EP4489928B1 - Bogensegment einer strangführungseinrichtung - Google Patents

Bogensegment einer strangführungseinrichtung

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Publication number
EP4489928B1
EP4489928B1 EP23703560.5A EP23703560A EP4489928B1 EP 4489928 B1 EP4489928 B1 EP 4489928B1 EP 23703560 A EP23703560 A EP 23703560A EP 4489928 B1 EP4489928 B1 EP 4489928B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strip guide
rollers
guide rollers
strip
driven
Prior art date
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Active
Application number
EP23703560.5A
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English (en)
French (fr)
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EP4489928A1 (de
Inventor
Axel Weyer
Christoph Tischner
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4489928A1 publication Critical patent/EP4489928A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4489928B1 publication Critical patent/EP4489928B1/de
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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
    • B22D11/1285—Segment changing devices for supporting or guiding frames
    • 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
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads
    • 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
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1287—Rolls; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • 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
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/142—Plants for continuous casting for curved casting

Definitions

  • the invention relates to an arc segment in the arc region of a strand guiding device for guiding and deflecting a cast metal strand into the horizontal after leaving a mold.
  • each arch segment comprises an upper frame and a lower frame, each of which rotatably supports a plurality of strand guide rollers.
  • the upper frame and the lower frame are connected to one another, in particular, positioned relative to one another, such that their respective strand guide rollers are spaced apart from one another and span an arcuate guide channel for the passage of the cast strand.
  • the individual strand guide rollers on the upper frame and the lower frame may or may not be rotationally driven.
  • the cast strand after leaving the mold, has a tendency to bulge, i.e. to bulge, particularly due to a so-called ferrostatic pressure that prevails inside the strand that has not yet solidified, particularly where it is not prevented from doing so in the strand guide area, for example by strand guide rollers, i.e. particularly in the spaces between two strand guide rollers adjacent in the casting direction.
  • the invention is based on the object of developing a known arc segment and a known strand guide with such an arc segment in such a way that bulging of the cast strand in the arc region of the strand guide is reduced.
  • the European patent application EP 2 682 204 A2 discloses a blocking element for a roll shell of a roll line of a continuous casting plant with a rotatable shaft having a coolant line, wherein the roll shell is arranged such that it is mounted on the rotatable shaft in a rotationally fixed manner.
  • the roll shell comprises at least one coolant channel arranged such that it is in fluid communication with the coolant line, wherein the coolant channel has at least one fluid inlet and at least one fluid outlet.
  • the blocking element is arranged such that it supplies coolant to the at least one fluid inlet and receives coolant from the at least one coolant outlet.
  • the German patent application DE 10 2015 202 608 A1 discloses a casting system for casting liquid metal, in particular steel, into a cast strand.
  • the casting system comprises a mold for producing a cast strand from the supplied molten metal and a strand guide for transferring the cast strand to the horizontal position.
  • the strand guide has at least one input roller element arranged downstream of the mold in the casting direction and an output roller element further downstream.
  • the invention proposes that the input roller segment and the output roller segment of the strand guide be constructed identically.
  • the international patent application WO 2015/000968 A1 discloses a casting-rolling plant for producing metallic rolled stock, comprising: a casting line with a mold for vertically casting a cast strand and with a strand guide, which has a roller conveyor for deflecting the cast strand from the vertical to the horizontal, a straightening device, a shear for cutting the cast strand into slabs, and an exit roller conveyor.
  • the casting plant further comprises a rolling line arranged parallel to the casting line, offset from the casting line, with an inlet roller conveyor and a Steckel rolling mill for rolling the slabs into the rolled stock.
  • the plant has a transverse displacement device for transversely transporting the slabs from the exit roller conveyor of the strand guide to the inlet roller conveyor of the rolling line, and a furnace for heating the slabs during
  • the casting and rolling plant is characterized by the fact that the furnace complete transverse displacement device as well as at least part of the exit roller table of the strand guide and at least part of the entry roller table of the rolling line; and that the inlet of the furnace for the slabs is arranged in the casting line and the outlet of the furnace for the slabs is arranged in the rolling line.
  • the invention is based on the object of further developing a known arc segment and a known strand guide comprising such an arc segment, as well as known casting plants each having such a strand guide, such that the distances between each two strand guide rollers adjacent in the casting direction on the upper frame and/or the lower frame can be reduced in the casting direction.
  • This object is achieved with regard to the arc segment for the subject matter of patent claim 1.
  • the arc segment according to the invention is characterized in that the driven strand guide roller is in the form of a journal roller and at least some, preferably at least 3, more preferably at least 5, more preferably all of the non-driven strand guide rollers are in the form of axle rollers; and that the driven journal rollers have a larger diameter than the non-driven axle rollers.
  • Strand guide rollers support the warm cast strand on its broad sides and are typically dimensioned so that they can absorb predetermined bearing or support loads for carrying the cast strand within the strand guide device and so that the necessary adjusting forces can be applied to the cast strand via the strand guide rollers.
  • the adjusting forces must be dimensioned large enough, particularly in the case of driven strand guide rollers, to convey the cast strand within the strand guide device.
  • the adjusting forces must be dimensioned so that they can counteract the ferrostatic forces of the not yet fully solidified cast strand perpendicular to the surface of the cast strand and thus any bulging of the cast strand.
  • the strand guide rollers must be designed for these and possible other loads, such as liquid core reduction and/or soft reduction.
