DEMAG Aktiengesellschaft 18. Mai 1978
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4100 Duisburg „,,„..,--.—
Oszillationsvorrichtung für eine Stranggießkokille
Die Erfindung betrifft eine Oszillationsvorrichtung für eine Stranggießkokille, die in einer zurStrangader parallelen Führung
bewegbar ist und deren Schwingbewegungen von einem Motor mittels Schwinghebel übertragbar ist.
Derartige Osziallationsvorrichtungen dienen dem Zweck, das zu vergießende flüssige Metall, insbesondere flüssiger Stahl,
während des Erstarrungsvorganges von den Wandflächen der Stranggießkokille zu lösen. Im allgemeinen werden hierfür s.inusförraige
Schwingbewegungen oder auch Abwandlungen der Sinusform bzw. Abwandlungen der Amplitude für unterschiedliche Aufwärts-
und Abwärtsbewegungen vorgesehen.
Die Mittel zur Erzeugung der Schwingbewegungen bestehen im allgemeinen aus einem Elektromotor, der eine Exzenterwelle
antreibt, an die Schwinghebel angeschlossen sind. Aufgrund der mehr entfernten Anordnung des Elektromotors entsteht
eine Vielzahl von Gelenksteilen.Alle bekannten Oszillationsvorrichtungen bilden Gelenkketten von beträchtlicher Länge.
Nachteilig ist bei einer solchen Vorrichtung der hohe Aufwand für die komplizierten Hebelgetriebe und für die Hebel-Drehlager,
die Hngenauigkeiten der Schwingungsbahn verursachen.
Um die geforderten Bewegungen für die Stranggießkokille exakt nachfahren zu können, sind genau arbeitende
Hebelgetriebe erforderlich.
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Der hohe Aufwand an Teilen macht derartige Ossillationavorrichtungen außerdem sehr störanfällig; sie sind wenig zugänglich und daher wenig warfcungafreondUch und erfüllen
schließlich in dem rauhen Betrieb der Gießerei nur ein geringes Haß an Betriebssicherheit. Als Beispiel für eine derartige Oszillationsvorrichtung nach dem Stand der Technik wird
auf die DS-OS 25 46 689 hingewiesen.
Gegenüber diesem Stand der Technik ist der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine Oszillationsvorrichtung zu schaffen, die
mit sehr kurzen Gelenkketten auskommt, daher eines geringen Aufwandes bedarf und gleichzeitig die Eigenschaft aufweist,
Böwegungabahnen exakt einzuhalten und mit größtmöglicher Betriebssicherheit zu arbeiten.
Die gestellte Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß an den Stützstellen zwischen Stranggießkokille bzw. der. sie tragenden Hubtisch unJ den Schwinghebeln elastische, die Gelenkachse
umgebende Stützelemente vorgesehen sind, daß die Schwinghebel jeweils aus zweiarmigen, um Drehachsen schwenkbare Hebel bestehen und daß diese mit dem anderen Hebelarm pro Strangseite
an mit dem Schwingantrieb verbundene Zug. bzw. Schubstangen angeschlossen sind. Die Ersparnis an Aufwand wird hierbei in
erster Linie aufgrund der Anlenkung der zweiarmigen Hebel an ein gemeinsames Zugelement erreicht. Außerdem wird die
Kraftübertragungsstrecke, beginnend am Schwingantrieb, bedeutend verkürzt. Durch die kürzere Kraftübertragungsstrecke
wird wiederum die Anzahl der Fehlerquellen verkleinert, so daß die Bewegungsabläufe genauer als bisher eingehalten werden
können. Ein Höchstmaß an Genauigkeit wird jedoch durch die elastischen, die Gelenkachse umgebenden Stützelemente erreicht.
Das bei bekannten ilebelgetrieben auftretende Gelenkspiel wird
durch die elastischen Stützalemente vermieden. Der Antriebszug vom Elektromotor über ein Vorschaltgetriebe mit anschließender
Exzenterwelle kann daher nahezu spielfrei während der vollen Schwingungebewegung gestaltet werden. Vorteilhaft ist ferner,
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daß die elastischen Stützelemente Wärmedehnungsvorgänge der Stranggießkokille bzw. des Hubtisches, auf dem die Kokille
angeordnet ist, symmetrisch zur Strangachse gestattet, ohne Zwängungen auf den Gießstrang auszuüben.
