EP1372889B1

EP1372889B1 - Verstellbarer kokillenteiler zum einbau in eine konventionelle brammenkokille

Info

Publication number: EP1372889B1
Application number: EP02722247A
Authority: EP
Inventors: Ottmar Anton; Karl Otto Liebisch; Heinz-Peter Kaiser; Michael Dreis; Edmund Becker; Alfons Krausa; Horst Von Wyl
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: WO2002078879A1; CN1264624C; EP1372889A1; ATE280646T1; RU2003131892A; US6942011B2; US20040154782A1; DE50201405D1; TW544352B; JP2004521749A; RU2289494C2; JP4559027B2; CN1500020A; DE10116087A1; KR20030081536A; KR100851897B1; ES2229127T3

Description

Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Kokillenteiler zum Einbau in eine Brammenkokille mit zum seitlichen Verstellen ausgebildeten Schmalseitenteilen zwecks wahlweisem Gießen mehrerer Stränge mit veränderbaren Strangbreiten, umfassend ein zur Kokille ortsfest zu deren Breitseitenplatten einbaubares Gehäuse und beidseitig in Breitenrichtung der Kokille einstellbare Verstellorgane mit an ihren Enden vorhandenen Tragplatten und an diesen 'angeordneten schmalseitigen Wärmetauscherplatten.

Stranggießkokillen für Stahl besitzen in der Regel während des Gießens oder in Gießpausen verstellbare Schmalseiten, deren Verstellbereiche einerseits durch mechanische Gegebenheiten wie beispielsweise der Regelbereich der Antriebe oder räumliche Begrenzungen und aufzunehmende Kräfte, und andererseits durch verfahrenstechnische Erfordernisse, z. B. der Zusammenhang zwischen Schmelzenfolgezeit, Gießgeschwindigkeit und Gießbreite begrenzt sind.

Wenn das angestrebte Gießbreitenspektrum einer solchen Anlage durch Erweiterung des Verstellbereiches eines einzelnen Brammenstranges nicht mehr wirtschaftlich abgedeckt werden kann, kommt fallweise ein Kokillenteiler, auch Twin-Divider genannt, zum Einsatz. Mit diesem wird ein einzelner Strang in zwei Teilstränge unterteilt. Somit können, ohne Reduzierung der Gießleistung, Stränge der halben Breite erzeugt werden.

Kokillenteiler werden üblicherweise mit einer festen Geometrie des Abstandes der Kokillenplatten voneinander, und deren Konizität, ausgeführt. Wenn Kokillenteiler auf stark unterschiedliche Formatbereiche angepasst werden müssen, werden sie entweder im Ganzen austauschbar ausgebildet, oder durch Einbau von Adapteroder Passstücken verändert. Derartige Anpassungen können nur außerhalb des Gießprozesses durchgeführt werden und erhöhen damit die Kosten infolge Stillstandszeiten der Anlage erheblich. Daneben kann die Auslegung der Schmalseitenkonizität am Kokillenteiler, sowie die Positionierung des Tauchausgusses nur für eine mittlere Gießbreite erfolgen. Beide Einstellungen ergeben durch Erhöhung der Strangschalenbeanspruchung sowie Verschlechterung des Strömungsbildes im flüssigen Stranginhalt negative metallurgische Folgen.

Das Dokument GB-A-1 308 592 betrifft einen Kokillenteiler zum Einbau in eine konventionelle Brammenkokille mit zum seitlichen Verstellen ausgebildeten Schmalseitenteilen zwecks wahlweisen Gießens mehrerer Stränge mit veränderbaren Strangbreiten, umfassend ein zur Kokille ortsfest zwischen deren Breitseitenplatten einbaubares Gehäuse mit beidseitig in Breitenrichtung der Kokille einstellbaren Verstellorganen mit an ihren Enden vorgesehenen Tragplatten und an diesen angeordneten schmalseitigen Wärmetauscherplatten.

Ausgehend von dem zuvor genannten Dokument besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Vermeidung der genannten Nachteile einen verstellbaren Kokillenteiler zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Kokillenteiler der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Bauart darin, dass die Verstellorgane mittels in das Gehäuse integrierten Antriebsmitteln über Getriebe sowie über Antriebswellen durch außenliegende Motoren antreibbar sind und eine Verstellung während des Gießens oder in Gießpausen ermöglichen, und, dass alle Verstellorgane einer Tragplatte unabhängig voneinander mit separaten Antriebsmitteln ausgerüstet sind.

