DE3836886A1 - Fluessigkeitsgekuehlte rolle fuer stranggussanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Rolle für Stranggußanlagen, die im wesentlichen aus einem Kanäle tragenden Kern und einem an den Kern angeschweißten Mantel besteht, wobei die Kühlflüssigkeit in das stirnseitige Ende des einen Lagerzapfens eintritt und nach dem Durch­ strömen der Kanäle aus dem stirnseitigen Ende des anderen Lagerzapfens austritt.

Eine derartige Rolle ist zum Beispiel aus der DE-OS 33 26 746.4 bekannt, bei der membranartige Scheiben an den beiden Enden des Kernes den Längenunterschied kompen­ sieren, der sich bei Erwärmung des Mantels zwischen diesem und dem Kern ergibt. Ein weiterer Vorschlag zur Kompen­ sierung der Längenunterschiede ist der DE-AS 24 08 769 zu entnehmen. Dabei wird ein hochplastischer Schweißwerkstoff eingesetzt, der gegebenenfalls durch eine Schwächung der axialen Steifigkeit des Mantels infolge von Einschnitten unterstützt wird.

Es hat sich gezeigt, daß im praktischen Betrieb die Bereiche starker Verformung Risse bekommen, weil offenbar neben dem reinen Längenausgleich auch noch ein Ausgleich in Umfangs­ richtung erforderlich ist, der eine starke Zunahme der thermischen Spannungen mit sich bringt. Die vorgeschlagenen Rollen haben sich daher als nicht ausreichend dauerhaft im täglichen Einsatz erwiesen.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Rolle der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß Störungen aufgrund thermischer Spannungen nicht mehr auftreten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Mantel an dem einen Ende des Kerns direkt ohne Dehnungsaus­ gleich und an dem anderen Ende an einem Ring angeschweißt ist, der gegenüber dem Kern mit Hilfe einer Gleitdichtung abgedichtet ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß mangels eines Antriebes der Rollen eine Drehfestigkeit des Mantels gegenüber dem Kern über die gesamte Länge nicht erforderlich ist sondern nur insoweit, als eine korrekte Abstützung des Mantels und eine Lagerung über den Kern möglich sein muß. Folglich ist der Mantel an dem einen Ende des Kerns unverrückbar angeschweißt, also unverrückbar gegenüber dem Kern fixiert. Das andere Ende ist frei beweglich, kann also in Axialrichtung der Rolle gleiten und auch in Umfangs­ richtung. Die Passung zwischen dem Mantel und dem Kern ist so gewählt, daß keine unnötige Schwergängigkeit vorhanden ist, andererseits auch kein schädliches Spiel entsteht. Der Maßunterschied bei Raumtemperatur beträgt an ausgeführten Rollen mit einem Außendurchmesser von ca. 400 mm 0 bis 01, mm.

Die Gleitdichtung sorgt dafür, daß der Mantel in an sich bekannter Weise einen Teil der Kühlkanäle bilden kann, also auf der Innenseite von der Kühlflüssigkeit direkt benetzt wird. Die Gleitdichtung bewirkt einen flüssig­ keitsdichten Abschluß nach außen, so daß die Kühlflüssig­ keit in üblicher Weise auf der einen Seite der Rolle zuge­ führt und auf der anderen Seite der Rolle abgeführt werden kann. Es kommen sowohl Packungsdichtungen als auch Dich­ tungen in Frage, die aus mehreren Einzeldichtungen be­ stehen, die hintereinander angeordnet sind. Als besonders wirksam hat sich eine Anordnung herausgestellt, bei der von innen nach außen zunächst eine Lamellendichtung, dann zwei O-Ringe und eine weitere Lamellendichtung vorgesehen sind. Es muß unter anderem deshalb ein relativ hoher Auf­ wand getrieben werden, weil die Bewegung jedes Dicht­ elementes gegenüber der Dichtfläche äußerst gering ist und damit so gut wie kein Selbstreinigungseffekt zu beobachten ist.

Zur Erleichterung des Austauschs der Gleitdichtung bzw. zur Durchführung einer Inspektion ist es besonders zweck­ mäßig, die Gleitdichtung in einem gesonderten, in dem Ring eingelassenen, demontierbaren Dichtungsträger unterzu­ bringen. Dieser kann beispielsweise mit einem Haltering fixiert sein, der leicht seitlich abgeschraubt werden kann. Mit Hilfe eines Abziehers kann dann der gesamte Dichtungsträger ausgebaut und die Dichtungen erneuert werden. Ebenso zweckmäßig ist die Ausbaumöglichkeit der Dichtfläche, was in besonders einfacher Weise dadurch geschieht, daß sie als Schleißfläche ausgebildet ist, die auf einer ausbaubaren Hülse aufgebracht ist. Die Schleißfläche kann aufgesintert oder aufgespritzt sein.

