-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stranggusswalze, insbesondere
zur Herstellung von Streifen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierung.
-
Es
ist bekannt, dass bei der Herstellung von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen
das schmelzflüssige
Metall zwischen zwei warmwalzende Walzenkörper gegossen wird, die ausreichend
gekühlt werden
und die sich um ihre jeweiligen Parallelachsen in entgegengesetzte
Richtungen drehen und so die Verfestigung des ausgegossenen Metalls
verursachen und somit einen Metallstreifen ergeben, dessen Dicke
sich aus dem Abstand zwischen den Walzen ergibt.
-
Der
so entstandene Metallstreifen wird dann Kaltwalzvorgängen unterzogen,
um den Streifen schrittweise auf die erforderliche Dicke zu bringen.
-
Warmwalzende
Walzenkörper
bestehen im allgemeinen aus einem Korpus, der einen im Wesentlichen
zylinderförmigen
Mittelabschnitt und zwei Endabschnitte hat, die im wesentlichen
ebenfalls zylinderförmig
sind, jedoch einen kleineren Durchmesser haben als der Mittelabschnitt,
der koaxial von den beiden Enden des Mittelabschnitts vorsteht,
und die dazu eingesetzt werden, die Walze zu unterstützen, so
dass sie sich um ihre eigene Achse drehen kann, und um sie mit den
Antriebsvorrichtungen zu verbinden, welche die Walze um ihre eigene
Achse drehen.
-
Der
Mittelabschnitt ist mit einem Mantel umhüllt, der aus einem Hohlzylinder
besteht, der an beiden Enden offen ist und den Teil der Walze bildet,
der in direktem Kontakt mit dem geschmolzenen Metall steht.
-
Die
Kühlung
der Walze erfolgt dadurch, dass eine Kühlflüssigkeit, die im Allgemeinen
aus Wasser besteht, in Kühlleitungen,
die im Walzenkörper
ausgebildet sind, in Umlauf gehalten wird.
-
Insbesondere
bestehen die Kühlleitungen aus
in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen, die in der zylinderförmigen Oberfläche des
Mittelabschnitts des Walzenkörpers
ausgebildet werden. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen
haben im allgemeinen im Querschnitt entlang einer radialen Fläche die
Form eines Halbkreises und werden auf der Seit, die von der Walzenachse
wegführt, durch
die innere Oberfläche
des Mantels geschlossen, welcher mit der Innenoberfläche des
Mittelabschnitts des Walzenkörpers
gepaart ist.
-
Der
Mantel wird zum größten Teil
durch direkten Kontakt des Mantels mit der Kühlflüssigkeit gekühlt und
in einem weitaus geringeren Umfang auf Grund des Kontakts des Mantels
mit der inneren Oberfläche
des Mittelabschnitts vom Walzenkörper.
-
Laufende
Forschungsarbeiten, die mit dem Ziel durchgeführt wurden, die Walzgeschwindigkeit zu
erhöhen
und die Fertigung zu verbessern, haben Einschränkungen und Schwierigkeiten
bei Walzen der vorstehend beschriebenen Art aufgezeigt.
-
Tatsächlich ist
die Kühlung
der Walze häufig nicht
ausreichend, um die Wärme,
die von dem geschmolzenen Metall auf die Walze übertragen wird, angemessen
abzuleiten.
-
Infolgedessen
kann an dem Mantel rasch Abrieb auftreten, so dass das Walzwerk
angehalten werden muss, damit ein Austausch vorgenommen werden kann.
-
Darüber hinaus
kann die fortschreitende Erwärmung
der Walze zu Verformungen des Walzkörpers führen, was wiederum zu Unregelmäßigkeiten
in der Dicke des gewalzten Metallstreifens führt. Demzufolge kann die Dicke
des gewalzten Streifens nicht unter eine bestimmte Grenze verringert
werden, was jedoch wünschenswert
wäre, um
die Kaltwalz-Zyklen zu
reduzieren und somit die Produktion zu beschleunigen.
