DE69024271T2

DE69024271T2 - Durchbiegungsregelung in einer Vorrichtung zum Giessen zwischen Giesswalzen

Info

Publication number: DE69024271T2
Application number: DE69024271T
Authority: DE
Inventors: Christopher A Romanowski
Original assignee: Hunter Engineering Co
Current assignee: Hunter Engineering Co
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2010-07-11
Also published as: ATE131759T1; DE69024271D1; EP0407978A2; EP0407978A3; ES2083982T3; US5228497A; EP0407978B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Maschine zum kontinuierlichen Walzengießen von Metallblech direkt aus geschmolzenem Metall, und im speziellen auf die Regelung der Balligkeit des Bleches durch Regeln der Balligkeit der Arbeitswalzen in solch einer Maschine, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In der Ausübung der vorliegenden Erfindung werden die Balligkeiten der Arbeitswalzen in einer kontinuierlichen Walzengießmaschine durch Bereitstellen einer variablen Kühlung im Innern der Walzen geregelt.
Es ist bekannt, Wasser zu verwenden, um Arbeitswalzen, wie in den US-Patenten mit den Nummern 3 757 847 für Sofinsky et al. und 4 671 340 für Larrscq et al. offenbart, zu kühlen. Eine wirksame Kühlung ist nicht nur notwendig für das Verlängern der Lebensdauer der Arbeitswalzen, sondern ebenso notwendig, um Wärme von dem Metall, das walzengegossen wird, abzuführen.
Ein Regeln der Temperatur der Arbeitswalzen ist ebenso zum Beibehalten eines konstanten Abstandes zwischen den Walzen während des Walzengießvorganges wünschenswert. Wenn der Temperatur der Arbeitswalze erlaubt wird, sich zu erhöhen, wird ihr Außenumfang sich aufgrund ihrer thermischen Ausdehnung nach außen bewegen, wobei die Dicke des walzengegossenen Blechs reduziert wird.
Genau wie das Regeln der Gesamttemperatur der Arbeitswalzen ist es ebenso wünschenswert, die Temperatur in verschiedenen Bereichen einer Rolle zu regeln. Die Mitte einer Arbeitswalze tendiert dazu, sich mehr zu erhitzen als ihre Enden, was in der Ausbildung einer thermisch erzeugten Balligkeit an der Walze resultiert. Lediglich 10º Unterschied zwischen der Mitte und den Enden einer Walze können das Entstehen einer Balligkeit verursachen.
Eine begrenzte Größe an Balligkeit ist wünschenswert, um die Durchbiegung der Arbeitswalzen wegen des gegossenen Blechs auszugleichen. Jedoch wird eine übermäßige Balligkeit das Blech dazu bringen, in seinem Mittenbereich dünner gerollt zu werden als an seinen Kanten. Dieses ist nicht wünschenswert, wenn das Blech flachgewalzt werden soll, z.B., wenn eine Folie aus dem Blech hergestellt werden wird. Es ist ebenso nicht wünschenswert für die meisten anderen Produkte, wo ein Blech bevorzugterweise geringfügig dicker gewalzt wird im Gegensatz zu dünner in seiner Mitte, um dem Blech zu ermöglichen, während nachfolgender Walzenvorgänge selbstzentrierend zu sein. Ein Regeln der Balligkeit der Arbeitswalzen ist deshalb wünschenswert, um ein Steuern der Form des Bleches, das gewalzt wird, zu erlauben.
Aktuelle, innere Arbeitswalzenkühlsysteme können größere Kühlung in der Mitte der Walze als an ihren Enden bereitstellen, um übermäßige Balligkeit zu steuern. Jedoch ist das Verhältnis zwischen der Größe der Kühlwasserzirkulation in der Mitte der Walze und an ihren Enden festgelegt. Aufgrund der Variabilität der Kühlerfordernisse, die durch das Walzengießen verschiedener Metalle mit verschiedenen Dicken verursacht wird, kann übermäßige Arbeitswalzenballigkeit trotzdem bei diesen inneren Kühlungssystemen auftreten.
Wasser kann auf das Äußere der Arbeitswalzen in einer Walzenmühle gespritzt werden, um unterschiedliche Kühlung, wie in dem US-Patent mit der Nummer 3 784 153 für Ross et al. offenbart, bereitzustellen. Äußere Kühlung der Arbeitswalzen ist jedoch nur praktikabel für Maschinen, die Walzen von relativ kleinem Durchmesser haben, wie z.B. die Art, die zum Fertigwalzen verwendet wird. Größere Arbeitswalzen haben eine zu große Masse und einen zu großen Wärmeeingang von dem geschmolzenem Metall, um auf Wasser, das auf deren Durchmesser gesprüht wird, anzusprechen.
Äußere Kühlung der Arbeitswalzen in einer Gießmaschine weist erkennbare Nachteile auf. Wenn eine bedeutende Menge an Kühlwasser das geschmolzene Metall, das gegossen wird, berührt, kann die schnelle Ausdehnung des Wassers zu Dampf das geschmolzene Metall dazu bewegen, von der Gießmaschine weggespritzt zu werden, wobei eine Gefahr für in der Nähe stehendes Personal verursacht wird. Äußeres Kühlwasser kann ebenso die Ausrüstung beschädigen. Die Träger, Führungen und Zuführspitzen, welche das geschmolzene Metall zu den Walzengießmaschinen führen, sind mit Asbest- oder keramischen Materialien hergestellt, welche sehr leicht durch die Berührung mit Wasser beschädigt werden.
Das US-Patent mit der Nummer 3 757 847 offenbart eine Walzenform mit einem Kühlsystem. Die Walzenform besteht aus Walzen mit Wellen, die in einer Hülle eingearbeitet sind, wobei das geschmolzene Metall in den Spalt zwischen den Walzen hineintritt. Jede Walze ist mit einer mittigen Bohrung und radialen Durchgängen versehen. Eine mittige Sammelleitung unterteilt alle radialen Durchgänge in drei Umfangsbereiche, von denen ein Bereich zum Zuführen und die anderen Bereiche zum Abführen des Kühlmittels dienen. Das Kühlsystem stellt eine gleichmäßige Wärmeabfuhr von dem heißen Metall über die gesamte Kristallisationszone, sowohl entlang der Länge als auch der Höhe dieser Zone, sicher.
Deshalb besteht ein beträchtliches Bedürfnis nach einem verbesserten System, um die Balligkeit der Arbeitswalzen in Walzengießmaschinen und die Balligkeit des Blechs, das durch solche Maschinen hergestellt ist, besser zu regeln, ohne die Nachteile der oben diskutierten Systeme.
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Walzengießen von geschmolzenem Metall, mit einem Rahmen und einer ersten und zweiten Arbeitswalze, die drehbar, parallel und benachbart zueinander in dem Rahmen angeordnet sind. Jede Walze umfaßt eine Hülle, die auf einem mittigen Kern angebracht ist, wobei der Kern von festem Aufbau über einen Hauptteil der Querschnittsfläche ist, die durch das Innere der Hülle begrenzt ist, um großen Druckkräften, die auf die Außenseite der Walze ausgeübt werden, standzuhalten. Ein Fluidkühlsystem in mindestens einer der Walzen wird durch mindestens zwei axial beabstandete Kühlkanäle, die am Umfang um den Kern angeordnet sind, einen Fluideinlaßdurchgang in Fluidverbindung mit jedem der Kanäle, einem Fluidauslaßdurchgang in Fluidverbindung mit jedem der Kanäle und einer Dosiereinrichtung in Fluidverbindung mit jedem Auslaßdurchgang, welcher angepaßt ist, um die Durchflußmenge des Kühlfluids durch mindestens einen der Kühlkanäle relativ zu einem anderen Kanal zu steuern, um ein gewünschtes Temperaturprofil und damit verbundene Wärmeausdehnung des festen Kerns entlang der Axiallänge der Walze zu erzeugen, definiert.
Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zum Kühlen einer Arbeitswalze in einer Walzengießmaschine. Die Arbeitswalze umfaßt eine Hülle, die auf einem mittigen Kern angebracht ist, wobei der Kern von festem Aufbau über einen Hauptteil der Querschnittsfläche ist, die durch das Innere der Hülle begrenzt ist, um großen Druckkräften, die auf die Außenseite der Walze ausgeübt werden, standzuhalten. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Zuführens von Kühlflüssigkeit zum Inneren des Kerns. Die Kühlflüssigkeit wird radial nach außen durch Versorgungszugänge in dem Kern zu mehreren ringförmigen Kühlkanälen abgegeben, die an dem Außenumfang des Kerns geformt sind und entlang seiner Mittenachse beabstandet sind. Die Kühlflüssigkeit wird um den Umfang der Kanäle und radial einwärts durch die Auslaßdurchgänge in dem Kern zirkuliert. Des weiteren umfaßt das Verfahren den Schritt des Steuerns des Kühlfluiddurchflusses durch mindestens einen der Auslaßdurchgänge. Dieser Schritt des Regelns ändert die Menge an Kühlfluid, der ermöglicht ist, durch mindestens einen der Kanäle relativ zu einem anderen Kanal zu fließen, um die Größe der Wärmeausdehnung der Arbeitswalze entlang deren Länge zu steuern. Das Verfahren umfaßt weiterhin das Abführen des Kühlfluids aus dem Kern.
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Walzengießmaschine mit einem Rahmen, der ein Paar von wassergekühlten Arbeitswalzen trägt, die in dem Rahmen zum Drehen um ihre parallelen Achsen angebracht sind. Geschmolzenes Metall, das gießgeformt werden soll, wird in den Walzenspalt zwischen den Arbeitswalzen eingeführt. Einrichtungen sind zum Steuern der Kühlmenge des Wassers in mindestens einem Bereich einer der Arbeitswalzen zum Bereitstellen eines geregelten Temperaturunterschiedes zwischen der Mitte der Walze und den Enden der Walze vorgesehen.
In einem exemplarischen Ausführungsbeipiel der Erfindung umfaßt die Arbeitswalze einen Kern mit einem axial sich erstreckenden Kühlwasserhohlraum, eine Hülle, die auf dem Kern angebracht ist, und mehrere Kühlwasserkanäle im Umfang des Kerns mit mehreren radial sich erstreckenden Kühlwasserdurchgängen zwischen dem Hohlraum und den Kanälen. Eine Hülle in dem Hohlraum weist mehrere Öffnungen auf, die mit den radial sich erstreckenden Durchgängen in Verbindung stehen. Die Hülle ist zwischen einer ersten Stellung, bei der die Öffnungen in relativ besserer Ausrichtung mit mindestens einem Bereich der radial sich erstreckenden Durchgänge sind, und einer zweiten Stellung, bei der die Öffnungen in eine relativ geringeren Ausrichtung mit den radial sich erstreckenden Durchgängen sind, bewegbar.
Das Bewegen der Hülle von der ersten Stellung zu der zweiten Stellung erlaubt die Steuerung der relativen Menge an Kühlwasser, die zu den verschiedenen Bereichen der Arbeitswalze geliefert werden. In einer Stellung kann ein gleichmäßiger Durchfluß zu allen Bereichen der Walze geliefert werden. In einer anderen Stellung kann relativ mehr oder weniger Wasser zu einem Bereich der Walze, wie z.B. ihre Mitte, geliefert werden, um die Größe der Balligkeit der Arbeitswalze zu vermindern oder zu erhöhen. Der Durchfluß an Wasser zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung kann schrittweise verändert werden, um eine größere Kontrolle über die Arbeitswalzenballigkeit bereitzustellen. Die Steuerung der Arbeitswalzenballigkeit ermöglicht die gewünschte Steuerung der Balligkeit das walzengeformten Blechs.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben erwähnten und anderen Merkmale dieser Erfindung werden vollständiger fortgeführt in der folgenden Beschreibung eines zur zeit bevorzugten Ausführungsbeispiels, dessen Beschreibung mit Bezugnahme zu den beigefügten Zeichnungen dargeboten wird, worin:
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines kontinuierlichen Gießapparates;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Arbeitswalzenkerns, der die Merkmale der Erfindung aufweist;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Arbeitswalze, die in dem zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eingearbeitet ist;
Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht einer Hülle, die in dem Arbeitswalzenausführungsbeispiel, das in Figur 3 gezeigt ist, eingearbeitet ist;
Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht einer Hülle, die in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingearbeitet ist;
Fig. 6 ist eine schematische Vorderansicht einer Einrichtung zum Bewegen der Hülle, die in Figur 4 gezeigt ist;
Fig. 7 ist eine schematische Teilseitenansicht einer Hülle, die in der maximalen Fließstellung gezeigt ist und in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingearbeitet ist;
Fig. 8 ist eine schematische Teilseitenansicht der Hülle, die in Figur 7 gezeigt ist, und um ihre Achse zu einer minimalen Fließstellung gedreht ist;
Fig. 9 ist eine schematische Teilseitenansicht einer Hülle, die in Figur 7 gezeigt ist und entlang ihrer Achse zu einer minimalen Fließstellung verschoben ist;
Fig. 10 ist eine schematische Teilseitenansicht einer Hülle, die in der maximalen Fließstellung gezeigt ist und in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingearbeitet ist;
Fig. 11 ist eine schematische Teilseitenansicht der Hülle, die in Figur 10 gezeigt ist, und um ihre Achse in eine minimale Fließstellung gedreht ist;
Fig. 12 ist eine schematische Teilseitenansicht einer Hülle, die in ihrer maximalen Fließstellung dargestellt ist und in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingearbeitet ist; und
Fig. 13 ist eine schematische Teilseitenansicht der Hülle, die in Figur 12 gezeigt ist und entlang ihrer Achse zu einer minimalen Fließstellung verschoben wurde.

