DE3622838C2 - Vorrichtung zum diskontinuierlichen Ausziehen eines Gußstranges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum diskontinuier­ lichen Ausziehen eines Stranges aus einer Stranggießko­ kille, insbesondere aus einer Horizontalstranggießkokille, mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden, den Strang an gegenüberliegenden Strangseiten kontaktierenden Rollen, von denen mindestens eine an die Strangoberfläche anpreßbar und mindestens eine als mittels eines Drehan­ triebes antreibbare Treibrolle ausgebildet ist, wobei der Drehantrieb einen Stator und einen gegenüber diesem dreh­ baren Rotor aufweist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-B-17 83 032 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Strang mittels diskontinuierlich angetriebener Rollen schrittweise aus der Horizontalstranggießkokille ausgezogen, wobei die Stranggießkokille während des Gießens ortsfest angeordnet ist, d. h. nicht oszilliert, wogegen der Strang infolge der von den Treibrollen auf ihn übertragenen Kräfte eine dis­ kontinuierliche Relativbewegung gegenüber der Horizontal­ stranggießkokille ausführt. Der Antrieb für diskontinuier­ lich angetriebene Rollen ist sehr aufwendig, insbesondere wenn der Strang nicht nur eine Bewegung in Ausziehrich­ tung, sondern zwischen den Ausziehschritten um den Bruch­ teil einer Länge eines Ausziehschrittes eine Bewegung in Richtung der Kokille ausführen muß. Die Länge der Auszieh­ schritte muß entsprechend den Gießbedingungen veränderbar sein, so daß die Steuerung für den Antrieb der Treibrollen komplex und teuer ist.

Aus der DE-A-15 83 611 ist es bekannt, Treibrollen einer Horizontalstranggießanlage kontinuierlich anzutreiben und den Strang mittels einer Klemmeinrichtung periodisch orts­ fest festzuklemmen. Während dieses Klemmvorganges wälzen sich die Treibrollen an der Strangoberfläche ab und verän­ dern entsprechend dieser Abwälzung ihre Lage gegenüber dem Strang, d. h. die Achsen der Treibrollen führen eine in Längsrichtung des Stranges oszillierende Bewegung aus. Zu diesem Zweck ist das Treibrollengerüst an einem Gleit­ schlitten befestigt, welcher Gleitschlitten mittels eines Druckmittelzylinders verschiebbar ist. Diese Konstruktion weist den Nachteil auf, daß neben dem Antrieb für den Gleitschlitten und dem Antrieb für die Treibrollen eine Steuerungseinrichtung zum Festklemmen des Stranges mittels der Klemmvorrichtung vorgesehen sein muß. Die Gleitführun­ gen für das Treibwalzengerüst erfordern besondere Auf­ merksamkeit, da Gleitführungen in Stranggießanlagen in der Regel zum Verschmutzen neigen und stets einen erhöhten Risikofaktor für die Betriebssicherheit darstellen. Mit der aus der DE-A-15 83 611 bekannten Anlage ist es außerdem nicht möglich, den Strang zwischen den Auszieh­ schritten in Richtung zur Kokille zu bewegen, was jedoch oftmals zur optimalen Strangschalenausbildung erforderlich ist.

Ein weiterer gravierender Nachteil der aus der DE-A- 15 83 611 bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die Treibrolle tragende Maschinenteile mit entsprechend hohen Massenkräften zu bewegen sind und daß, will man ein Mitoszillieren des Antriebes vermeiden, zwischen dem An­ trieb und den Treibrollen Gelenkwellen vorzusehen sind.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Vorrich­ tung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die kon­ struktiv einfach gestaltet werden kann und nur wenig be­ wegte Teile aufweist und auch eine periodische Rücklaufbe­ wegung des Stranges ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Treibrolle in Ausziehrichtung des Stranges ortsfest gela­ gert ist und daß der Stator des Drehantriebes mittels eines Schwenkantriebes um die Welle des Rotors schwenkbar ist, wobei der Schwenkantrieb einerseits am Stator und andererseits ortsfest abgestützt ist.

Erfindungsgemäß wird die Drehbewegung der Welle der Treib­ rolle und damit die Ausziehbewegung des Stranges aus einer Relativ-Drehbewegung des Rotors gegenüber dem Sta­ tor, die vorzugsweise mit konstanter Winkelgeschwindigkeit erfolgt, und einer Bewegung des Stators zusammengesetzt. Da der Stator um die Achse des Rotors verschwenkt wird, sind mittels des den Stator bewegenden Schwenkantriebes nur geringe Massenkräfte aufzubringen und kann eine trans­ latorische Bewegung des Rotors vermieden werden. Durch Steuerung des Schwenkantriebes läßt sich die Ausziehbewe­ gung des Stranges in besonders einfacher Weise in weiten Bereichen variieren, ohne daß zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. ein Festhalten des Stranges erforderlich sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schwenkan­ trieb an der Drehmomentenstütze des Stators abgestützt und vorteilhaft mittels eines Regelgetriebes einstellbar.

