EP2525928B2 - Strangführungselement zum führen und stützen eines metallischen strangs in einer stranggiessmaschine - Google Patents

Strangführungselement zum führen und stützen eines metallischen strangs in einer stranggiessmaschine Download PDF

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EP2525928B2
EP2525928B2 EP11700831.8A EP11700831A EP2525928B2 EP 2525928 B2 EP2525928 B2 EP 2525928B2 EP 11700831 A EP11700831 A EP 11700831A EP 2525928 B2 EP2525928 B2 EP 2525928B2
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EP
European Patent Office
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strand
rod
strand guide
outer frame
inner frame
Prior art date
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Active
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EP11700831.8A
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French (fr)
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EP2525928B1 (de
EP2525928A1 (de
Inventor
Josef Guttenbrunner
Christian Klopf
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
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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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1282—Vertical casting and curving the cast stock to the horizontal
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing

Definitions

  • the present invention relates to a strand guide element for guiding and supporting a metallic strand in a continuous casting machine.
  • Strand-guiding elements for guiding and supporting a metallic strand in a curved or straight strand guide of a continuous casting machine are known to the person skilled in the art, inter alia, under the designations strand-guiding segment, strand-guiding element or segment.
  • a strand-guiding element has an inner frame and an outer frame (also referred to as inner-arch or outer-arch frame or as upper or lower frame in curved continuous casting plants), with the inner and outer frames each having a plurality of strand-guiding rollers for supporting and guiding the strand.
  • the strand-guiding element can typically be designed with an adjustment device either at one end or at both ends of the element, with the distance between the inner frame and the outer frame being transverse, i.e. normal, to the casting direction of the strand can be changed by the adjusting device.
  • a particularly simple construction of the strand guide element can be achieved if a bearing is arranged in the casting direction of the strand at one end of the strand guide element for the articulated connection of the inner frame to the outer frame, with such constructions also being referred to as so-called "Zangssegment", “Zangenbender” or "tong -type segment".
  • an articulated connection of the inner frame to the outer frame by means of a bearing means that the inner frame allows relative rotation relative to the outer frame, with this movement not necessarily having to be torque-free.
  • a disadvantage of the solutions according to the prior art is that mechanical play between the inner and outer frame is caused by manufacturing and application-related tolerances in the bearing or the adjustment device, so that a play-free connection between these components cannot be achieved.
  • This so-called “play”, which represents a mechanical hysteresis results in deviations in the thickness direction (i.e. between the set distance between the inner and outer frame and the thickness of the strand itself, so that the actual thickness deviates from the nominal thickness of the strand ) or in the transverse direction (i.e. between the thickness of the left and right strand cross-section), in both cases the strand has lower dimensional accuracy and thereby lower quality.
  • the object of the invention is to either significantly reduce the mechanical play of a bearing of a strand guide element for connecting the inner frame to the outer frame or to create a bearing that is completely free of play.
  • the bearing has at least one rod-shaped component, the first end of which is firmly clamped in the inner frame and the second end of which is firmly clamped in the outer frame, the rod-shaped component preventing the movement of the inner frame relative to the outer frame picks up.
  • a rod-shaped component i.e. a component whose longitudinal extent is greater than its transverse extent
  • the inner frame with the outer frame is free of play in the area of the bearing, i.e. both in the direction of thickness and in a direction transverse to the thickness and casting directions.
  • An advantageous embodiment consists in the rod-shaped component being designed as a bending rod, with the bending rod absorbing the bending stress during the movement of the inner frame relative to the outer frame.
  • Both the bending rod itself and its structural design are well known to the person skilled in the art, so that the bending rod can be easily adapted to the opening angle of the strand-guiding element that is to be expected.
  • the bending rod is designed as a leaf spring, a leaf spring assembly or a tension rod.
  • the mechanical stresses that occur in a leaf spring, a set of leaf springs or a tension rod are well known to those skilled in the art from the literature, so that these components can be adapted very well to the loads that occur.
  • the bearing also has a swivel joint, with the swivel joint representing an additional guide during the movement of the inner frame relative to the outer frame. This improves the guidance accuracy on the one hand and the axial guidance on the other hand when the inner frame rotates relative to the outer frame.
  • One embodiment consists in forming the rotary joint from a rotary eyelet and a rotary guide, the rotary eyelet being connected to the inner frame and the rotary guide being connected to the outer frame.
  • the swivel eye is connected to the outer frame and the swivel guide is connected to the inner frame.
  • an axis of rotation of the rotary joint is arranged coaxially, i.e. with matching axes of rotation, to an axis of rotation of a strand guide roller, preferably the first in the casting direction.
