LU87989A1

LU87989A1 - INTERNAL COOLED ROLE OF A CONTINUOUS CASTING SYSTEM

Info

Publication number: LU87989A1
Application number: LU87989A
Authority: LU
Inventors: Harald Luedorff; Karl-Heinz Wippermann; Fritz-Peter Pleschiutschnigg; Hans Guenter Thurm; Lothar Parschat; Hans-Juergen Ehrenberg; Rainer Lenk
Original assignee: Mannesmann Ag
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1992-03-03
Also published as: SE9102358L; DK149991A; BE1004774A3; JPH04251644A; DE4027224C1; FI913971A0; NO913039D0; NL9101429A; SE9102358D0; CA2049781A1; DK149991D0; KR920004062A; NO913039L; FI913971A; ZA916516B

Description

REVENDICATION DE LA PRIORITE de la demande de brevetREVENDICATION DE LA PRIORITE de la demande de brevet

En AllemagneEn Allemagne

Du 24 août 1990You 24 août 1990

No P 40 27 224.9-24 Mémoire Descriptif déposé à l'appui d'une demande deNo P 40 27 224.9-24 Mémoire Descriptif déposé à l'appui d'une demande de

BREVET D'INVENTION auBREVET D'INVENTION au

LuxembourgLuxembourg

au nom de : MANNESMANN AKTIENGESELLSCHAFTau nom de: MANNESMANN AKTIENGESELLSCHAFT

Mannesmannufer, 2 D-4000 Düsseldorf 1 pour: "Innengekühlte Rolle einer Stranggiessanlage"Mannesmannufer, 2 D-4000 Düsseldorf 1 pour: "Internally cooled roll of a continuous caster"

Mannesmann Aktiengesellschaft Mannesmannufer 2 4000 DüsseldorfMannesmann Aktiengesellschaft Mannesmannufer 2 4000 Dusseldorf

Innengekühlte Rolle einer StranggießanlageInternally cooled roll of a continuous caster

Die Erf indung betrifft eine innengekühlte Rolle einer Stranggießanlage, insbesondere Stütz- und Führungsrolle, mit einem einen Kern aus Eisenwerkstoff umgebenen Mantel, der mit dem Kern verbunden ist.The invention relates to an internally cooled roll of a continuous casting installation, in particular a support and guide roll, with a jacket which surrounds a core made of ferrous material and is connected to the core.

In der Stranggießtechnik ist es ein seit langem verfolgtes Ziel, neben der Erhöhung der Gießleistung auf eine Sekundärkühlung des austretenden Stranges mit Spritzwasser und den damit verbundenen Nachteilen, wie z.B. Kantenrisse zu verzichten. Ein in diese Richtung gehender Vorschlag ist aus der älteren Patentschrift DE-PS 12 20 972 bekannt. Diese Schrift betrifft eine Vorrichtung zum indirekten Kühlen des aus einer Stranggießform austretenden Stranges. Der Strang wird Uber federnd angepreßte und von KUhlmittel benetzten Gleitschuhen und FUhrungswalzen gekuhlt und geführt. Die Gleitschuhe und FUhrungswalzen sind in Stranggießrichtung abwechselnd hintereinander angeordnet. Die FUhrungswalzen haben die Aufgabe, die Strangoberflâche nach Durchlaufen der Zone mit den Gleitschuhen wieder zu egalisieren. Die damit verbundene Verformung der Strangschale führt insbesondere beim Gießen von Brammenformaten zu Seigerungen und Innenrissen.In continuous casting technology, it has been a long-pursued goal, in addition to increasing the casting performance to secondary cooling of the emerging strand with water spray and the associated disadvantages, such as To renounce edge cracks. A proposal in this direction is known from the earlier patent DE-PS 12 20 972. This document relates to a device for indirect cooling of the strand emerging from a continuous casting mold. The strand is cooled and guided over spring-loaded slide shoes and guide rollers wetted by coolant. The sliding blocks and guide rollers are alternately arranged one behind the other in the continuous casting direction. The guide rollers have the task of leveling the strand surface again after passing through the zone with the slide shoes. The associated deformation of the strand shell leads to segregation and internal cracks, particularly when casting slab formats.