Als Schwenkantrieb kommen vorzugsweise ein Kurbeltrieb, ein Druckmittelzylinder, ein Exzentergetriebe bzw. eine Nockenscheibe oder eine Spindel, auf der eine mit dem Stator gekoppelte und in Längsrichtung der Spindel ver­ stellbare Spindelmutter vorgesehen ist, in Betracht.

Vorzugsweise ist zur Regelung der Frequenz der periodi­ schen Bewegung des Stranges das Regelgetriebe als Fre­ quenzregler ausgebildet.

Um die Größe der periodischen Bewegung des Stranges, also das Ausmaß des Hubes bzw. der Rücklaufbewegung des Stran­ ges in Richtung zur Kokille variieren zu können, ist zweckmäßig das Regelgetriebe als Amplitudenregler ausge­ bildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einem als Kurbeltrieb ausgebildeten Schwenkantrieb weist der Ampli­ tudenregler einen einerseits mit dem Pleuel des Kurbel­ triebes und andererseits mit dem Stator gelenkig verbunde­ nen Schwenkhebel auf, dessen Hebelverhältnis, d. h. das Verhältnis des Abstandes Anlenkstelle Stator - Schwenk­ achse zum Abstand Anlenkstelle Stator - Anlenkstelle Pleuel veränderbar ist, wobei zweckmäßig der Schwenkhebel von einer mit einem Kolben versehenen Kolbenstange gebil­ det ist, die einerseits gelenkig mit dem Stator und an­ dererseits gelenkig mit dem Pleuel verbunden ist, wobei der zwischen diesen Gelenkstellen angeordnete Kolben in einem Zylinder eingesetzt ist, der mittels Schwenklagerun­ gen schwenkbar in Führungen gelagert ist, die sich im wesentlichen parallel zum in Mittellage befindlichen Schwenkhebel erstrecken, und in die Zylinderräume jeweils Druckmittelleitungen einmünden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform für eine schematisch im Schrägriß darge­ stellte Horizontalstranggießanlage veranschaulicht.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen in zu Fig. 1 analoger Darstellung ein Detail, jeweils gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen in Diagrammform die für den Strang gewünschte Ausziehbewegung, wobei auf der Ab­ szisse die Zeit und auf der Ordinate die Geschwindigkeit des Stranges aufgetragen sind.

Fig. 7 zeigt in zu Fig. 1 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Mit 1 ist ein ortsfest angeordneter Vorratsbehälter zur Aufnahme von Stahlschmelze bezeichnet, der an seinem un­ teren Ende mit einem seitlich auskragenden Auslaufteil 2 versehen ist, an dem eine während des Gießens ebenfalls ortsfeste Horizontalstranggießkokille 3 dicht anschließt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Hohlraum der Kokille einen Knüppelquerschnitt auf.

Der aus der Horizontalstranggießkokille 3 austretende Strang 4 mit Knüppelformat wird in Ausziehrichtung 5 ent­ lang eines mit Stützrollen 6 versehenen Rollganges 7 ge­ stützt. In einer gewissen Entfernung 8 der Horizontal­ stranggießkokille 3, welche Entfernung 8 mindestens so groß bemessen sein muß, daß der Strang nach Durchlaufen der Entfernung 8 durcherstarrt ist, ist ein Treibaggregat 9 vorgesehen, welches von einer an die Strangoberfläche 10 anpreßbaren, nicht angetriebenen Rolle 11 und einer orts­ fest gelagerten antreibbaren Treibrolle 12 gebildet ist, die die der Strangoberfläche 10 gegenüberliegende Strang­ seite kontaktiert. Zur Anpressung der nicht antreibbaren Rolle 11 an die Strangoberfläche 10 dienen schematisch dargestellte Preßeinrichtungen 13, die beispielsweise als Druckmittelzylinder oder als Federpakete ausgebildet sind.

Zum Antrieb der Treibrolle 12 ist ein Hydraulikmotor 14 vorgesehen. Die Hydraulikflüssigkeit wird von einem Hy­ draulikvorratsbehälter 15 mittels einer Hydraulikpumpe 16, die von einem Elektromotor 17 angetrieben ist, dem Hydrau­ likmotor 14 zugeführt. In der vom Hydraulikmotor 14 zum Hydraulikvorratsbehälter 15 rückführenden Leitung 18 ist ein weiterer Hydraulikmotor 19 vorgesehen. Dieser zusätz­ liche Hydraulikmotor 19 ersetzt die üblicherweise in einem Hydraulikkreislauf vorgesehene Drossel und bewirkt gerin­ gere Energieverluste als diese.

