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Technisches Gebiet
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Verfahren
zum Erfassen eines fehlausgerichteten Walzenteiles einer Walze in
einer Stranggußmaschine.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Stranggußmaschine
erzeugt aus geschmolzenem Stahl Stahlmaterial, das beispielsweise
als Ausgangsmaterial in Walzvorgängen
zum Herstellen von Blech verwendet werden kann, beispielsweise für Fahrzeuge.
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Bei
einer Stranggußanlage
fließt
der geschmolzene Stahl aus einer Gießpfanne in eine Zwischenpfanne,
von welcher er weiter nach unten in eine Form transportiert wird.
In der Form, die wassergekühlt
ist, beginnt die Bramme aus Stranggußmaterial eine feste Außenhaut
zu bilden. Dann wird die Bramme kontinuierlich entlang einer gekrümmten Bahn
durch eine große
Anzahl von Walzen transportiert, die in Abschnitten angeordnet sind,
die die Bramme fortgesetzt auf die abschließende Stärke des Stahlmaterials formen
und abkühlen.
Am Ende der Bahn wird das Material in geeignete Stücke geschnitten.
Die Walzen der Stranggußanlage
sind mit ihren Achsen im wesentlichen senkrecht zu der Längserstreckung
der gebogenen Bahn montiert und sind, um in der Lage zu sein, die
Bramme aus Stranggußmaterial
zu führen
und abzustützen,
in Paaren angeordnet, die jeweils eine obere Walze und eine untere
Walze aufweisen.
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Zudem
sind die Walzen in Lagerelementen an beiden Enden der Walzen drehbar
montiert und wegen der Länge
der Walzen und damit der Belastung von diesen sind die Walzen im
allgemeinen in wenigstens zwei Walzenteile aufgeteilt, die entweder unabhängig in
Lagerelementen montiert sind oder nicht drehbar auf einer gemeinsamen
Welle vorgesehen sind, die in Lagerelementen montiert ist. Die Lagerelemente
können
beispielsweise Wälzlager
oder Gleitlager sein. Zudem können
die Lagerelemente auch ein geeignetes Lagergehäuse besitzen.
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Es
ist bereits in der älteren
schwedischen Patentanmeldung Nr. 0100621-1 der Anmelderin beschrieben
worden, daß die
Bramme durch die Walzen vollständig
und gleichmäßig abgestützt werden muß, um ein
Gußmaterial
von hoher Qualität
zu erhalten. Falls die Abstützung
nicht zufriedenstellend ist, können
Risse in dem Material infolge von Biegekräften auftreten. Diese Risse
können
entweder innere Risse oder Oberflächenrisse sein und beide Arten führen zu
einer verschlechterten Qualität,
da ein Material mit Rissen nahezu unmöglich zu walzen ist. Oberflächenrisse
können
durch eine kostenaufwendige Behandlung nach dem Gießvorgang
behandelt werden. Ein Weg zur Behandlung von Oberflächenrissen
ist deren Schweißen,
ein anderer Weg ist das Abschleifen der Oberflächenschicht des Materials. Beide
Alternativen sind jedoch teuer und gelegentlich können sie
kein optimales Ergebnis bringen, was dazu führt, daß der Stahl in eine niedrigere
Qualitätsstufe
eingeordnet werden muß.
Material mit inneren Rissen kann nicht behandelt werden und muß in eine niedrigere
Qualitätsstufe
eingeordnet oder ausgemustert werden.
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Im
allgemeinen wird eine ungleichmäßige Abstützung der
Bramme durch unterschiedliche Arten von Walzenversagen verursacht
und in der oben erwähnten
Anmeldung wird ein Verfahren zur Erfassung von Walzenausfällen gelehrt,
die entweder Walzenausfälle
oder Montagefehler sein können.
Beide Arten von Aus fällen
führen
zu Fehlausrichtungen einzelner Walzen und/oder gesamter Walzenabschnitte, d.h.
die Walzen und/oder Segmente liegen nicht in Flucht mit der Längserstreckungslinie
der Bahn der Stranggußanlage.
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Jedoch
behandelt die vorgenannte Anmeldung nicht das Problem fehlausgerichteter
Walzenteile einer Walze. Wie zuvor beschrieben, werden die Walzen
im allgemeinen in wenigstens zwei Walzenteile geteilt, die entweder
unabhängig
in Lagerelementen oder nicht drehbar auf einer gemeinsamen Welle
vorgesehen sind, die in Lagerelementen montiert ist.
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Wenn
die Walzenteile auf einer gemeinsamen Welle vorgesehen sind, ist
die Ausrichtung zwischen den Walzenteilen selbstverständlich korrekt. Falls
die Walzenteile statt dessen unabhängig in Lagerelementen montiert
sind, besteht ein Bedarf, sie auf eine gedachte horizontale Linie
einzustellen, die eine "Walze" bildet. Die Ausrichtung
der Walzenteile jeder Walze wird mit herkömmlicher Meßausrüstung gemessen, wie z. B. einem
Lineal, und Einstellungen können
beispielsweise durch Verwenden von Blechunterlagen bei den Lagergehäusen vorgenommen werden.