  • the rod-shaped component is designed as a torsion bar, with the torsion bar absorbing the torsional stress when the inner frame moves relative to the outer frame.
  • the torsion bar itself and its structural design are also well known to those skilled in the art, so that the torsion bar can be easily adapted to the expected opening angle of a strand-guiding element.
  • the torsion bar has a round, elliptical, rectangular or square solid or hollow cross section.
  • Round or elliptical cross-sections for example, have significantly lower stress concentration factors than square or rectangular cross-sections, so that torsion bars with these cross-sections can either be designed lighter or have a longer service life with the same average stresses.
  • the torsion bar is formed from a torsionally stiff element and a torsionally soft element, preferably a torsion spring.
  • a torsionally stiff element e.g. a torsion bar with full cross-section
  • very low rigidity of a torsionally soft element e.g. a torsion spring.
  • the terms torsionally stiff and torsionally soft are to be understood in relative terms, i.e. the torsional stiffness of the torsionally stiff element is significantly (e.g. 5 times) greater than the torsional stiffness of the torsionally soft element.
  • the bearing is arranged at the upper end and the adjustment device is arranged at the lower end of the strand guide element.
  • the fixed clamping takes place by means of a form-fitting or a friction-fitting connection; e.g. the first end and/or the second end of the rod-shaped component is positively or frictionally connected to the inner frame or the outer frame.
  • a form-fitting and a friction-fitting connection are well suited for clamping a rod-shaped component.
  • the adjusting device has a first end, at least one bending rod and a second end, with the first end of the adjusting device being firmly clamped in the inner frame and the second end of the adjusting device being firmly clamped in the outer frame, and the bending rod absorbing the bending stress during movement of the inner frame relative to the outer frame.
  • the adjusting device is designed as a pressure medium cylinder, the piston rod of which is designed as a flexible rod.
  • the piston rod of which is designed as a flexible rod.
  • the adjusting device For a high adjustment accuracy of the strand guide element, it is advantageous to form the adjusting device with a measuring device for measuring the distance between the inner frame and the outer frame. It is also advantageous to integrate the measuring device into the pressure medium cylinder or to measure directly on the piston or the tie rod (centrally).
  • a shim or an actuating element for adapting the strand-guiding element to different cast thicknesses is arranged between the rod-shaped component and the inner or outer frame.
  • strand-guiding element in a continuous casting machine for producing a strand, preferably with a cross-section for slabs or thin slabs, from steel.
  • the strand-guiding element at the same time as a bending segment for deflecting the strand from a vertical to a curved direction, with at least one strand-guiding roller being designed as a driven roller for this use.
  • the strand guide element can also be used at any other position in the strand guide where a greater reduction in thickness is to take place.
  • FIG. 1 shows a front view of a strand-guiding element designed as a strand-guiding segment 1 of a curved continuous casting machine for the production of steel slabs.
  • liquid steel is cast in a mold to form an at least partially solidified cast strand, which is guided, supported and further cooled in the subsequent curved strand guide formed from several strand guide segments that follow one another in the casting direction.
  • the cast strand enters the strand guide segment 1 from above in the casting direction 25 .
  • Both the inner frame 2 and the outer frame 3 have a plurality of strand guide rollers 4 for supporting and guiding the strand.
  • the distance in the thickness direction of the cast strand between the inner frame 2 and the outer frame 3 is adjusted by means of the adjusting devices 8, each designed as a pressure cylinder 22.
  • Each bearing 5 has a rod-shaped component 9 designed as a flexible rod 12, the first end 10 of which is firmly clamped in the inner frame 2 and the second end 11 of which is firmly clamped in the outer frame 3, the rod-shaped component 9 restraining the movement of the inner frame 2 relative to the outer frame 3 at a Change in distance in the thickness direction of the cast strand by means of the adjusting devices 8 absorbs.
  • a camp 5 from the 1 is in 2 enlarged again.
  • the rod-shaped component 9 is designed as a bending rod 12, which absorbs the bending stress that occurs during the movement of the inner frame relative to the outer frame.
  • the rod-shaped component 9 itself is firmly clamped in the inner frame 2 and in the outer frame 3, with the clamping being effected via two brackets 6, which are each firmly connected to the frame.
  • the outer frame 3 can be rotated by ⁇ 5° relative to the inner frame 2 about the bearing 5—the bearing 5 has a rotary joint 14 that includes a rotary eye 15 and a rotary guide 16 .
  • the bending rod is prestressed by means of the nuts 7 and is thus also a tension rod 13 the strand guide segment can be easily adapted to different strand thicknesses by means of the shims 24 . It is of course also possible to replace the shim 24 with an actuating element (eg a hydraulic cylinder) so that the adjustment can be automated, ie controlled or regulated.