Detallierte Beschreibung

Die vorliegende Erfindung stellt eine Walzengießmaschine mit einem verbesserten Kühlsystem bereit, welches verwendet werden kann, um die Balligkeit eines kontinuierlich gegossenen Blechs durch Differenzkühlung der Arbeitswalzen, die das Blech herstellen, zu steuern. Das System arbeitet durch Steuern des Durchflusses an innerem Kühlwasser in verschiedenen Bereichen der Arbeitswalze. Die Gießmaschine weist einen Rahmen 3 auf, in welchem zwei Arbeitswalzen 5 zum Drehen um ihre parallelen Achsen angebracht sind. Die Arbeitswalzen sind aus einem Stahlkern 7 hergestellt, auf welchem eine Stahlhülle 9 plaziert wurde, während diese thermisch ausgedehnt war. Die Hülle wird dann gekühlt, um einen Schrumpfsitz um den Kern zu formen. Während des Betriebs der Gießmaschine werden die Arbeitswalzen, wie durch die Pfeile A und B gezeigt, gedreht, während geschmolzenes Metall von einer Zuführspitze 11 in den Spalt 13 zwischen die Walzen zugeführt wird. Wärme wird von den Walzen absorbiert, wobei das Metall, welches an den Walzen hervortritt, in Form eines heißgewalzten Strangs erstarrt.
Bezugnehmend auf die Figur 2, wird ein Arbeitswalzenkern 7, ohne die umgebende Hülle, gezeigt. Mehrere Umfangskanäle 15 sind in dem Umfang des Kerns, bevorzugt in der Form von Umfangsringen, geformt, jedoch können diese in anderen Ausgestaltungen, miteinander verbunden oder als kontinuierliche Spirale geformt sein. Ein oder mehrere Kühlwassereinlaßhohlräume 17 und ein oder mehrere Auslaßhohlräume 19 sind axial in dem Kern eingebohrt oder eingeformt. Vier Hohlräume, zwei Einlaß- 17 und zwei Auslaßhohlräume 19 werden zur Zeit verwendet, wie am besten in Figur 3 zu sehen ist.
Mehrere radial sich erstreckende Durchgänge 21 und 23 erstrecken sich entsprechend von den Hohlräumen 17 und 19, wobei die Umfangskanäle 15 mit den Hohlräumen verbunden werden. Jeder Kanal wird mit einem Paar von Einlaßkanälen 21 an zwei Stellen 25, um 180º zueinander versetzt, verbunden. Jeder Kanal ist ebenso mit einem Paar von Auslaßdurchgängen 23 an zwei Stellen 27, um 180º versetzt und 90º von den Einlaßdurchgangsverbindungsstellen 25 versetzt, verbunden. Wenn unterschiedliche Anzahlen von Hohlräumen und/oder Durchgängen oder andere Kanalausbildungen verwendet werden, können die Verbindungsstellen zwischen den Durchgängen und den Kanälen an anderen Stellen in den Kanälen angeordnet sein.
Während Walzgießvorgängen wird Wärme von der Hülle und dem Kern durch das Kühlwasser entfernt. Wasser wird dem Kern durch den Einlaßhohlraum 17 zugeführt. Wasser fließt durch die Einlaßkanäle zu den Ringkanälen. Das Wasser fließt 90º von jedem Einlaßdurchgangs-Kanalverbindungspunkt zu einem des Paars der Auslaßdurchgangs-Kanalverbindungspunkte, um 90 versetzt, in beiden Richtungen weg. Das Wasser fließt durch die Auslaßkanäle 23 zu dem Auslaßhohlraum 19. Das Wasser wird dann von dem Kern abgeführt.
Eine größere Kühlkapazität für jeden Bereich des Kerns kann durch Vergrößern der Größe des Einlaß- oder Auslaßdurchgangs in dem Bereich des Kerns erzeugt werden. in einem zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Größe des Einlaß und Auslaßdurchgangs im Mittenbereich größer als an den Enden des Kerns.
Wasser wird durch den Kern durch eine Kühlwasserpumpe, die an die Hohlräume angeschlossen ist, zirkuliert (nicht gezeigt). Die Auslaßseite der Pumpe ist bevorzugterweise mit dem Einlaßhohlraum verbunden, um einen positiven Druck an dem Kühlsystem zu erzeugen. Das Verbinden des Auslasses der Pumpe mit dem Einlaß des Kühlwassersystems wird bevorzugt, weil der positive Wasserdruck, der dadurch erzeugt wird, das Erzeugen von Dampfblasen in dem System reduziert, wodurch die Wirksamkeit verbessert wird.
Eine Hülse ist gleitbar in einem oder mehreren der Einlaß- oder Auslaßhohlräume aufgenommen, um den Wasserfluß durch das Kühlsystem zu steuern. Bevorzugterweise wird eine Hülse 29 in jedem Auslaßhohlraum verwendet. Wenn eine Hülse den Wasserfluß in einem Auslaßhohlraum reduziert wird ein Staudruck stromaufwärts der Hülse erzeugt, der zusätzlich dazu beiträgt, daß das entstehen von Dampfblasen reduziert wird.
Die Hülsen weisen jeweils Öffnungen in ihren Seitenwände auf, welche mit den radialen Auslaßdurchgängen in Fluchtung gebracht werden können. Verschiedene Größen, Formen und Ausgestaltungen der Öffnungen können verwendet werden, um kontrollierte Mengen an Kühlwasser zu ermöglichen, durch die Hülsen zu fließen, wenn die Hülsen zu verschiedenen Stellungen in dem Auslaßhohlraum bewegt werden. Die Größen, Formen und Ausgestaltungen der Öffnungen können um den Umfang oder entlang der Achse der Hülse für diese Zwecke unterschiedlich sein.
