EP1391256A1 - Fluid cooled mould for continuous casting of metals - Google Patents
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- EP1391256A1 EP1391256A1 EP03016468A EP03016468A EP1391256A1 EP 1391256 A1 EP1391256 A1 EP 1391256A1 EP 03016468 A EP03016468 A EP 03016468A EP 03016468 A EP03016468 A EP 03016468A EP 1391256 A1 EP1391256 A1 EP 1391256A1
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- sliding
- mold according
- cooled mold
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/055—Cooling the moulds
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/059—Mould materials or platings
Definitions
- the invention relates to a liquid-cooled mold for the continuous casting of Metals with the features of the preamble of claim 1.
- a continuous casting mold for metals in which a uniformly thick mold plate made of copper or copper material with a Steel support plate is connected by a variety of bolts.
- thermal expansion of the mold plates in the casting operation occurs especially with short bolts to a not negligible bending and Tensile stress on the bolts.
- the mold plate can fail Welded connections are made or with bolts screwed in Overstressing of the thread. In extreme cases, even cracks in the Mold plate occur.
- DE 195 81 604 T1 provided the mold plate with the support plate in a sliding arrangement with each other to bolt, so that the mold plate is three-dimensional relative to the support plate is movable. This is done by using sliding fasteners achieved and by oversizing the through holes in the Support plate. A lateral or two-dimensional movement of the bolts and consequently the mold plate is possible.
- disc-shaped spring washers proposed, preferably in a stacked arrangement, to maintain the pretension of the bolt even at high temperatures receive.
- the spring washers serve as one from a transmission point of view Joint arrangement with one degree of freedom, namely as a sliding seat.
- the object of the invention is a liquid-cooled To improve the mold for the continuous casting of metals, that the static friction between the support plate and the mold plate is reduced and a uniform expansion of the mold plate with respect to the support plate is possible is.
- articulated members each one are assigned to the components mentioned, the articulated members being mutually exclusive have facing sliding surfaces, between which a sliding element cannot be lost is incorporated.
- Joint arrangements in the sense of the invention are bearings that have a lateral Movement of the bolt in a larger than the bolt diameter Allow through hole of the support plate and thus an essentially Allow parallel relative movement between the mold plate and the support plate.
- a sliding element in the sense of the invention is any element that is suitable for Reduce static friction and / or sliding friction between the sliding surfaces.
- a sliding surface or a joint member is fixed at least indirectly Support plate assigned while the corresponding sliding surface or the corresponding Articulated member preferably laterally to the longitudinal axis of the bolt relative movement takes place.
- the sliding element is particularly ring-shaped configured and penetrated by the bolt and thereby captive between the Articulated members held.
- the sliding element can be used as a separate component between the Joint members may be included.
- the sliding element Execute sliding coating the at least one of the sliding surfaces insoluble assigned. That is, only one of the sliding surfaces or both sliding surfaces can be provided with a sliding coating.
- the sliding coating is suitable to determine the static friction value and / or the sliding friction value between the To reduce joint members and thus a relative movement of the bolt to simplify compared to the support plate.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the static friction value between the Sliding surfaces is less than 0.1.
- sliding coatings are also possible To achieve static friction values between the sliding surfaces less than 0.04.
- the stiction values given relate to the dry friction between the sliding surfaces.
- additional lubricants between the sliding surfaces are used. These include e.g. Connections with To understand layered lattice structure, such as graphite, molybdenum sulfide, dichalcogenides, Metal halides, graphite fluoride, hexagonal boron nitride.
- To the solid lubricants also include oxidic and fluoride compounds of transition and Alkaline earth metals, also soft metals such as lead and polymers, especially fluorine containing plastics such as PTFE.
- the sliding surfaces of the joint members are concave and each with a Pendulum disc with a spherical hood-shaped surface in engagement.
- the Pendulum disc serves as a sliding element between the sliding surfaces.
- the Pendulum disc is configured in a ring shape and has the sliding surfaces facing spherical hood-shaped surfaces.
- the sliding surfaces are configured according to claim 7 as a conical socket.
- a conical socket only a linear guide given between the pendulum disc and the link.
- a line touch has the advantage of smaller contact areas and also with a suitable material pairing lower frictional forces.
- Two-part pendulum disks can be used particularly cheaply because these are available as standard parts.
- pendulum discs are also called Ball disks and have a spherical cap-shaped surface and an annular flat radial surface.
- Two of these spherical washers can be used as Serve half of a pendulum disc, the disc halves with their Radial surfaces facing each other and facing outwards spherical hood-shaped surfaces are inserted between the joint members (Claim 8).
- Pendulum disks in one piece, each with an outward-facing spherical cap Surface.
- Both spring washers can be used as spring elements also elastomers, such as rubber, serve between the Bolt head and the first joint member and between the second joint member and the support plate can be provided.
- elastomers such as rubber
- Figure 1 shows in cross section the connection area of a mold plate 1 made of copper or a copper alloy which is attached to a backing plate 2 at the rear.
- the Support plate 2 can be both an adapter plate and a component of one water box not shown.
- a cooling gap 3 through which coolant flows.
- This extends between spaced-apart plateau bases 4, which result from the Elevate the coolant side 5 of the mold plate 1 in an island-like manner.