  • FIG. 1 An alternative embodiment of a bearing 5 from the 1 is in 3 shown.
  • this bearing has no swivel joint and no shims, so that this embodiment can be manufactured particularly easily and inexpensively.
  • an actuating element eg a hydraulic cylinder
  • the adjustment can take place in an automated manner, ie in a controlled or regulated manner.
  • Each bearing 5 for connecting the inner frame 2 to the outer frame 3 has a rod-shaped component 9, the first end 10 of which is firmly clamped in the inner frame 2 by means of a bracket 6 and the second end 11 of which is firmly clamped in the outer frame 3 by means of a further bracket 6.
  • the rod-shaped component 9 is designed as a bending rod 12 so that the bending rod is subjected to bending stress when the inner frame 2 moves relative to the outer frame 3 .
  • the flexible rod 12 is a piston rod of an adjustment device, in which case the first end of the adjustment device is firmly clamped in the inner frame 2 and a second end of the adjustment device is firmly clamped in the outer frame 3.
  • the figure 5 shows a bottom view of the strand guide segment 1 .
  • a cast strand is - as in the 4 shown - supported and guided between a plurality of strand guide rollers 4 each assigned to the outer frame 3 and the inner frame 2, with the two adjustment devices 8 each being designed as pressure medium cylinders 22 and being arranged in the width direction of the cast strand in the region of the left and right end of the strand guide segment.
  • a front view of a strand guide segment 1 with a bearing 5 with a torsion bar 19 is shown in 6 shown.
  • the cast strand enters the strand guide segment 1 from above in the casting direction 25, the strand guide segment having an outer frame 3, an inner frame 2, two bearings 5 for the articulated connection of the outer frame to the inner frame and two adjusting devices 8, not shown.
  • Each bearing 5 has at least one rod-shaped component designed as a torsion bar 19, the first end 10 of which is firmly clamped in the inner frame 2 and the second end 11 of which is firmly clamped in the outer frame 3, with the torsion bar 19 absorbing the torsional stress during the movement of the inner frame 2 relative to the outer frame 3 .
  • a torsion bar 19 designed as a round hollow cross-section is connected on the one hand to the outer frame 3 via three screws 26 and on the other hand to the inner frame 2 via a press fit 27, with a first end of the torsion bar 19 in the inner frame 2 and a second end of the torsion bar 19 in the outer frame 3 is firmly clamped.
  • the torsion bar 19 is designed in such a way that it can absorb the torsional stress that occurs when the inner frame 2 moves relative to the outer frame 3 .

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strangführungselement zum Führen und Stützen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine.
  • Konkret betrifft die Erfindung ein Strangführungselement zum Führen und Stützen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine, aufweisend
    • einen Innenrahmen;
    • einen Außenrahmen, wobei jeweils der Innenrahmen und der Außenrahmen mehrere Strangführungsrollen zum Führen und Stützen des Strangs aufweisen;
    • wenigstens ein Lager zur gelenkigen Verbindung des Innenrahmens mit dem Außenrahmen; und
    • eine Verstelleinrichtung zur Änderung eines Abstands zwischen dem Innenrahmen und dem Außenrahmen, wobei die Änderung des Abstands in einer Richtung quer zu der Gießrichtung erfolgt.
  • Strangführungselemente zum Führen und Stützen eines metallischen Strangs in einer bogenförmigen oder einer geraden Strangführung einer Stranggießmaschine sind dem Fachmann unter anderem unter den Bezeichnungen Strangführungssegment, Strangführungselement oder Segment bekannt. Dabei weist ein Strangführungselement einen Innenrahmen und einen Außenrahmen (bei bogenförmigen Stranggießanlagen auch als Innenbogen- bzw. Außenbogenrahmen oder als Ober- bzw. Unterrahmen bezeichnet) auf, wobei jeweils der Innen- und der Außenrahmen mehrere Strangführungsrollen zum Stützen und Führen des Strangs aufweisen. Um das Strangführungselement an unterschiedliche Gießdicken des Strangs anpassen zu können, ist es bekannt, das Strangführungselement typischerweise entweder an einem Ende oder an beiden Enden des Elements mit einer Verstelleinrichtung auszubilden, wobei der Abstand zwischen dem Innenrahmen und dem Außenrahmen quer, d.h. normal, zur Gießrichtung des Strangs durch die Verstelleinrichtung verändert werden kann. Eine besonders einfache Konstruktion des Strangführungselements lässt sich erzielen, wenn in der Gießrichtung des Strangs an einem Ende des Strangführungselements zur gelenkigen Verbindung des Innenrahmens mit dem Außenrahmen ein Lager angeordnet ist, wobei derartige Konstruktionen auch als sogenannte "Zangensegment", "Zangenbender" oder "tong-type segment" bezeichnet werden. In diesem Zusammenhang ist unter einer gelenkigen Verbindung des Innenrahmens mit dem Außenrahmen mittels eines Lagers des zu verstehen, dass der Innenrahmen gegenüber dem Außenrahmen eine Relativverdrehung zulässt, wobei diese Bewegung nicht notwendigerweise drehmomentenfrei erfolgen muss.
