ITUB20155789A1

ITUB20155789A1 - Unita? di guida per bramme in un impianto di colata continua

Info

Publication number: ITUB20155789A1
Application number: ITUB2015A005789A
Authority: IT
Inventors: Guido Carnelutti; Fabio Vecchiet; Perluigi Fabbro; Stefano Puzzo; Riccardo Conte
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-05-20
Also published as: EP3377246A1; US20180326476A1; WO2017085699A1; CN108430669B; EP3377246B1; CN108430669A; US10549342B2; PL3377246T3

Description

UNITA’ DI GUIDA PER BRAMME IN UN IMPIANTO DI COLATA CONTINUA

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un’unità di guida per bramme, utilizzabile in un impianto di colata continua, che ha la funzione di sostenere, guidare e raddrizzare il prodotto colato in avanzamento.

Stato della tecnica

I rulli di guida per bramme in impianti di colata continua sono soggetti ad elevate usure, in particolare nella parte a contatto con il prodotto, e per questo motivo devono essere opportunamente manutenuti o sostituiti.

Attualmente le tipologie di rulli maggiormente utilizzati come guide per la colata negli impianti di colata continua bramme sono:

- rulli a corpo solido con raffreddamento centrale o periferico (PDR = Peripheral Drilled Rolls), in cui per rullo a corpo solido si intende un rullo in cui sia la parte a contatto con la bramma, che quella sulla quale sono montati i cuscinetti ed i supporti sono costituite da un unico pezzo opportunamente lavorato;

- rulli con camicia calettata su un albero mediante chiavetta, anche questi rulli presentano un raffreddamento centrale dell’albero o un raffreddamento periferico sulla camicia.

Svantaggiosamente i rulli a corpo solido richiedono costi e tempi elevati di produzione. In particolare, essendo realizzati in un unico pezzo, richiedono l’approvvigionamento dei materiali grezzi, il taglio a misura e le lavorazioni del corpo rullo. Questi rulli realizzati in un unico pezzo, sostenuto lateralmente da cuscinetti, prevedono per essere correttamente raffreddati la realizzazione di fori passanti all’interno del corpo del rullo stesso, che attualmente risultano essere molto costosi da realizzare. Inoltre il rullo, una volta subita la normale usura dovuta al contatto continuo con il materiale in avanzamento, deve essere opportunamente ricondizionato e, successivamente, sostituito, comportando costi di fermo macchina e smaltimento dei materiali usurati.

D’altra parte l’utilizzo dei rulli con camicia calettata sull’albero presenta lo svantaggio di richiedere un un dispositivo adeguato (pressa) per procedere allo smontaggio dell’elemento usurabile (camicia) dall’albero interno del rullo. Tale operazione spesso causa il danneggiamento dell’albero e della camicia stessa. Inoltre nel caso dei rulli con camicia calettata direttamente sull’albero, la tipologia con raffreddamento periferico (PDR) è più efficiente dato che l’acqua è distribuita dai canali più vicino alla superficie di contatto con la bramma ad alta temperatura; la difficoltà di questa configurazione tuttavia riguarda i canali di raffreddamento, realizzati nella camicia, che devono assicurare la tenuta rispetto al materiale e la pulizia interna per non rischiare occlusioni (rischio di clogging).

Infine, nel caso di rulli con camicia dello stato della tecnica a raffreddamento centrale, un singolo canale centrale è ricavato nell’albero interno. Con questa soluzione si ha un raffreddamento meno efficace, essendo le zone periferiche del rullo, più vicine alla bramma, non raffreddate in modo ottimale.

Nasce quindi l’esigenza di realizzare un sistema di guida per bramme che consenta di superare i suddetti inconvenienti.

Sommario dell’invenzione

Scopo primario della presente invenzione è quello di realizzare un’unità di guida per bramme costituita da rulli aventi componenti semplici da realizzare e assemblare, che permettano un’elevata precisione nel contatto tra gli elementi ad un basso costo, e che siano capaci di garantire un raffreddamento ottimale dei rulli in ogni loro parte.

Un altro scopo dell’invenzione è di realizzare un’unita di guida per bramme avente un elemento esterno e consumabile dei rulli, che possa essere messo in contatto con il prodotto in avanzamento, rapidamente e facilmente sostituibile in pochi semplici passi, permettendo così una manutenzione più veloce rispetto allo stato dell’arte, ed evitando al tempo stesso danni all’elemento interno del rullo.