- Platform base 4 has a bolt 6 screwed in the center.
- the bolt 6 fits into one Threaded insert 7 in the platform base 4.
- the bolt 6 passes through with play Through hole 8 in the support plate 2.
- the through hole 8 is in the direction to the back 9 of the support plate 2 in diameter to a cylindrical Counterbore 10 expanded.
- the joint arrangement is a Sliding seat, the thermally induced displacement of the mold plate 1 across Longitudinal axis LA of the bolt 6 enables.
- a relative shift is fundamentally only possible in that the diameter of the through hole 8 and Bolts 6 are dimensioned differently.
- the joint arrangement also serves to this, the static friction between the serving as a fixed camp Support plate 2 and mold plate 1 acting as a floating bearing.
- the joint arrangement 13 has a first bolt head 12 assigned upper link 14 and one of the rear 9 and the Bore bottom 11 in the rear 9 assigned second lower joint member 15, that acts as a fixed bearing ( Figure 2).
- the joint members 14, 15 are each as Shaped washers and are penetrated centrally by the bolt 6.
- the diameter D of the upper joint member 14 acting as a floating bearing is smaller dimensioned as the outer diameter D1 of the lower joint member 15 a lateral displacement of the upper joint member 15 without lateral hindrance possible.
- the lower link 15 is in its diameter D1 on the Diameter D2 of the counterbore 10 matched, so that with the exception of usual tolerances, the joint member 15 does not laterally within the counterbore 10 is relocatable.
- the joint member 15 thereby fulfills its function as a fixed bearing.
- the support disc 19 can optionally inserted below the bolt head 12 to the clamping forces of the Screw connection optimally towards the joint arrangement 13 underneath transfer.
- the support disk 19 can also be made in one piece with the bolt head 12 be trained.
- the bolt head 12 itself can be made in one piece with the bolt 6 be trained, that is, be a screw head, or also as a nut a threaded stud bolt.
- the bolt 6 itself can be integrally or positively connected to the mold plate 1.
- a spring element 21 In the direction of the bottom 11 of the counterbore 10 closes below of the lower link 15 a spring element 21.
- This can be, for example Ring disk made of elastomeric material, e.g. Rubber, be. It can too several spring elements 21 can be provided in a stacked arrangement.
- the contact surfaces 22, 23 between to provide the mold plate 1 with a lubricant are in this embodiment in the area of the plateau base 4.
- a flat solid lubricant can be incorporated.
- the support plate is opposite the mold plate in the connection area only in contact via sliding elements and lubricants, so that an effective Reduction of the prevailing static friction value is given.
- FIG. 3 shows another embodiment of a joint arrangement a bolt 6 'designed as a screw 23 passes through one in the middle Joint arrangement 24.
- a bolt 6 ' designed as a screw 23 passes through one in the middle Joint arrangement 24.
- the Bolt head 12 ' first arranged a first annular spring element 21' which is followed by a second annular spring element 21 ".
- the upper one Joint member 25 a preferably hardened steel disc with in the image plane integrated cone at the bottom.
- the joint member 25 acts in a way as a conical pan.
- the bottom one Joint member 26 with one pointing in the direction of the bolt head 12 ' conical receptacle In reverse configuration is the bottom one Joint member 26 with one pointing in the direction of the bolt head 12 ' conical receptacle. That is, that in the illustration in FIG. 3 are not visible sliding surfaces of the articulated members 25, 26 configured in the shape of a truncated cone.
- Pendulum disc 27 arranged in the direction of the link members 25, 26th
- the pendulum disc 27 consists of an upper one Half of the disc 29 and a lower half of the disc 30.
- the disc halves 29, 30 are configured identically and vice versa with their flat radial surfaces placed on top of each other.
- the fact that the pendulum disc 27 in the conical pans Joint members 25, 26 is freely movable, a relative movement of the upper joint member 25 and thus the bolt 6 'compared to that as a fixed bearing acting lower joint member 26 take place.
- the relative movement is here not only to compensate for possible angular deviations between the joint members 25, 26, but in particular also in a lateral displacement transverse to Longitudinal axis of the bolt 6 '.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggießen von Metallen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a liquid-cooled mold for the continuous casting of Metals with the features of the preamble of claim 1.