  • the smaller roller diameter offers the advantage that the distances between any two adjacent strand guide rollers on the upper frame and/or the lower frame can be reduced in the casting direction.
  • This allows the number of strand guide rollers on the upper and/or lower frame to be increased compared to the exclusive use of pin-type rollers.
  • the required supporting and support loads and positioning forces of an entire segment area can then be distributed across the larger number of strand guide rollers, with the advantage that each individual strand guide roller can be designed for a lower load.
  • the smaller (clear) roller spacing and the increased number of strand guide rollers lead to reduced bulging of the cast strand, i.e., to reduced stretching of the outer and, in particular, the inner fibers (liquid-solid phase boundary) of the still-warm cast strand in the area between two adjacent strand guide rollers. This enables improved surface and internal quality of the cast strand while simultaneously increasing casting speed and thus increasing productivity.
  • a strand guide device comprising at least one of the curved segments according to the invention and preferably comprising a cooling device for the strand guide rollers of the curved segment.
  • Arched plants typically have an arched mold to which arched segments are connected in the casting direction.
  • Curved systems in this respect, consist only of curved segments.
  • Vertical bending systems in contrast, have a vertically aligned, straight mold, to which one or more vertical segments are initially connected in the casting direction, before curved segments are connected to the vertical segments.
  • the strand guide in vertical bending systems therefore consists of both vertical segments and curved segments.
  • the present invention relates to the strand guides and curved segments in curved systems and vertical bending systems. The invention does not relate to the vertical segments mentioned.
  • the curved segment according to claim 1 applies equally to both undivided and split strand guide rollers.
  • the strand guide rollers of the curved segments are divided into a plurality of sub-rollers over their entire bale length, with support bearings for the upper or lower frame being provided between the sub-rollers.
  • total bale length includes not only the bale lengths of the sub-rollers but also the width of the support bearings.
  • FIG. 1 shows a casting plant 100 according to the invention.
  • a melt in particular a steel melt
  • an intermediate container 120 typically a so-called tundish
  • the initially still liquid melt is primarily cooled, so that a so-called strand shell forms on the walls of the mold.
  • the cast strand 200 partially solidified in this way, with a solid strand shell but still a liquid core, is then withdrawn from the mold 140 and deflected horizontally with the aid of the segmented strand guide 150.
  • Figure 1 Using the example of a so-called curved system, it shows that the strand guide in the casting direction G behind the mold 140 initially consists of an arcuate part 150-I and then a horizontal part 150-II. Both parts consist of a plurality of so-called segments arranged one behind the other in the casting direction G to guide the cast strand.
  • Each segment consists of an upper frame 162 and a lower frame 164, each of which preferably supports a plurality of strand guide rollers 170 that are rotatably mounted.
  • the upper frame and the lower frame 162, 164 are connected to one another in such a way that their respective strand guide rollers 170 are spaced apart from one another and define a guide channel for the passage of the cast strand 200.
  • the strand guide 150-I is curved because the strand guide rollers 170 there define a curved guide channel for the cast strand 200.
  • the segments there are therefore also referred to as curved segments 160.
  • Fig. 2 illustrates two such arc segments 160 in detail. Particularly visible is the arc-shaped guide channel spanned by the arc segments 160, whose outer radius r corresponds to the radius of the casting arc.
  • the arc segments 160 have driven and non-driven strand guide rollers 170.
  • the arch segments are the subject of the present invention.
  • the white strand guide rollers symbolize that they are not driven, while the strand guide rollers marked with a cross symbolize driven rollers.
  • the rollers of the strand guide segments form a horizontal, straight guide channel. Segments with a straight guide channel are not the subject of the present invention.
  • Figure 3 illustrates two different basic types of strand guide rollers, namely so-called pin rollers, as shown in the upper illustration of Fig. 3 shown, and so-called axle rollers, or also called shell rollers, as shown in the lower figure of Fig. 3 As shown in Figure 3
  • the difference between the two roller types is that with the journal roller, the roller spindle and roller barrel are formed as a single piece, while the axle roller is constructed in multiple parts.
  • the axle roller there is typically a fixed, i.e., non-rotating spindle, and a roller shell is rotatably mounted on this rotary spindle via a roller bearing.
  • the journal roller is typically used as a drive roller because the drive torque acting on the journal of the journal roller is also directly transmitted to the barrel of the journal roller.
  • the axle roller is typically not used as a driven roller because, as mentioned, its axle is typically clamped in a rotationally fixed manner.
  • At least one of the strand guide rollers on the upper frame 162 and/or the lower frame 164 is in the form of a Axle roller is formed.
  • the arch segment 160 has at least one driven and one non-driven strand guide roller 170 on its upper frame 162.
  • the first exemplary embodiment provides for each to be designed in the form of a journal roller.
  • the non-driven strand guide rollers 170 at least some, preferably at least three, more preferably at least five, more preferably all, are designed in the form of axle rollers.
  • the design of the driven strand guide rollers in the form of journal rollers is still necessary in order to transmit the torque of a drive device via the journal of the roller to the barrel of the journal roller.
  • non-driven strand guide rollers there is no need for a rotary drive, and therefore, according to the present invention, they are designed in the form of axle rollers in order to be able to utilize the associated advantages described above, in particular the reduced roller spacing a when two strand guide rollers are arranged next to one another in the casting direction.
  • the driven journal rollers have a larger diameter than the non-driven axle rollers.
  • the radius r of the casting arc of the arc segment is less than or equal to 7 m.
