 50) und einen in diesem beweglich geführten Kolben (15, 51) enthält, der einen auf die Führungsplatte (6,7,8) einwirkenden Stützschuh (16) aufweist, wobei der Stützschuh (16) mindestens eine Ausnehmung (17) zur hydrostatischen Lagerung enthält, die an eine Speisevorrichtung (34, 35, 81) eines flüssigen Kühlmittels angeschlossen ist, und daß eine Regelvorrichtung (24, 31) zur Positionierung der Führungsplatte (6,7,8) vorgesehen ist

2. Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (17) im Stützschuh (16) aus länglichen Nuten besteht

3. Führungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speiseleitung (33, 34) der Zylinder (14, 50) der hydrostatischen Stützelemente (13) mindestens eine Vorrichtung (103, 104, 105, 106) zur periodischen Senkung des Druckes geschaltet ist

4. Betriebsweise für die die Führungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Senkung des Druckes auf einzelne Gruppen von Stützelementen (13) begrenzt wird.

5. Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung Druckregler (31) aufweist, denen Fühler (24) zum Abtasten der Stellung der Führungsplatten (6,7,8) zugeordnet sind.

6. Führungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Fühlern (24) Sollstellungselemente (27) zugeordnet sind.

7. Führungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Solistellungselemente (27) an einem besonderen Meßgerüst (38) befestigt sind, das vom Traggerüst (23) der Stützelemente unabhängig ist.

8. Führungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollstellungselemente im Meßgerüst (38) gespannte Drähte sind (27), welche parallel zu den Führungsplatten (6, 7, 8) und horizontal verlaufen.