Durch diese Maßnahme nach der Erfindung wird ein Verstellen der Gießbreite während des Gießens dadurch erreicht, dass alle vier Antriebsachsen unabhängig voneinander mit jeweils eigenen Antriebssträngen und Motoren ausgeführt sind.

Diese Ausführung erfordert gleichzeitig den größten Einbauraum. Deshalb können - unter Inkaufnahme reduzierter Flexibilität des Bewegungsvorganges - bspw. die beiden übereinander angeordneten Spindeln je einer Seite durch einen gemeinsamen Motor angetrieben und mechanisch - bspw. durch geeignet gestaffelte Getriebeuntersetzungen - so gekoppelt werden, dass eine für den Gießprozess erforderliche Neigung, die sog. Schrumpfkonizität der Wärmetauscherplatten in Abhängigkeit vom Verstellweg erhalten bleibt.

Eine gestaffelte Untersetzung kann auch durch unterschiedliche Spindelsteigungen erreicht werden. Weiterhin können - unter Inkaufnahme reduzierter Flexibilität des zu vergießenden Formatspektrums - die beiden in einer Höhe liegenden Achsen der jeweils gegenüber liegenden Gießhohlräume mechanisch zusammengefasst werden. Dies kann so geschehen, dass eine durchlaufende Spindel beide Tragplatten gleichsinnig verschiebt. Diese Anordnung hat zur positiven Folge, dass die Gießleistung der gesamten Kokille stets konstant bleibt, denn während auf der einen Seite das Gießformat vergrößert wird, wird auf der gegenüberliegenden Seite dieses entsprechend verkleinert. Es ist aber auch eine Koppelung denkbar, bei welcher beide Seiten gegensinnig aber im gleichen Maße verschoben werden.

Für den speziellen Betriebsfall, bei welchem in derselben Kokille sowohl eine Breitbramme, als auch zwei Zwillingsbrammen vergossen werden, wird das Gehäuse zwischen den unveränderten Breitseiten-Wärmetauscherplatten angeordnet. Dies erfordert jedoch erhöhten Bauraum und geht letztlich zu Lasten des erreichbaren Verstellweges. Darüber hinaus ist es dann erforderlich, den Antriebsstrang bzw. bei Verwendung von Linearantrieben deren Energieversorgungseinrichtung über die Breitseitenwasserkästen hinweg oder unter ihnen hindurch zu leiten.

Die Anbringung des verstellbaren Kokillenteilers zwischen den Breitseitenplatten der Kokille kann auch außermittig erfolgen. Damit kann der Bereich der gleichzeitig vergießbaren Formate bei gegebenem Bauraum weiter vergrößert werden, auch wenn für jeden einzelnen Strang Reserveteile bereit zu halten sind.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme zur Erweiterung des Verstellweges sieht vor, dass die Trägerplatte zur Verlängerung der Verstellspindeln bis zu der Wärmetauscherplatte ausgenommen wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Ausnehmung als Tieflochbohrungen auszuführen, um Abdichtungsproblemen zur Trägerplatte hin vorzubeugen.

Schließlich muß sorgfältig beachtet werden, dass die Position und - in besonderem Maße - die Neigung der Schmalseiten der Kokille im Hinblick auf die Sicherheit des Gießprozesses in sehr engen Grenzen eingestellt werden muss. Vielfach reicht zur Einhaltung der geforderten Toleranzen selbst die Verwendung spielretriebselemente wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikzylinder angeordnet werden. Diese Zugmittel müssen dann so ausgelegt sein, daß sie entweder während der gesamten Betriebszeit oder nur während der Verstellvorgänge, mit einer Zugkraft auf die Schmalseitenträger wirken, die so groß bemessen ist, daß sie alle Spiele im Verstell-Antriebsstrang stets auf der Druckseite zur Anlage bringen. Anstelle von Linearantrieben können auch von außen betätigte Seiltriebe zum Einsatz gelangen.