  • Nachteilig an den Lösungen nach dem Stand der Technik ist, dass durch fertigungs- und anwendungsbedingte Toleranzen beim Lager oder der Verstelleinrichtung ein mechanische Spiel zwischen Innen- und Außenrahmen bedingt wird, sodass keine spielfreie Verbindung zwischen diesen Bauteilen erzielt werden kann. Durch dieses sogenannte "Spiel", das eine mechanische Hysterese darstellt, ergeben sich beispielsweise Abweichungen in Dickenrichtung (d.h. zwischen dem eingestellten Abstand zwischen Innen- und Außenrahmen und der Dicke des Strangs selbst, sodass die Ist-Dicke von der Soll-Dicke des Strangs abweicht) oder in der Querrichtung (d.h. zwischen der Dicke des linken und rechten Strangquerschnitts), wobei in beiden Fällen der Strang eine niedrigere Maßhaltigkeit und dadurch niedrigere Qualität aufweist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das mechanische Spiel eines Lagers eines Strangführungselements zur Verbindung des Innenrahmens mit dem Außenrahmen entweder deutlich zu reduzieren oder ein gänzlich spielfreies Lager zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der das Lager wenigstens einen stabförmigen Bauteil aufweist, dessen erstes Ende in dem Innenrahmen und dessen zweites Ende in dem Außenrahmen fest eingespannt ist, wobei der stabförmige Bauteil die Bewegung des Innenrahmens gegenüber dem Außenrahmen aufnimmt. Durch das beidseitige Einspannen, d.h. das Blockieren der Freiheitsgrade für die Verschiebungen und Verdrehungen, eines stabförmigen Bauteils, d.h. eines Bauteils dessen Längserstreckung größer ist als dessen Quererstreckung, wird der Innenrahmen mit dem Außenrahmen im Bereich des Lagers spielfrei, d.h. sowohl in der Dickenrichtung als auch in einer Richtung quer zur Dicken- und zur Gießrichtung, miteinander verbunden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass der stabförmige Bauteil als ein Biegestab ausgeführt ist, wobei der Biegestab die Biegebeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens gegenüber dem Außenrahmen aufnimmt. Sowohl der Biegestab selbst als auch dessen konstruktive Auslegung sind dem Fachmann gut bekannt, sodass eine einfache Anpassung des Biegestabs an die zu erwartenden Öffnungswinkel des Strangführungselements möglich ist.
  • In einer einfachen Ausführungsform ist der Biegestab als eine Blattfeder, ein Blattfederpaket oder ein Zugstab ausgeführt. Die auftretenden mechanischen Spannungen in einer Blattfeder, einem Blattfederpaket oder einem Zugstab sind dem Fachmann aus der Literatur gut bekannt, sodass diese Bauteile sehr gut an die auftretenden Belastungen angepasst werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Lager zusätzlich ein Drehgelenk auf, wobei das Drehgelenk eine zusätzliche Führung bei der Bewegung des Innenrahmens gegenüber dem Außenrahmen darstellt. Dadurch wird zum Einen die Führungsgenauigkeit und zum Anderen die axiale Führung bei der Relativverdrehung des Innenrahmens gegenüber dem Außenrahmen verbessert.
  • Eine Ausführungsform besteht darin, das Drehgelenk aus einem Drehauge und einer Drehführung zu bilden, wobei das Drehauge mit dem Innenrahmen und die Drehführung mit dem Außenrahmen verbunden ist. Bei einer dazu äquivalenten Lösung ist das Drehauge mit dem Außenrahmen und die Drehführung mit dem Innenrahmen verbunden.
  • Eine vorteilhafte Kinematik kann erzielt werden, wenn eine Drehachse des Drehgelenks koaxial, d.h. mit übereinstimmenden Rotationsachsen, zu einer Drehachse einer, vorzugsweise in Gießrichtung ersten, Strangführungsrolle angeordnet ist.