Aus der DE 195 81 604 T1 ist eine Stranggießform für Metalle bekannt, bei welcher eine gleichmäßig dicke Kokillenplatte aus Kupfer oder Kupfermaterial mit einer Stützplatte aus Stahl über eine Vielzahl von Bolzen verbunden ist. Infolge der thermisch bedingten Ausdehnung der Kokillenplatten im Gießbetrieb kommt es insbesondere bei kürzen Bolzen zu einer nicht zu vernachlässigenden Biege- und Zugbeanspruchung der Bolzen. Je nach Art der Befestigung der Bolzen an der Kokillenplatte kann es bei aufgeschweißten Bolzen zu einem Ausfall der Schweißverbindungen kommen oder bei eingeschraubten Bolzen zur Überbeanspruchung des Gewindes. Im Extremfall können sogar Risse in der Kokillenplatte auftreten. Um dies zu vermeiden, ist in der DE 195 81 604 T1 vorgesehen, die Kokillenplatte mit der Stützplatte in gleitender Anordnung miteinander zu verbolzen, so daß die Kokillenplatte relativ zur Stützplatte dreidimensional bewegbar ist. Dies wird durch Einsatz gleitender Befestigungsmittel erreicht und durch eine Überdimensionierung der Durchgangsbohrungen in der Stützplatte. Eine laterale oder zweidimensionale Bewegung der Bolzen und folglich der Kokillenplatte ist möglich. Zusätzlich zu dieser Maßnahme werden scheibenförmige Federringe vorgeschlagen, vorzugsweise in gestapelter Anordnung, um die Vorspannung des Bolzens auch bei hohen Temperaturen aufrecht zu erhalten. Die Federringe dienen dabei aus getriebetechnischer Sicht als eine Gelenkanordnung mit einem Freiheitsgrad, nämlich als Schiebesitz. From DE 195 81 604 T1 a continuous casting mold for metals is known, in which a uniformly thick mold plate made of copper or copper material with a Steel support plate is connected by a variety of bolts. As a result of thermal expansion of the mold plates in the casting operation occurs especially with short bolts to a not negligible bending and Tensile stress on the bolts. Depending on the type of attachment of the bolts to the In the case of welded-on bolts, the mold plate can fail Welded connections are made or with bolts screwed in Overstressing of the thread. In extreme cases, even cracks in the Mold plate occur. To avoid this, DE 195 81 604 T1 provided the mold plate with the support plate in a sliding arrangement with each other to bolt, so that the mold plate is three-dimensional relative to the support plate is movable. This is done by using sliding fasteners achieved and by oversizing the through holes in the Support plate. A lateral or two-dimensional movement of the bolts and consequently the mold plate is possible. In addition to this measure disc-shaped spring washers proposed, preferably in a stacked arrangement, to maintain the pretension of the bolt even at high temperatures receive. The spring washers serve as one from a transmission point of view Joint arrangement with one degree of freedom, namely as a sliding seat.
Diesem Lösungsansatz haftet der Nachteil an, daß bei Verwendung stählerner Federringe eine nicht unerhebliche Haftreibung zwischen den Federelementen auftritt. Aufgrund der Vielzahl der Kontaktflächen zwischen den Federringen sowie zwischen der Stützplatte und der Kokillenplatte summieren sich die Haftreibungskräfte, so daß eine spannungsfreie Relativverlagerung der Kokillenplatte ausgeschlossen ist.This approach has the disadvantage that when using steel Spring washers a not inconsiderable static friction between the spring elements occurs. Because of the variety of contact areas between the spring washers as well the static friction forces add up between the support plate and the mold plate, so that a tension-free relative displacement of the mold plate is excluded.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggießen von Metallen dahingehend zu verbessern, daß die Haftreibung zwischen der Stützplatte und der Kokillenplatte reduziert ist und eine gleichmäßige Ausdehnung der Kokillenplatte gegenüber der Stützplatte möglich ist.Proceeding from this, the object of the invention is a liquid-cooled To improve the mold for the continuous casting of metals, that the static friction between the support plate and the mold plate is reduced and a uniform expansion of the mold plate with respect to the support plate is possible is.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.The invention solves this problem by the features of claim 1.
Erfindungswesentlich ist, daß eine Gelenkanordnung zwischen dem Bolzenkopf und der Rückseite der Stützplatte vorgesehen ist mit Gelenkgliedern, die jeweils einem der genannten Bauteile zugeordnet sind, wobei die Gelenkglieder einander zugewandte Gleitflächen besitzen, zwischen denen ein Gleitelement unverlierbar eingegliedert ist.It is essential to the invention that a joint arrangement between the bolt head and the back of the support plate is provided with articulated members, each one are assigned to the components mentioned, the articulated members being mutually exclusive have facing sliding surfaces, between which a sliding element cannot be lost is incorporated.
Gelenkanordnungen im Sinne der Erfindung sind Lagerungen, die eine laterale Bewegung des Bolzens in einer größer als der Bolzendurchmesser ausgeführten Durchgangsbohrung der Stützplatte ermöglichen und damit eine im wesentlichen parallele Relativbewegung zwischen der Kokillenplatte und der Stützplatte zulassen. Ein Gleitelement im Sinne der Erfindung ist jedes Element, das geeignet ist, die Haftreibung und/oder die Gleitreibung zwischen den Gleitflächen herabzusetzen. Joint arrangements in the sense of the invention are bearings that have a lateral Movement of the bolt in a larger than the bolt diameter Allow through hole of the support plate and thus an essentially Allow parallel relative movement between the mold plate and the support plate. A sliding element in the sense of the invention is any element that is suitable for Reduce static friction and / or sliding friction between the sliding surfaces.
Eine Gleitfläche bzw. ein Gelenkglied ist feststehend mindestens mittelbar der Stützplatte zugeordnet, während die korrespondierende Gleitfläche bzw. das korrespondierende Gelenkglied eine vorzugsweise lateral zur Längsachse des Bolzens verlaufende Relativbewegung vollzieht. Das Gleitelement ist insbesondere ringförmig konfiguriert und von dem Bolzen durchsetzt und dadurch unverlierbar zwischen den Gelenkgliedern gehalten. Das Gleitelement kann als separates Bauteil zwischen den Gelenkgliedern aufgenommen sein.A sliding surface or a joint member is fixed at least indirectly Support plate assigned while the corresponding sliding surface or the corresponding Articulated member preferably laterally to the longitudinal axis of the bolt relative movement takes place. The sliding element is particularly ring-shaped configured and penetrated by the bolt and thereby captive between the Articulated members held. The sliding element can be used as a separate component between the Joint members may be included.
Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 2 ist es möglich, das Gleitelement als Gleitbeschichtung auszuführen, die wenigstens einer der Gleitflächen unlösbar zugeordnet ist. Das heißt, nur eine der Gleitflächen oder auch beide Gleitflächen können mit einer Gleitbeschichtung versehen sein. Die Gleitbeschichtung ist geeignet, den Haftreibungswert und/oder den Gleitreibungswert zwischen den Gelenkgliedern herabzusetzen und damit eine Relativbewegung des Bolzens gegenüber der Stützplatte zu vereinfachen.According to the features of claim 2, it is possible to use the sliding element Execute sliding coating, the at least one of the sliding surfaces insoluble assigned. That is, only one of the sliding surfaces or both sliding surfaces can be provided with a sliding coating. The sliding coating is suitable to determine the static friction value and / or the sliding friction value between the To reduce joint members and thus a relative movement of the bolt to simplify compared to the support plate.
Als besonders zweckmäßig werden Gleitbeschichtungen angesehen, die Polytetrafluorethylen (PTFE) enthalten. Durch die Verwendung von PTFE können die Haft- und Gleitreibungswerte gegenüber vergleichbaren metallischen Gleitflächen stark reduziert werden.Sliding coatings, the polytetrafluoroethylene, are considered to be particularly useful (PTFE) included. By using PTFE, the Adhesion and sliding friction values compared to comparable metallic sliding surfaces be greatly reduced.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Haftreibungswert zwischen den Gleitflächen kleiner als 0,1 ist. Insbesondere bei Verwendung von PTFE enthaltenden Gleitbeschichtungen ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, Haftreibungswerte zwischen den Gleitflächen kleiner als 0,04 zu erreichen. Die angegebenen Haftreibungswerte beziehen sich jeweils auf die trockene Reibung zwischen den Gleitflächen. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, zusätzliche Schmierstoffe zwischen den Gleitflächen vorzusehen, um auf diese Weise die Reibung herabzusetzen. Insbesondere können auch Festschmierstoffe zum Einsatz kommen. Hierunter sind z.B. Verbindungen mit Schichtgitterstruktur zu verstehen, wie Graphit, Molybdänsulfid, Dichalcogenide, Metallhalogenide, Graphitfluorid, hexagonales Bornitrit. Zu den Festschmierstoffen zählen ferner oxidische und fluoridische Verbindungen der Übergangs- und Erdalkalimetalle, ferner weiche Metalle wie Blei sowie Polymere, insbesondere Fluor enthaltende Kunststoffe wie PTFE.It is considered advantageous if the static friction value between the Sliding surfaces is less than 0.1. Especially when using PTFE containing In the context of the invention, sliding coatings are also possible To achieve static friction values between the sliding surfaces less than 0.04. The The stiction values given relate to the dry friction between the sliding surfaces. It is of course also within the scope of the invention possible to provide additional lubricants between the sliding surfaces to this way to reduce friction. In particular, too Solid lubricants are used. These include e.g. Connections with To understand layered lattice structure, such as graphite, molybdenum sulfide, dichalcogenides, Metal halides, graphite fluoride, hexagonal boron nitride. To the solid lubricants also include oxidic and fluoride compounds of transition and Alkaline earth metals, also soft metals such as lead and polymers, especially fluorine containing plastics such as PTFE.