-
Ein
weiteres Problem stellen der Zeit- und Kostenaufwand dar, die erforderlich
sind, um das Profil des Mittelabschnitts des Walzenkörpers während des
Austauschs des Mantels instand zu setzen. Insbesondere brechen häufig die
Randbereiche der an die Innenoberfläche der Abschnitte angrenzenden,
in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen in Folge der erreichten
Temperaturen und des Paarungskontakts mit dem Mantel, oder sie fressen
fest, so dass eine spanende Bearbeitung erforderlich ist, damit
das korrekte Profil des Abschnitts des Walzenkörpers wiederhergestellt werden
kann.
-
Aus
der US Patentschrift Nr. 4,671,340 ist eine Stranggusswalze bekannt,
bei der das Kühlwasser
aus einer radialen Einlassleitung eintritt, die in den unteren Teil
einer ersten axialen Verengung an einem Ende einer Vertiefung (d.h.
eines Kreisbogens von ca. 120°)
mündet,
dort etwa um 120° in
der Vertiefung zirkuliert und aus dieses dann nach Erwärmung durch
eine zweite Verengung am entgegengesetzten Ende ausströmt.
-
Die
Zielsetzung bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend
genannten Probleme zu lösen,
indem eine Stranggusswalze, insbesondere zur Herstellung von Streifen
aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierung geschaffen gestellt wird, die
sich wirksamer kühlen
lässt als
herkömmliche Stranggusswalzen.
-
Im
Rahmen dieser Zielsetzung besteht eine Aufgabe der Erfindung darin,
eine Stranggusswalze zu schaffen, welche ein Erreichen höherer Walzgeschwindigkeiten
zulässt
und somit eine Steigerung der Produktivität von Walzstraßen ermöglicht.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Walze zu schaffen,
mit welcher eine längere
Lebensdauer für
den Mantel möglich
wird und somit der Wartungsaufwand verringert wird, der zu deren
Austausch entsteht.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Walze zu schaffen,
die aufgrund einer verbesserten Kühlung weniger stark verformbar
ist, so dass man gewalzte Streifen mit einheitlicherer Dicke erhält.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Walze zu schaffen, die
einen einfacheren und schnelleren Austausch des Mantels ermöglicht.
-
Diese
Zielsetzung sowie weitere Aufgaben der Erfindung, die sich aus der
nachstehenden Beschreibung noch deutlicher ergeben, werden mit einer
Stranggusswalze, insbesondere einer Stranggusswalze zur Herstellung
von Streifen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierung, gemäß Anspruch
1 erreicht bzw. gelöst.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher
aus der Beschreibung eines bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsbeispiels
einer Stranggusswalze gemäß der Erfindung,
das hier nur beispielhaft in nicht-einschränkender Weise in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellt ist, in welchen:
-
1 eine
teilweise geschnittene Ansicht entlang einer axialen Ebene der erfindungsgemäßen Walze
zeigt;
-
2 eine
vergrößerte Schnittansicht
von 1 entlang der Linie II-II ist;
-
3 eine
vergrößerte Ansicht
einer Einzelheit aus 1 zeigt und die Kühlleitungen
darstellt, und
-
4 eine
weitere Einzelheit aus 1 in vergrößerter Ansicht darstellt, das
sich auf den Dichtungsbereich zwischen dem Mantel und dem Walzenkörper bezieht.
-
Es
wird nun auf die Figuren verwiesen, gemäß welchen die erfindungsgemäße Stranggusswalze,
die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 1 angegeben ist,
einen Walzenkörper 2 aufweist,
der einen Mittelabschnitt 3 besitzt, welcher den größten Teil
der axialen Erstreckung der Walze 1 überdeckt und im wesentlichen
zylinderförmig
ist.
-
Zwei
Endabschnitte 4a und 4b stehen an den beiden Enden
des Mittelabschnitts 3 vor und verlaufen koaxial zum Mittelabschnitt 3;
auf Grund der Endabschnitte wird die Walze 1 in an sich
bekannter Weise so abgestützt,
dass sie sich um ihre eigene Achse 5 drehen kann, welche
die gemeinsame Achse der Abschnitte 3, 4a und 4b bildet;
darüber
hinaus ist auf Grund der Endabschnitte die Walze 1 mit
der Antriebsvorrichtung verbunden, welche sie um die Achse 5 dreht.
-
Die
Walze 1 weist außerdem
auch einen Mantel 6 auf, welcher den Mittelabschnitt 3 umhüllt und
mit einer Einrichtung zur Kühlung
des Mantels versehen ist.