Der Elektromotor 17 zum Antrieb der Hydraulikpumpe 16 treibt weiters unter Zwischenschaltung eines Regelgetrie­ bes 20 einen Kurbeltrieb 21 an, dessen Pleuel 22 mit der Drehmomentenstütze 23 des die Treibrolle antreibenden Hydraulikmotors gelenkig verbunden ist. Der Kurbeltrieb 21 dient somit als Schwenkantrieb für die Drehmomentenstütze. Die Welle 24 des Kurbeltriebes 21 ist ortsfest gelagert.

Die Funktion der Einrichtung ist folgende:

Um die in Fig. 5 mit voll ausgezogener Linie eingezeich­ nete periodisch schwankende Ausziehbewegung des Stranges gegenüber der ortsfest angeordneten Kokille 3 zu erzielen, wird die Drehbewegung der Welle 25 der Treibrolle 12 aus zwei Bewegungen zusammengesetzt: Die erste Bewegung ist die Drehbewegung des Rotors 26 des Hydraulikmotors 14 gegenüber dessen Stator 27, die mit konstanter Winkelge­ schwindigkeit w erfolgt und die in Fig. 5 mit strichlier­ ter Linie dargestellt ist. Die zweite Bewegung ist jene Bewegung, die der Stator 27, an dem die Drehmomentenstütze starr montiert ist, mit Hilfe des Kurbeltriebes 21 durch­ führt. Diese Bewegung erfolgt mit periodisch schwankender Winkelgeschwindigkeit w′ entsprechend der strichpunktier­ ten Linie der Fig. 5.

Durch Variation der konstanten Relativ-Drehbewegung des Rotors 26 gegenüber dem Stator 27 und der Bewegung des Stators 27 läßt sich die Ausziehgeschwindigkeit v des Stranges 4 in weiten Bereichen auf einfache Weise variie­ ren, beispielsweise mittels des als Frequenzregler wirken­ den Regelgetriebes 20.

Gemäß Fig. 2 wird der Stator 27 mittels eines als Nocken­ scheibe 28 ausgebildeten Schwenkantriebes in eine perio­ disch schwankende Bewegung versetzt, wobei die gewünschte Strangbewegung durch die Ausbildung der Form der Nocken­ scheibe 28 leicht beeinflußt werden kann. Mit Hilfe der Nockenscheibe ist es z. B. möglich, eine Ausziehbewegung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, zu erzielen, bei der der Strang zwischen der Vor- und Rückbewegung eine kurze Zeitspanne unbewegt bleibt.

Fig. 3 zeigt als Schwenkantrieb einen Druckmittelzylinder 29 und Fig. 4 eine Spindel 30, auf der eine mit der Dreh­ momentenstütze 23 gekoppelte und in Längsrichtung der Spindel 30 verstellbare Spindelmutter 31 vorgesehen ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind jeweils zwei nicht angetriebene Rollen 11 und zwei angetriebene Rollen 12 vorgesehen. Die Drehmomentenstützen 23 der beiden Hy­ draulikmotoren 14 sind mittels einer Koppel 33 miteinander verbunden. Das Pleuel 22 des Kurbeltriebes 21 ist über einen im Winkel zur vom Pleuel 22 bestrichenen Ebene gerichteten Schwenkhebel 34 an der Koppel 33 angelenkt. Der Pleuelkopf 22′ ist in einer ortsfesten Geradführung 22′′ geführt.

Der Schwenkhebel 34 ist von einer mit einem Kolben 35 versehenen Kolbenstange 36 gebildet, die einerseits gelen­ kig mit der die Drehmomentenstützen 23 verbindenden Koppel 33 (bei 37) und andererseits gelenkig mit dem Pleuel 22 (bei 38) verbunden ist. Der zwischen diesen Gelenkstellen 37, 38 angeordnete Kolben 35 ist von einem Zylinder 39 derart umgeben, daß an beiden Stirnseiten des Kolbens 35 jeweils ein von der Kolbenstange 36 durchsetzter Zylinder­ raum 40, 41 gebildet ist, wobei in jedem Zylinderraum 40, 41 jeweils eine Druckmittelleitung 42, 43 einmündet. Der Zylinder 39 weist senkrecht zur Schwenkebene des Schwenk­ hebels 34 gerichtete, als Bolzen 44 ausgebildete Schwenk­ lagerungen auf, die in ortsfesten Führungen 45 gelagert sind. Die Führungen 45 erstrecken sich im wesentlichen parallel zum in Mittellage befindlichen Schwenkhebel 34.