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Danach
werden mehrere Walzen montiert, die zusammen einen Abschnitt bilden,
der in der Anlage mit der Längserstreckungslinie
der Bahn der Walzen ausgerichtet montiert wird. Während der Montage
dieser Abschnitte in einer Stranggußanlage ist es sehr wahrscheinlich,
daß die
Ausrichtung zwischen den Walzenteilen der Walzen wegen der Größe, des
Gewichts und Plumpheit dieser Abschnitte mehr oder weniger zerstört wird.
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Beim
Anfahren des Gießvorgangs
ist es daher wichtig, zu überprüfen, daß alle Walzenteile
einer Walze korrekt zueinander ausgerichtet sind, d. h. derart,
daß sie
auf einer imaginären
horizontalen Linie erscheinen, die ihrerseits wiederum senkrecht
zu der Längserstreckungslinie
der Bahn der Walzen ausgerichtet ist. Unglückerweise ist es üblicherweise
sehr schwierig, einen fehlausgerichteten Walzenteil zu bestimmen,
da das Maß zwischen
einem korrekt ausgerichteten Walzenteil und einem fehlausgerichteten Walzenteil üblicherweise
sehr klein ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren
zum Erfassen eines fehlausgerichteten Walzenteils einer Walze in
einer Stranggußanlage
zu schaffen, die eine Vielzahl Walzen aufweist, die in einer Reihe
hintereinander angeordnet sind, wobei die Walzen in wenigstens zwei Walzenteile
geteilt sind, die jeweils drehbar in Lagerelementen montiert sind
und zum Transportieren von in der Anlage hergestelltem Material
dienen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
- – Messen
der durch das Material auf jedes Lagerelement der Walzenteile einer
Walze ausgeübten Radiallast,
- – Vergleich
der Radiallastwerte der Lagerelemente miteinander, die an den äußeren Enden
der Walzen angeordnet sind,
- – Vergleichen
der Radiallastwerte der Lagerelemente miteinander, die an den inneren
Enden der Walzen angeordnet sind, und
- – Feststellen
des Vorhandenseins eines fehlausgerichteten Walzenteils, wenn die
Abweichung zwischen den Lastwerten der Lagerelemente an den äußeren Enden der
Walze und/oder der Lagerelemente an den inneren Enden der Walze
einen vorbestimmten Wert übersteigt.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen
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1 zeigt
in einer schematischen perspektivischen Ansicht einen Satz Walzen
einer Stranggußanlage,
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2 stellt
eine schematische Ansicht von zwei Walzenteilen einer Walze dar,
die korrekt ausgerichtet ist, und
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3 stellt
eine schematische Ansicht entsprechend 2 dar, wobei
einer der Teile nicht mit der imaginären horizontalen Linie der
Walze fluchtet.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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In 1 ist
schematisch in perspektivischer Darstellung eine Reihe Walzen 10 eines
typischen Abschnittes einer Stranggußanlage gezeigt, die einen
oberen Abschnitt 12, eine innere Kühlkammer 14 und eine äußere Kühlkammer 16 aufweist,
wobei die Paare von Walzen 10 die Bramme 18 durchlaufender Länge aus
Stranggußmaterial
führen
und abstützen. Im
oberen Abschnitt 12 besitzt die Bramme 18 einen mehr
oder weniger flüssigen
Kern, jedoch erstarrt die Bramme 18 während des Zustellens unter
fortlaufender Bewegung in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung,
da sie abgekühlt
wird.
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Die
Walzen 10 sind jeweils mit ihren Achsen im wesentlichen
senkrecht zu der Längserstreckung der
Bahn montiert und sind in Lagerelementen 20 an jedem Ende
jeder Walze 10 drehbar montiert.
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Im
allgemeinen sind die Walzen 10 in wenigstens zwei Walzenteile 22 geteilt,
die axial nebeneinander angeordnet sind und jeweils unabhängig in Lagerelementen 20 abgestützt oder
undrehbar auf einer gemeinsamen Welle vorgesehen sind, die in Lagerelementen
montiert ist.
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Da
die Walzenteile unabhängig
in Lagerelementen montiert sind, besteht ein Bedürfnis, sie auf eine imaginäre horizontale
Linie einzustellen, die eine "Walze" bildet. Die Ausrichtung
der Walzenteile 22 kann mit konventioneller Meßausstattung
gemessen werden, wie beispielsweise einem Lineal. Durch Verwendung
von beispielsweise Blechunterlagen können Einstellungen auf die
gedachte horizontale Linie an den Lagerelementen 20 vorgenommen
werden.
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben, anhand welchem das Grundprinzip
der Erfindung erläutert
wird.
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Es
wird nur eine Reihe von Walzen in einer Stranggußanlage wird betrachtet, weil
die Lasten auf die beiden Reihen sich wegen des geschmolzenen Kerns
der Bramme 18 gegenseitig nicht wesentlich beeinflussen
und das Beispiel beschreibt lediglich den Fall einer anfänglichen
Fehlausrichtung, d. h. den Fall eines Montagefehlers des Walzenteils 22 einer
Walze 10, der während
des Anlaufens des Gießvorgangs
erfaßt
werden kann.