  • the casting arc is measured as shown in Figure 2 shown, from the center of the arc of the strand guide to the support surface for the cast strand within the strand guide device formed by the outer sides of the strand guide rollers of the subframe.
  • the clear distance d between the outer surfaces of two strand guide rollers 170 on the upper frame 162 and the lower frame 164, which are arranged transversely to the casting direction G as a pair of rollers, is less than or equal to 210 mm.
  • At least 6, preferably at least 7, further preferably at least 8 or further preferably at least 9 strand guide rollers are rotatably mounted on the upper frame and the lower frame.
  • the strand guide rollers of the curved segment according to the invention each have a total barrel length transverse to the casting direction of up to 2,400 mm. This enables the curved segment according to the invention to guide cast strands with widths of up to 2,350 mm, preferably up to 2,200 mm.
  • the strand guide device typically has a secondary cooling device for cooling the cast strand.
  • the nozzles of the secondary cooling device are then typically arranged between two strand guide rollers adjacent in the casting direction and aligned such that coolant sprays through the gap between the two adjacent strand guide rollers onto the cast strand guided in the strand guide device. Due to the placement of the secondary cooling nozzles between adjacent strand guide rollers, a minimum clearance a between two strand guide rollers adjacent in the casting direction is required, which is, for example, 40-50 mm. On the fixed side of the curved segment according to the invention, the clearance a is a maximum of 50 mm, preferably a maximum of 45 mm.
  • these nozzles of the secondary cooling device can also be used to To cool strand guide rollers from the outside. Therefore, the present invention provides that the nozzles of the strand guide device are designed and aligned to spray coolant not only onto the cast strand, but also onto the strand guide rollers.
  • the strand guide rollers are cooled from the outside in this way. This applies primarily to the non-driven strand guide rollers, which are preferably designed as axle rollers, because these typically, but not necessarily, do not have internal cooling.
  • this type of cooling can also be used for the driven strand guide rollers, which according to the invention are typically designed as journal rollers, regardless of whether the journal rollers are cooled internally or not. If necessary, both the internal cooling and the external cooling through the nozzles of the secondary cooling device then work together.
  • the secondary cooling device is also not available for cooling the strand guide rollers.
  • the warm cast strand is cooled via contact with the strand guide rollers and the prevailing ambient temperature.
  • the (clear) distance a between two adjacent strand guide rollers in the casting direction can theoretically be reduced to a minimum of 0 mm on the fixed and loose sides of the arc segment.
  • the fixed side of the arc segment is typically formed on the outside of the arc by the lower frames 164, while the loose side on the inside of the arc is formed by the upper frames 162.
  • the strand guide rollers can also be cooled by the external cooling device, whose nozzles are then arranged and designed to spray coolant (only) onto the outer sides of the strand guide rollers 170 (and not directly onto the cast strand).
  • the external cooling has an additional effect.
  • the cooling device is only provided – as described – for external cooling of the strand guide rollers, it can be equipped with a smaller cooling capacity than the secondary cooling device, which is designed for cooling the cast strand.
  • the external cooling only needs to be dimensioned such that it is sufficient to cool the strand guide rollers; it does not have to be designed for cooling the cast strand.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bogensegment im Bogenbereich einer Strangführungseinrichtung zum Führen und Umlenken eines gegossenen Gießstrangs aus Metall nach Verlassen einer Kokille in die Horizontale.
  • Strangführungseinrichtungen mit Bogensegmenten sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 009 136 A1 . Diese Patentanmeldung lehrt, dass jedes Bogensegment einen Oberrahmen und einen Unterrahmen aufweist, an dem jeweils eine Mehrzahl von Strangführungsrollen drehbar gelagert sind. Der Oberrahmen und der Unterrahmen sind derart miteinander verbunden, insbesondere gegeneinander angestellt, dass sich ihre jeweiligen Strangführungsrollen beabstandet zueinander gegenüberstehen und einen bogenförmigen Führungskanal aufspannen zum Durchleiten des Gießstrangs. Die einzelnen Strangführungsrollen an dem Oberrahmen und dem Unterrahmen können drehangetrieben sein oder nicht.
  • Weiterhin ist es im Stand der Technik des Stranggießens bekannt, dass der Gießstrang nach Verlassen der Kokille insbesondere aufgrund eines sogenannten ferrostatischen Druckes, der im Inneren des noch nicht durcherstarrten Stranges herrscht, die Tendenz hat auszubeulen, d.h. auszubauchen, insbesondere dort, wo er im Bereich der Strangführung nicht z. B. durch Strangführungsrollen daran gehindert wird, also insbesondere in den Zwischenräumen zwischen zwei in Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Bogensegment und eine bekannte Strangführung mit einem derartigen Bogensegment dahingehend weiterzubilden, dass eine Ausbauchung des Gießstrangs im Bogenbereich der Strangführung reduziert wird.