Durch hydraulische Druckbeaufschlagung der jeweiligen Zylinderräume 40, 41 des Zylinders 39 kann die Größe der Amplitude 46 der periodischen Bewegung des Stranges 4, also das Ausmaß des Hubes bzw. der Rücklaufbewegung des Stranges in Richtung von oder zur Kokille 3 verändert werden. Dies erfolgt durch Verschieben des Zylinders 39 entlang der Kolbenstange 36 und somit durch Verschieben der Bolzen 44 entlang der Führungen 45, wodurch das Ver­ hältnis des Abstandes a der Anlenkstelle der Kolbenstange 36 an der Koppel 33 bis zur durch die Bolzen 44 gelegten Schwenkachse 47 zum Abstand b der Anlenkstelle der Kolben­ stange 36 an der Koppel 33 bis zur Anlenkstelle der Kol­ benstange 36 am Pleuel 22 veränderbar ist.

Auf diese Weise ist es, wie in Fig. 5 beispielsweise gezeigt, möglich, die Ausziehbewegung des Stranges, die durch die Kurve v veranschaulicht ist, in eine Ausziehbe­ wegung, veranschaulicht durch die Kurve v′, zu verändern.

Charakteristisch für sämtliche Ausführungsformen ist die schwenkbare Lagerung des Stators gegenüber dem Fundament, die bei allen Ausführungsformen durch ein schematisch dargestelltes Lager 32 veranschaulicht ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern sie kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So kann z. B. der in Fig. 7 dargestellte Amplitudenregler auch mit der in Fig. 2 dar­ gestellten Nockenscheibe kombiniert werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum diskontinuierlichen Ausziehen eines Stranges (4) aus einer Stranggießkokille (3), insbeson­ dere aus einer Horizontalstranggießkokille (3), mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden, den Strang (4) an gegenüberliegenden Strangseiten kontaktierenden Rollen (11, 12), von denen mindestens eine (11) an die Strangoberfläche (10) anpreßbar und mindestens eine als mittels eines Drehantriebes (14) antreibbare Treibrolle (12) ausgebildet ist, wobei der Drehantrieb (14) einen Stator (27) und einen gegenüber diesem drehbaren Rotor (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Treib­ rolle (12) in Ausziehrichtung (5) des Stranges (4) ortsfest gelagert ist und daß der Stator (27) des Drehantriebes (14) mittels eines Schwenkantriebes (21, 28, 29, 30, 31) um die Welle (25) des Rotors (26) schwenkbar ist, wobei der Schwenkantrieb (21, 28, 29, 30, 31) einerseits am Stator (26) und andererseits ortsfest abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb (21, 28, 29, 30, 31) an der Drehmomentenstütze (23) des Stators (26) abgestützt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwenkantrieb (21, 28, 29, 30, 31) mittels eines Regelgetriebes (20, 39) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwenkantrieb ein Kurbeltrieb (21) vorgesehen ist (Fig. 1).

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb als Druckmittelzylinder (29) (Hydraulik- oder Pneumatikzylinder) ausgebildet ist (Fig. 3).

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb als Exzentergetriebe bzw. als Nockenscheibe (28) ausge­ bildet ist (Fig. 2).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb als Spindel (30) ausgebildet ist, auf der eine mit dem Stator (26) gekoppelte und in Längsrichtung der Spindel verstellbare Spindelmutter (31) vorgesehen ist (Fig. 4).

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgetriebe als Frequenzregler (20) ausgebil­ det ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgetriebe als Amplitudenregler (39) ausge­ bildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit einem als Kurbeltrieb (21) ausgebildeten Schwenkantrieb, dadurch gekennzeich­ net, daß der Amplitudenregler (39) einen einerseits mit dem Pleuel (22) des Kurbeltriebes (21) und andererseits mit dem Stator (27) gelenkig verbundenen Schwenkhebel (34) aufweist, dessen Hebelverhältnis, d. h. das Ver­ hältnis des Abstandes (a) Anlenkstelle Stator (37) - Schwenkachse (47) zum Abstand (b) Anlenkstelle Stator (37) - Anlenkstelle Pleuel (38) veränderbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (34) von einer mit einem Kolben (35) versehenen Kolbenstange (36) gebildet ist, die einerseits gelenkig mit dem Stator (27) und anderer­ seits gelenkig mit dem Pleuel (22) verbunden ist, wobei der zwischen diesen Gelenkstellen (37, 38) angeordnete Kolben (35) in einem Zylinder (39) eingesetzt ist, der mittels Schwenklagerungen (44) schwenkbar in Führungen (45) gelagert ist, die sich im wesentlichen parallel zum in Mittellage befindlichen Schwenkhebel (34) er­ strecken, und daß in die Zylinderräume (40, 41) jeweils Druckmittelleitungen (42, 43) einmünden.