Neben lösbar oder unlösbar den Gelenkflächen zugeordneten Gleitelementen in
Form von Festschmierstoffen, bei denen die Gleitflächen parallel zueinander
ausgerichtet sind, ist es auch möglich, bei nicht zu einander parallelen Gleitflächen
mechanische Gleitelemente vorzusehen, mit deren Hilfe eine Relativbewegung
ermöglicht wird. Hierzu ist nach den Merkmalen des Patentanspruchs 6 vorgesehen,
daß die Gleitflächen der Gelenkglieder konkav ausgestaltet sind und jeweils mit einer
Pendelscheibe mit kugelhaubenförmiger Oberfläche im Eingriff stehen. Die
Pendelscheibe dient hierbei als Gleitelement zwischen den Gleitflächen. Die
Pendelscheibe ist ringförmig konfiguriert und besitzt den Gleitflächen zugewandte
kugelhaubenförmige Oberflächen. Bei einer Relativverlagerung der Gelenkglieder
erfolgt eine Winkelverlagerung der Pendelscheibe, die innerhalb der konkaven
Gleitflächen frei beweglich ist.In addition to detachable or non-detachable sliding elements assigned to the articular surfaces in
Form of solid lubricants in which the sliding surfaces are parallel to each other
are aligned, it is also possible with non-parallel sliding surfaces
provide mechanical sliding elements, with the help of a relative movement
is made possible. For this purpose, according to the features of
Die Gleitfächen sind nach Anspruch 7 als Kegelpfanne konfiguriert. Während eine
Kugelpfanne eine bessere Kraftübertragung und Führung der Pendelscheibe
ermöglicht, ist bei einer Kegelpfanne in jedem Fall nur eine linienförmige Führung
zwischen der Pendelscheibe und dem Gelenkglied gegeben. Eine Linienberührung
hat den Vorteil geringerer Kontaktflächen und bei geeigneter Werkstoffpaarung auch
geringerer Reibungskräfte.The sliding surfaces are configured according to
Besonders günstig können zweigeteilte Pendelscheiben zum Einsatz kommen, da diese als Normteile beziehbar sind. Derartige Pendelscheiben werden auch als Kugelscheiben bezeichnet und besitzen eine kugelhaubenförmige Oberfläche und eine kreisringförmige ebene Radialfläche. Zwei dieser Kugelscheiben können als Scheibenhälfte einer Pendelscheibe dienen, wobei die Scheibenhälften mit ihren Radialflächen einander zugewandt und mit nach außen weisenden kugelhaubenförmigen Oberflächen zwischen die Gelenkglieder eingesetzt sind (Anspruch 8). Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Pendelscheiben einstückig mit jeweils nach außen weisender kugelhaubenförmiger Oberfläche auszuführen.Two-part pendulum disks can be used particularly cheaply because these are available as standard parts. Such pendulum discs are also called Ball disks and have a spherical cap-shaped surface and an annular flat radial surface. Two of these spherical washers can be used as Serve half of a pendulum disc, the disc halves with their Radial surfaces facing each other and facing outwards spherical hood-shaped surfaces are inserted between the joint members (Claim 8). Of course, it is also possible within the scope of the invention that Pendulum disks in one piece, each with an outward-facing spherical cap Surface.
Wesentlich für eine sichere Anbindung der Kokillenplatten an die Stützplatten ist eine ausreichende Spannkraft der Bolzen. Die notwendige Vorspannung muß hierbei auch bei starken thermischen Schwankungen aufrecht erhalten werden. Zusätzlich ist zu berücksichtigen, daß beim Einsatz einer Pendelscheibe nicht nur laterale Verschiebungen bezogen auf die Bolzenlängsachse erfolgen, sondern je nach Lage der Pendelscheibe auch geringfügige Veränderungen in Richtung der Längsachse. Das heißt, der Abstand der Gelenkglieder variiert in Abhängigkeit von der Lage der Pendelscheibe. Für die Dauerfestigkeit der Bolzenverbindung ist es daher bei Gleitbeschichtungen zweckmäßig und bei Pendelscheiben notwendig, zwischen den Bolzenkopf und der Rückseite der Stützplatte wenigstens ein Federelement einzugliedern (Anspruch 9). Als Federelement können hierbei sowohl Federringe als auch Elastomere, wie beispielsweise Gummi, dienen, die sowohl zwischen dem Bolzenkopf und dem ersten Gelenkglied als auch zwischen zweiten Gelenkglied und der Stützplatte vorgesehen sein können. Es ist selbstverständlich auch möglich, mehrere Federelemente in gestapelter Anordnung vorzusehen, um hohe thermisch bedingte Längenänderungen ausgleichen zu können und um die Vorspannkraft der Bolzenverbindung aufrecht zu erhalten.One is essential for a secure connection of the mold plates to the support plates sufficient tension of the bolts. The necessary preload must be used can be maintained even with strong thermal fluctuations. additionally it must be taken into account that when using a pendulum disc it is not only lateral There are displacements in relation to the longitudinal axis of the bolt, but depending on the position the pendulum disc also slight changes in the direction of the longitudinal axis. That is, the distance between the joint members varies depending on the location of the Bob. It is therefore for the fatigue strength of the bolt connection Suitable for sliding coatings and necessary for pendulum disks, between the Bolt head and the back of the support plate at least one spring element integrate (claim 9). Both spring washers can be used as spring elements also elastomers, such as rubber, serve between the Bolt head and the first joint member and between the second joint member and the support plate can be provided. Of course it is also possible to provide multiple spring elements in a stacked arrangement to provide high thermal to compensate for changes in length and the pretensioning force of the Maintain bolt connection.