  • Eine andere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass der stabförmige Bauteil als ein Torsionsstab ausgeführt ist, wobei der Torsionsstab die Torsionsbeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens gegenüber dem Außenrahmen aufnimmt. Auch der Torsionsstab selbst als auch dessen konstruktive Auslegung sind dem Fachmann gut bekannt, sodass eine einfache Anpassung des Torsionsstabs an die zu erwartenden Öffnungswinkel eines Strangführungselements möglich ist.
  • In einer einfachen Ausführungsform weist der Torsionsstab einen runden, elliptischen, rechteckigen oder quadratischen Voll- oder Hohlquerschnitt auf. Runde oder elliptische Querschnitte weisen z.B. gegenüber quadratischen oder rechteckigen Querschnitten wesentlich geringere Spannungskonzentrationsfaktoren auf, sodass Torsionsstäbe mit diesen Querschnitten bei gleichen mittleren Spannungen entweder leichter ausgeführt können oder eine erhöhte Lebensdauer aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Torsionsstab aus einem torsionssteifen Element und einem torsionsweichen Element, vorzugsweise einer Torsionsfeder, gebildet. Dadurch ist es möglich, eine hohe Steifigkeit eines torsionssteifen Elements, z.B. eines Torsionsstabs mit Vollquerschnitt, mit einer sehr geringen Steifigkeit eines torsionsweichen Elements, z.B. einer Torsionsfeder, zu kombinieren. Hierbei sind die Begriffe torsionssteif und torsionsweich jeweils relativ zu verstehen, d.h. dass die Torsionssteifigkeit des torsionssteifen Elements wesentlich (beispielsweise 5 Mal) größer als die Torsionssteifigkeit des torsionsweichen Elements ist.
  • In einer Ausführungsform ist in Gießrichtung betrachtet das Lager am oberen Ende und die Verstelleinrichtung am unteren Ende des Strangführungselements angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das feste Einspannen mittels einer formschlüssigen oder einer reibschlüssigen Verbindung; z.B. ist das erste Ende und/oder das zweite Ende des stabförmigen Bauteils formschlüssig oder reibschlüssig mit dem Innenrahmen oder dem Außenrahmen verbunden. Sowohl eine formschlüssige als auch eine reibschlüssige Verbindung sind gut dazu geeignet, einen stabförmigen Bauteil einzuspannen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Verstelleinrichtung ein erstes Ende, wenigstens einen Biegestab und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende der Verstelleinrichtung in dem Innenrahmen und das zweite Ende der Verstelleinrichtung in dem Außenrahmen fest eingespannt ist und der Biegestab die Biegebeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens gegenüber dem Außenrahmen aufnimmt. Mittels dieser Ausführungsform wird ein völlig spielfreies Strangführungselement geschaffen; außerdem ist es möglich, eine lagerseitige und eine verstelleinrichtungsseitige Dickenverstellung vorzunehmen.
  • In einer einfachen Ausführungsform ist die Verstelleinrichtung als ein Druckmittelzylinder ausgeführt, wobei dessen Kolbenstange als Biegestab ausgeführt ist. Dadurch lässt sich auf sehr einfache und robuste Art und Weise eine Verstelleinrichtung mit Biegestab realisieren, wobei es belanglos ist, ob der Kolben und der Biegestab als ein Bauteil oder - so wie üblich - als zwei einzelne aber miteinander verbundene Bauteile ausgeführt sind.
  • Für eine hohe Einstellgenauigkeit des Strangführungselements ist es vorteilhaft, die Verstelleinrichtung mit einer Messeinrichtung zur Messung des Abstands zwischen Innenrahmen und Außenrahmen auszubilden. Weiters ist es vorteilhaft, die Messeinrichtung in den Druckmittelzylinder zu integrieren bzw. direkt am Kolben oder der Zugstange (zentral) zu messen.
  • In einer einfachen Ausführungsform ist zwischen dem stabförmigen Bauteil und dem Innen- oder Außenrahmen eine Beilage oder ein Betätigungselement zur Anpassung des Strangführungselements an unterschiedliche Gießdicken angeordnet.
  • Besonders vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße Strangführungselement in einer Stranggießmaschine zur Herstellung eines Stranges, vorzugsweise mit einem Querschnitt für Brammen oder Dünnbrammen, aus Stahl zu verwenden.
  • Weiters ist es vorteilhaft, das Strangführungselement gleichzeitig als ein Biegesegment zur Umlenkung des Stranges von einer vertikalen in eine gebogene Richtung zu verwenden, wobei bei dieser Verwendung mindestens eine Strangführungsrolle als angetriebene Rolle ausgeführt ist.