Damit ist es möglich, den für die Spielkompensation erforderlichen Bauraum im Bereich der Verstellgetriebe zu minimieren. Wenn der verfügbare Bauraum auch für diese Form der Spielkompensation nicht ausreicht, wird vorgeschlagen, die Spiele im Antriebsstrang dadurch zu kompensieren, daß unabhängig von der betrieblich erforderlichen Verstellrichtung in einem letzten Verstellschritt immer entgegen den im Betrieb zu erwartenden Kräften verfahren wird. Der Betrag des dabei zurückgelegten Weges muß nur größer sein, als das größte zulässige Gesamtspiel im Antriebsstrang. Diese Lösung ist zugleich diejenige mit dem geringsten gerätetechnischen Aufwand.

Mit dem beschriebenen Kokillenteiler können auch Zwillingsstränge in einem großen Spektrum mit variabler Gießbreite ohne Betriebsunterbrechungen und mit optimaler Sumpfströmung bei symmetrischer Einströmung der Schmelze vergossen werden.

Damit ist die ökonomisch vorteilhafte, mit der Erfindung erschließbare Erweiterung von Brammenanlagen auch metallurgisch sensibleren Stahlqualitäten zugänglich.

Für den Einsatz im Bereich des konventionellen Zwillingsgießen ist die mit der Erfindung deutlich reduzierte Rüstzeit herauszustellen. Darüber hinaus erübrigt sich das Vorhalten verschieden breiter Kokillenteiler zur Anpassung an ein wechselndes Formatspektrum, und damit auch der Umfang der erforderlichen Reserveteilhaltung.

Darüber hinaus besteht auch in Kokillen mit Kokillenteiler die Möglichkeit der Reduzierung der Länge von Übergangskeilen durch Einsatz von Verstellstrategien mit stufenlos veränderter Schmalseitenneigung während des Verstellvorganges. Insgesamt wird bei gleichzeitiger Reduzierung des Schrottanfalles die Systemverfügbarkeit erhöht und damit die Rentabilität der Stranggießanlagen gesteigert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Figur 1: den verstellbaren Kokillenteiler (Conti-Twin-Divider) in Seitenansicht mit mechanischen Verstellantrieben in einer Ansicht der Ebene A-A in Figur 2;
Figur 2: den Kokillenteiler gemäß Figur 1 in Draufsicht;
Figur 3: den Kokillenteiler mit hydraulischen oder pneumatischen Antrieben in Seitenansicht der Kokille;
Figur 4: den Kokilllenteiler gemäß Figur 3 in Draufsicht;
Figur 5: eine perspektivische Ansicht einer Stranggießkokille mit in ihrem mittleren Bereich eingebauten Gehäuse eines verstellbaren Kokillenteilers;
Figur 6: im Schnitt die endseitigen Spindelantriebe zur Verstellung des Kokillenteilers.

Figur 1 zeigt einen verstellbaren Kokillenteiler zum Einbau in eine konventionelle Brammenkokille 1 mit zum seitlicher Verstellen während eines Gießprozesses ausgebildeten Schmalseitenteilen 6. Der Kokillenteiler umfaßt ein relativ zur Kokille 1 ortsfest zwischen deren Breitseitenplatten 2 einbaubares Gehäuse 3, das paarweise übereinander beidseitig in Breitenrichtung der Kokille 1 einstellbare Verstellorgane 4 aufweist mit an ihren Enden angeordneten Tragplatten 5 und mit an diesen angeordneten schmalseitigen Wärmetauscherplatten 6.

Die Verstellorgane 4 des Kokillenteilers sind bevorzugt Spindeln 9, die mittels in das Gehäuse 3 integrierbaren Antriebsmitteln 10 über Getriebe und Wellen 13 durch außen liegende Motoren 11, 12 gemäß Figur 4 oder 5 elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch antreibbar sind.

Die Tragplatten 5 sind zur Aufnahme vertikaler Lasten bzw. Kräfte im oberen Bereich, wie dies die Figuren 3 und 6 zeigen, mit querstehenden Führungsbolzen 7 ausgerüstet, die in Führungsnuten 8 eingreifbar geführt sind und die in den Kokillen-Breitseitenplatten 2 in deren oberen Bereich eingelassen sind.

Mit den Bezugszeichen 9 sind die aus der Schnittdarstellung der Figur 3 erkennbaren Spindeln bezeichnet.

Figur 4 zeigt die für einen hydraulischen Antrieb der Spindeln vorgesehene Ölzufuhrmittel 14 für Hydrauliköl, deren Anschlüsse für die Spindelantriebe 9 in Figur 3 gezeigt sind.