Neben den Gleitflächen im Bereich der Bolzenanordnung sind jedoch noch eine
Vielzahl weiterer Kontaktflächen auf der rückwärtigen Seite der Kokillenplatte und der
ihr zugewandten Seite der Stützplatte vorhanden. In Abhängigkeit der von den
Bolzen aufgebrachten Normalkräfte ist in der Fuge zwischen der Kokillenplatte und
der Stützplatte mit erheblichen Reibkräften zu rechnen, denen nach den Merkmalen
des Patentanspruchs 10 dadurch entgegen gewirkt wird, daß zwischen den parallel
zueinander beweglichen Kontaktflächen der Kokillenplatte und der Stützplatte ein
Gleitmittel eingegliedert wird. Obwohl die Materialpaarung Stahl - Kupfer bereits
einen reduzierten Gleitreibungswert besitzt, kann dieser durch zusätzliche
Maßnahmen weiter reduziert werden. Als Gleitmittel kommen hierbei vorzugsweise
Festschmierstoffe zum Einsatz, die unlösbar mit den jeweiligen Kontaktflächen der
Kokillenplatte und/oder der Stützplatte verbunden sind. Die Gleitmittel sind
vorzugsweise Beschichtungen (Anspruch 11). Dies können polymere
Beschichtungen sein, insbesondere auf Basis von PTFE (Anspruch 12) oder auch
flächige Gleitelemente (Anspruch 13), wie Gleitscheiben oder Gleitringe, mit denen
der Haftreibungswert zwischen den Kontaktflächen vorzugsweise aus einem Wert
kleiner als 0,1 herabgesetzt werden kann (Anspruch 14).In addition to the sliding surfaces in the area of the bolt arrangement, however, there are also one
Numerous other contact surfaces on the rear side of the mold plate and the
its side of the support plate facing. Depending on the
Bolt applied normal forces is in the joint between the mold plate and
the support plate with considerable frictional forces, which according to the characteristics
of
Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich nur diejenigen Bereiche der Kokille mit reibwertreduzierenden Gleitmitteln oder Gleitelementen ausgerüstet, in denen auch eine Relativbewegung gewünscht ist. Für eine definierte Ausdehnung der Kokillenplatte kann es zweckmäßig sein, beispielsweise den mittleren Bereich der Kokillenplatte fest mit der Stützplatte zu verbolzen, so daß von diesem Bereich ausgehend eine gleichmäßige thermische, spannungsfreie Ausdehnung der Kokillenplatte möglich ist.Of course, only those areas of the mold are within the scope of the invention equipped with friction-reducing lubricants or sliding elements in which a relative movement is also desired. For a defined extension of the Mold plate, it can be useful, for example, the central area of the Mold plate firmly bolted to the support plate so that from this area assuming a uniform thermal, stress-free expansion of the Mold plate is possible.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- im Schnitt einen Teilbereich einer mit einer Stützplatte durch einen Bolzen verbundenen Kokillenplatte;
- Figur 2
- in vergrößerter perspektivischer Darstellung den Bolzen der Figur 1 einschließlich einer Gelenkanordnung und
Figur 3- einen Bolzen mit einer weiteren Ausführungsform der Gelenkanordnung in perspektivischer Darstellung.
- Figure 1
- in section a portion of a mold plate connected to a support plate by a bolt;
- Figure 2
- in an enlarged perspective view the bolt of Figure 1 including a hinge arrangement and
- Figure 3
- a bolt with a further embodiment of the joint arrangement in a perspective view.
Figur 1 zeigt im Querschnitt den Anbindungsbereich einer Kokillenplatte 1 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, die rückwärtig an einer Stützplatte 2 befestigt ist. Die Stützplatte 2 kann sowohl eine Adapterplatte sein als auch eine Bestandteil eines nicht näher dargestellten Wasserkastens.Figure 1 shows in cross section the connection area of a mold plate 1 made of copper or a copper alloy which is attached to a backing plate 2 at the rear. The Support plate 2 can be both an adapter plate and a component of one water box not shown.
In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Kokillenplatte 1 und der Stützplatte 2
ein von Kühlmittel durchströmter Kühlspalt 3 ausgebildet. Dieser erstreckt sich
zwischen im Abstand zueinander angeordneten Plateausockeln 4, die sich aus der
Kühlmittelseite 5 der Kokillenplatte 1 inselartig erheben. In den dargestellten
Plateausockel 4 ist mittig ein Bolzen 6 eingeschraubt. Der Bolzen 6 faßt in einen
Gewindeeinsatz 7 in dem Plateausockel 4. Der Bolzen 6 durchsetzt mit Spiel eine
Durchgangsbohrung 8 in der Stützplatte 2. Die Durchgangsbohrung 8 ist in Richtung
zur Rückseite 9 der Stützplatte 2 im Durchmesser zu einer zylindrischen
Senkbohrung 10 erweitert. An dem sich in radialer Richtung erstreckenden
Bohrungsgrund 11 der Senkbohrung 10 greift die über den in der Senkbohrung 10
angeordneten Bolzenkopf 12 aufgebrachte Spannkraft unter Eingliederung einer
Gelenkanordnung 13 an der Stützplatte 2 an. Die Gelenkanordnung ist ein
Schiebesitz, der eine thermisch bedingte Verlagerung der Kokillenplatte 1 quer zur
Längsachse LA des Bolzens 6 ermöglicht. Eine Relativverlagerung wird grundsätzlich
erst dadurch möglich, daß die Durchmesser der Durchgangsbohrung 8 und des
Bolzens 6 unterschiedlich bemessen sind. Zusätzlich dient die Gelenkanordnung
dazu, die Haftreibung zwischen der gewissermaßen als Festlager dienenden
Stützplatte 2 und als Loslager fungierenden Kokillenplatte 1 herabzusetzen.