  • Auch kann das Strangführungselement an beliebiger anderer Position in der Strangführung eingesetzt werden, wo eine größere Dickenreduktion stattfinden soll.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Strangführungssegments mit Lager und Verstelleinrichtung Fig. 2 ein Ausschnitt aus der Fig. 1 mit einem Lager mit Biegestab und Drehgelenk
    • Fig. 3 eine Darstellung eines Lagers mit Biegestab ohne Drehgelenk
    • Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Strangführungssegment mit einem Lager mit Biegestab ohne Drehgelenk
    • Fig. 5 eine Ansicht von unten auf ein Strangführungssegment mit einer nicht erfindungsgemäß ausgeführten Verstelleinrichtung mit Biegestab
    • Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Strangführungssegments mit einem Lager mit Torsionsstab Fig. 7 und 8 eine geschnittene Draufsicht auf ein Lager mit Torsionsstab
  • Fig. 1 zeigt ein als ein Strangführungssegment 1 ausgeführtes Strangführungselement einer Bogenstranggießmaschine zur Herstellung von Brammen aus Stahl in einer Vorderansicht. In der Stranggießmaschine selbst wird flüssiger Stahl in einer Kokille zu einem zumindest teilerstarrten Gießstrang vergossen, der in der nachfolgenden, aus mehreren in Gießrichtung aufeinanderfolgenden Strangführungssegmenten gebildeten, bogenförmigen Strangführung geführt, gestützt und weiter abgekühlt wird. Dabei tritt der Gießstrang in Gießrichtung 25 von oben in das Strangführungssegment 1 ein, wobei das Strangführungssegment einen Außenrahmen 3, einen Innenrahmen 2, zwei Lager 5 zur gelenkigen Verbindung des Außenrahmens mit dem Innenrahmen und zwei Verstelleinrichtungen 8 aufweist. Sowohl der Innenrahmen 2 und der Außenrahmen 3 weisen mehrere Strangführungsrollen 4 zum Stützen und Führen des Strangs auf. Mittels der jeweils als ein Druckmittelzylinder 22 ausgebildeten Verstelleinrichtungen 8 wird der Abstand in der Dickenrichtung des Gießstrangs zwischen dem Innenrahmen 2 und dem Außenrahmen 3 eingestellt. Jedes Lager 5 weist einen als einen Biegestab 12 ausgebildeten stabförmigen Bauteil 9 auf, dessen erstes Ende 10 im Innenrahmen 2 und dessen zweites Ende 11 im Außenrahmen 3 fest eingespannt ist, wobei der stabförmige Bauteil 9 die Bewegung des Innenrahmens 2 gegenüber dem Außenrahmen 3 bei einer Abstandsänderung in der Dickenrichtung des Gießstrangs mittels der Verstelleinrichtungen 8 aufnimmt.
  • Ein Lager 5 aus der Fig. 1 ist in Fig. 2 nochmals vergrößert dargestellt. Dabei ist der stabförmige Bauteil 9 als Biegestab 12 ausgeführt, wobei dieser die auftretende Biegebeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens gegenüber dem Außenrahmen aufnimmt. Der stabförmige Bauteil 9 selbst ist jeweils im Innenrahmen 2 und im Außenrahmen 3 fest eingespannt, wobei die Einspannung über zwei Konsolen 6, die jeweils mit dem Rahmen fest verbunden sind, erfolgt. Um einen Drehmittelpunkt bei der Relativbewegung - konkret ist der Außenrahmen 3 gegenüber dem Innenrahmen 2 um das Lager 5 um ±5° verdrehbar - exakt zu definieren, weist das Lager 5 ein Drehgelenk 14, das ein Drehauge 15 und eine Drehführung 16 umfasst, auf. Die Drehachse des Drehgelenks 14, die zentrisch durch das Drehauge 15 verläuft und normal auf die Zeichenebene der Fig. 2 steht - verläuft koaxial zur Drehachse 18 der in Gießrichtung ersten Strangführungsrolle des Innenrahmens 2. Um ein mechanisches Spiel zwischen dem Biegestab 13 und den Konsolen 6 zu vermeiden, ist der Biegestab mittels der Muttern 7 vorgespannt und wird so zusätzlich zu einem Zugstab 13. Außerdem kann das Strangführungssegment mittels der Beilagen 24 in einfacher Weise an unterschiedliche Strangdicken angepasst werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Beilage 24 durch ein nicht dargestelltes Betätigungselement (z.B. einen Hydraulikzylinder) zu ersetzen, sodass die Anpassung automatisiert, d.h. gesteuert oder geregelt, erfolgen kann.