Zum Beispiel können die Öffnungen in der Hülse ausgestaltet sein, um demselben oder mehr Wasser zu ermöglichen, durch den Mittenbereich des Kerns anstatt den Endbereichen zu fließen.
Als Ergebnis wird eine unabhängige Steuerung der Temperatur zwischen der Mitte und den Enden des Kerns bereitgestellt.
Im Falle eines Wärmeanstiegs in dem Mittenbereich der Arbeitswalze und übermäßige Balligkeit, aufgrund der thermischen Ausdehnung der Walze, auftritt, wird mehr Wasser zeitweise in die Kanäle nahe der Mitte des Kerns geleitet. Dieses erhöht die Kühlung des Mittenbereichs der Arbeitswalze, wobei die Walze zu einem gesteuerten Temperaturgefälle entlang ihrer Länge gebracht wird, wobei die Balligkeit wie gefordert reduziert wird.
Wenn es gewünscht ist, die Balligkeit einer Walze zu erhöhen, wird das Kühlwasser für den Mittenbereich des Kerns reduziert. Dieses ermöglicht dem Mittenbereich in Bezug zu den Enden der Walze wärmer zu werden. Die resultierende thermische Ausdehnung des Kerns vergrößert den Durchmesser der Walze im Mittenbereich, wobei die gewünschte Vergrößerung der Balligkeit erzeugt wird.
In einem zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Figur 4 gezeigt, sind die Öffnungen in der Hülse kreisförmige Löcher 31, 33. Die Löcher in benachbarten Reihen sind kreisförmig um die Hülse angeordnet, so daß sie mit den radialen Auslaßdurchgängen ausgerichtet werden können. In den Endbereichen der Hülse, die durch die Klammern C und E in Figur 4 bezeichnet sind, sind die Löcher 31 alle von der selben Größe und von der selben Größe wie die Auslaßdurchgänge mit denen sie fluchten. In dem Mittenbereich der Hülse, der durch die Klammer D gekennzeichnet ist, verringern die Löcher 33 regelmäßig ihre Größe um den Umfang der Hülse von einer Größe, die gleich der der radialen Auslaßdurchgänge mit denen sie fluchten ist, zu einer vorbestimmten Größe, die kleiner ist als die der Durchgänge.
Die Löcher 33 im Mittenbereich und die radialen Auslaßdurchgänge mit denen diese fluchten sind von einer Größe, um einer beträchtlich größeren Menge an Wasser zu ermöglichen, durch den Mittenbereich des Kerns als anstatt den Endbereichen zu fließen, wenn die größten Löcher mit den Mittenauslaßdurchgängen fluchten. Während der Blechwalzvorgänge reduziert dieser Durchfluß die relative Temperatur des Mittenbereichs des Kerns, wodurch die Balligkeit der Arbeitswalze reduziert wird.
Die kleinsten der Löcher 33 im Mittenbereich sind von einer Größe, um ausreichend weniger Wasser bereitzustellen, das durch den Mittenbereich des Kerns fließt, um der relativen Temperatur des Mittenbereiches des Kerns zu ermöglichen, sich um den erforderten Betrag zu erhöhen, um der Balligkeit der Arbeitswalze zu erlauben, sich, wenn dieses gewünscht ist, zu erhöhen.
Die Hülse ist schrittweise bewegbar zwischen einer maximalen und einer minimalen Fließstellung. In der maximalen Fließstellung sind die Endlöcher und die größten der Mittenlöcher mit den Auslaßdurchgängen gefluchtet. In der minimalen Fließstellung sind die Endlöcher und die kleinsten der Mittenlöcher mit den Auslaßdurchgängen gefluchtet. Dadurch kann die gesamte Menge an Wasser, die durch das Kühlsystem fließt, variiert werden, wie dies zum Erhalten der gewünschten Temperatur in dem Mittenbereich und den Endbereichen der Arbeitswalze erforderlich ist.
Wenn ein Temperaturanstieg in der Mitte der Arbeitswalze beginnt und übermäßige Balligkeit auftritt, kann die Hülse schrittweise in Richtung ihrer maximalen Fließstellung bewegt werden. Bei jedem Anstieg der Bewegung wird eine größere Öffnung mit den mittigen Auslaßdurchgängen gefluchtet, wobei mehr Kühlwasser ermöglicht wird, durch diese Kanäle zu fließen. Weitere Erhöhungen des Kühlwasserdurchflusses zu dem Mittenbereich des Kerns werden gestoppt, wenn der Durchfluß ausreichend ist, um die Temperatur über der Arbeitswalze auszugleichen, und die Balligkeit auf die gewünschte Höhe reduziert ist.
Umgekehrt können die Hülsen schrittsweise in Richtung ihrer minimalen Fließstellungen bewegt werden, wobei der Wasserdurchfluß durch den Mittenbereich der Arbeitswalzen reduziert wird, wenn größere Walzenballigkeit benötigt wird, um das gewünschte Blechprofil zu erlangen.
