NL9101428A

NL9101428A - INTERNALLY COOLED ROLE OF A STRANDMOLDER INSTALLATION AND METHOD FOR MANUFACTURING THAT ROLE.

Info

Publication number: NL9101428A
Application number: NL9101428A
Authority: NL
Original assignee: Mannesmann Ag
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1992-03-16
Also published as: DK150091A; LU87990A1; KR920004048A; FI913972A0; SE9102359D0; DK150091D0; DE4027225C2; SE9102359L; FI913972A; DE4027225A1; ZA916554B; BE1004340A5; CA2049794A1; NO913021L; NO913021D0

Description

Titel: Inwendig gekoelde rol van een strenggietinstallatie en werkwijze ter vervaardiging van die rol.Title: Internally cooled roll of a continuous casting plant and method of manufacturing that roll.

De uitvinding betreft een inwendig gekoelde rol van een strenggietinstallatie, in het bijzonder een steun- en gelei-dingsrol, met een, een kern uit ijzermateriaal omgevende en met die kern verbonden mantel uit koper of een koperlegering, en met een die mantel omgevende slijtage bescherming, alsmede een werkwijze ter vervaardiging daarvan.The invention relates to an internally cooled roller of a continuous casting installation, in particular a supporting and guiding roller, with a jacket of iron material surrounding a core and connected to that core of copper or a copper alloy, and with a wear protection surrounding that jacket as well as a method of manufacture thereof.

In strenggietinstallaties zijn de rollen, in het bijzonder de aangedreven en de rechtsteeks op de coquille aansluitende rollen aan een hoge mate van slijtage door de hete streng blootgesteld. Derhalve zijn er in de loop van de tijd veel pogingen ondernomen de slijtagebestendigheid van de rollen te verbeteren.In continuous casting installations, the rollers, in particular the driven rollers and the rollers connecting directly to the scallop, are exposed to a high degree of wear from the hot strand. Therefore, many attempts have been made over time to improve the wear resistance of the rollers.

Uit de Japanse publicatie Sho-25-40608 is een inwendig gekoelde strenggietrol bekend met een kern, een die kern omgevende mantel en een verdere, die mantel omsluitende slijtage-beschermingsmantel. De mantel en de kern bestaan uit koper, een kopernikkellegering, een koperaluminiumlegering of aluminium.Japanese publication Sho-25-40608 discloses an internally cooled strand casting roll having a core, a core surrounding jacket and a further jacket-enclosing wear protection jacket. The shell and core are composed of copper, a copper nickel alloy, a copper aluminum alloy, or aluminum.

De slijtagebeschermingsmantel is uit staal vervaardigd of uit gietijzer met de inwendige mantel via in het bijzonder een krimppassing verbonden.The wear protection jacket is made of steel or made of cast iron and is connected to the inner jacket via, in particular, a shrink fit.

Uit deze publicatie is weliswaar de principiële opbouw, een kern van een strenggietrol met een mantel van koper te omgeven en deze mantel door middel van een verdere mantel tegen slijtage te beschermen, bekend, doch wordt de warmtegeleiding door de staal of gietmantel met een geringer warmtegeleidend vermogen dan koper, verminderd. Aanvullend heeft de om vervaardigingsredenen benodigde wanddikte voor het opkrimpen van de stalen of de gietmantel een negatieve uitwerking op de warmtegeleiding. Het Duitse Offenlegungsschrift 2 636 199 Al beschrijft een werkwijze ter vervaardiging van veredelde rollen van strenggietinstallaties met een beschermlaag. Die beschermlaag uit een chroomnikkellegering wordt door opspuiten opgebracht en vervolgens gesinterd. In aansluiting daarop wordt de beschermende laag op een eindmaat van ten minste 1 mm mechanisch afgewerkt.Although it is known from this publication the basic construction, to surround a core of a continuous casting roller with a copper jacket and to protect this jacket from wear by means of a further jacket, the heat conduction through the steel or casting jacket is less conductive to heat. power than copper, reduced. In addition, the wall thickness required for manufacturing reasons for shrinking the steel or the casting jacket has a negative effect on the heat conduction. German Offenlegungsschrift 2 636 199 A1 describes a method for the production of refined rolls of continuous casting plants with a protective layer. The chrome nickel alloy protective layer is applied by spraying on and then sintered. Subsequently, the protective layer is mechanically finished to a gauge of at least 1 mm.