  • Eine alternative Ausführungsform eines Lagers 5 aus der Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Im Unterschied zur Fig. 2 weist dieses Lager kein Drehgelenk und keine Beilagen auf, sodass diese Ausführungsform besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Selbstverständlich ist es auch in diesem Fall möglich, die Beilage 24 durch ein nicht dargestelltes Betätigungselement (z.B. einen Hydraulikzylinder) zu ersetzen, sodass die Anpassung automatisiert, d.h. gesteuert oder geregelt, erfolgen kann.
  • Jedes Lager 5 zur Verbindung des Innenrahmens 2 mit dem Außenrahmen 3 weist einen stabförmigen Bauteil 9 auf, dessen erstes Ende 10 mittels einer Konsole 6 im Innenrahmen 2 fest eingespannt ist und dessen zweites Ende 11 mittels einer weiteren Konsole 6 im Außenrahmen 3 fest eingespannt ist. Der stabförmige Bauteil 9 ist als Biegestab 12 ausgeführt, sodass der Biegestab bei der Bewegung des Innenrahmens 2 gegenüber dem Außenrahmen 3. eine Biegebeanspruchung erfährt.
  • In einer nicht dargestellten und nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, den Biegestab 12 als eine Kolbenstange einer Verstelleinrichtung auszuführen, wobei in diesem Fall das erstes Ende der Verstelleinrichtung im Innenrahmen 2 und ein zweites Ende der Verstelleinrichtung im Außenrahmen 3 fest eingespannt ist.
  • Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht von unten auf das Strangführungssegment nach Fig. 1. Ein nicht dargestellter Gießstrang wird - wie in der Fig. 4 dargestellt - zwischen mehreren, jeweils dem Außenrahmen 3 und dem Innenrahmen 2 zugeordneten, Strangführungsrollen 4 gestützt und geführt, wobei die beiden Verstelleinrichtungen 8 jeweils als Druckmittelzylinder 22 ausgeführt sind und in der Breitenrichtung des Gießstrangs im Bereich linken und des rechten Endes des Strangführungssegments angeordnet sind.
  • Eine Vorderansicht eines Strangführungssegments 1 mit einem Lager 5 mit Torsionsstab 19 wird in Fig. 6 gezeigt. Wie in der Fig. 1 tritt der Gießstrang in Gießrichtung 25 von oben in das Strangführungssegment 1 ein, wobei das Strangführungssegment einen Außenrahmen 3, einen Innenrahmen 2, zwei Lager 5 zur gelenkigen Verbindung des Außenrahmens mit dem Innenrahmen und zwei nicht dargestellte Verstelleinrichtungen 8 aufweist. Jedes Lager 5 weist wenigstens einen als Torsionsstab 19 ausgebildeten stabförmigen Bauteil auf, dessen erstes Ende 10 im Innenrahmen 2 und dessen zweites Ende 11 im Außenrahmen 3 fest eingespannt ist, wobei der Torsionsstab 19 die Torsionsbeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens 2 gegenüber dem Außenrahmen 3 aufnimmt.
  • Fig. 7 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein Strangführungssegment 1 mit zwei Lagern 5 mit Torsionsstab 19, wobei nur die untere Hälfte des Strangführungssegments dargestellt ist. Dabei ist ein als runder Hohlquerschnitt ausgeführter Torsionsstab 19 einerseits über drei Schrauben 26 mit dem Außenrahmen 3 und andererseits über eine Presspassung 27 mit dem Innenrahmen 2 verbunden, wobei ein erstes Ende des Torsionsstabs 19 im Innenrahmen 2 und ein zweites Ende des Torsionsstabs 19 im Außenrahmen 3 fest eingespannt ist. Der Torsionsstab 19 ist dabei so ausgelegt, dass er die auftretende Torsionsbeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens 2 gegenüber dem Außenrahmen 3 aufnehmen kann.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, dassin Weiterbildung der Fig. 7 und wie in der Fig. 8 dargestellt - in einem Lager 5 die ersten Enden zweier Torsionsstäbe 19a und 19b miteinander verbunden sind und über eine Presspassung 27 mit dem Innenrahmen 2 verbunden sind, wobei jeweils das zweite Ende der Torsionsstäbe über zwei Schrauben 26 mit dem Außenrahmen 3 verbunden ist. Dadurch wird die Steifigkeit des Lagers 5 und die Gesamttorsionssteifigkeit der beiden Torsionsstäbe erhöht.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Strangführungssegment
    2
    Innerahmen
    3
    Außenrahmen
    4
    Strangführungsrolle
    5
    Lager
    6
    Konsole
    7
    Mutter
    8
    Verstelleinrichtung
    9
    stabförmiger Bauteil
    10
    erstes Ende des stabförmigen Bauteils
    11
    zweites Ende des stabförmigen Bauteils
    12
    Biegestab
    13
    Zugstab
    14
    Drehgelenk
    15
    Drehauge
    16
    Drehführung
    17
    Drehachse des Drehgelenks
    18
    Drehachse der Strangführungsrolle