Aus einer weiteren Patentschrift DE 32 31 433 C2 1st elne innengekühlte Stiitz- und / Oder Transportwalze bekannt. Die Transportwalze besteht aus einem Stahlkern und einer den Kern umgebende Hiilse aus Stahl, die mit dem Kern verbunden ist. In der Oberflâche des Kerns ist ein Kiihlmittelkanal eingelassen, der mit in Lagerzapfen des Kerns befindlichen Kiihlmittelanschliissen verbunden ist. Die Hülse ist mit den zwischen den Kühlmittelkanälen verbleibenden Stegen des Kerns liber die gesamte Länge ihrer gegenseitigen Berührungsfläche verschweißt. Das Verschweißen von Hiilse und Kern auf ihrer gesamten Berührungsflâche miteinander ergibt eine formstabile Walze. Daher kann der Walzendurchmesser und somit gleichzeitig der Abstand der einzelnen Walzen hintereinander verringert werden. Ein Ausbauchen des Stranges kann verringert werden. Jedoch mit der Verringerung des Durchmessers verkleinert sich auch die nutzbare Wâ'remaustauschfläche der in Linienberührung mit dem Strang stehenden Walze. Daraus resultiert in Verbindung mit der geringen Wärmeleitfähigkeit der Hiilse aus Stahl, daß bei einem Verzicht auf Sekundärkiihlung die Gießleistung herabgesetzt wird.From another patent DE 32 31 433 C2 1st internally cooled support and / or transport roller is known. The transport roller consists of a steel core and a steel sleeve surrounding the core, which is connected to the core. A coolant channel is embedded in the surface of the core and is connected to coolant connections located in the bearing journal of the core. The sleeve is welded to the webs of the core remaining between the coolant channels over the entire length of their mutual contact surface. Welding the sleeve and core over their entire contact area results in a dimensionally stable roller. Therefore, the roll diameter and thus the distance between the individual rolls can be reduced one behind the other. Bulging of the strand can be reduced. However, as the diameter decreases, the usable heat exchange area of the roller in line contact with the strand also decreases. In connection with the low thermal conductivity of the steel sleeve, this means that if secondary cooling is not used, the casting performance is reduced.

Da die Rollen außerdem einem hohen Verschleiß durch den Strang ausgesetzt sind, gleichgiiltig, ob der Strang zwischen den Rollen hindurchgezogen wird oder von angetriebenen Rollen gefördert wird, war man bestrebt, möglichst verschleißfeste Werkstoffe fur den Rollenmantel zu verwenden. Der Stand der Technik (Stahl und Eisen 105 (85) Nr. 22 Seite 1173) zeigt, daß als besonders vorteilhafte Werkstoffe fiir Stranggießrollen z.B. 21 Cr Mo V 5 11 fiir den Kern und Edelstahl mit 12 - 15¾ Chrom für eine verschleißfeste und korrosionsbeständige Beschichtung angesehen werden.Since the rollers are also subject to high wear from the strand, regardless of whether the strand is pulled between the rollers or conveyed by driven rollers, efforts have been made to use materials that are as wear-resistant as possible for the roller shell. The prior art (steel and iron 105 (85) No. 22 page 1173) shows that as particularly advantageous materials for continuous casting rolls e.g. 21 Cr Mo V 5 11 for the core and stainless steel with 12 - 15¾ chrome for a wear-resistant and corrosion-resistant coating.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine formstabile Rolle mit Innenkühlung und hoher Wärmeleitfähigkeit zu schaffen, die gleichzeitig eine einfache Bauweise aufweist. . Die Aufgabe wird bei einer innengekühlten Rolle einer Stranggießanlage dadurch gelost, daß der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.The invention has for its object to provide a dimensionally stable role with internal cooling and high thermal conductivity, which also has a simple design. . The task is solved in an internally cooled roll of a continuous casting machine in that the jacket consists of copper or a copper alloy.