Het nadeel van opgespoten beschermlagen ligt in het geringe heftvermogen daarvan, aangezien deze opgespoten beschermlagen met het geruwde oppervlak van het basismateriaal een mechanische hecht-klemverbinding aangaan. Bovendien kunnen deze lagen niet in gelijkmatige wanddikte worden opgebracht, zodat een nabewerking vereist is.The disadvantage of sprayed-on protective layers lies in their low lifting capacity, since these sprayed-on protective layers enter into a mechanical adhesive-clamp connection with the roughened surface of the base material. In addition, these layers cannot be applied in uniform wall thickness, so post-processing is required.

Uit een nieuwer Duits octrooischrift 3 735 884 Cl is een inwendig gekoelde wals met een door lastlassen opgebrachte slijtlaag bekend. Die slijtlaag is aangebracht op een mantel uit rondijzer en daartussen gelegen lasmateriaalvullingen, waarbij die rondijzers in een kern ingewerkte open koelkanalen afdekken. De slijtagelaag wordt eventueel in een aantal lagen opgebracht en in aansluiting daarop afgewerkt.A newer German patent 3,735,884 C1 discloses an internally cooled roller with a wear layer applied by welding. The wear layer is applied to a round iron jacket and welding material fillings located between them, whereby the round irons cover open cooling channels integrated in a core. The wear layer is optionally applied in a number of layers and subsequently finished.

Blijkens ervaring worden twee lagen met een totale dikte van ongeveer 5 tot 8 mm opgebracht teneinde enerzijds een vermenging van het lasmateriaal met de mantel te vermijden en anderzijds het vereiste eindafwerkingsformaat van 2 mm te verkrijgen.Experience shows that two coats with a total thickness of about 5 to 8 mm are applied in order to avoid mixing the weld material with the jacket on the one hand, and to obtain the required final finish size of 2 mm on the other.

Alle genoemde voorstellen hebben het gemeenschappelijke nadeel, dat de warmtegeleiding van de streng in de richting koelmiddel door de dikte en door het slechte warmtegeleidings-vermogen van de slijtagebeschermlaag wordt verminderd.All the aforementioned proposals have the common drawback that the thermal conductivity of the strand in the coolant direction is reduced by the thickness and by the poor thermal conductivity of the wear protection layer.

Doel van de uitvinding is derhalve een inwendig gekoelde, in vorm stabiele rol van een strenggietinstallatie met hoge slijtagebestendigheid en tegelijkertijd hoog warmtegeleidend vermogen te verschaffen en een werkwijze ter vervaardiging daarvan aan te geven.The object of the invention is therefore to provide an internally cooled, shape-stable roll of a continuous casting machine with high wear resistance and at the same time high thermal conductivity and to indicate a method for its manufacture.

Dit overeenkomstig de uitvinding aan de orde gestelde probleem wordt volgens de uitvinding bij een inwendig gekoelde rol volgens de aanhef van conclusie 1 opgelost door de kenmerken van het onderscheiden kenmerkende deel van conclusie 1. Voordelige nadere uitwerkingen van de uitvinding staan vermeld in de volgconclusies.According to the invention, this problem raised in accordance with the invention is solved in the case of an internally cooled roller according to the preamble of claim 1, by the features of the respective characterizing part of claim 1. Advantageous further elaborations of the invention are stated in the subclaims.

De uitvinding geeft een werkwijze aan voor het vervaardigen van een inwendig gekoelde rol volgens de conclusies 1-7.The invention indicates a method for manufacturing an internally cooled roll according to claims 1-7.

De werkwijze onderscheidt zich, doordat op de mantel uit koper of uit een koperlegering galvanisch een tussenlaag wordt opgebracht en op die tussenlaag ten minste één deklaag via een weerstandsrolnaad-opbrenglasverbinding wordt opgelast.The method is distinguished in that an intermediate layer is galvanically applied to the copper or copper alloy jacket, and at least one cover layer is welded onto this intermediate layer via a resistive seam-sealing weld.