La presente invenzione, pertanto, si propone di raggiungere gli scopi sopra discussi realizzando un’unità di guida per bramme che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende almeno due rulli connessi tra loro lungo un comune asse X di rotazione, in cui ciascun rullo comprende un primo elemento tubolare ed un secondo elemento tubolare esterno e coassiale all’asse X e al primo elemento tubolare, e removibile da detto primo elemento tubolare, in cui ciascun rullo comprende alle proprie due estremità un rispettivo mozzo, in cui in ciascun rullo sono previsti canali di raffreddamento tra detto primo elemento tubolare e detto secondo elemento tubolare per il passaggio di un liquido di raffreddamento, in cui detti canali di raffreddamento sono definiti da scanalature realizzate su una superficie esterna del primo elemento tubolare e chiuse da una superficie interna centrale del secondo elemento tubolare, ed in cui ciascun mozzo è provvisto di cavità comunicanti con i canali di raffreddamento del rispettivo rullo in modo da definire un percorso per il liquido di raffreddamento da una prima estremità ad una seconda estremità dell’unità di guida, attraversante detti almeno due rulli.

Vantaggiosamente i canali di raffreddamento di ciascun rullo sono definiti da scanalature ricavate esclusivamente sulla superficie esterna del primo elemento tubolare, o albero interno, e chiuse da una superficie liscia interna del secondo elemento tubolare, o camicia esterna.

In una prima variante i canali di raffreddamento sono rettilinei, riprendendo l’attuale design PDR.

In una seconda variante i canali di raffreddamento sono, invece, elicoidali consentendo un ulteriore miglioramento del raffreddamento del rullo rispetto alle soluzioni attuali.

Poiché i condotti di passaggio del liquido di raffreddamento, generalmente acqua, sono realizzati interamente nei mozzi esterni, le camicie dell’unità di guida sono semplici manicotti cilindrici che non presentano alcun foro passante per il passaggio di acqua.

Con l’unità di guida della presente invenzione lo specifico design del circuito di raffreddamento consente di ottenere un efficiente raffreddamento anche della parte di estremità dei rulli, garantendo al contempo l’ermeticità del circuito.

Come visibile dalle figure, i componenti usurabili dei rulli, ossia le camicie esterne, sono realizzati con tubi o cilindri cavi a sezione circolare. Il vantaggio di una tale conformazione è che sono realizzabili in pochi passi, per cui è possibile rifornire il mercato in tempi molto brevi.

L’interno della camicia di ogni rullo è complementare all'albero interno sulla cui superficie sono realizzati i canali di raffreddamento sopra menzionati. Tale albero interno, a differenza della camicia esterna, non viene sostituito in quanto non entrando a contatto con il prodotto caldo in avanzamento non subisce usura. La sua funzione di “anima” interna del rullo consente di dare rigidità alla struttura, consentendo al contempo il suo ottimale raffreddamento.

Pertanto sia la parte usurabile che l'albero interno possono essere tenuti a magazzino essendo realizzati tramite tubi disponibili a commercio, che possono essere tagliati a misura quando si necessita di sostituire qualche componente. Con poche semplici lavorazioni quindi si ottiene un rullo componibile, in cui i mozzi possono essere riutilizzati evitando così di tenere scorte a magazzino di rulli completamente assiemati.

In ogni unità di guida il numero dei rulli, disposti in serie, può variare da due a tre, anche se non sono escluse dall’invenzione soluzioni con più di tre rulli.

L’unità di guida dell'invenzione presenta i seguenti vantaggi:

- grazie al montaggio per interferenza tra mozzi e camicia esterna, e non essendo previsto alcun calettamento tra camicia e albero interno, quando la camicia è usurata, basterà semplicemente sostituirla, mentre i mozzi ed il tubo interno possono essere riutilizzati;

- semplicità costruttiva dei vari componenti;

- possibilità di standardizzare sia i mozzi, sia le camicie, sia gli alberi interni;

- rispetto ai rulli noti, facenti parte dello stato deN’arte, camicie e alberi interni sono concepiti per essere realizzati partendo da tubi commerciali, poi opportunamente lavorati. Così facendo è possibile tenere scorte di tubi a magazzino da tagliare semplicemente alla lunghezza voluta, riducendo tempi e costi di manutenzione; - minori costi di realizzo e tempi di consegna, vista la diponibilità dei pezzi a magazzino.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell'invenzione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un’unità di guida per bramme, illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui: la Figura 1 rappresenta una vista in sezione di una prima forma di realizzazione dell’unità di guida dell’invenzione;

la Figura 2 rappresenta una vista in sezione di una seconda forma di realizzazione dell’unità di guida dell’invenzione;

la Figura 3 rappresenta una vista in prospettiva di un componente dell’unità di guida di Figura 1;

