DE4027225A1 - Innengekuehlte rolle einer stranggiessanlage und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine innengekühlte Rolle einer Stranggießanlage, insbesondere Stütz- und Führungsrolle, mit einem einen Kern aus Eisenwerkstoff umgebenden und mit dem Kern verbundenen Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und mit einem den Mantel umgebenden Verschleißschutz sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

In Stranggießanlagen sind die Rollen, insbesondere die angetriebenen und die unmittelbar an die Kokille anschließenden Rollen, einem hohen Verschleiß durch den heißen Strang ausgesetzt. Daher sind im Laufe der Zeit viele Versuche unternommen worden, die Verschleißfestigkeit der Rollen zu optimieren.

Aus der japanischen Schrift Sho-52-40 608 ist eine innengekühlte Stranggußrolle mit einem Kern, einem den Kern umgebenden Mantel und einem weiteren den Mantel umschließenden Verschleißschutzmantel bekannt. Der Mantel um den Kern ist aus Kupfer, einer Kupfer-Nickel-Legierung, einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder Aluminium hergestellt.

Der Verschleißschutzmantel ist aus Stahl oder Gußeisen und mit dem inneren Mantel über insbesondere eine Schrumpfpassung verbunden.

Aus dieser Schrift ist zwar der grundsätzliche Aufbau, einen Kern einer Stranggießrolle mit einem Mantel aus Kupfer zu umgeben und diesen über einen weiteren Mantel vor Verschleiß zu schützen, bekannt, jedoch wird die Wärmeleitung durch den Stahl- oder Gußmantel mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als Kupfer vermindert. Zusätzlich wirkt sich die aus Festigkeitsgründen benötigte Wanddicke zum Aufschrumpfen des Stahl- oder Gußmantels negativ auf die Wärmeleitung aus.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 26 36 199 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von vergüteten Rollen von Stranggießanlagen mit einer Schutzschicht. Die Schutzschicht aus einer Cr-Ni-Legierung wird durch Aufspritzen aufgebracht und danach gesintert. Anschließend wird die Schutzschicht auf ein Endmaß von mindestens 1 mm mechanisch endbearbeitet.

Der Nachteil von aufgespritzten Schutzschichten liegt in ihrer geringen Haftfähigkeit, da diese mit der aufgerauhten Oberfläche des Grundwerkstoffes nur mechanisch verklammert sind. Außerdem lassen sich diese Schichten nicht in gleicher Wandstärke aufbringen, so daß eine Nachbearbeitung erforderlich ist.

Aus einer neueren Patentschrift DE 37 35 884 C1 ist eine innengekühlte Walze mit einer durch Auftragsschweißen aufgebrachten Verschleißschicht bekannt. Die Verschleißschicht ist auf einem Mantel aus Rundeisen und dazwischenliegenden Schweißwerkstoffüllungen angeordnet, wobei die Rundeisen in einen Kern eingearbeitete offene Kühlkanäle abdecken. Die Verschleißschicht wird ggf. mehrlagig aufgebracht und anschließend endbearbeitet.

Erfahrungsgemäß werden zwei Lagen mit einer Gesamtdicke von etwa 5-8 mm aufgebracht, um einerseits eine Aufmischung des Schweißwerkstoffes mit dem Mantel zu vermeiden und andererseits eine erforderliche Endbearbeitungszugabe von 2 mm zu erhalten.

Alle vorgenannten Vorschläge haben den gemeinsamen Nachteil, daß die Wärmeleitung vom Strang in Richtung Kühlmittel durch die Dicke und schlechte Wärmeleitfähigkeit der Verschleißschutzschicht vermindert wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine innengekühlte, formstabile Rolle einer Stranggießanlage mit hoher Verschleißfestigkeit und gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit zu schaffen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer innengekühlten Rolle gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung gibt gleichermaßen ein Verfahren zum Herstellen einer innengekühlten Rolle nach den Ansprüchen 1-7 an. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß auf den Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung eine Zwischenschicht galvanisch aufgebracht wird und auf die Zwischenschicht mindestens eine Deckschicht über eine Widerstandsrollennaht-Auftragsschweißung aufgeschweißt wird.

Erfindungsgemäß ermöglicht die Zwischenschicht, insbesondere aus einer galvanisch aufgebrachten Nickelschicht, den Kupfermantel mit einer auftragsgeschweißten Deckschicht zu versehen. Die Nickelschicht hat Maße von 0,3-1 mm und eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Kupfermantel. Diese Schicht vermindert beim Schweißen die Abführung der Wärme durch den Kupfermantel und ermöglicht somit ein vollständiges Aufschmelzen des Schweißwerkstoffes und Verschweißen mit der Zwischenschicht. Die Verwendung eines Widerstandsrollennaht- Auftragsschweißverfahrens liefert Deckschichten insbesondere aus Ni-Cr-B-Legierungen als Verschleißschutz mit einer hohen Haftfähigkeit auf dem Grundwerkstoff und Dicken von weniger als 1 mm. Bei diesem Verfahren ist auch eine Einlagerung von Hartstoffen, insbesondere Wolframcarbid, in den Schweißwerkstoff zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Schicht möglich.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rolle zeichnet sich insgesamt durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Unempfindlichkeit gegen Thermoschocks durch die geringen Schichtdicken der Nickel- und Verschleißschutzschicht, eine hervorragende Verschleißfestigkeit durch die auftragsgeschweißte Schicht und eine große Formstabilität durch den Kern aus Eisenwerkstoff aus.