  • Die europäische Patentanmeldung EP 2 682 204 A2 offenbart ein Blockierelement für einen Walzenmantel einer Walzenlinie einer Stranggussanlage mit einer drehbaren Welle, die eine Kühlmittelleitung aufweist, wobei der Walzenmantel so angeordnet ist, dass er drehfest auf der drehbaren Welle gelagert ist. Der Walzenmantel umfasst mindestens einen Kühlmittelkanal, der so angeordnet ist, dass er in Fluidverbindung mit der Kühlmittelleitung steht, wobei der Kühlmittelkanal mindestens einen Fluideinlass und mindestens einen Fluidauslass aufweist. Das Sperrelement ist so angeordnet, dass es dem mindestens einen Fluideinlass Kühlmittel zuführt und Kühlmittel aus dem mindestens einen Kühlmittelauslass aufnimmt.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 202 608 A1 offenbart eine Gießanlage zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere Stahl zu einem Gießstrang. Die Gießanlage umfasst eine Kokille zum Erzeugen eines Gießstrangs aus der zugeführten Metallschmelze und eine Strangführung zum Überführen des Gießstrangs in die Horizontale. Die Strangführung weist mindestens ein der Kokille in Gießrichtung nachgeordnetes Eingangsrollenelement und weiter nachfolgend ein Ausgangsrollenelement auf. Um die Strangführung einfacher und kostengünstiger herstellen und warten zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Eingangsrollensegment und das Ausgangsrollensegment der Strangführung baugleich auszubilden.
  • Die internationale Patentanmeldung WO 2015/000968 A1 offenbart eine Gießwalzanlage zum Herstellen von metallischem Walzgut, aufweisend: eine Gießlinie mit einer Kokille zum vertikalen Gießen eines Gießstrangs und mit einer Strangführung, welche einen Rollenteppich zum Umlenken des Gießstrangs aus der Vertikalen in die Horizontale, eine Richteinrichtung, eine Schere zum Zerteilen des Gießstrangs in Brammen, und einen Auslaufrollengang aufweist. Die Gießanlage weist weiterhin eine parallel versetzt zu der Gießlinie angeordnete Walzlinie mit einem Einlaufrollgang und mit einem Steckelwalzwerk zum Walzen der Brammen zu dem Walzgut auf. Außerdem verfügt die Anlage über eine Querverschiebeeinrichtung zum Quertransportieren der Brammen von dem Auslaufrollgang der Strangführung zu dem Einlaufrollgang der Walzlinie, und einen Ofen zum Erwärmen der Brammen während des Quertransportes. Die Gießwalzanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen die komplette Querverschiebeeinrichtung sowie zumindest einen Teil des Auslaufrollgangs der Strangführung und zumindest einen Teil des Einlaufrollgangs der Walzlinie mit einschließt; und dass der Einlauf des Ofens für die Brammen in der Gießlinie und der Auslauf des Ofens für die Brammen in der Walzlinie angeordnet ist.
  • Die US-Patentanmeldung US 2021/0197252 A1 offenbart eine bogenförmige Strangführungseinrichtung mit Strangführungsrollen an der Bogeninnenseite und an der Bogenaußenseite, wobei zumindest einzelne der Strangführungsrollen in Form von Achsenrollen ausgebildet sind, die jeweils eine feststehende Achse haben. Der Patentanspruch 1 ist gegenüber dieser Druckschrift abgegrenzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Bogensegment und eine bekannte Strangführung mit einem derartigen Bogensegment sowie bekannte Gießanlagen mit jeweils einer derartigen Strangführung dahingehend weiterzubilden, dass die Abstände zwischen jeweils zwei in Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen an dem Oberrahmen und/oder dem Unterrahmen in Gießrichtung reduziert werden können. Diese Aufgabe wird bezüglich des Bogensegmentes für den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach ist das erfindungsgemäße Bogensegment dadurch gekennzeichnet, dass die angetriebene Strangführungsrolle in Form einer Zapfenrolle und zumindest einzelne, vorzugsweise mindestens 3, weiter vorzugsweise mindestens 5, weiter vorzugsweise alle der nicht-angetriebenen Strangführungsrollen in Form von Achsenrollen ausgebildet sind; und dass die angetriebenen Zapfenrollen einen größeren Durchmesser aufweisen als die nicht-angetriebenen Achsenrollen.
  • Strangführungsrollen stützen den warmen Gießstrang auf seinen Breitseiten und werden typischerweise so dimensioniert, dass sie vorbestimmte Trag- oder Stützlasten zum Tragen des Gießstrangs innerhalb der Strangführungseinrichtung aufnehmen können und dass erforderliche Anstellkräfte über die Strangführungsrollen auf den Gießstrang aufgebracht werden können. Die Anstellkräfte sind insbesondere bei angetriebenen Strangführungsrollen groß genug zu dimensionieren zum Fördern des Gießstrangs innerhalb der Strangführungseinrichtung. Darüber hinaus sind die Anstellkräfte so zu dimensionieren, dass sie den ferrostatischen Kräften des noch nicht durcherstarrten Gießstranges senkrecht zur Oberfläche des Gießstrangs und damit einer Ausbauchung des Gießstrangs entgegenwirken können. Für diese und mögliche weitere Belastungen, wie z.B. Liquid-Core-Reduction und/oder Softreduction, müssen die Strangführungsrollen jeweils konstruktiv ausgelegt werden bzw. sein.