la Figura 4 rappresenta una vista in prospettiva di un componente dell’unità di guida di Figura 2;

la Figura 5 rappresenta un ingrandimento di una prima parte dell’unità di guida di Figura 1;

la Figura 6 rappresenta un ingrandimento di una seconda parte dell’unità di guida di Figura 1;

la Figura 7 rappresenta un ingrandimento di una terza parte dell’unità di guida di Figura 1;

la Figura 8 rappresenta una vista in prospettiva di metà di un ulteriore componente dell’unità di guida dell’invenzione;

la Figura 9 rappresenta una vista laterale dell’ulteriore componente di Figura 8 con in evidenza alcune caratteristiche tecniche interne indicate con linee tratteggiate. Gli stessi numeri di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione in dettaglio di forme di realizzazione preferite dell’invenzione

Con riferimento alle Figure da 1 a 9 sono rappresentate alcune forme di realizzazione di un’unità di guida, oggetto della presente invenzione, per la guida e il contenimento di bramme prodotte tramite una macchina di colata continua.

In tutte le forme di realizzazione dell’invenzione l’unità di guida comprende almeno due rulli 10, 10’ connessi tra loro lungo un comune asse di rotazione X ed atti a ruotare insieme attorno a detto asse X.

Ciascun rullo 10, 10’ è costituito da:

- un elemento tubolare interno 12, a sezione circolare, il cui asse longitudinale coincide con l’asse X,

- un elemento tubolare esterno 5, a sezione circolare, coassiale all’asse X e all’elemento tubolare interno 12, disposto esternamente e adiacente a detto elemento tubolare interno 12, e removibile da quest’ultimo,

- due mozzi 1, 1’, ciascuno disposto in corrispondenza di una rispettiva estremità del rullo.

In ciascun rullo 10, 10’ sono previsti canali di raffreddamento tra l’elemento tubolare interno 12 e l’elemento tubolare esterno 5 per il passaggio di un liquido di raffreddamento, generalmente acqua.

Vantaggiosamente questi canali di raffreddamento sono definiti da scanalature realizzate sulla superficie esterna dell’elemento tubolare interno 12 e chiuse da una superficie interna centrale dell’elemento tubolare esterno 5.

In una prima variante dette scanalature sono scanalature longitudinali 3 parallele all’asse X, come illustrato nelle Figure 1 e 3.

In una seconda variante dette scanalature sono scanalature elicoidali 30, come illustrato nelle Figure 2 e 4.

L’elemento tubolare interno 12, o albero interno, è preferibilmente in forma di un cilindro cavo fissato alle estremità ai rispettivi mozzi 1, 1’. Ad esempio tale cilindro cavo è attraversato lungo l’asse X da un tirante longitudinale 4 fissato in corrispondenza delle proprie estremità ai corpi dei rispettivi mozzi 1, 1’ mediante dadi di serraggio.

Vantaggiosamente l’elemento tubolare esterno 5, o camicia esterna, è in forma di un manicotto cilindrico provvisto di uno spallamento anulare interno alle sue estremità per un montaggio per interferenza dei mozzi 1, 1’ in sedi anulari di estremità del manicotto delimitate dal rispettivo spallamento anulare interno.

Pertanto l’albero interno 12 è solidalmente fissato ai rispettivi mozzi 1, 1’, mentre la camicia esterna 5 è semplicemente infilata sull’albero interno 12 e montata per semplice interferenza con i mozzi 1, 1’, senza prevedere né saldature con i mozzi né calettamenti con chiavette o linguette sull’albero interno 12.

Nelle forme di realizzazione illustrate nelle Figure 1 e 2, lungo l’asse X, la lunghezza dell’elemento tubolare interno 12 è sostanziale uguale alla lunghezza dell’elemento tubolare esterno 5 meno la lunghezza delle due sedi anulari di estremità per i mozzi 1, 1’.

Vantaggiosamente ciascun mozzo 1, 1’ è provvisto di cavità comunicanti con i canali di raffreddamento del rispettivo rullo in modo da definire un percorso per il liquido di raffreddamento da una prima estremità ad una seconda estremità dell’unità di guida, attraversante tutti i rulli che formano l’unità di guida.

In particolare un primo mozzo 1 di ciascun rullo comprende una camera interna 13 (Figure 5, 6, 8 e 9), preferibilmente una cavità cilindrica centrale disposta lungo l’asse X, per un ingresso del liquido di raffreddamento nel rispettivo rullo.