Zwängungen, die sich aus ungleich langen Hebelpaaren für Bogenbewegungen ergeben könnten, vermeidet die Erfindung
dadurch, daß an einem Schwinghebelpaar» beidseitig der Strangader - zwischen dem Hebel, der das elastische Stützelement
trägt, und der Kokille bzw. dem Hubtisch jeweils ein zusätzlicher Hebel angelenkt ist.
Eine besonders raumsparende Bauweise der Oszillationsvorrichtung wird dadurch erzielt, daß nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung die zweiarmigen Schwinghebel aus Winkelhebeln bestehen.
Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist die erfindungsgemäße Oszillationsvorrichtung gleichermaßen für gerade
und gebogene Stränge geeignet. Für gebogene Stränge wird vorgeschlagen, daß die die elastischen Stützelemente tragenden
Hebelarme innerhalb eines Paares gleichlang und die Paare unterschiedlich lang sind.
Vorteilhaft ist ferner, daß jeweils die sich neben der Strangader
befindlichen Zug- bzw. Schubstangen längeneinstellbar sind. Diese Maßnahme ermöglicht, die Ausgangsstellungen der Schwinghebel
in bezug auf die Stranggießkokille bzw. in bezug auf den die Stranggießkokille tragenden Hubtisch spielfrei justieren
zu können.
Gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung, die auf eine gunstige Ausgestaltung der Kraftübertragungsstrecke abzielt,
ist vorgesehen, daß die Zug- bzw. Schubstangen mittels Gelenken an andere Zugstangen bzw. an die zweiarmigen Hebel und an den
Schwingantrieb angelenkt sind.
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Für eine Justierung der zweiarmigen Schwinghebel ist ferner günstig, daß bei paarweise vorgesehenen Zug- bzw. Schubstangen
jede Stange längeneinstellbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die
Mittel zum Einstellen der Länge einer Zug- bzw. Schubstange aus einem Spannschloß, einem Spannglied oder dergleichen.
Die Genauigkeit des Hebelsystems wird ferner dadurch gefördert, daß die die Drehachsen für die Schwinghebel aufnehmenden
Lagerböcke auf einem gemeinsamen Tragrahmen angeordnet sind Der Grundgedanke dieser Maßnahme besteht darin, eine noch
größere Genauigkeit, z. B. hinsichtlich der symmetrischen Anordnung und damit des Gleichlaufsystems auf beiden Seiten
neben der Strangader zu erreichen. Die Parallelität der Schwinghebel ist für die zu erzeugende Schwingbewegung
ebenfalls von beträchtlicher Bedeutung.
Die Erfindung knüpft nunmehr an die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen
für den Stranggießbetrieb an. Hierbei ist ^on
Zwängungskräften auszugehen, die durch Erwärmung des Hubtisches
bzw. der Stranggießkokille verursacht werden,so daß Wärmedehnungskräfte sich auf die Schwinghebel, die
elastischen Stützelemente und die Zugstangen auswirken könnten. Als Gegenmaßnahme wird zunächst vorgeschlagen,
daß die Lagerböcke auf dem Tragrahmen in horizontaler Richtung der Strangader verschiebbar angeordnet sind. Diese
Richtung entspricht im wesentlichen der Richtung, die der . Gießstrang aufweist, auch wenn die Bogenform auf eine horizontale
Ebene projiziert wird.
Als Gegenmaßnahme zu einem in oberen Bereichen des Stützwalzengerüstes
erstarrenden Gießstranges, der Zwäugungskräfte auf seine Abstützorgane ausübt, wird ferner vorgeschlagen, daß
der Tragrahmen auf einer Führung verschiebbar iet, die in horizontaler Ebene in Richtung einer gebogenen Strangader
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Aus Sicherheitsgründen ist es außerdem zweckmäßig, daß sämtliche Baugruppen des Oszillationsantriebs mit Ausnahme des
Motors auf dem Tragrahmen befestigt sind. Der Motor ist üblicherweise mit einer lösbaren Kupplung am Vorschaltgetriebe
für die Exzenterwellen befestigt, so daß eine inRichtung der Strangader wirkende Wärmedehnungskraft bzw.
eine Kraft, die aus dem Schrumpfverhalten beim Abkühlen
des Gießstranges herrührt, einfach durch Lösen der Kupplung beim Verschieben des Tragrahmens aufgefangen werden kann.