  • Der kleinere Rollendurchmesser wiederum bietet den Vorteil, dass die Abstände zwischen jeweils zwei in Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen an dem Oberrahmen und/oder dem Unterrahmen in Gießrichtung reduziert werden können. Dadurch kann die Anzahl von Strangführungsrollen an dem Ober- und/oder dem Unterrahmen erhöht werden gegenüber einer ausschließlichen Verwendung von Zapfenrollen. Die erforderlichen Trag- und Stützlasten und Anstellkräfte eines gesamten Segmentbereiches können dann über die größere Anzahl von Strangführungsrollen verteilt werden mit dem Vorteil, dass jede einzelne der Strangführungsrolle für eine geringere Belastung ausgelegt werden kann. Der kleinere (lichte) Rollenabstand und die erhöhte Anzahl von Strangführungsrollen führen zu einer verringerten Ausbauchung des Gießstrangs, d. h. zu einer verringerten Dehnung der Außen- und insbesondere der Innenfasern (Phasengrenze flüssig - fest) des noch warmen Gießstrangs im Bereich zwischen zwei benachbarten Strangführungsrollen. Dies ermöglicht eine verbesserte Oberflächen- und Innenqualität des Gießstrangs bei gleichzeitig höherer Gießgeschwindigkeit und damit höherer Produktivität.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Strangführungseinrichtung mit mindestens einem der erfindungsgemäßen Bogensegmente und mit vorzugsweise einer Kühleinrichtung für die Strangführungsrollen des Bogensegmentes gelöst. Die Vorteile dieser Strangführungseinrichtung entsprechen zunächst den oben mit Bezug auf das beanspruchte Bogensegment genannten Vorteilen.
  • Die Erfindung kann Anwendung finden in Gießanlagen in Form von Bogenanlagen und Senkrechtabbiegeanlagen gleichermaßen. Entsprechende Lösungen der Aufgabe sind in den Ansprüchen 11 und 12 angegeben.
  • Bogenanlagen besitzen typischerweise eine bogenförmige Kokille an die sich Bogensegmente in Gießrichtung anschließen. Die Strangführung besteht bei Bogenanlagen insofern nur aus Bogensegmenten. Senkrechtabbiegeanlagen haben dagegen eine vertikal ausgerichtete grade Kokille an die sich zunächst ein oder mehrere Vertikalsegmente in Gießrichtung anschließen, bevor sich an die Vertikalsegmente Bogensegmente anschließen. Die Strangführung bei Vertikalabbiegeanlagen besteht insofern sowohl aus Vertikalsegmenten wie auch aus Bogensegmenten. Die vorliegende Erfindung betrifft die Strangführungen und die Bogensegmente in Bogenanlagen und in Senkrechtabbiegeanlagen. Die Erfindung betrifft nicht die genannten Vertikalsegmente.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bogensegmentes und der erfindungsgemäßen Strangführung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung, das Bogensegment gemäß Anspruch 1 gilt sowohl für ungeteilte wie auch für geteilte Strangführungsrollen gleichermaßen. In letztem Fall sind die Strangführungsrollen der Bogensegmente über ihre Gesamtballenlänge in eine Mehrzahl von Teilrollen unterteilt, wobei zwischen den Teilrollen jeweils Stützlager zu dem Ober- oder Unterrahmen vorgesehen sind. Der Begriff "Gesamtballenlänge" schließt neben den Ballenlängen der Teilrollen auch die Breite der Stützlager mit ein.
  • Der Beschreibung sind drei Figuren beigefügt, wobei
    • Fig. 1
    eine Strangführungseinrichtung, insbesondere auch mit Bogensegmenten gemäß der Erfindung;
    Fig. 2
    eine Detailansicht der Bogensegmente gemäß Fig. 1; und
    Fig. 3
    Zapfenrollen und Achsenrollen im Vergleich zeigt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschreiben. Gleiche technische Elemente sind dabei in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Figur 1 zeigt eine Gießanlage 100 gemäß der Erfindung. Zu erkennen ist, dass eine Schmelze, insbesondere eine Stahlschmelze, typischerweise zunächst aus einer Gießpfanne 110 in einen Zwischenbehälter 120, typischerweise eine sogenannte Verteilerrinne, abgelassen wird, bevor die Schmelze aus dem Zwischenbehälter über ein Tauchrohr 130 in eine Kokille 140 gefüllt wird. In der Kokille 140 wird die zunächst noch flüssige Schmelze primär abgekühlt, so dass sich an den Wänden der Kokille eine sogenannte Strangschale ausbildet. Der auf diese Weise teilerstarrte Gießstrang 200 mit fester Strangschale aber noch flüssigem Kern wird sodann aus der Kokille 140 herausgezogen und mit Hilfe der segmentierten Strangführung 150 in die Horizontale umgelenkt. Figur 1 zeigt am Beispiel einer sogenannten Bogenanlage, dass die Strangführung in Gießrichtung G hinter der Kokille 140 zunächst aus einem bogenförmigen Teil 150-I und daran anschließend aus einem horizontalen Teil 150-II besteht. Beide Teile bestehen jeweils aus einer Mehrzahl von in Gießrichtung G hintereinander angeordneten sogenannten Segmenten, um den Gießstrang zu führen.
  • Jedes Segment besteht aus einem Oberrahmen 162 und einem Unterrahmen 164 an denen jeweils eine vorzugsweise gleiche Mehrzahl von Strangführungsrollen 170 drehbar gelagert ist. Der Oberrahmen und der Unterrahmen 162, 164 sind derart miteinander verbunden, dass sich ihre jeweiligen Strangführungsrollen 170 beabstandet einander gegenüberstehen und einen Führungskanal aufspannen zum Durchleiten des Gießstrangs 200.
  • Im oberen Verlauf, d.h. in Gießrichtung G hinter der Kokille 140 ist die Strangführung 150-I bogenförmig, weil die Strangführungsrollen 170 dort einen bogenförmigen Führungskanal für den Gießstrang 200 vorgeben. Die dortigen Segmente werden deshalb auch als Bogensegmente 160 bezeichnet. Fig. 2 veranschaulicht zwei solche Bogensegmente 160 im Detail. Zu erkennen ist insbesondere der von den Bogensegmenten 160 aufgespannte bogenförmige Führungskanal, dessen Außenradius r dem Radius des Gießbogens entspricht. Die Bogensegmente 160 weist angetriebene und nicht-angetriebene Strangführungsrollen 170 auf.