Da detta camera interna 13 divergono condotti interni 14, che si estendono sostanzialmente radialmente dall’asse X verso la periferia del mozzo 1, vantaggiosamente in corrispondenza di un rispettivo spallamento anulare interno dell’elemento tubolare esterno 5.

Detti condotti interni 14 sono comunicanti con un canale anulare esterno 15 coassiale all’asse X e dal quale si diramano ulteriori condotti 16 (Figure 8, 9), interni al mozzo 1, comunicanti con prime estremità delle scanalature 3, 30 dell’elemento tubolare interno 12.

Il canale anulare 15 è definito da una scanalatura anulare realizzata sulla superficie esterna del mozzo 1 e chiusa dalla superficie della rispettiva sede anulare del mozzo stesso.

In maniera analoga e speculare, il secondo mozzo 1’ di ciascun rullo comprende una camera interna 13’ (Figure 6, 7), preferibilmente una cavità cilindrica centrale disposta lungo l’asse X, per l’uscita del liquido di raffreddamento dal rispettivo rullo.

In particolare le seconde estremità delle scanalature 3, 30 dell’elemento tubolare interno 12 sono comunicanti con condotti 16’ (Figura 6), interni al mozzo 1’, che confluiscono in un canale anulare esterno 15’ coassiale all’asse X e dal quale si diramano ulteriori condotti 14’ (Figure 6, 7), interni al mozzo 1’, che si estendono sostanzialmente radialmente dalla periferia del mozzo 1’ verso l’asse X e convergono nella camera interna 13’.

Il canale anulare 15’ è vantaggiosamente previsto in corrispondenza dell’altro spallamento anulare interno dell’elemento tubolare esterno 5, ed è definito da una scanalatura anulare realizzata sulla superficie esterna del mozzo 1’ e chiusa dalla superficie della rispettiva sede anulare del mozzo 1’ stesso.

Vantaggiosamente il secondo mozzo 1’ di ciascun rullo è disposto adiacente e speculare al primo mozzo 1 di un ulteriore rullo adiacente, se previsto, nell’unità di guida in modo tale che la camera interna 13’ del secondo mozzo 1’ di un primo rullo sia comunicante con la camera interna 13 del primo mozzo 1 di un secondo rullo.

Considerando una forma di realizzazione come quella illustrata in Figura 1 o 2, ossia con due soli rulli 10, 10’ che costituiscono l'unità di guida, il liquido di raffreddamento entra nella camera interna 13 del mozzo 1 del rullo 10 e, attraverso i condotti interni 14, il liquido diverge dall’asse X ed arriva nel canale anulare 15, raffreddando vantaggiosamente una prima estremità dell’elemento tubolare esterno 5. Da qui il liquido entra nei condotti interni 16, la cui sezione di ingresso è sul fondo del canale anulare 15, e converge nelle rispettive prime estremità delle scanalature 3, 30. Il liquido scorre nelle scanalature 3, 30, attraversando il rullo 10, per poi confluire nei condotti interni 16’ del mozzo 1’, divergendo dall’asse X ed arrivando nel canale anulare 15’, raffreddando vantaggiosamente anche la seconda estremità dell’elemento tubolare esterno 5. Da qui il liquido entra nei condotti interni 14 del mozzo 1’, la cui sezione di ingresso è sul fondo del canale anulare 15’, e converge nella camera interna 13’ del mozzo 1’ direttamente comunicante con la camera interna 13 del mozzo 1 del secondo rullo 10’. A questo punto il liquido di raffreddamento ripete un percorso identico a quanto appena descritto, attraversando il secondo rullo 10’ fino ad uscire dall’unità di guida lasciando la camera interna 13’ del mozzo 1’ di detto secondo rullo 10’.

In una variante preferita in ciascun rullo i mozzi 1, 1’ sono tra loro uguali e disposti simmetricamente rispetto ad un piano di mezzeria del rullo, ortogonale all’asse X. Un ulteriore vantaggio dell’unità di guida dell’invenzione è rappresentato dal fatto che i cuscinetti 6 sono montati esclusivamente su alloggiamenti 2 ricavati su ciascun mozzo 1, 1’, senza alcun contatto con gli elementi tubolari 5, 12 costituenti i rulli.