Ausgangsbasis für das Auffangen von Zwängungskräften aus
dem Stützwalzengerüst bildet nach der weiteren Erfindung, daß an dem Tragrahmen Konsolen vorgesehen sind, an denen
die erste Gruppe von Strangstützelementen einer auf die Stranggießkokille folgenden Strangführung gelagert ist.
Zwängungskräfte, die aus dem Schrumpfen des Gießstranges
entstehen könnten, werden nunmehr nach dem Grundgedanken der weiterentwickelten Erfindung dadurch aufgefangen,
daß auf der Konsole jeweils das Lager für die erste Gruppe von Strangstützelementen horizontal in Richtung der Strangader
verschiebbar vorgesehen ist. Ein erstes Auffangen von Wärmedehnungs- bzw. Wärmeschrumpfungskräften kann daher bereits
zwischen der ersten Gruppe von Strangstützelementen und dem Tragrahmen für die Baugruppen des Oszillationsantriebs
aufgefangen werden.
Soweit die Erfindung bisher vorsieht, elastische Stützelemente, die die Gelenkachse der Schwinghebel umgeben, vorzusehen,
wird dieser Gedanke nunmehr dahingehend erweitert, daß auch die Stütz- bzw. Drehlager der zweiarmigen Schwinghebel aus
elastischen Stützelementen bestehen, die in Hülsen drehelastisch aufgenommen sind. Sofern der Hubtisch zusammen mit der Stranggießkokille
daher Wärmedehnungskräfte auf die Schwinghebel Ie*-
tet, die an den Stützstellen zwischen Stranggießkokille bzw. dem sie tragenden Hubtisch und den Schwinghebeln nicht mehr
aufgefangen werden können, sind die Stütz- bzw. Drehlager der zweiarmigen Schwinghebel ebenfalls in der Lage derartige
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Zwängungskräfte aufzunehmen. Die Gelenkachse, das elastische
Stützelement und die Hülse können im übrigen eine austauschbare Baueinheit bilden.
Die Drehelastizität der elastischen Stützelemente kann nunmehr noch zum Aufbau einer entgegen der Gewichtskraft des Hubtisches
bzw. der Stranggießkokille wirkenden Vorspannkraft ausgenutzt
werden, indem die elastischen Stützelemente in den Zwei.armhebeln zumindest innerhalb der Drehlager der Lagerböcke im Betriebszustand
unter einer rückdrehenden Kraft eingebaut sind.
Die Erfindung ist weiterhin noch dadurch verbessert, daß an der Stranggießkokille bzw. am Hubtisch und am Lagerbock ein biegefähiges,
in der Länge unveränderliches Zugelement befestigt ist, das bei gebogenem Strangachsverlauf zum Krümraungsraittelpunkt
gerichtet ist. Damit ist ein weiteres Mittel an Hand gegeben, die Genauigkeit einer Bogenführung beim Auf- und Abschwingen
des Hubtisches zusammen mit der Stranggießkokille zu steigern.
Es können auch mehrere derartiger Zugelemente vorgesehen sein. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die biegefähigen
Zugelemente vorgespannt, um ebenfalls die Genauigkeit der Schwingbewegung zu unterstützen.
Für die Genauigkeit des Schwingungsverlaufs ist dann noch
vorteilhaft, daß die biegefähigen Zugelemente am Ende der Oszillationsbahn gegen eine an die Biegelinie angeglichene Abrollfläche
anliegen, um bei jeder Winkelstellung der Schwingbewegung den gewünschten Abstand vom Krümmungsraittelpunkt
sicherzustellen. Der Abstand ist in den meisten Fällen gleichbleibend, kann jedoch auch aufgrund der Erfindung eine von
der Kreisbewegung abweichende Bogenbahn einnehmen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
Pig» 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Oszillationsvorrichtung,
Fig. 2 die Einzelheit eines Anschlages für den erfindungsgemäß verschiebbaren Tragrahmen in Seitenansicht,
Pig· 3 einen senkrechten Schnitt III-III durch die Vorrichtung nach Fig. 1,
Pig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit bei A in Fig. 1, in Seitenansicht gezeichnet.