  • Die Bogensegmente sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung. In den Figuren 1 und 2 symbolisieren die weißen Strangführungsrollen, dass sie nicht angetrieben sind, während die durch ein Kreuz markierten Strangführungsrollen angetriebene Rollen symbolisieren.
  • Im Auslauf der Strangführung bilden die Rollen der Strangführungssegmente demgegenüber einen horizontalen geraden Führungskanal. Die Segmente mit geradem Führungskanal sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Figur 3 veranschaulicht zwei verschiedene Grundtypen von Strangführungsrollen, nämlich sogenannte Zapfenrollen, wie sie in der oberen Abbildung von Fig. 3 gezeigt sind, und sogenannte Achsenrollen, oder auch Mantelrollen genannt, wie sie in der unteren Abbildung von Fig. 3 gezeigt sind. Wie in Figur 3 zu erkennen ist, besteht der Unterschied zwischen den beiden Rollentypen darin, dass bei der Zapfenrolle die Rollenachse und der Rollenballen einstückig ausgebildet sind, während die Achsenrolle mehrteilig ausgebildet ist. Bei der Achsenrolle gibt es typischerweise eine feststehende, d.h. nicht-rotierende Achse und auf dieser Drehachse ist ein Rollenmantel über ein Rollenlager drehbar gelagert.
  • Die Zapfenrolle wird typischerweise als Antriebsrolle verwendet, weil ein an dem Zapfen der Zapfenrolle angreifendes Antriebsdrehmoment auch unmittelbar auf den Ballen der Zapfenrolle übertragen wird. Die Achsenrolle wird typischerweise nicht als angetriebene Rolle verwendet, weil ihre Achse, wie gesagt, typischerweise drehfest eingespannt ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eine der Strangführungsrollen an dem Oberrahmen 162 und/oder dem Unterrahmen 164 in Form einer Achsenrolle ausgebildet ist. Bezüglich der Vorteile dieser Erfindung wird auf die obigen Ausführungen im allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
  • Erfindungsgemäß weist das Bogensegment 160 an seinem Oberrahmen 162 jeweils mindestens eine angetriebene und nicht-angetriebene Strangführungsrolle 170 auf. Das gleiche gilt für den zugehörigen Unterrahmen 164. Für die jeweils angetriebenen Strangführungsrollen 170 sieht das erste Ausführungsbeispiel vor, diese jeweils in Form einer Zapfenrolle auszubilden. Von den nicht-angetriebenen Strangführungsrollen 170 sind zumindest einzelne, vorzugsweise mindestens drei, weiter vorzugsweise mindestens fünf, weiter vorzugsweise alle in Form von Achsenrollen ausgebildet. Die Ausbildung der angetriebenen Strangführungsrollen in Form von Zapfenrollen ist nach wie vor notwendig, um das Drehmoment einer Antriebseinrichtung über den Zapfen der Rolle auch auf den Ballen der Zapfenrolle zu übertragen. Bei den nicht-angetriebenen Strangführungsrollen entfällt das Erfordernis eines Drehantriebs und deshalb werden diese gemäß der vorliegenden Erfindung in Form Achsenrollen ausgebildet, um die damit verbundenen, zuvor beschriebenen Vorteile, insbesondere die reduzierten Rollenabstände a bei zwei in Gießrichtung nebeneinanderliegenden Strangführungsrollen auszunutzen zu können.
  • Die angetriebenen Zapfenrollen haben einen größeren Durchmesser als die nicht-angetriebenen Achsenrollen.
  • Weiterhin ist es im Hinblick auf eine geringe Bauhöhe der Strangführungseinrichtung vorteilhaft, wenn der Radius r des Gießbogens des Bogensegmentes kleiner oder gleich 7m ist. Der Gießbogen bemisst sich, wie in Figur 2 gezeigt, von dem Mittelpunkt des Bogens der Strangführung bis zu der von den Außenseiten der Strangführungsrollen des Unterrahmens gebildeten Auflagefläche für den Gießstrang innerhalb der Strangführungseinrichtung.
  • Weiterhin ist der lichte Abstand d zwischen den äußeren Oberflächen von jeweils 2 sich quer zur Gießrichtung G als Rollenpaar gegenüberstehenden Strangführungsrollen 170 an dem Oberrahmen 162 und dem Unterrahmen 164 kleiner gleich 210 mm.
  • Weiter vorteilhafterweise sind bei dem erfindungsgemäßen Bogensegment jeweils mindestens 6, vorzugweise mindestens 7, weiter vorzugsweise mindestens 8 oder weiter vorzugsweise mindestens 9 Strangführungsrollen an dem Oberrahmen und dem Unterrahmen drehbar gelagert.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Strangführungsrollen des erfindungsgemäßen Bogensegmentes jeweils eine Gesamtballenlänge quer zur Gießrichtung von bis zu 2.400 mm aufweisen. Dadurch ist das erfindungsgemäße Bogensegment in die Lage versetzt, Gießstränge mit Breiten bis zu 2.350 mm, vorzugsweise bis zu 2.200 mm führen zu können.