I cuscinetti 6 possono essere anche autolubrificanti per permettere la corretta rotazione dell’assieme rullo. L’alloggiamento esterno 7 di ogni cuscinetto 6 è raffreddato internamente in modo da mantenerne elevata l’efficienza rotativa. Vantaggiosamente sono previsti mezzi di tenuta 9 in ognuno degli alloggiamenti 7, tra ciascun cuscinetto 6 e il corrispondente secondo elemento tubolare 5, per impedire l’ingresso nei cuscinetti di polvere e sporco provenienti dalla bramma.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Unità di guida per bramme comprendente almeno due rulli (10, 10’) connessi tra loro lungo un comune asse X di rotazione, in cui ciascun rullo (10, 10’) comprende un primo elemento tubolare (12) ed un secondo elemento tubolare (5) esterno e coassiale all'asse X e al primo elemento tubolare (12), e removibile da detto primo elemento tubolare, in cui ciascun rullo (10, 10’) comprende alle proprie due estremità un rispettivo mozzo (1, 1’), in cui in ciascun rullo (10, 10’) sono previsti canali di raffreddamento (3, 30) tra detto primo elemento tubolare (12) e detto secondo elemento tubolare (5) per il passaggio di un liquido di raffreddamento, in cui detti canali di raffreddamento (3, 30) sono definiti da scanalature realizzate su una superficie esterna del primo elemento tubolare (12) e chiuse da una superficie interna centrale del secondo elemento tubolare (5), ed in cui ciascun mozzo (1, 1’) è provvisto di cavità comunicanti con i canali di raffreddamento (3, 30) del rispettivo rullo in modo da definire un percorso per il liquido di raffreddamento da una prima estremità ad una seconda estremità dell’unità di guida, attraversante detti almeno due rulli (10, 10’).
2. Unità di guida secondo la rivendicazione 1, in cui detto secondo elemento tubolare (5) è un manicotto cilindrico provvisto di uno spallamento anulare interno alle sue estremità per un montaggio per interferenza sui rispettivi mozzi (1, 1’).
3. Unità di guida secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui un primo mozzo (1) di ciascun rullo comprende una prima camera interna (13), per un ingresso del liquido di raffreddamento nel rispettivo rullo, da cui divergono primi condotti interni colleganti la prima camera interna (13) a prime estremità dei canali di raffreddamento (3, 30) del rispettivo rullo, ed in cui un secondo mozzo (1’) di ciascun rullo comprende una seconda camera interna (13’), per l’uscita del liquido di raffreddamento dal rispettivo rullo, nella quale convergono secondi condotti interni comunicanti con seconde estremità dei canali di raffreddamento (3, 30) di detto rispettivo rullo.
4. Unità di guida secondo la rivendicazione 3, in cui il secondo mozzo (V) di un primo rullo (10) di detti almeno due rulli è disposto adiacente e speculare al primo mozzo (1) di un secondo rullo (10’) di detti almeno due rulli, per cui la seconda camera interna (13’) del secondo mozzo (1’) del primo rullo (10) comunica con la prima camera interna (13) del primo mozzo (1) del secondo rullo (10’).
5. Unità di guida secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detti primi condotti interni (14) comunicano con un primo canale anulare esterno (15) coassiale all’asse X e dal quale si diramano terzi condotti interni (16) comunicanti con le prime estremità dei canali di raffreddamento (3, 30); mentre detti secondi condotti interni (14’) comunicano con un secondo canale anulare esterno (15’) coassiale all’asse X e nel quale confluiscono quarti condotti interni (16’) comunicanti con le seconde estremità dei canali di raffreddamento (3, 30).
6. Unità di guida secondo la rivendicazione 5, in cui il primo canale anulare (15) ed il secondo canale anulare (15’) sono definiti da una scanalatura anulare realizzata su una superficie esterna del rispettivo mozzo (1, 1’) e chiusa da una superficie interna di estremità di un rispettivo secondo elemento tubolare (5).
7. Unità di guida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti canali di raffreddamento sono definiti da scanalature longitudinali (3) parallele all’asse X.
8. Unità di guida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detti canali di raffreddamento sono definiti da scanalature elicoidali (30).
9. Unità di guida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo elemento tubolare (12) di ciascun rullo è un cilindro cavo fissato alle estremità ai rispettivi mozzi (1, 1’).
10. Unità di guida secondo la rivendicazione 2 o 9, in cui lungo l’asse X l’estensione longitudinale del primo elemento tubolare (12) è sostanziale uguale all’estensione longitudinale del secondo elemento tubolare (5) meno l’estensione longitudinale di due sedi anulari di estremità per i mozzi (1, 1’), delimitate da un rispettivo spallamento anulare interno.
11. Unità di guida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui cuscinetti (6) sono montati esclusivamente su alloggiamenti (2) ricavati su ciascun mozzo (1, 1’).
12. Unità di guida secondo la rivendicazione 11, in cui sono previsti mezzi di tenuta (9) tra ciascun cuscinetto (6) e il corrispondente secondo elemento tubolare (5) .