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Eine ähnliche
Fehlausrichtung kann selbstverständlich
auch während
des Gießvorgangs
auftreten, wenn eines oder mehrere Lagerelemente 20 beispielsweise
ausfallen.
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Bei
dem Beispiel wird mit Bezug auf 2 eine Walze 10 betrachtet,
die aus zwei Walzenteilen 22 besteht, die einzeln in Lagerelementen 20 montiert
sind. Wenn die Walzenteile 22 der Walze zueinander ausgerichtet
sind, wie in 2, erscheinen sie auf einer
imaginären
horizontalen Linie 26, die wiederum senkrecht zu der Längserstreckungslinie
der Bahn der Walzen 10 liegt. In 3 ist jedoch
eines der Walzenteile 22 der Walze 10 zu der Horizontallinie 26 fehlausgerichtet
und entsprechend auch zu der Bahn der Anlage.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann leicht festgestellt werden, ob Walzenteile 22 fehlausgerichtet
sind oder nicht. Kurz, umfaßt
das Verfahren die Schritte des Messens der Radiallast, in den Zeichnungen
mit F bezeichnet, die das Material auf jedes Lagerelement 20 der
Walzenteile 22 der Walze 10 ausübt, und
anschließendes
Vergleichen der Werte zwischen sich selbst, um zu sehen, daß jedes
Lagerelement 20 eine plausible Last trägt. Vorzugsweise werden die
Radiallastwerte der Lagerelemente 20, die an den äußeren Enden 32, 34 der
Walze angeordnet sind, miteinander verglichen, und es werden die
Radiallastwerte der Lagerelemente 20, die an den inneren
Enden 28, 30 der Walze 10 angeordnet sind,
miteinander verglichen.
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Dann
kann das Vorhandensein eines fehlausgerichteten Walzenteils 22 festgestellt
werden, wenn die Abweichung zwischen den Lastwerten der Lagerelemente 20 an
den äußeren Enden 28, 30 der Walze 10 und/oder
der Lagerelemente 20 an den inneren Enden 32, 34 der
Walze 10 einen vorbestimmten Wert übersteigt. Eine akzeptable
Abweichung wird im voraus errechnet oder sorgfältig erprobt.
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Nimmt
man z. B. an, siehe 2, daß die Bramme 18 im
Prinzip konzentrisch auf den Walzenteilen 22 angeordnet
ist, sind die beiden Teile 22 in dem schematischen Beispiel
korrekt ausgerichtet, wenn die beiden Lagerelemente 20,
die die inneren Enden 28, 30 der Walzenteile 22 abstützen, d.
h. die einander zugewandten Enden, im wesentlichen die gleiche Last
tragen, und die beiden Lagerelemente 20, die die äußeren Enden 32, 34 der
Walzenteile 22 abstützen,
im wesentlichen die gleiche Last tragen. Dies ist das "ideale" Lastmuster und in
der Abbildung sind die Reaktionskräfte in den Lagerelementen 20 mit
Finner für
die in den Lagerelementen 20 an den inneren Enden 28, 30 der
Walzenteile wirkenden Kräfte und
mit Fouter für die in den Lagerelementen 20 an
den äußeren Enden 32, 34 der
Walzenteile 22 wirkenden Kräfte bezeichnet.
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Falls
das Lastmuster wesentlich von den von dem idealen Lastmuster abweicht,
ist wenigstens einer der Walzenteile 22 wahrscheinlich
fehlausgerichtet von der imaginären
horizontalen Linie 26, die senkrecht zu der Längserstreckung
der Bahn der Walzen liegt.
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In 3 ist
die Walze 10 aus 2 gezeigt, wobei
einer der Walzenteile 36 fehlausgerichtet ist. Hier sind
die beiden inneren Reaktionskräfte
Finner nicht gleich und die beiden äußeren Reaktionskräfte Fouter sind infolge der unterschiedlichen
Last von der Bramme 18 nicht gleich, weil der fehlausgerichtete Walzenteil 36 die
Bramme 18 nicht so stark unterstützen kann, wie das der ausgerichtete
Walzenteil tut. Beim Vergleichen der beiden Kräfte Finner miteinander wird
folglich eine Abweichung vorhanden sein, ebenso wie eine Abweichung
zwischen den beiden Kräften
Fouter gegeben ist.
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Durch
Ausrüsten
jedes Lagerelements 20 mit einer Meßvorrichtung 24 ist
es möglich,
fehlausgerichtete Walzenteile verfahrensgemäß zu erfassen. Die Meßvorrichtung 24 ist
in der Lage, die in dem Lagerelement 20 infolge der Last
der Bramme 18 auf die Walze 10 wirkende Radialkraft
F zu messen. Vorzugsweise wird die Messung zu Beginn des Gußvorgangs
durchgeführt,
aber sie kann selbstverständlich
auch später
während
des Verfahrens durchgeführt
werden, um mögliche
Ausfälle
von Walzenteilen 22 zu erfassen.
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Es
versteht sich, daß die
Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene und in den Zeichnungen
gezeigte Ausführungsform
beschränkt
ist, sondern innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche verändert werden
kann.