Bezugnehmend auf Figur 6, können die Hülsen synchron zwischen ihren maximalen Fließstellungen und ihren minimalen Fließstellungen durch elektrische, mechanische, hydraulische, manuelle oder andere Einrichtungen bewegt werden. Z.B. kann jede Hülse ein Ringzahnrad aufweisen, das an dem sich aus dem Kern erstreckende Ende angebracht ist. Beide Ringzahnräder 35 sind durch ein Antriebszahnrad 37 angetrieben. Das Antriebszahnrad wiederum ist durch einen Elektromotor 39 angetrieben. Ausgehend von jeder Stellung der Hülsen, wird das Betätigen des Elektromotors, welcher ein Schrittmotor sein kann, die Hülsen eine ausreichende Strecke drehen, um den nächsten, angrenzenden Satz an Öffnungen 31 und 33 mit den Auslaßdurchgängen 23 zu fluchten. Dieser Vorgang kann in Verbindung mit dem Variieren des totalen Wasservolumens, das durch die Arbeitswalzen gepumpt wird, wiederholt werden, um das gewünschte Temperaturprofil entlang der Länge der Arbeitswalzen zu erreichen und beizubehalten und somit die gewünschte Arbeitswalzenballigkeit und das gewünschte Blechprofil zu erlangen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Figur 5 gezeigt ist, variieren die Hülsen 40 den Wasserdurchfluß durch den Mittenbereich des Kerns durch ihre Verschiebung entlang ihrer Achsen im Gegensatz zum Drehen um ihre Achsen, wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel beschrieben. Parallele Reihen von kreisförmigen Löchern 41, 43 sind transversal entlang der Hülse angeordnet und mit den radialen Auslaßdurchgängen ausrichtbar. In den Endbereichen der Hülse, die durch die Klammern F und H gekennzeichnet sind, sind die Löcher 41 alle von derselben Größe. Die Löcher 43 im Mittenbereich der Hülse, der durch die Klammer G gekennzeichnet ist, verringert sich die Größe entlang der Achse der Hülse. Wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wird die Hülse schrittweise von einer maximalen Fließstellung, wo die größten der Mittenlöcher mit den Auslaßkanälen in der Mitte ausgerichtet sind, zu einer minimalen Fließposition, wo die kleinsten der Mittenlöcher mit den Auslaßdurchgängen ausgerichtet sind, bewegt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Figur 7 gezeigt ist, hat jede Hülse 129 nur einen einzigen Satz an Öffnungen 131 und 133, der mit den Auslaßdurchgängen 123 ausrichtbar ist. Die Öffnung 133 in dem Bereich des Kerns sind, um zusätzliches Kühlwasser, üblicherweise in der Mitte, zu empfangen, kreisförmige Löcher und relativ größer ausgebildet als die Öffnungen 131, die ebenfalls kreisförmige Löcher sind, im Rest der Hülse. Die Mittenlöcher 133 sind größer als die zugeordneten Auslaßdurchgänge, während der Rest der Löcher 131 von derselben Größe ist, wie ihre zugeordneten Auslaßdurchgänge. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, sind Einrichtungen vorgesehen, um die Hülsen 129 von einer maximalen Fließstellung zu einer minimalen Fließstellung zu bewegen.
In der maximalen Fließstellung sind sämtliche Öffnungen in jeder Hülse in Fluchtung mit den Auslaßdurchgängen. Die Hülsen werden zu einer minimalen Fließstellung durch Drehen der Hülsen um ihre Achsen, wie in Figur 8 gezeigt, oder Verschieben der Hülsen entlang ihrer Achsen, wie in Figur 9 gezeigt, bewegt. In der minimalen Fließstellung, ermöglichen die größeren Öffnungen 133 aufgrund ihrer Größe, die größer ist als die der zugeordneten Auslaßkanäle, weiterhin vollen Wasserdurchfluß, während die restlichen kleineren Öffnungen 131 nun teilweise ihre zugeordneten Auslaßdurchgänge verschließen und geringeren Wasserdurchfluß erlauben.
Der Gesamtdurchfluß an Wasser, der durch das Kühlsystem gepumpt wird, kann ebenso variieren, weil der wirksame Querschnitt der kleinen Öffnungen 131 verändert wird, wobei eine komplette Regelung der Größe der Kühlung, die an den verschiedenen Bereichen des Kerns bereitgestellt wird, ermöglicht ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Figur 10 und 11 gezeigt ist, werden verschieden geformte Öffnungen verwendet, um den Wasserdurchfluß durch die verschiedenen Bereiche des Kerns zu kontrollieren, im Gegensatz zu unterschiedlich großen Löchern. Die Mittenöffnungen 233 sind geformt, um einen vollständigen Wasserdurchfluß bei allen Stellungen der Hülsen 229 von der maximalen zu der minimalen Fließstellung zu ermöglichen. Eine rechteckige oder andere Form kann für diese Öffnungen verwendet werden, die eine Längsachse mit der Richtung der Drehung von der Hülse ausgerichtet haben. Die Breite der Öffnungen ist gleich oder größer als die der Öffnungen ihrer zugeordneten Auslaßdurchgänge.