Volgens de uitvinding biedt die tussenlaag de mogelijkheid, in het bijzonder uit een galvanisch opgebrachte nik-kellaag, de kopermantel te voorzien van een deklaag die door opbrengen opgelast is. De nikkellaag heeft een dikteafmeting van 0,3 tot 1 mm en een geringer warmtegeleidend vermogen dan de koperen mantel. Deze laag verminderd bij het lassen de afvoer van de warmte via de koperen mantel en biedt daardoor de mogelijkheid tot het volledig omsmelten van het lasmate-riaal en het vastlassen aan de tussenlaag. De toepassing van weerstandsrolnaad-opbrenglaswerkwijze levert deklagen, in het bijzonder uit Ni-Cr-B-legeringen als slijtagebescherming met een hoog hechtvermogen op het basismateriaal en met diktes van minder dan 1 mm. Bij deze werkwijze is ook het erin opnemen van harde stoffen, in het bijzonder van wolframcarbide in het lasmateriaal ter verhoging van de slijtagebestendigheid van de laag mogelijk.According to the invention, this intermediate layer offers the possibility, in particular of a galvanically applied nickel layer, to provide the copper jacket with a coating which is welded on by application. The nickel layer has a thickness of 0.3 to 1 mm and a lower thermal conductivity than the copper jacket. This layer reduces the heat dissipation through the copper jacket during welding and therefore offers the possibility of completely melting down the welding material and welding to the intermediate layer. The use of resistance roll seam application welding process provides coatings, especially of Ni-Cr-B alloys, as wear protection with high adhesion to the base material and thicknesses less than 1 mm. In this method it is also possible to incorporate hard materials, in particular tungsten carbide, into the welding material to increase the wear resistance of the layer.

De volgens de uitgevonden werkwijze vervaardigde rol onderscheidt zich als geheel door een hoog warmtegeleidend vermogen en een ongevoeligheid tegen zogenaamde thermoshocks door de geringe laagdiktes van de nikkel- en slijtagebescher-mingslaag, door een uitstekende slijtagebestendigheid door de door opbrengen opgelaste laag en een hoge mate van vormstabi-liteit door de kern uit ijzermateriaal.The roller produced according to the invented method is distinguished as a whole by a high thermal conductivity and insensitivity to so-called thermoshocks due to the low layer thicknesses of the nickel and wear protection layer, by an excellent wear resistance by the layer welded on by application and a high degree of shape stability through the core of iron material.

Uit het DT-octrooischrift 225 334 Al is weliswaar een werkwijze en een inrichting voor het weerstandsrolnaad-opbrenglassen met toegevoegde materialen, in het bijzonder metaalpoeders ( b.v. nikkel-chroom-borium-siliciumlegeringen), voor het pantseren of wapenen van bouwelementen ( b.v. stalen cilinders) bekend. Een rechtstreekse bekledingslaag met non-ferrometalen, in het bijzonder met koper of koperlegeringen is echter in die publicatie noch beschreven noch mogelijk. Bovendien bevat deze publicatie geen aanwijzingen dat laagdiktes van minder dan 1 mm kunnen worden bereikt.It is true from DT patent 225 334 A1 that there is a method and an apparatus for resistance roll seam application welding with added materials, in particular metal powders (eg nickel-chromium-boron-silicon alloys), for armoring or reinforcing building elements (eg steel cylinders ) known. However, a direct coating with non-ferrous metals, in particular with copper or copper alloys, is neither described nor possible in that publication. In addition, this publication contains no indications that layer thicknesses of less than 1 mm can be achieved.

De uitvinding zal, in hetgeen thans volgt, onder verwijzing naar de tekening nog nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.