    19, 19a, 19b
    Torsionsstab
    20
    erstes Ende der Verstelleinrichtung
    21
    zweites Ende der Verstelleinrichtung
    22
    Druckmittelzylinder
    23
    Kolbenstange
    24
    Beilage
    25
    Gießrichtung
    26
    Schraube
    27
    Presspassung

Claims (14)

  1. Strangführungselement zum Führen und Stützen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine, aufweisend
    - einen Innenrahmen (2);
    - einen Außenrahmen (3), wobei jeweils der Innenrahmen (2) und der Außenrahmen (3) mehrere Strangführungsrollen (4) zum Führen und Stützen des Strangs aufweisen;
    - wenigstens ein Lager (5) zur gelenkigen Verbindung des Innenrahmens (2) mit dem Außenrahmen (3); und
    - eine Verstelleinrichtung (8) zur Änderung eines Abstands zwischen dem Innenrahmen (2) und dem Außenrahmen (3), wobei die Änderung des Abstands in einer Richtung quer zu der Gießrichtung (25) erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5) wenigstens einen stabförmigen Bauteil (9) aufweist, dessen erstes Ende (10) in dem Innenrahmen (2) und dessen zweites Ende (11) in dem Außenrahmen (3) fest eingespannt ist, wobei der stabförmige Bauteil (9) die Bewegung des Innenrahmens (2) gegenüber dem Außenrahmen (3) aufnimmt.
  2. Strangführungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige Bauteil (9) als ein Biegestab (12) ausgeführt ist, wobei der Biegestab (12) die Biegebeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens (2) gegenüber dem Außenrahmen (3) aufnimmt.
  3. Strangführungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegestab (12) als eine Blattfeder, ein Blattfederpaket oder als ein Zugstab ausgeführt ist.
  4. Strangführungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5) zusätzlich ein Drehgelenk (14) aufweist, wobei das Drehgelenk (14) eine zusätzliche Führung bei der Bewegung des Innenrahmens (2) gegenüber dem Außenrahmen (3) darstellt.
  5. Strangführungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgelenk (14) aus einem Drehauge (15) und einer Drehführung (16) gebildet wird, wobei das Drehauge (15) mit dem Innenrahmen (2) und die Drehführung (16) mit dem Außenrahmen (3) verbunden ist.
  6. Strangführungselement aufweisend eine Strangführungsrolle mit einer zugeordneten Drehachse (18) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse des Drehgelenks (17) kollinear zu der Drehachse (18) einer, vorzugsweise in Gießrichtung (25) ersten, Strangführungsrolle (4) angeordnet ist.
  7. Strangführungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige Bauteil (9) als ein Torsionsstab (19) ausgeführt ist, wobei der Torsionsstab (19) die Torsionsbeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens (2) gegenüber dem Außenrahmen (3) aufnimmt.
  8. Strangführungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (19) einen runden, elliptischen, rechteckigen oder quadratischen Voll- oder Hohlquerschnitt aufweist.
  9. Strangführungselement nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (19) aus einem torsionssteifen Element und einem torsionsweichen Element, vorzugsweise einer Torsionsfeder, gebildet ist.
  10. Strangführungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (8) ein erstes Ende (20), wenigstens einen Biegestab (12) und ein zweites Ende (21) aufweist, wobei das erste Ende (20) in dem Innenrahmen (2) und das zweite Ende (21) in dem Außenrahmen (3) fest eingespannt ist und der Biegestab (12) die Biegebeanspruchung bei der Bewegung des Innenrahmens (2) gegenüber dem Außenrahmen (3) aufnimmt.
  11. Strangführungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (8) als ein Druckmittelzylinder (22) und dessen Kolbenstange (23) als ein Biegestab (12) ausgeführt sind.
  12. Strangführungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem stabförmigen Bauteil (9, 12, 13) und dem Innen- oder Außenrahmen (2 oder 3) eine Beilage (24) oder ein Betätigungselement zur Anpassung des Strangführungselements an unterschiedliche Gießdicken angeordnet ist.
  13. Verwendung des Strangführungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer Stranggießmaschine zur Herstellung eines Stranges, vorzugsweise mit einem Querschnitt für Brammen oder Dünnbrammen, aus Stahl.
  14. Verwendung des Strangführungselements nach Anspruch 13 als ein Biegesegment zur Umlenkung des Stranges von einer vertikalen in eine gebogene Richtung.
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