Der Rest der Öffnungen 231 weist ebenso eine Längsachse auf, die mit der Drehrichtung der Hülsen ausgerichtet ist. Jedoch variiert die Breite dieser Öffnungen entlang ihrer Längsachse. Deshalb resultiert das Drehen der Hülsen zu verschiedenen Positionen in unterschiedlichen Querschnitten der Öffnungen, die mit ihren zugeordneten Auslaßdurchgängen gefluchtet sind. Um dieses zu erreichen, ist ein Ende der Öffnungen breiter als der Durchmesser der zugeordneten Auslaßdurchgänge, während das andere Ende enger ist. Diese Änderung der Breite der Öffnungen kann von dem großen Ende zu dem schmalen Ende abgeschrägt sein, wie es erforderlich ist, um den gewünschten Wechsel im Durchfluß des Wassers in den Enden des Kerns bei verschiedenen Positionen der Hülsen bereitzustellen. Z.B. kann eine flachere Neigung verwendet werden, um trapezförmige oder dreiecksförmige Löcher in den Hülsen zu formen. Alternativ können gekrümmte Seiten bei den Öffnungen verwendet werden, um größere oder kleinere Veränderungsbeträge des Durchflusses als eine Funktion der Bewegung der Hülse bereitzustellen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Figur 12 und 13 gezeigt ist, werden unterschiedlich geformte Öffnungen wiederum verwendet, um den Wasserfluß zu verschiedenen Bereichen des Kerns zu steuern. Die Mittenöffnungen 333 sind geformt, um einen vollständigen Wasserdurchfluß bei allen Stellungen der Hülsen 329 von der maximalen zu der minimalen Fließstellung zu erlauben. Eine rechteckige oder andere Form kann verwendet werden für diese Öffnungen, deren Längsachse in der Richtung der Achse der Hülsen ausgerichtet ist. Die Breite der Öffnungen 333 ist entlang der gesamten Länge der Längsachsen gleich oder größer als die der zugeordneten Auslaßdurchgänge 223.
Der Rest der Öffnungen 331 weist ebenfalls eine Längsachse in Fluchtung in der Richtung der Achse der Hülsen auf. Jedoch variiert die Breite dieser Öffnungen entlang der Länge der Achse. Wie in dem vorigen Ausführungsbeispiel, sind in verschiedenen Stellungen der Hülsen unterschiedliche Querschnitte der Öffnungen mit ihren zugeordneten Auslaßdurchgängen ausgerichtet. Um dieses zu erreichen, ist ein Ende der Öffnungen breiter als der Durchmesser der zugeordneten Auslaßdurchgänge, während das andere Ende der Öffnungen enger ist. Ein Verschieben der Hülsen entlang der Achsen zwischen der maximalen und minimalen Fließstellung verändert die Menge an Wasser, der ermöglicht wird, durch diese Öffnungen zu fließen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Hülsen 40 mehrere parallele Reihen von Öffnungen auf, die längs entlang der Hülse angeordnet sind. Jede Reihe der Öffnungen ist ausgestaltet, um ein unterschiedliches Wasserdurchflußvolumen durch verschiedene Bereiche des Kerns bereitzustellen. Die Hülsen werden gedreht, um eine ausgewählte Reihe an Öffnungen mit den radialen Auslaßdurchgängen zu fluchten, um dabei ein entsprechendes Durchflußmuster durch den Kern zu erzeugen.
Z.B. kann eine bestimmte Reihe Öffnungen beinhalten, welche einen relativ größeren Wasservolumendurchfluß durch den Mittenund Endbereich des Kerns ermöglichen, während die zwei Bereiche der Walzen zwischen diesen Bereichen einen relativ geringeren Wasserdurchfluß empfangen. Der Wärmeanstieg in der Walze, der von diesem Durchflußmuster resultiert, würde ein doppeltes Balligkeitsprofil in der äußeren Oberfläche der Walze erzeugen. Eine andere Reihe kann Öffnungen aufweisen, welche einen relativ größeren Wasservolumendurchfluß nur an einem Ende des Kerns erlauben, wobei eine Walze mit einer Balligkeit an einem Ende erzeugt wird. Andere gewünschte Balligkeitsprofile können durch Bereitstellen anderer Öffnungsmuster erzeugt werden.
Die Öffnungen in jeder Reihe sind zusätzlich ausgestaltet, um ein Verändern des Wasserdurchflusses zu erlauben, wenn die Hülsen verschoben werden, wie in dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben. Z.B. können alle Öffnungen ähnlich abgeschrägt sein, wobei der Temperatur sämtlicher Bereiche der Walze ermöglicht wird, angehoben oder gesenkt zu werden, während das gewünschte Balligkeitsprofil erhalten wird. Somit kann, z.B. die Größe des doppelten Balligkeitsmusters, das oben erwähnt wurde, durch Verschieben der Hülsen in Längsrichtung gesteuert werden.
In Hinblick auf die vorangegangene Beschreibung der Erfindung werden Geschulte in der relevanten Technik keine Schwierigkeiten haben, Veränderungen und Modifikationen an den verschiedenen beschriebenen Elementen der Erfindung auszuführen, um spezifische Erfordernisse oder Bedingungen zu lösen. Z.B. kann ein Kern mit zwei Hohlräumen eingesetzt werden, oder mehr als vier Hohlräume können verwendet werden. Verschiedene andere Formen können ebenso in denselben oder anderen Positionen an den Hülsen verwendet werden. Andere Arten von Ventilen können verwendet werden, um unterschiedlich den Wasserdurchfluß durch den Kern zu steuern. Solche veränderten Modifikationen können ausgeführt werden, ohne vom Bereich der Erfindung, wie in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.