Pig. 5 hierzu die Stellung des erfindungsgemäßen Schwinghebels während einer Aufwärtsbewegung des Hubti-Sehea bzw. der Stranggießkokille,
Flg. € einen senkrechten Querschnitt durch das elastische
Stützelement,
Pig. 7 einen senkrechten Querschnitt durch eine mit dem erfindungsgemäßen elastischen Stützelenent versehenes Stütz- bzw. Drehlager eines Schwinghebels«
Pig. 6 einen senkrechten Schnitt VIII-VIII nach Fig. 7,
Pig« 9 eine zweite AusfUhrungaform für die Abstützung des
Hubtisches bzw. der Stranggießkokille mittels der erfindungsgemäßen Schwingungshebel in perspektivischer Darstellung wie Fig. 1 (als Teilansicht),
Fig. 10 das Prinzip der geänderten Ausführungsform gemäß
Fig. 9 in Seitenansicht.
Wit der Bezugöziffer 1 ist die in schwingende Auf- und Abwartsbewegungen zv. versetzende Stranggießkokille bzw. der Hubtisch
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bezeichnet. Der jeweiligen Grude des Gießstrang-Querschnitte
entsprechend beträgt das Gewicht des Hubtischee 1 zusammen mit
der Stranggießkokille (nicht dargestellt) für Brananen-Gieß-•tränge
bi3 zu 20 Mp und mohr. Für den Fall, daß die Stranggießkokille ohne Hubtisch in der Oszillationsvorrichtung gelagert
wird, ermäßigen sich die Gewichte entsprechend. In der Stranggießkokille (Ilubtisch 1) wird der Gießstrang 2 erzeugt,
dessen Mittelachse in Verbindung mit dem Strangquerschnitt als Strangader 2a bezeichnet ist. Parallel zu dieser Strangader 2a
wird der Kokillenhohlraum oszilliert, um den durch Erstarren
eich bildenden Strang von der Kokillenwandung zu lösen.
Der Hubtisch 1 (bzw. die Stranggießkokille) ist auf den Stützetellen
3a, 3b, 3c, 3d mittels Schwinghebeln 4a, 4b, 4c, 4d gelagert (Fig. 1). Die Gelenkachse 5 jedes der Schwinghebel 4
ist von elastischen Stützelenenten 6 umgeben, wobei elastische Werkstoffe wie z.B. verschiedene Guntmisorten oder Gummiinischungen,
denen auch Metallteile eingelagert eein können, verwendet sind. Der Werkstoff ist begrenzt elastisch und zugleich schwingungsdämpfend.
Mit steigender Belastung an den Stützstellen 3 ist der begrenzt elastische Werkstoff härter gewählt (Fig. 6).
Die Schwinghebel 4 bestehen im gezeichneten Ausführungsbeispiel aus Winkelhebeln. Die Erfindung kann auch mit gestreckten zweiarmigen
Hebeln ausgeführt werden. Für diesen Fall ändert sich lediglich die Anordnung der Zug- bzw. Schubstangen 7. Die Zugbzw,
Schubstangen 7 verbinden jeweils zwei Schwinghebel 4 von Paaren solcher Schwinghebel, die sich jeweils auf den beiden
verschiedenen Strangseiten 8a, 8b befinden. Fluchtend in Richtung der Strangader 2a ruht auf einem weiter nicht dargestellten
Anlagenteil der Stranggießanlage der Schwingantriebsmotor 9, der über die lösbare Kupplung 10 das Vorschaltgetriebe 11
treibt, von dom r.us symmetrische Exzenterwellen 12a und 12b
ausgehen. An den Exzentern 13a und 13b sind die Zug- bzw. Schubstangen 7 angelenkt und mit den Schwinghebeln 4 verbunden.
Eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform der Erfindung
zeigt Fig. 9. Dort ist, um Zwängungen durch unterschied-
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liehe Längen der Hebelpaare 4a/4b und 4c/4d sowie durch Wärme
bedingte Dehnungen des Hubtisches zu vermeiden, ein zusätzlicher Hebel 14 als Glied zwischen dem Hubtisch 1 und den Stützstellen 3a, 3b, 3c, 3d vorgesehen.