Dementsprechend besitzt die Gelenkanordnung 13 ein erstes dem Bolzenkopf 12
zugeordnetes oberes Gelenkglied 14 und ein der Rückseite 9 bzw. dem
Bohrungsgrund 11 in der Rückseite 9 zugeordnetes zweites unteres Gelenkglied 15,
das als Festlager (Figur 2) fungiert. Die Gelenkglieder 14, 15 sind jeweils als
Ringscheiben gestaltet und werden zentral von dem Bolzen 6 durchsetzt. Hierbei ist
der Durchmesser D des als Loslager fungierenden oberen Gelenkglieds 14 kleiner
bemessen als der Außendurchmesser D1 des unteren Gelenkglieds 15. Hierdurch ist
eine laterale Verlagerung des oberen Gelenkglieds 15 ohne seitliche Behinderung
möglich. Das untere Gelenkglied 15 ist in seinem Durchmesser D1 auf den
Durchmesser D2 der Senkbohrung 10 abgestimmt, so daß mit Ausnahme der
üblichen Toleranzen das Gelenkglied 15 nicht seitlich innerhalb der Senkbohrung 10
verlagerbar ist. Das Gelenkglied 15 erfüllt hierdurch seine Funktion als Festlager.In this exemplary embodiment, there is between the mold plate 1 and the support plate 2
a
Zur Verminderung der Haftreibung und Gleitreibung sind die einander zugewandten
Gleitflächen 16, 17 der Gelenkglieder 14, 15 in der Weise aufeinander abgestimmt,
daß der Haftreibungswert kleiner als 0,1 ist. Hierzu ist in dem in Figur 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel das obere Gelenkglied 14 an seiner Gleitfläche 16 mit einer
PTFE-Beschichtung versehen, die somit als Gleitelement 18 von dem Bolzen 6
durchsetzt unverlierbar zwischen den Gleitflächen 16, 17 gehalten ist. Die Gleitfläche
17 des unteren Gelenkglieds ist auf die PTFE-Beschichtung in der Weise
abgestimmt, daß ihre Oberfläche eine geringe Rauheit hat. Als Gelenkglied 15 kann
daher eine metallische Ringscheibe mit polierter, gehärteter oder geschliffener
Oberfläche zum Einsatz kommen.To reduce static friction and sliding friction, they face each other
Sliding
Oberhalb des Gelenkglieds 14 ist eine Stützscheibe 19 gleichen Durchmessers
angeordnet, die unterhalb eines einstückig an dem Bolzenkopf 12 ausgestalteten
Radialkragens 20 kleineren Durchmessers angeordnet ist. Die Stützscheibe 19 kann
optional unterhalb des Bolzenkopfs 12 eingefügt sein, um die Spannkräfte der
Schraubverbindung optimal auf die darunter liegende Gelenkanordnung 13 zu
übertragen. Die Stützscheibe 19 kann auch einstückig mit dem Bolzenkopf 12
ausgebildet sein. Der Bolzenkopf 12 selbst kann sowohl einstückig mit dem Bolzen 6
ausgebildet sein, das heißt ein Schraubenkopf sein, oder aber auch als Mutter auf
einen mit Gewinde versehenen Stehbolzen aufgesetzt sein. Der Bolzen 6 selbst kann
stoffschlüssig oder formschlüssig mit der Kokillenplatte 1 verbunden sein. Above the
In Richtung auf den Bohrungsgrund 11 der Senkbohrung 10 schließt sich unterhalb
des unteren Gelenkglieds 15 ein Federelement 21 an. Dies kann beispielsweise eine
Ringscheibe aus elastomerem Material, wie z.B. Gummi, sein. Es können auch
mehrere Federelemente 21 in gestapelter Anordnung vorgesehen sein.In the direction of the bottom 11 of the
Als zusätzliche Maßnahme zur Herabsetzung der Reibung zwischen der Kokillenplatte 1 und der Stützplatte 2 ist vorgesehen, die Kontaktflächen 22, 23 zwischen der Kokillenplatte 1 mit einem Gleitmittel zu versehen. Die Kontaktflächen 22, 23 befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich des Plateausockels 4. Hier kann beispielsweise ein flächiger Festkörperschmierstoff eingegliedert sein. Dadurch steht die Stützplatte gegenüber der Kokillenplatte im Anbindungsbereich ausschließlich über Gleitelemente und Gleitmittel in Kontakt, so daß eine effektive Reduzierung des jeweils herrschenden Haftreibungswerts gegeben ist.As an additional measure to reduce the friction between the mold plate 1 and the support plate 2 is provided, the contact surfaces 22, 23 between to provide the mold plate 1 with a lubricant. The contact surfaces 22, 23 are in this embodiment in the area of the plateau base 4. Here For example, a flat solid lubricant can be incorporated. Thereby the support plate is opposite the mold plate in the connection area only in contact via sliding elements and lubricants, so that an effective Reduction of the prevailing static friction value is given.