Claims

1.Vorrichtung zum Walzengießen von geschmolzenem Metall, welche umfaßt:

einen Rahmen (3);

erste und zweite Arbeitswalzen (5), die drehbar, parallel und benachbart zueinander in dem Rahmen angebracht sind, wobei jede Walze eine Hülle (9) umfaßt, die auf einem mittigen Kern (7) angebracht ist, wobei der Kern von festem Aufbau über einen Hauptteil der Querschnittsfläche ist, die durch das Innere der Hülle begrenzt ist, um großen Druckkräften, die auf die Außenseite der Walze ausgeübt werden, standzuhalten;

ein Fluidkühlsystem in mindestens einer der Walzen;

mindestens zwei axial beabstandete Kühlkanäle (15), die am Umfang um den Kern angeordnet sind;

einen Kühlfluideinlaßdurchgang (21) in Fluidverbindung mit jedem der Kanäle; und

einen Kühlfluidauslaßdurchgang (23) in Fluidverbindung mit jedem der Kanäle;

gekennzeichnet durch:

eine Dosiereinrichtung (29) in Fluidverbindung mit jedem Auslaßdurchgang, welche angepaßt ist, um die Durchflußmenge des Kühlfluids durch mindestens einen der Kühlkanäle relativ zu einem anderen Kanal zu steuern, um ein gewünschtes Temperaturprofil und damit verbundene Wärmeausdehnung des festen Kerns entlang der axialen Länge der Walze zu erzeugen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Fluidkühlsystem in mindestens einer der Walzen die Arbeitswalze (5) in drei Bereiche aufteilt, wobei ein erster dieser Bereiche (D) in der Mitte der Arbeitswalze und ein zweiter und dritter Bereich (C, E) außerhalb von dem ersten Bereich angeordnet sind, und worin die Dosiereinrichtung (29) angepaßt ist, um den Durchfluß von Kühlfluid durch den ersten Bereich zu variieren, während die Durchflußmenge des Kühlfluids durch den zweiten und dritten Bereich konstant ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Kühlkanäle von beabstandeten Umfangsrippen entlang der Länge des Kerns (7) geformt sind und sich um den Kern in Ebenen rechtwinklig zu der Mittenachse des Kerns erstrecken.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Kühlsystem weiterhin umfaßt:

mindestens einen Einlaßhohlraum (17), der in dem Kern in Fluidverbindung mit den Einlaßdurchgängen (21) angeordnet ist, wobei jeder Einlaßdurchgang mindestens einen Kühlkanal (15) und den Einlaßhohlraum miteinander verbindet; und

einen Auslaßhohlraum (19) in dem Kern, der entlang einer Mittenlinie der Walze in Fluidverbindung mit den Auslaßdurchgängen (23) angeordnet ist, wobei jeder Auslaßdurchgang mindestens einen Kühlkanal (15) und den Auslaßhohlraum miteinander verbindet.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, worin die Dosiereinrichtung (29) in dem Auslaßhohlraum (19) angeordnet ist und teilweise mindestens einen Auslaßdurchgang (23) überdecken kann, um einen Durchfluß von Kühlfluid in den Auslaßhohlraum von dem einen Auslaßdurchgang zu verringern.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin die Dosiereinrichtung eine Hohlhülse (29) ist, die konzentrisch in dem Auslaßhohlraum (19) angeordnet ist und mehrere Öffnungen (31, 33) in der Seitenwand der Hülse umfaßt, die jede ausgerichtet ist und in Fluidverbindung steht mit einem Auslaßdurchgang (23) steht, wobei die Hülse relativ zum Kern (7) bewegbar ist, um teilweise den Auslaßkanal mit einer zugehörigen Öffnung zu überdecken und den Durchfluß des Kühlfluids in den Auslaßhohlraum von dem einen Auslaßkanal zu variieren.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Hohlhülse (29) um-

ein erstes Muster an Öffnungen (31), das sich um den Umfang der Hülse erstreckt, wobei die Öffnungen mindestens so groß wie und ausrichtbar mit den Auslaßdurchgängen (23) nahe der Enden der Walze (5) sind;

ein zweites Muster an Öffnungen (33), das sich um den Umfang der Hülse erstreckt und ausrichtbar mit den Auslaßdurchgängen (23) in dem Mittenbereich der Walze ist, wobei die Öffnungen in ihrer Größe und dem Umfang der Hülse von mindestens so groß wie die Auslaßkanäle zu einer vorbestimmten Größe kleiner als die Größe der Auslaßkanäle variieren; und

Einrichtungen (35, 37, 39) zum Drehen der Hülse um ihre Achse zwischen einer maximalen Durchflußstellung mit dem ersten Muster an Öffnungen (31) und den größten von dem zweiten Muster an Öffnungen (33) in Ausrichtung mit den Auslaßdurchgängen, und einer minimalen Durchflußstellung mit dem ersten Muster an Öffnungen und den kleinsten des zweiten Musters an Öffnungen in Achsrichtung mit den Auslaßkanälen.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Hohlhülse (29) umfaßt:

ein erstes Muster an Öffnungen (41), das sich längs entlang der Hülse erstreckt, wobei die Öffnungen mindestens so groß sind wie und ausrichtbar mit den Auslaßkanälen nahe den Enden der Walze (5) sind;

ein zweites Muster an Öffnungen (43), das sich längs entlang der Hülse ausrichtbar mit Auslaßkanälen (23) in dem Mittenbereich der Walze erstreckt, wobei die Öffnungen in ihrer Größe längs entlang der Hülse von mindestens so groß wie die Auslaßkanäle zu einer vorbestimmten Größe kleiner als die Größe der Auslaßkanäle variieren; und