In der perspektivischen Darstellung gemäß Figur 5 ist mit den gestrichelten Linien 17 eine Antriebsverbindung zwischen den außen liegenden Motoren 11, 12 und der Durchführung eines Antriebsstranges 15 sowohl durch den Kokillenrahmen 16, als auch durch die Wasserkästen 18 für einen Antriebsstrang angedeutet.

Figur 6 zeigt in einem Schnitt senkrecht zur Tragplatte 5 und der an ihr angeordneten Wärmetauscherplatte 6, daß zur Erweiterung des Verstellweges der Spindeln 9 die Tragplatte 5 bis zur Wärmetauscherplatte 6 ausgenommen ist, wobei vorzugsweise die Ausnehmungen zur Vorbeugung von Abdichtungsproblemen zur Tragplatte 5 hin als Tieflochbohrungen ausgeführt sind.

Bezugszeichenliste

1.: Kokille
2.: Längsseitenplatte
3.: Gehäuse
4.: Verstellorgan
5.: Tragplatte
6.: Wärmetauscherplatte
7.: Führungsbolzen
8.: Führungsnut
9.: Spindeln
10.: Antriebsmittel
11.: aussenliegender Motor
12.: aussenliegender Motor
13.: Antriebswelle
14.: Ölzufuhr Hydraulik
15.: Durchführung Antriebsstrang
16.: Kokillenrahmen
17.: Antriebsübertragung
18.: Wasserkasten
19.: Tieflochbohrung

Claims

Kokillenteiler zum Einbau in eine Brammenkokille (1) mit zum seitlichen Verstellen ausgebildeten Schmalseitenteilen (5) zwecks wahlweisem Gießen mehrerer Stränge mit veränderbaren Strangbreiten, umfassend ein zur Kokille (1) ortsfest zu deren Breitseitenplatten (2) einbaubares Gehäuse (3) und beidseitig in Breitenrichtung der Kokille einstellbare Verstellorgane (4) mit an ihren Enden vorhandenen Tragplatten (5) und an diesen angeordneten schmalseitigen Wärmetauscherplatten (6),
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellorgane (4) mittels in das Gehäuse (3) integrierter Antriebsmittel (10) über Getriebe sowie über Antriebswellen (13) durch außenliegende Motoren antreibbar sind und eine Verstellung während des Gießens oder in Gießpausen ermöglichen, und dass alle Verstellorgane (4) mit einer Tragplatte (5) unabhängig voneinander mit separaten Antriebsmitteln ausgerüstet sind.
Kokillenteiler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatten zur Aufnahme vertikaler Lasten bzw. Kräfte im oberen Bereich der Kokille (1) mit quer stehenden Führungsbolzen (7) ausgerüstet und diese in im oberen Bereich der Kokillen-Breitseitenplatten (2) eingelassene Führungsnuten (8) eingreifbar geführt sind.
Kokillenteiler nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass paarweise übereinanderliegende Verstellorgane (4) einer Seite des Gehäuses (3) durch gemeinsame Antriebsmittel (10) antreibbar und bspw. durch gestaffelt unterschiedliche Getriebestufen derart gekoppelt sind, dass eine passende Schrumpfkonizität der Schmalseiten-Wärmetauscherplatten (6) nach Maßgabe ihres Verstellweges erreicht wird.
Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass bei außermittigem Einbau des Gehäuses (3) zwischen den Breitseitenplatten (2) der Bereich der gleichzeitig vergießbaren Strangformate bei gegebenem Bauraum und unsymmetrischem Aufbau der Kokille (1) vergrößert ist.
Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (5) einer oder beider Gehäuseseiten zur Verlängerung der Verstellorgane bis zur Wärmetauscherplatte (6) ausgespart ist, wobei deren Aussparungen vorzugsweise als Tieflochbohrungen (19) ausgeführt sind.
Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) mit den Verstellorganen (4) mittig oder außermittig zwischen den Breitseitenplatten (2) der Kokille (1) angeordnet ist.
Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass den Verstellorganen (4) zur Kompensation des mechanischen Spiels der Verstellbewegung entgegengerichtet wirkende Kraftelemente zugeordnet sind bzw. die Spindel (9) mit einer nachstellbaren Spindelmutter ausgerüstet ist.
Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch,
eine teleskopische Ausbildung der Spindeln (9).
Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch,
die Ausbildung der Spindeln (9) mit unterschiedlichen Steigungen.
Kokillenteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
eine durchlaufende Spindel (9) für beide Tragplatten (5).