-
Erfindungsgemäß weist
die Kühleinrichtung Kühlleitungen
auf, die zumindest teilweise im Mantel 6 ausgebildet sind,
und wird mit einem Kühlmittel
versorgt, das einfach aus Wasser bestehen kann und wahlweise mit
Zusatzstoffen der bekannten Art versetzt werden kann.
-
Der
Mantel 6 besteht aus einem Hohlzylinder, der an seinen
Enden offen ist und koaxial um den Mittelabschnitt 3 des
Körpers 2 angebracht
ist. Die Kühlleitungen
weisen eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen 7 auf,
die an der Innenfläche
des Mantels ausgebildet sind und um Achse 5 des Mantels
verlaufen. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen 7 werden
auf der Seite, die zur Achse 5 hin gerichtet ist, durch
die zylinderförmige
Oberfläche
des Mittelabschnitts 3 des Korpus 2 der Walze 1 verschlossen,
welcher mit der Innenfläche
des Mantels 6 gepaart ist.
-
Die
in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen 7 weisen vorzugsweise
im radialen Querschnitt eine im wesentlichen rechtwinklige Form
auf, bei der eine Seite durch die zylinderförmige Oberfläche des
Mittelabschnitts 3 vom Körper 2 der Walze geschlossen
wird und bei der die Ränder,
die nicht neben der besagten Seite liegen, abgerundet sind.
-
Alternativ
dazu können
die in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen 7 im radialen
Querschnitt eine im Wesentlichen halbkreisförmige Form haben.
-
Der
Mittelabschnitt 3 des Korpus 2 der Walze weist
auf seiner zylinderförmigen
Oberfläche,
die mit der Innenfläche
des Mantels 6 gepaart ist, in axialer Richtung verlaufende
Vertiefungen 8 um die Kühlleitungen
für den
Anschluss der durch die in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen 7 ausgebildeten Kühlleitungen
auf.
-
Im
Mittelabschnitt 3 des Korpus 2 der Walze befinden
sich nahe bei der Achse 5 mindestens eine Zuführleitung 9 und
mindestens eine Auslassleitung 10 für die Kühlflüssigkeit. Die Zuführleitung 9 und
die Auslassleitung 10 verlaufen parallel zur Achse 5 und werden
mit den Vertiefungen 7 durch die Verbindungsleitungen 11 verbunden,
die im Mittelabschnitt 3 des Korpus 2 der Walze
radial ausgebildet sind und einen Ein lass oder Auslass in den in
axialer Richtung verlaufenden Vertiefungen 8 besitzen.
-
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
zwei Zuführleitungen 9 im
Wechsel mit zwei Auslassleitungen 10 vorgesehen, wobei
allerdings die Anzahl der Leitungen je nach den Erfordernissen variieren
kann.
-
Die
Zuführleitungen 9 und
die Auslassleitungen 10 sind mit einem Einlass und Auslass
an einem der axialen Enden des Korpus 2 der Walze 1 versehen
und werden auf Grund der Ein- oder Auslässe mit einer Leitung in an
sich bekannter Weise verbunden, damit die Kühlflüssigkeit zirkulieren kann.
-
Zwischen
dem Mantel 6 und dem Mittelabschnitt 3 des Korpus 2 der
Walze sind Dichtungsmittel in entsprechender Form eingesetzt.
-
Insbesondere
weisen, wie dies insbesondere in 4 dargestellt
ist, die Dichtungsmittel für
jedes axiale Ende des Mittelabschnitts 3 des Korpus 2 der Walze 1 eine
ringförmige
Profildichtung 12 auf, die teilweise in einer in Umfangsrichtung
verlaufenden Aufnahme 13 eingesetzt ist, welche koaxial
in der zylinderförmigen
Oberfläche
des Mittelabschnitts 3 des Korpus 2 der Walze
nahe bei deren axialen Enden ausgebildet ist.
-
Der
Mantel 6 wird in axialer Richtung auf dem Mittelabschnitt 3 des
Walzenkörpers 2 durch zwei
scheibenartige Körper 14a und 14b gesichert, die
durch Schrauben 15 an den beiden gegenüber liegenden Enden des Mittelabschnitts 3 des
Korpus 2 der Walze 1 befestigt sind. Die in Umfangsrichtung verlaufende
Aufnahme 13 wird in axialer Richtung zur Außenseite
des Mittelabschnitts 3 hin mittels einer ringförmigen Vorwölbung 16 des
entsprechenden scheibenartigen Körpers 14a bzw. 14b begrenzt. Eine
weitere ringförmige
Dichtung 17 kann zwischen der Dichtung 12 und
der ringförmigen
Vorwölbung 16 eingesetzt
werden.