Die Zug- bzw. Schubstangen 7 weisen Zapfengelenke 7a, 7b und 7c
auf und können wie dargestellt getollt in wahrere Abschnitte oder mit den Zapfengelenken durchgehend an zwei Schwinghebel 4
angeschlossen sein. Für die auf beiden Strangseiten 8a, 8b vorgesehenen Zug- bzw. Schubstangen 7 ist eine 1.Hngeneinsteilung
mittels eines SpannSchlosses 15 eingefügt. Die Schwinghebel 4
sind, mittels Drehachsen 16 in den Lagerböcken 17a und 17b gelagert. Die Lagerböcke 17 umschließen die Schwinghebel 4 jeweils
an ihren Längsseiten. Als Unterlage für die Logerböcke 17a und 17b ist ein gemeinsamer Tragrahmen 18 vorhanden, der auf dem
Gerüst 19 der Stranggießanlage aufliegt. Die Lagerböcke 17a
und 17b sind auf weiter nicht gezeichneten Schienenführungen
in Richtung der Strangader 2a jedoch innerhalb einer horizontalen Ebene 20 verschiebbar und in dieser Stellung fixierbar.
Das Gerüst 19 bildet für den Tragrahmen 18 mit seinen Kanten und der horizontalen Ebene 20 eine Führung 21. Der Tragrahmen
18 nimmt sämtliche Baugruppen des Oszillationsantriebs (Schwinghebel 4, Lagerböcke 17, Zug- bzw. Schubstangen 7,
Vorschaltgetriebe 11), ausgenommen den Schwingantriebsmotor 9 auf.
Bin ausreichend steifer Tragrahmen 18 trägt zur Genauigkeit
der Lagerung der Schwinghebel 4 und dwnit zur Genauigkeit der Oszillationsbahn bei.
An dem Tragrahmen 18 sind ferner Konsolen 18a, 18b beidseitig der Strangseiten 8a und 8b und symmetrisch zur Strangador 2a
befestigt. Auf den Konsolen 18a, 18b befinden sich Lager 22a bzw. 22b mit Einhängemulden 23 und Anschlägen 24 für die
erste, auf die Stranggießkokille 1 folgende Gruppe von Strangstützelementen (nicht dargestellt). Das Lager 22 ist jeweils
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auf üblichen Schienenführungen, die mit der Konsole 18 verbunsind sind, verschiebbar, wobei der Weg einer gefederten Abstützung 25 ausreichend ist, um den Schrumpfungskräften des erstarrenden Gießstranges 2 nachzugeben. In ähnlicher Form iat
auch der Tragrahmen 18 mittels eines Anschlags 26 und eines gefederten Zuglenkers 27 (Fig. 2) gegen warmsbedingte Kräfte,
die vom Gießstrang 2 ausgehen, gesichert. Beim Auftreten der
Schrunpfkräfte wird entweder der Tragrahmen 18 und/oder da«
Lager 22 von den jeweiligen Anschlägen ohne Widerstand weggezogen. Diese Sicherheitseinrichtung vermeidet Beschädigungen
irgendwelcher Baugruppen des Oszillationsantriebs.
Die weitere Elastizität des Systems ergibt eich aus den elastischen Stützelementen 6 (Fig. 4 bis 8). Die Stütz- bzw. Drehlager
28 für die Schwinghebel 4 bestehen aus den Gelenkachsen 5 mit
den elastischen Stützelementen. 6, die ringförmig um den Schaft 5a in Hülsen 29 drehelastisch aufgenommen sind. Die Elastizität
dieses Bauteils wirkt auf die oalenkachse 5 radial, axial und
raumbeweglich. Außerdem besteht eine Torsionskraft zwischen
der Gelenkachse 5 und der Hülse 29, die Mittels der abgeflachten Gelenkachsenzapfen 5b (in Fig. 6 und 7 mit einem Kreuz bezeichnet) unter dem Winkel 3O (Fig. 5) eingesetzt sind, so daß
eine Belastung durch den Hubtisch 1 zu einer Entlastung des vorgespannten elastischen Stutzelementes 6 führt. Diese Maßnahme
erbringt eine absolut spielfreie Kraftübertragungsstrecke innerhalb des Osζillationsantriebe.
Aa Hubtisch 1 ist der Vorsprung 31 (Fig. 1) befestigt, an diesem und am Lagerbock 17 jeweils ein biegefähiges, in der Länge
unveränderliches Zugelement 32, das an Bogen-Stranggiefianlagen
sura Krürsmungsraittelpunkt der Anlage gerichtet ist. Solche Zugelenente 32 sind paarweise angeordnet und gleichen Abweichungen,
die durch ungleich lange Hebelpaare 4a/4b bzw. 4c/4d entstehen könnten, aus. Eine exakte Führung der biegefähigen Zugelemente
kann durch entsprechend der Oszillat.lonsbahnform gestaltete Ab-
Y rollflächen (nicht dargestellt) erzielt werden.
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