Eine weitere Ausführungsform einer Gelenkanordnung zeigt Figur 3. Hierbei
durchsetzt wiederum ein als Schraube 23 ausgeführter Bolzen 6' mittig eine
Gelenkanordnung 24. In ihrem Aufbau von unten nach oben ist unterhalb des
Bolzenkopfs 12' zunächst ein erstes ringförmiges Federelement 21' angeordnet, auf
das ein zweites ringförmiges Federelement 21" folgt. Hieran schließt sich als oberes
Gelenkglied 25 eine vorzugsweise gehärtete Stahlscheibe mit in der Bildebene nach
unten offenem eingearbeiteten Kegel an. Das Gelenkglied 25 fungiert
gewissermaßen als Kegelpfanne. In umgekehrter Konfiguration ist das untere
Gelenkglied 26 mit einer in Richtung auf den Bolzenkopf 12' weisenden
kegelförmigen Aufnahme versehen. Das heißt, die in der Darstellung der Figur 3
nicht näher sichtbaren Gleitflächen der Gelenkglieder 25, 26 sind
kegelstumpfmantelförmig konfiguriert. Zwischen den Gelenkgliedern 25, 26 ist eine
Pendelscheibe 27 angeordnet, deren in Richtung auf die Gelenkglieder 25, 26
weisende Oberflächen 28, 29 kugelhaubenförmig gestaltet sind und mit den
Kegelpfannen der Gelenkglieder 25, 26 in Linienberührung stehen. FIG. 3 shows another embodiment of a joint arrangement
a bolt 6 'designed as a
In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Pendelscheibe 27 aus einer oberen
Scheibenhälfte 29 und einer unteren Scheibenhälfte 30. Die Scheibenhälften 29, 30
sind identisch konfiguriert und umgekehrt mit ihren ebenen Radialflächen
aufeinander gelegt. Dadurch, daß die Pendelscheibe 27 in den Kegelpfannen der
Gelenkglieder 25, 26 frei beweglich aufgenommen ist, kann eine Relativbewegung
des oberen Gelenkglieds 25 und damit des Bolzens 6' gegenüber dem als Festlager
fungierenden unteren Gelenkglied 26 erfolgen. Die Relativbewegung besteht hierbei
nicht nur im Ausgleich möglicher Winkelabweichungen zwischen den Gelenkgliedern
25, 26, sondern insbesondere auch in einer lateralen Verlagerung quer zur
Längsachse des Schraubbolzens 6'. Bei einer rein lateralen Verlagerung ist aufgrund
der gegebenen Geometrie jedoch ein Höhenausgleich innerhalb der
Gelenkanordnung 24 erforderlich. Die Höhenverlagerung des oberen Gelenkglieds
25 gegenüber dem unteren Gelenkglied 26 beträgt jedoch nur einen Bruchteil der
seitlichen Verlagerung. Es hat sich gezeigt, daß bei einer seitlichen Verlagerung von
etwa 3 mm die Höhenverlagerung bei etwa 0,1 mm liegt. Die Höhenverlagerung kann
über die Federelemente 21', 21" unter Aufrechterhaltung der Vorspannung
kompensiert werden. In this embodiment, the
- 1 -1 -
- Kokillenplattemold plate
- 2 -2 -
- Stützplattesupport plate
- 3 -3 -
- Kühlspalt zw. 1 u. 2Cooling gap between 1 u. 2
- 4 -4 -
- Plateausockel v. 1Plateau base v. 1
- 5 -5 -
- Kühlmittelseite v. 1Coolant side v. 1
- 6 -6 -
- Bolzenbolt
- 6' -6 '-
- Bolzenbolt
- 7 -7 -
- Gewindeeinsatz in 4Thread insert in 4
- 8 -8th -
- Durchgangsbohrung in 2Through hole in 2nd
- 9 -9 -
- Rückseite v. 2Back v. 2
- 10 -10 -
- Senkbohrung in 9Counterbore in 9
- 11 -11 -
- Bohrungsgrund v. 10Bohrgrund von v. 10
- 12 -12 -
- Bolzenkopf v. 6Bolt head v. 6
- 12' -12 '-
- Bolzenkopf v. 6'Bolt head v. 6 '
- 13 -13 -
- Gelenkanordnungjoint arrangement
- 14 -14 -
- Gelenkglied v. 13Joint member v. 13
- 15 -15 -
- Gelenkglied v. 13Joint member v. 13
- 16 -16 -
- Gleitfläche v. 14Sliding surface v. 14
- 17 -17 -
- Gleitfläche v. 15Sliding surface v. 15
- 18 -18 -
- Gleitelement an 16Sliding element on 16
- 19 -19 -
- Stützscheibe unter 20Support disc under 20
- 20 -20 -
- Radialkragen an 12Radial collar on 12
- 21 -21 -
- Federelementspring element
- 21' -21 '-
- Federelementspring element
- 21" -21 "-
- Federelementspring element
- 22 -22 -
- Kontaktfläche v. 2Contact area v. 2
- 23 -23 -
- Kontaktfläche v. 1Contact area v. 1
- 24 -24 -
- Gelenkanordnung joint arrangement
- 25 -25 -
- Gelenkglied v. 24Joint member v. 24
- 26 -26 -
- Gelenkglied v. 24Joint member v. 24
- 27 -27 -
- Pendelscheibe v. 24Pendulum disc v. 24
- 28 -28 -
- Oberfläche v. 27Surface v. 27
- 29 -29 -
- obere Scheibenhälfte v. 27upper disc v. 27
- 30 -30 -
-
untere Scheibenhälfte v. 27lower half of
disc 27
- D -D -
- Durchmesser v. 14Diameter of 14
- D1 -D1 -
- Durchmesser v. 15Diameter of 15
- D2 -D2 -
- Durchmesser v. 10Diameter of 10
- LA -LA -
- Längsachse v. 6Longitudinal axis v. 6
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