-
Da
bei der erfindungsgemäßen Stranggusswalze
die Kühlleitungen,
die von den in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen 7 gebildet
werden, im Mantel 6 statt – wie bei herkömmlichen
Walzen – im
Mittelabschnitt des Körpers
der Walze ausgebildet sind, ist die Oberfläche des Mantels, die in direktem Kontakt
mit der Kühlflüssigkeit
steht, für
einen gleichförmigen
Durchflussbereich für
die Kühlflüssigkeit größer. Dadurch
wird wiederum für
einen gleichförmigen
Durchflussbereich für
die Kühlflüssigkeit
der Wärmeaustausch
zwischen dem Mantel und der Kühlflüssigkeit
effizienter. Aus diesem Grund ist die Kühlung der erfindungsgemäßen Stranggusswalze besser
als die Kühlung,
die sich bei Stranggusswalzen der herkömmlichen Art erzielen lässt. Deshalb kann
der Mantel 6 der erfindungsgemäßen Stranggusswalze in größerem Umfang
und gleichmäßiger gekühlt werden
als bei Stranggusswalzen herkömmlicher
Art. Dadurch ist es möglich,
höhere
Walzgeschwindigkeiten und einen geringeren Abrieb am Mantel zu erzielen.
-
Da
die Kühlleitungen
im Mantel 6 ausgebildet sind, weist darüber hinaus der Mittelabschnitt 3 des Korpus 2 der
Walze 1, die vom Mantel 6 umhüllt wird, ein im Wesentlichen
durchgehendes zylinderförmiges
Profil auf, an dem während
des Austauschs des Mantels 6 keine mechanischen Eingriffe
zur Reparatur von gebrochenen oder festgefressenen Teilen vorgenommen
werden müssen,
so dass es möglich wird,
den Mantel 6 in kürzerer
Zeit auszutauschen.
-
Die
bessere Kühlung,
die bei der erfindungsgemäßen Stranggusswalze
erzielt wird, schränkt
die Verformung der Walze während
des Walzbetriebs beträchtlich
ein und sorgt somit für
ein Walzprodukt von einheitlicherer Dicke. Dadurch kann auch die
Dicke des Walzprodukts verringert werden und infolgedessen ist es
möglich,
die anschließende
Kaltwalz-Durchgänge
zu verringern, die erforderlich sind, um das Walzprodukt auf die
gewünschte
Dicke zu bringen. Alle diese Vorteile führen zu einer Steigerung der
Produktivität
der gesamten Walzstraße
und somit letztendlich zu einer Senkung der Produktionskosten des
Walzprodukts.
-
In
der Praxis konnte beobachtet werden, dass die erfindungsgemäße Walze
das gesteckte Ziel in vollem Umfang erreicht, da sie effektiver
gekühlt
werden kann als dies bei herkömmlichen Stranggusswalzen
der Fall ist, wobei sie alle vorstehend genannten Vorteile erzielt.
-
An
der in dieser Form ausgelegten Stranggusswalze sind zahlreiche Änderungen
und Abwandlungen möglich,
die alle im Rahmen des Erfindungsgedankens liegen; sämtliche
Einzelheiten können durch
andere technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.
-
In
der Praxis können
die verwendeten Werkstoffe, so lange sie mit dem speziellen Einsatzzweck kompatibel
sind, sowie auch die Abmessungen beliebig entsprechend den jeweiligen
Anforderungen und dem Stand der Technik vorgesehen werden.
-
An
den Stellen, an denen sich an technische Merkmale, die in einem
der Ansprüche
genannt werden, Bezugszeichen anschließen, wurden diese einzig und
allein zum Zwecke der besseren Verständlichkeit der Ansprüche eingesetzt,
weshalb diese Bezugszeichen keinerlei einschränkende Wirkung auf die Auslegung
jedes Elements haben, das durch derartige Bezugszeichen bezeichnet
wird.