  • Die Strangführungseinrichtung verfügt typischerweise über eine Sekundärkühlungseinrichtung zum Kühlen des Gießstrangs. Die Düsen der Sekundärkühlungseinrichtung sind dann typischerweise jeweils zwischen zwei in Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen angeordnet und so ausgerichtet, dass Kühlmittel durch den Spalt zwischen den beiden benachbarten Strangführungsrollen auf den in der Strangführungseinrichtung geführten Gießstrang spritzen. Durch die Einbringung der Düsen der Sekundärkühlung zwischen benachbarten Strangführungsrollen ist ein Mindestmaß für den lichten Abstand a zwischen zwei in Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen erforderlich, der beispielsweise 40-50mm beträgt. Auf der Festseite des erfindungsgemäßen Bogensegmentes beträgt der lichte Abstand a maximal 50mm, vorzugsweise maximal 45mm.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung können diese Düsen der Sekundärkühlungseinrichtung jedoch auch dazu verwendet werden, die Strangführungsrollen von außen zu kühlen. Deshalb sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die Düsen der Strangführungseinrichtung ausgebildet und ausgerichtet sind, Kühlmittel nicht nur auf den Gießstrang, sondern auch auf die Strangführungsrollen zu spritzen. Die Strangführungsrollen werden auf diese Weise von außen gekühlt. Dies gilt primär für die vorzugsweise als Achsenrollen ausgebildeten nicht-angetriebenen Strangführungsrollen, weil diese typischerweise, aber nicht zwingend notwendig, keine innere Kühlung aufweisen. Gleichermaßen kann diese Art der Kühlung auch für die erfindungsgemäß typischerweise als Zapfenrollen ausgebildeten angetriebenen Strangführungsrollen verwendet werden, unabhängig davon, ob die Zapfenrollen intern gekühlt werden oder nicht. Gegebenenfalls wirken dann sowohl die interne Kühlung wie auch die externe Kühlung durch die Düsen der Sekundärkühlungseinrichtung zusammen.
  • In den Fällen, in denen die Strangführungseinrichtung keine Sekundärkühlungseinrichtung für den Gießstrang aufweist, steht die Sekundärkühlungseinrichtung auch nicht zur Kühlung der Strangführungsrollen zur Verfügung. In diesem Fall erfolgt die Kühlung des warmen Gießstrangs über den Kontakt zu den Strangführungsrollen und die herrschende Umgebungstemperatur. Hierdurch kann der (lichte) Abstand a zwischen zwei in Gießrichtung benachbarten Strangführungsrollen im Minimum theoretisch bis auf 0mm auf der Fest- und der Losseite des Bogensegmentes reduziert werden. Das bedeutet vorteilhafterweise eine maximale Anzahl von Strangführungsrollen pro Bogensegment. Die Festseite des Bogensegmentes ist typischerweise auf der Bogenaußenseite gebildet durch die Unterrahmen 164, während die Losseite auf der Bogeninnenseite durch die Oberrahmen 162 gebildet ist.
  • Insbesondere wenn keine Sekundärkühlung vorhanden ist, ist typischerweise eine Innenkühlung für die angetriebenen und/oder die nicht-angetriebenen Strangführungsrollen vorzusehen, d. h. unabhängig davon, ob es sich um Zapfenrollen oder Achsenrollen handelt.
  • Alternativ oder zusätzlich zu der Innenkühlung - und insbesondere wenn keine Sekundärkühlungseinrichtung vorgesehen ist - können die Strangführungsrollen auch durch die äußere Kühleinrichtung gekühlt werden, deren Düsen dann so angeordnet und ausgebildet sind, dass sie Kühlmittel (nur) auf die Außenseiten der Strangführungsrollen 170 (und nicht direkt auf den Gießstrang) spritzen. Das gilt unabhängig davon, ob die Strangführungsrollen angetrieben sind oder nicht. Im Falle einer Innenkühlung wirkt die äußere Kühlung zusätzlich. Vorteilhafterweise kann die Kühleinrichtung, wenn sie lediglich - wie beschrieben - für eine äußere Kühlung der Strangführungsrollen vorgesehen ist, mit einer kleineren Kühlleistung ausgestattet sein als die Sekundärkühlungseinrichtung, die zum Kühlen des Gießstrangs ausgelegt ist. Die äußere Kühlung muss nur so dimensioniert werden, dass sie ausreicht, die Strangführungsrollen zu kühlen; sie muss nicht für eine Kühlung des Gießstrangs ausgelegt sein.