Erfindungsgemäß erzielt die Verwendung von Kupfer oder Kupferlegierungen flir den Mantel als Wärmetauscherwandung zwischen Kühlmittel und Strang eine Rolle mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kupfermantels wird die vom Strang abzuführende Warme auf den Umfang des Mantels verteilt. Das radiale Temperaturprofil im Mantel ist gleichmäßiger und daher sind die Wärmedehnungsspannungen und somit die Wärmewechselspannungen pro Umdrehung im Gegensatz zu einem Mantel aus Stahl mit niedriger Wärmeleitfähigkeit gering. Aufgrund der geringeren Wärmespannungen erweist sich die Rolle trotz geringerer Festigkeitswerte des Mantels als formstabil. Hierdurch wird der Strang keinen nachteiligen Verformungen durch unrund laufende Rollen infolge Verzugs beim Betrieb unterworfen. Außerdem kann durch die Formstabilität die Rolle mit relativ kleinem Durchmesser hergestellt werden. Durch den kleinen Durchmesser ist eine Abstandsverringerung der Rollen in Stranglaufrichtung hintereinander möglich und somit eine Optimierung der Strangführung. Obwohl durch die Durchmesserverringerung die Wârmeaustauschflâche zwischen Rolle und Strang verkleinert wird, kann bei der erfindungsgemäßen Rolle wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit des Mantels aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf die Sekundarkühlung auch bei Brammenformaten verzichtet werden. Rollen nach der zweitgenannten Schrift erreichen einen Erstarrungsfaktor von etwa 24^6 mm/min * ohne Spritzwasser und 26,4 mm/mîn * mit Spritzwasser.According to the invention, the use of copper or copper alloys for the jacket as a heat exchanger wall between the coolant and the strand achieves a role with high thermal conductivity. Due to the high thermal conductivity of the copper jacket, the heat to be dissipated from the strand is distributed over the circumference of the jacket. The radial temperature profile in the jacket is more uniform and therefore the thermal expansion stresses and therefore the thermal alternating stresses per revolution are low in contrast to a jacket made of steel with low thermal conductivity. Due to the lower thermal stresses, the roll proves to be dimensionally stable despite the lower strength values of the jacket. As a result, the strand is not subjected to any disadvantageous deformation due to non-circular rollers as a result of warping during operation. In addition, due to the dimensional stability, the roll can be produced with a relatively small diameter. Due to the small diameter, it is possible to reduce the distance between the rollers in the direction of the strand running one after the other and thus optimize the strand guidance. Although the heat exchange surface between the roll and the strand is reduced due to the reduction in diameter, secondary cooling even with slab formats can be dispensed with in the roll according to the invention because of the high thermal conductivity of the jacket made of copper or a copper alloy. Rolls according to the second-mentioned script achieve a solidification factor of approximately 24 ^ 6 mm / min * without splash water and 26.4 mm / min * with splash water.

Mit der erfindungsgemäßen Rolle werden diese Werte auf mindestens 26,0 o,5 o,5 mm/min ohne und 28,0 mm/nrin mit Spritzwasser erhöht. Dies führt liber mögliche höhere Gießgeschwindigkeiten zu einer Erhöhung der Anlagenkapazität.With the roller according to the invention, these values are increased to at least 26.0 0.50 / min without and 28.0 mm / min with splash water. This leads to an increase in plant capacity through possible higher casting speeds.

Außerdem erwärmt sich die erfindungsgemäße Rolle durch ihre hohe Wärroeleitfähigkeit nicht so stark wie Rollen mit eînem Stahlmantel. Dies führt zu einer Verminderung der Anfälligkeit gegen Brandrisse, einer Erhöhung der Verschleißfestigkeit und einer Verminderung der Gefahr des Verschweißens des Rollenmantels mit Schmelze bei einem Strangdurchbruch. Desweiteren erweist sich die Rolle, insbesondere im Bereich der Fußrolle und der direkt anschließenden Stütz- und Führungsrollen, wo aggressive Gießschlacken in Verbindung mit Spritzwasser auftreten, als besonders korrosionsbeständig.In addition, due to its high thermal conductivity, the roll according to the invention does not heat up as much as rolls with a steel jacket. This leads to a reduction in the susceptibility to fire cracks, an increase in wear resistance and a reduction in the risk of the roller jacket welding together with melt in the event of a strand break. Furthermore, the roller has proven to be particularly corrosion-resistant, particularly in the area of the castor and the directly adjoining support and guide rollers, where aggressive pouring slag occurs in conjunction with splash water.

Die als Paßsitz, insbesondere als Schrumpfverbindung ausgebildete Verbindung zwischen Kern und Mantel stel It eine konstruktiv einfache Lösung dar. Ein Abheben des Mantels vom Kern durch die thermische Ausdehnung während des Betriebes ist aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Mantels vorteilhafterweise nicht gegeben. Dadurch ist eine zuverlässige Führung des Kühlmittels in den Kanälen ohne Leckagen gegeben. Außerdem erlaubt die Verbindung Mantel/Kern, den Mantel nur an einem Rand mit dem Kern insbesondere über eine Schweißverbindung zu fixieren. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Mantel an beiden Rândern mit dem Kern zu verschweißen.The connection between the core and the jacket, which is designed as a snug fit, in particular as a shrink connection, is a structurally simple solution. The jacket advantageously does not lift off from the core due to the thermal expansion during operation due to the high thermal conductivity of the jacket. This ensures reliable guidance of the coolant in the channels without leakage. In addition, the sheath / core connection allows the sheath to be fixed to the core only at one edge, in particular via a welded connection. It is of course also possible to weld the jacket to the core on both edges.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert:The invention is explained below with reference to the drawing:

Die Figur 1 zeigt einen Lëngsschnitt einer Rolle mit wende!förmigem Kühlmittelkanal. Die Rolle besteht im wesentlichen aus einem Kern 1 aus Eisenwerkstoff und einem den Kern 1 umgebenden Mante! 2 aus Kupfer Oder einer Kupfer!egierung. Der Mante! 2 steht liber einen Paßsitz, insbesondere liber eine Schrumpfverbindung mit dem Kern 1 in Verbindung. Außerdem ist der Mante! 2 mindestens an einem Rand 3 liber eine Schweißverbindung 4 an dem Kern ! befestigt. Selbstverständlich sind auch andere Befestigungsarten z.B. liber verschraubte Anschläge möglich. In die Oberfläche des Kerns 1 ist ein ein- Oder mehrgängiger Klih!mitte!kana! 5 in Form einer zur Längsrichtung L des Kerns ! wendelförmigen Nut eingearbeitet. Der Kühlmittelkanal 5 wird von dem rohrförmigen Mante! 2 abgedeckt. In dem Bereich der Ränder 3 des Mantels 2 ist der Kühlmittelkanal 5 über radial verlaufende Bohrungen 6 mit Kühlmittelanschlüssen 7 verbunden. Die Kühlmittelanschlüsse 7 sind konzentrisch in dem Kern 1 und sich daran anschließenden Lagerzapfen 8 angeordnet. Der Durchmesser der Rolle ist mit dem Maß D bezeichnet und liegt im Bereich von etwa 80 - 400 mm. Die Wanddicke des Mantel d beträgt mindestens 5 mm und steigt bei Rollen mit großem Durchmesser bis auf etwa 70 mm an.FIG. 1 shows a longitudinal section of a roller with a reversible coolant channel. The role consists essentially of a core 1 made of iron material and a jacket surrounding the core 1! 2 made of copper or a copper alloy. The mante! 2 is connected to the core 1 via a snug fit, in particular via a shrink connection. Besides, the mante! 2 at least on one edge 3 via a welded joint 4 on the core! attached. Of course, other types of fastening are also possible, e.g. Bolted stops possible. In the surface of the core 1 is a single or multi-course Klih! Mitte! Kana! 5 in the form of a to the longitudinal direction L of the core! helical groove incorporated. The coolant channel 5 is from the tubular jacket! 2 covered. In the area of the edges 3 of the jacket 2, the coolant channel 5 is connected to coolant connections 7 via radially running bores 6. The coolant connections 7 are arranged concentrically in the core 1 and adjoining bearing pins 8. The diameter of the roll is marked with the dimension D and is in the range of about 80 - 400 mm. The wall thickness of the jacket d is at least 5 mm and increases for rolls with a large diameter up to about 70 mm.

Die Erfindung ist zwar anhand einer Rolle mit wendelförmigem Kühlmittelkanal beschrieben, jedoch läßt sie sich auch bei Rollen mit einer beliebigen Ausgestaltung der Kühlmittelkanäle (z.B. radial Oder axial verlaufende Kanäle, Kanäle als Nuten im Mantel Oder teilweise in Mantel und Kern eingearbeitet) anwenden.Although the invention is described with reference to a roller with a helical coolant channel, it can also be used for rollers with any configuration of the coolant channels (e.g. radial or axial channels, channels as grooves in the jacket or partially incorporated in the jacket and core).

Positions!iste 1 Kern 2 Mantel 3 Rand des Mantels 4 Schweißverbindung 5 Kühlmittelkanal 6 Bohrung 7 Kühlmittelanschluß 8 Lagerzapfen L Längsrichtung des Kerns 1 D Durchmesser der Rolle d Dicke des MantelsPosition! Iste 1 core 2 jacket 3 edge of the jacket 4 weld connection 5 coolant channel 6 bore 7 coolant connection 8 bearing pin L longitudinal direction of the core 1 D diameter of the roller d thickness of the jacket

Claims

Internally cooled roll of a continuous caster

1. Internally cooled roll of a continuous caster, in particular support and guide roll, with a sheath surrounded by a core made of ferrous material which is connected to the core, characterized in that the sheath consists of copper or a copper alloy.

2. Internally cooled roll according to claim 1, characterized in that the jacket is connected to the core via a snug fit and is attached to the core with at least one edge.

3. Internally cooled roll according to claim 1 or 2, characterized in that the fastening between the edge of the casing and the core is a welded joint. '

4. Internally cooled roll according to one of claims 1 to 3, characterized in that the internal cooling consists of at least one coolant channel with coolant connections and the coolant channel is incorporated in the form of an open groove in the surface of the core and is limited by the inner surface of the jacket.

5. Internally cooled roller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coolant channel is arranged helically around the longitudinal axis of the core and is connected to KlihlmittelanschUissen, which are arranged in bearing pins adjacent to the core.