Einrichtungen zum Verschieben der Hülse entlang ihrer Achse zwischen einer maximalen Durchflußstellung mit dem ersten Muster an Öffnungen (41) und den größten des zweiten Musters an Öffnungen (43) in Ausrichtung mit den Auslaßkanälen und einer minimalen Durchflußstellung mit dem ersten Muster an Öffnungen und den kleinsten des zweiten Musters an Öffnungen in Achsrichtung mit den Auslaßdurchgängen.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Hohlhülse (29) mehr als eine Reihe an Öffnungen (41, 43) umfaßt, die sich längs entlang der Hülse erstrecken, um variabel die Auslaßkanäle zu überdecken, wobei jede Reihe ein unterschiedliches Muster an Öffnungen aufweist, nur eine Reihe von Öffnungen mit den Auslaßdurchgängen bezüglich der Walze in einer Richtung ausgerichtet ist und Drehen der Hülse relativ zur Walze in einer zweiten Richtung eine zweite Reihe an Öffnungen mit den Auslaßdurchgängen ausrichtet.

10. Verfahren zum Kühlen einer Arbeitswalze (5) in einer Walzengießmaschine, wobei die Arbeitswalze eine Hülle (9) umfaßt, die auf einem mittigen Kern angebracht ist, wobei der Kern von festem Aufbau über einen Hauptteil seiner Querschnittsfläche ist, die durch das Innere der Hülle begrenzt ist, um größeren Druckkräften, die auf das Äußere der Arbeitswalze ausgeübt werden, standzuhalten, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Zuführen von Kühlflüssigkeit zum Inneren des Kerns (7);

Abgeben der Kühlflüssigkeit radial nach außen durch Versorgungszugänge (21) in dem Kern (7) zu mehreren ringförmigen Kühlkanälen (15), die an dem Außenumfang des Kerns geformt sind und entlang seiner Mittenachse beabstandet sind;

Zirkulieren des Kühlfluids um den Umfang der Kanäle und radial einwärts durch die Auslaßdurchgänge (23) in dem Kern (7); und

Abführen des Kühlfluids aus dem Kern (7);

gekennzeichnet durch

den weiteren Schritt:

Steuern des Kühlfluiddurchflusses durch mindestens einen der Auslaßdurchgänge, um die Menge an Kühlfluid zu ändern, der ermöglicht ist, durch mindestens einen der Kanäle (15) relativ zu einem anderen Kanal zu fließen, um die Größe der Wärmeausdehnung der Arbeitswalze (5) entlang deren axialer Länge zu steuern.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, worin der Steuerschritt das Verlagern der Dosiereinrichtung (29) mit Öffnungen (31, 33) in Fluidverbindung mit den Auslaßdurchgängen (23) umfaßt.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, worin die Dosiereinrichtung eine Hülse (29) ist, die in einem axial ausgerichteten Hohlraum (19) in dem Kern (7) angeordnet ist, und der Schritt des Verlagerns lineares Verschieben der Hülse umfaßt, um teilweise den einen Auslaßdurchgang (23) mit einem der Öffnungen (31, 33) zu überdecken.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11, worin die Dosiereinrichtung eine Hülse (29) ist, die in einem axial ausgerichteten Auslaßhohlraum (19) in dem Kern (7) angeordnet ist, und der Schritt des Verlagerns Drehen der Dosiereinrichtung umfaßt, um teilweise den einen Auslaßkanal (23) mit einer der Öffnungen (31, 33) zu überdecken.

14. Verfahren gemäß Anspruch 10, worin der Schritt des Steuerns des Kühlwasserdurchflusses durch mindestens einen der Kanäle (15) relativ zu einem anderen Kanal den Schritt des Bewegens von mindestens einer Hülse (29) in dem Hohlraum (19) umfaßt, wobei die Hülse mehrere Öffnungen durch deren Seitenwand aufweist und wobei eine Öffnung zum Verbinden mit einem Auslaßdurchgang (23), der mit dem einen Kanal verbunden ist, zwischen einer maximalen Durchflußstellung, in der die eine Öffnung in relativ größerer Ausrichtung mit einem der Auslaßkanäle steht, und einer minimalen Durchflußstellung, in der die eine Öffnung in einer relativ geringeren Ausrichtung mit einem der Durchgänge steht, angeordnet ist.

15. Verfahren gemäß Anspruch 10, worin der Schritt des Steuerns des Kühlwasserdurchflusses durch einen der Kanäle (15) relativ zu einem anderen Kanal den Schritt des Bewegens mindestens einer Hülse (29) in einem Hohlraum (19) umfaßt, wobei die Hülse mehrere Öffnungen durch deren Seitenwand aufweist und wobei eine Öffnung zum Verbinden mit einem Auslaßdurchgang (23), der mit dem einen Kanal verbunden ist, zwischen einer maximalen Durchflußstellung, in der die eine Öffnung in Ausrichtung mit dem einen Auslaßdurchgang steht und mindestens so groß ist wie der eine Durchgang, und einer minimalen Durchflußstellung, in der die eine Öffnung in Ausrichtung mit dem einen Auslaßdurchgang steht und kleiner ist als der eine Durchgang, angeordnet ist.

16. Verfahren gemäß Anspruch 10, worin der Schritt des Steuerns des Kühlwassers durch mindestens einen der Kanäle (15) relativ zu einem anderen Kanal die zusätzlichen Schritte umfaßt:

Drehen mindestens einer Hülse (29) in einem Hohlraum (19) zu einer vorgewählten Stellung, wobei die Hülse zwei oder mehr Reihen an Öffnungen durch deren Seitenwand aufweist, die sich längs entlang der Hülse erstrecken, jede Reihe eine auswählbare Stellung der Hülse definiert und ein unterschiedliches Muster an Öffnungen aufweist, das mit einem der Auslaßdurchgänge, der mit dem einen Kanal verbunden ist, ausrichtbar ist; und

Verschieben der Hülse, um das Volumen des Wasserdurchflusses durch den einen Auslaßdurchgang zu variieren.