Aus der Patentschrift DD 2 25 334 A1 ist zwar ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Widerstandsrollennaht-Auftragsschweißen mit Zusatzwerkstoffen, insbesondere Metallpulvern (z. B. Nickel-Chrom-Bor- Silizium-Legierungen), zur Panzerung oder Armierung von Bauteilen (z. B. Stahlzylinder) bekannt. Jedoch ist eine direkte Beschichtung von NE-Metallen, insbesondere Kupfer oder Kupfer-Legierungen, weder beschrieben noch möglich. Außerdem enthält die Schrift keine Hinweise auf die erreichbaren Schichtdicken von kleiner 1 mm.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Rolle mit wendelförmigem Kühlmittelkanal. Die Rolle besteht im wesentlichen aus einem Kern 1 aus Eisenwerkstoff, einem den Kern 1 umgebenden Mantel 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und aus einem den Mantel 2 umgebenden Verschleißschutz. Der Verschleißschutz ist aus einer insbesondere galvanisch auf den Mantel 2 aufgebrachten Zwischenschicht 3 aus Nickel und einer auftragsgeschweißten Deckschicht 4 aufgebaut. Der Mantel 2 steht über Paßsitz, insbesondere über eine Schrumpfverbindung mit dem Kern 1 in Verbindung. Außerdem ist der Mantel 2 mindestens an einem Rand 5 über eine Schweißverbindung 6 an dem Kern 1 befestigt. In die Oberfläche des Kerns 1 ist ein Kühlmittelkanal 7 in Form einer zur Längsrichtung L des Kerns 1 ein- oder mehrgängigen wendelförmigen Nut eingearbeitet. Der Kühlmittelkanal 7 wird von dem rohrförmigen Mantel 2 abgedeckt. In dem Bereich der Ränder 5 des Mantels 2 ist der Kühlmittelkanal 5 über radial verlaufende Bohrungen 8 mit Kühlmittelanschlüssen 9 verbunden. Die Kühlmittelanschlüsse 9 sind konzentrisch an dem Kern 1 und sich daran anschließenden Lagerzapfen angeordnet.

Die Erfindung ist zwar anhand einer Rolle mit einer einlagigen Deckschicht 4 beschrieben, jedoch läßt sich durch die durch das Widerstandsrollennaht-Auftragsschweißen aufgebrachte Deckschicht auch mehrlagig bei gleichzeitig geringer Gesamtdicke ausführen. Da die erfindungsgemäße Lehre sich auf die Beschichtung des Kupfermantels bezieht ist ihre Verwirklichung auch bei Vollrollen aus Kupfer ohne Kern möglich.

Positionsliste

 1 Kern
 2 Mantel
 3 Zwischenschicht
 4 Deckschicht
 5 Rand des Mantels
 6 Schweißverbindung
 7 Kühlmittelkanal
 8 Bohrung
 9 Kühlmittelanschluß
10 Lagerzapfen
L Längsrichtung des Kerns 1

Claims (8)

1. Innengekühlte Rolle einer Stranggießanlage, insbesondere Stütz­ und Führungsrolle, mit einem einen Kern aus Eisenwerkstoff umgebenden und mit dem Kern verbundenen Mantel aus Kupfer oder Legierungen und mit einem den Mantel umgebenden Verschleißschutz, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißschutz aus einer auf den Mantel aufgebrachten Zwischenschicht mit geringer Wärmeleitfähigkeit als Kupfer und mindestens einer auf die Zwischenschicht aufgeschweißten Deckschicht besteht.

2. Innengekühlte Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Nickel und galvanisch aufgebracht ist.

3. Innengekühlte Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht 0,3-1 mm beträgt.

4. Innengekühlte Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Widerstandsrollennaht-Auftragsschweißen aufgebrachte Deckschicht eine Dicke von höchstens 1 mm, insbesondere 0,2-0,5 mm, aufweist.

5. Innengekühlte Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer Ni-Cr-B-Legierung besteht.

6. Innengekühlte Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Deckschicht Hartstoffe eingelagert sind.

7. Innengekühlte Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht mehrlagig ausgeführt ist.

8. Verfahren zum Herstellen einer innengekühlten Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung eine Zwischenschicht galvanisch aufgebracht wird und auf die Zwischenschicht mindestens eine Deckschicht über ein Widerstandsrollennaht-Auftragsschweißung aufgeschweißt wird.