Es ist im Interesse der Betriebssicherheit, wenn an der Seite der Gleitdichtung der geringste Druck der Kühlflüssig­ keit vorherrscht. Es ist deshalb besonders zweckmäßig, die fixierte Verschweißung zwischen Mantel und Kern an der Seite anzuordnen, an der sich der Eintritt der Kühl­ flüssigkeit befindet. Infolge des Druckabfalls der Kühl­ flüssigkeit auf dem Weg durch die Rolle herrscht dann im Bereich der Gleitdichtung ein geringerer Druck vor, der folglich zur Erhöhung der Betriebssicherheit beiträgt. Im übrigen wird die Kühlflüssigkeit zweckmäßigerweise in jeden Kühlkanal über eine Drossel eingeführt, so daß unabhängig von einer Ungleichmäßigkeit bei der Verteilung eine iden­ tische Menge durch jeden Kühlkanal hindurchtritt.

Im Interesse einer schnellen Wärmeabfuhr sind besonders kurze Kühlkanäle anzustreben. Die kürzeste Ausführung, nämlich entlang einer Mantellinie des Kernes, weist jedoch wiederum Nachteile auf, da dann bei der Stützung einer Bramme über die gesamte Breite auch die gesamte Länge einer Mantellinie thermisch belastet wird. Im Ergebnis würde dann sich die Kühlflüssigkeit zum Ende des Kühlkanals hin sehr stark erwärmen. Es ist deshalb zweckmäßig, von der kürzesten Verbindung abzugehen und beispielsweise jeden Kühlkanal so zu führen, daß er von seinem Beginn bis zu seinem Ende drei Viertel des Umfangs des Kerns umläuft. In dieser Weise wird auch bei der vollen Breite einer Bramme immer nur ein Teil eines Kühlkanals thermisch belastet, so daß keine hohen Temperaturspitzen auftreten können. Bei einem Rollendurchmesser von 400 mm sind 18 gleichmäßig um den Umfang verteilte Kühlkanäle vollkommen ausreichend.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine Rolle gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung der Gleit­ dichtung einschließlich ihrer Umgebung.

In der Fig. 1 ist eine flüssigkeitsgekühlte Rolle für Stranggußanlagen gemäß der Erfindung wiedergegeben, die im wesentlichen aus einem Kern 1 und aus einem Mantel 2 besteht. An dem Kern sind seitliche Lagerzapfen 3 und 4 angeformt, mit deren Hilfe eine Lagerung in einem soge­ nannten Segment vorgenommen wird. An den Stirnseiten jedes Lagerzapfens 3 und 4 befindet sich eine Bohrung, nämlich einerseits ein Flüssigkeitseintritt 5 und ein Flüssigkeits­ austritt 6. Sie dienen zum Durchströmen von Kanälen 7 mit einer Kühlflüssigkeit, die an den Stirnseiten mit Hilfe nicht näher dargestellter Drehführungen zugeführt bzw. abgeführt wird. Die Kühlflüssigkeit, in der Regel Kühlwasser, wird über 8 radiale Bohrungen 8 auf das Umfangs­ niveau des Kernes gebracht, und mit Hilfe weiterer radialer Bohrungen 9 wieder dem Flüssigkeitsaustritt 6 zugeführt.

Die Kühlkanäle 7 sind in der Fig. 1 als gerade Kanäle dargestellt. Dies ist aus Gründen der Einfachheit ge­ schehen. In Wirklichkeit läuft jeder Kanal 7 um 270° um den Kern 1 herum, also umschließt den Kern entlang drei Viertel des Umfanges. Dadurch kommt es bei der Linienbe­ rührung mit einer Bramme zu einer Beteiligung von 75% der Kühlkanäle bei der Wärmeabfuhr einer einzigen Linienbe­ rührung, und in dieser Weise wird die Wärme aufgrund der noch sehr kurzen Durchströmwege besonders schnell abge­ leitet.