    • Bezugszeichenliste:
    • 100
    Gießanlage
    110
    Gießpfanne
    120
    Zwischenbehälter
    130
    Tauchrohr
    140
    Kokille
    150
    Strangführungseinrichtung
    150-I
    bogenförmiger Teil der Strangführung
    150-II
    horizontaler Teil der Strangführung
    160
    Bogensegment
    162
    Oberrahmen
    164
    Unterrahmen
    170
    Strangführungsrollen
    200
    Gießstrang
    a
    lichter Abstand zwischen zwei in Gießrichtung nebeneinanderliegenden Rollen
    d
    lichter Abstand von zwei quer zur Gießrichtung gegenüberliegenden Rollen
    G
    Gießrichtung
    r
    Radius des Gießbogens

Claims (12)

  1. Bogensegment (160) im Bogenbereich einer Strangführungseinrichtung (150) zum Führen und Umlenken eines gegossenen Gießstrangs (200) aus Metall nach Verlassen einer Kokille (140) in die Horizontale, aufweisend
    eine Mehrzahl von Strangführungsrollen, (170), die beabstandet einander gegenüberstehen und einen bogenförmigen Führungskanal aufspannen zum Durchleiten des Gießstrangs (200);
    wobei zumindest eine der Strangführungsrollen in Form einer Achsenrolle mit feststehender Achse ausgebildet ist;
    einen Oberrahmen (162) an dem die Mehrzahl von Strangführungsrollen (170) drehbar gelagert sind; und
    einen Unterrahmen (164) an dem ebenfalls eine Mehrzahl von Strangführungsrollen (170) drehbar gelagert sind;
    wobei der Oberrahmen (162) und der Unterrahmen (164) derart miteinander verbunden sind, dass ihre jeweiligen gegenüberstehenden Strangführungsrollen (170) den Führungskanal aufspannen;
    wobei
    die zumindest eine Strangführungsrolle (170) in Form der Achsenrolle an dem Oberrahmen (162) und/oder dem Unterrahmen (164) ausgebildet ist; und
    wobei das Bogensegment (160) an seinem Ober- oder Unterrahmen (162, 164) jeweils mindestens eine angetriebene und eine nicht-angetriebene Strangführungsrolle (170) aufweist;
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die angetriebene Strangführungsrolle (170) in Form einer Zapfenrolle und zumindest einzelne, vorzugsweise mindestens 3, weiter vorzugsweise mindestens 5, weiter vorzugsweise alle der nicht-angetriebenen Strangführungsrollen (170) in Form von Achsenrollen ausgebildet sind; und
    dass die angetriebenen Zapfenrollen einen größeren Durchmesser aufweisen als die nicht-angetriebenen Achsenrollen.
  2. Bogensegment (160) nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Radius des Gießbogens (r) des Bogensegmentes (160) kleiner oder gleich 7m ist.
  3. Bogensegment (160) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der lichte Abstand (d) zwischen den äußeren Oberflächen von zwei sich quer zur Gießrichtung (G) als Rollenpaar gegenüberstehenden Rollen an dem Ober- und dem Unterrahmen (162, 164) kleiner gleich 210mm beträgt.
  4. Bogensegment (160) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jeweils mindestens 6, vorzugsweise mindestens 7, weiter vorzugsweise mindestens 8 oder weiter vorzugsweise mindestens 9 Strangführungsrollen (170) an dem Ober- und dem Unterrahmen (162, 164) drehbar gelagert sind.
  5. Bogensegment (160) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das die Strangführungsrollen (170) jeweils eine Gesamtballenlänge quer zur Gießrichtung (G) von bis zu 2400mm aufweisen.
  6. Strangführungseinrichtung (150) zum Führen und Umlenken eines gegossenen Gießstrangs (200) aus Metall nach Verlassen einer Kokille (140) in die Horizontale
    gekennzeichnet durch
    mindestens ein Bogensegment (160) nach einem der vorangegangenen Ansprüche; und
    eine Kühleinrichtung für die Strangführungsrollen (170) des Bogensegmentes (160).
  7. Strangführungseinrichtung (150) nach Anspruch6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Sekundärkühlungseinrichtung vorgesehen ist zum Kühlen des Gießstrangs (200); und
    dass die Kühleinrichtung für die angetriebenen und/oder nicht-angetriebenen Strangführungsrollen (170) ausgebildet ist in Form der Sekundärkühlungseinrichtung, wobei die Düsen der Sekundärkühlungseinrichtung ausgebildet und ausgerichtet sind, Kühlmittel nicht nur auf den Gießstrang (200), sondern auch auf die Strangführungsrollen (170) zu spritzen.
  8. Strangführungseinrichtung (150) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der lichte Abstand (a) zwischen zwei in Gießrichtung (G) benachbarten Strangführungsrollen (170) mit dazwischen angeordneter Düse der Sekundärkühlungseinrichtung auf der Festseite des Bogensegmentes (160) maximal 50mm, vorzugsweise maximal 45mm beträgt.
  9. Strangführungseinrichtung (150) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass keine Sekundärkühleinrichtung in der Strangführungseinrichtung (150) vorgesehen ist; und
    dass die Kühleinrichtung für eine Innenkühlung der angetriebenen und/oder der nicht-angetriebenen Strangführungsrollen (170) ausgebildet ist.
  10. Strangführungseinrichtung (150) nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der lichte Abstand (a) zwischen zwei in Gießrichtung (G) benachbarten Strangführungsrollen (170) auf der Festseite des Bogensegmentes (160) maximal 5mm, vorzugsweise maximal 3mm, weiter vorzugsweise maximal 1mm beträgt.
  11. Gießanlage in Form einer Senkrechtabbiegeanlage zum Erzeugen eines Gießstrangs, aufweisend:
    eine vertikal ausgerichtete gerade Kokille;
    gekennzeichnet durch
    eine der Kokille nachgeordnete Strangführungseinrichtung (150) gemäß einem der Ansprüche 6 bis10,
    wobei zwischen der Kokille und dem mindestens einen Bogensegment (160) mindestens ein Vertikalsegment angeordnet ist zum senkrechten Überführen des Gießstrangs (200) aus der Kokille in das Bogensegment.
  12. Gießanlage in Form einer Bogenanlage zum Erzeugen eines Gießstrangs, aufweisend:
    eine gebogene Kokille;
    gekennzeichnet durch
    eine der Kokille nachgeordnete Strangführungseinrichtung (150) gemäß einem der Ansprüche 6 bis10.
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