De enkele figuur 1 van de tekening is een langsdoorsnede van een rol met schroeflijnvormig koelmiddelkanaal. De rol bestaat in hoofdzaak uit een kern 1 uit ijzermateriaal, een die kern 1 omgevende mantel 2 uit koper of een koperlegering en uit een, de mantel 2 omgevende slijtagebescherming. Deze slijtagebescherming is opgebouwd uit een in een bijzonder galvanisch op de mantel 2 opgebrachte tussenlaag 3 uit nikkel en een door lassen opgebrachte deklaag 4. De mantel 2 verkeert via paszitting, in het bijzonder via een krimpverbinding in verbinding met de kern 1. Bovendien is de mantel 2 ten minste aan één rand 5 d.m.v. een lasverbinding 6 aan de kern 1 bevestigd. In het oppervlak van de kern 1 is een koelmiddelkanaal 7 ingewerkt in de vorm van een, ten opzichte van de langsrich-ting L van de kern een enkele gang of een aantal gangen bevattende, schroeflijnvormige groef. Het koelmiddelkanaal 7 wordt afgedekt door de buisvormige mantel 2. In het bereik van de randen 5 van de mantel 2 is het koelmiddelkanaal 5 via radiaal verlopende boringen 8 met koelmiddelaansluitingen 9 verbonden. Die aansluitingen 9 zijn concentrisch aan de kern 1 en daarop aansluitende legertappen aangebracht.The single figure 1 of the drawing is a longitudinal section of a coil with a helical coolant channel. The roller mainly consists of a core 1 of iron material, a jacket 2 surrounding copper 1 or copper alloy surrounding core 1 and a wear protection surrounding the jacket 2. This wear protection consists of an intermediate layer 3 of nickel applied in a particularly galvanic to the jacket 2 and a cover layer 4 applied by welding. The jacket 2 is in connection with the core 1 via a fitting seat, in particular via a shrink connection. jacket 2 at least on one edge 5 by means of a welded joint 6 attached to the core 1. A coolant channel 7 is incorporated in the surface of the core 1 in the form of a helical groove containing a single pass or a number of passes relative to the longitudinal direction L of the core. The coolant channel 7 is covered by the tubular jacket 2. In the region of the edges 5 of the jacket 2, the coolant channel 5 is connected to coolant connections 9 via radially extending bores 8. These connections 9 are arranged concentrically on the core 1 and subsequent bearing studs.

De uitvinding is weliswaar aan de hand van een rol met een deklaag 4 uit een enkele laag beschreven, doch kan de door het weerstandsrolnaad-opbrenglassen opgebrachte deklaag ook een aantal lagen bevatten bij tegelijkertijd geringe totale dikte. Aangezien de leer volgens de uitvinding betrekking heeft op de bekleding van de koperen mantel, is de realisatie ook bij massieve rollen uit koper zonder kern mogelijk.Although the invention has been described on the basis of a roller with a single-layer covering layer 4, the covering layer applied by the resistance roller seam application welding may also comprise a number of layers with at the same time a small total thickness. Since the leather according to the invention relates to the coating of the copper jacket, the realization is also possible with solid rolls of copper without a core.

Lijst van verwijzingscijfers: 1. kern 2. mantel 3. tussenlaag 4. deklaag 5. rand van de mantel 6. lasverbinding 7. koelmiddelkanaal 8. boring 9. koelmiddelaansluiting 10. legertap L. langsrichting van de kern 1List of reference numbers: 1. core 2. jacket 3. intermediate layer 4. top layer 5. edge of the jacket 6. welded joint 7. coolant channel 8. bore 9. coolant connection 10. army stud L. longitudinal direction of the core 1

Claims

An internally cooled roll of a continuous casting installation, in particular a supporting roll or a guide roll, with a copper or alloy jacket surrounding a core of iron material and connected to said core and with a wear protection surrounding that jacket, characterized in that the wear protection consists of an intermediate layer of copper with a low thermal conductivity applied to the jacket and at least one top layer welded onto that intermediate layer.

An internally cooled roller according to claim 1, characterized in that the intermediate layer consists of nickel and is galvanically applied.

An internally cooled roll according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness of the intermediate layer is 0.3 to 1 mm.

An internally cooled roll according to any one of the preceding claims, characterized in that the covering layer applied by resistance roll seam application welding has a thickness of at most 1 mm, in particular from 0.2 to 0.5 mm.

An internally cooled roller according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover layer consists of a Ni-Cr-B alloy.

An internally cooled roller according to any one of the preceding claims, characterized in that hard substances are incorporated in the covering layer.

An internally cooled roller according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover layer consists of a number of layers.

Method for manufacturing an internally cooled roll according to claims 1-7, characterized in that an intermediate layer is galvanically applied to the copper or copper alloy jacket and at least one layer is applied to said intermediate layer by means of a resistance roll seam application welding operation is welded.