Der Mantel 2 ist auf der Flüssigkeitseintrittsseite des Kerns 1 mit Hilfe einer Schweißnaht ohne Dehnungsausgleich fixiert. Auf der anderen Seite des Mantels 2 ist an der vergleichbaren Stelle mit Hilfe einer weiteren Schweißnaht 15 ein Ring 16 angeschweißt, der auf seiner Innenseite eine Gleitdichtung 17 trägt. Diese bewirkt gegenüber einer zylindrischen Fläche an dem Kern eine Abdichtung, die unabhängig von der jeweiligen Lage des Mantels 2 gegenüber dem Kern 1 wirksam ist. Einzelheiten der Gleitdichtung 17 sind in der Fig. 2 wiedergegeben.

Die gesamte Dichtung ist innerhalb eines Dichtungsträgers 18 untergebracht, der in den Ring 16 eingeschoben und seinerseits mit Hilfe eines O-Ringes 21 abgedichtet ist. An der Stirnseite des Ringes 16 wird er mit Hilfe eines Halteringes 19 fixiert, der mit Hilfe von Bolzen 20 ge­ sichert ist. Der Haltering 19 ist ebensfalls unterteilt, so daß er keinen Anlaß zu irgendwelchen Wärmespannungen geben kann. Der Dichtungsträger 18 weist außerdem eine Gewindebohrung 22 auf, die zum Einschrauben eines Abziehers oder Ausziehers dient.

In den Dichtungsträger 18 sind Nuten eingestochen, in denen jeweils außen Lamellendichtungen 25 und dazwischen O-Ringe 26 eingesetzt sind. Neben den O-Ringen sind noch Scheiben 28 angeordnet, die eine Stützung der O-Ringe 26 bewirken.

Die Dichtungselemente 25 und 26 liegen an einer Verschleiß­ schicht 23 aus einem Sintermetall an, das auf eine Buchse 24 aufgebracht ist. Die Buchse wiederum ist auf eine zylin­ drische Fläche des Kerns aufgeschrumpt. Durch schnelles Erwärmen der Buchse 24 gelingt deren Ausbau. Der Dichtungs­ träger 18 sowie die Büchse 24 können also in sehr kurzer Zeit ausgebaut, inspiziert oder ausgewechselt werden. In dieser Weise können Servicearbeiten und Reparatur­ arbeiten in besonders kurzer Zeit beispielsweise innerhalb der üblichen Inspektionsperioden durchgeführt werden.

Die aus den Kanälen 27 austretende Kühlflüssigkeit gelangt unterhalb der Schweißnaht 15 in einen Sammelraum 27, der so gestaltet ist, daß der dynamische Anteil des Druckes nicht direkt auf die Gleitdichtung 17 wirkt, sondern in eine kurze Bohrung gelenkt wird, von der aus die Abfuhr über die Radialbohrungen 9 in den Flüssigkeitsaustritt 6 erfolgt. In dieser Weise wird die Gleitdichtung 17 aus­ schließlich auf den statischen Druck des Kühlmediums an dieser Stelle beansprucht.

Claims (9)

1. Flüssigkeitsgekühlte Rolle für Stranggußanlagen, mit einem Kanäle tragenden Kern und einem an den Kern ange­ schweißten Mantel, bei der die Kühlflüssigkeit in das stirnseitige Ende des einen Lagerzapfens eintritt und nach dem Durchströmen der Kanäle aus dem stirnseitigen Ende des anderen Lagerzapfens austritt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mantel (2) an dem einen Ende des Kerns (1) direkt ohne Dehnungsausgleich und an dem anderen Ende an einem Ring (16) angeschweißt ist, der gegenüber dem Kern (1) mit Hilfe einer Gleit­ dichtung (17) abgedichtet ist.

2. Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gleitdichtung (17) aus mehreren Einzel­ dichtungen (25, 26) besteht.

3. Rolle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzeldichtungen mindestens eine Lamellen­ dichtung (25) und einen O-Ring (26) umfassen.

4. Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gleitdichtung (17) in einem gesonderten, in dem Ring (16) eingelassenen, demontierbaren Dichtungsträger (18) untergebracht ist.

5. Rolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitdichtung (17) an einer Schleißfläche aus einem Sintermaterial oder einem Spritzmaterial anliegt.

6. Rolle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schleißfläche Bestandteil einer Büchse (24) ist, die ausbaubar auf den Kern (1) aufgeschoben ist.

7. Rolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Verschweißung an der Eintrittsseite der Kühlflüssigkeit liegt.

8. Rolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (7) von seinem Beginn zu seinem Ende drei Viertel des Umfangs des Kerns (1) umläuft.

9. Rolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Eingang eines Kanals (7) eine Drossel vorgesehen ist.