WO2007062713A1 - Strangführungsrolle - Google Patents

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WO2007062713A1
WO2007062713A1 PCT/EP2006/009541 EP2006009541W WO2007062713A1 WO 2007062713 A1 WO2007062713 A1 WO 2007062713A1 EP 2006009541 W EP2006009541 W EP 2006009541W WO 2007062713 A1 WO2007062713 A1 WO 2007062713A1
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WO
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strand guide
roller
support
guide roller
roller shell
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PCT/EP2006/009541
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French (fr)
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Johann Poeppl
Guoxin Shan
Heinrich Thoene
Josef Watzinger
Franz Wimmer
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Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co
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Publication date
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Priority to JP2008535923A priority patent/JP2009512821A/ja
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Priority to AT06805986T priority patent/ATE452718T1/de
Priority to US12/090,324 priority patent/US7926547B2/en
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Priority to EP06805986A priority patent/EP1937430B1/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
    • 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
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/02—Skids or tracks for heavy objects

Definitions

  • the invention relates to a strand guide roller with at least one roller shell and at least two support shafts, wherein in each case two support shafts are rotatably connected to a roller shell and each support shaft is rotatably supported in a support bearing.
  • a strand guide roller of this type is already known from DE-A 24 23 224.
  • adjacent roller shells are connected by a support shaft in the axial direction, which is rotatably supported in a support bearing and engages with mutually away stub shafts in axial recesses of the adjacent roller shells.
  • a non-positive connection between the support shaft and the respective roller shell is effected by a screw connection between the two components and by cooperating radial support surfaces on the support shaft and the roller shell, whereby an additional safeguard against loosening during plant operation is achieved.
  • this constructive solution has not been proven in practice, since this distortion of the components does not withstand the rough metallurgical plant operation.
  • a one-piece strand guide roller is known in which a roller shell is permanently connected by a peripheral weld with two support shafts.
  • the roller shell is covered with an abrasion-resistant, corrosion-resistant protective layer. Damage to individual components of the strand guide roller usually lead to their total loss and high spare parts costs.
  • the coolant is distributed over predominantly radially or inclined to the roller rotation axis inclined coolant channels from the roller center to the periphery of the strand guide roller, there via ring lines , guided by parallel to the roller axis rechtrechtete coolant channels near the roller shell surface and collected in an analogous manner and directed back to the center.
  • usually ring or pf ropfenförmige sealing body are screwed or welded to the roller shell end faces. Due to the high thermal and material stress in the strand guide roller these sealing methods are complex, very sensitive and prone to failure.
  • multi-layer roller shells for example, by a keyway, rotatably and releasably secured to the core shaft.
  • the multilayer structure of the roller shell is effected by individual cylinder sleeves, which are rotatably connected by a full-surface shrinkage connection of the opposite cylinder jacket surfaces.
  • At the contact surfaces of the cylinder sleeves are the easy to produce coolant channels (WO 2005/016578, WO 02/02253).
  • the present invention aims to avoid these difficulties and disadvantages and has as its object to propose a strand guide roller, which consists of a plurality of easy-to-manufacture components, which are interconnected so that the compound withstands the intense thermal and mechanical stresses during the casting operation, the consists of easy to manufacture components and the disassembly and possibly the reuse of expensive components, such as preferably roll coats and bearing housings enabled.
  • This object is achieved in that the roller shell is rotatably connected to him on both sides supporting support shafts by shrink connections or press-fit connections.
  • the intermediate support bearing takes place in principle on Rolleneinschnürungen, which takes place through the shrunk into the roller shells support shafts with a smaller diameter.
  • the shrink-fit or press-fit connection is designed so that stationary and nonstationary roller loads and drive torques can be reliably transmitted in the case of driven strand guide rollers and sealing functions for the coolant guide are reliably ensured.
  • the design of the shrink or press-fit connection takes into account special operational load cases, such as
  • the described assembly arrangement with shrink-fit or press-fit connection results overall in the following advantages:
  • the simple plug-in design allows easy assembly of the long strand guide rollers and cost-effective production of the individual components.
  • Multi-part strand guide rollers do not require split intermediate support bearings.
  • the strand guide roller is suitable due to the particularly economical production as a cheap one-way roll.
  • the sealing of the coolant guides can be done largely without sensitive, synthetic sealing elements or without welds.
  • Each support shaft comprises at least one stub shaft whose outer circumferential surface with an inner circumferential surface of a recess in a roller casing forms the shrink fit or press-fit connection.
  • the basic structure of the components forming the shrink or press-fit connection is the same both at the end regions of the strand guide roller and in the regions between adjacent roller shells.
  • two adjacent roller shells are non-rotatably connected by a support shaft centrally supported by a support bearing.
  • the strand guide rollers are equipped with an internal cooling, two embodiments are particularly useful:
  • the roller cooling of the roller shell is penetrated by at least one coolant channel and this coolant channel is arranged at a constant distance from the cylindrical roller shell outer surface of the roll shell.
  • the coolant channel forms, for example, a circumferential annular space.
  • the roller shell is penetrated by a plurality of coolant channels, which are arranged at a constant distance from the cylindrical roller shell outer surface.
  • the essentially radial feed and discharge lines for the cooling medium enforce the shrink connection between the support shaft and roller shell.
  • the supply and discharge lines can also be arranged inclined to the axis of rotation of the strand guide roller.
  • a distributor sealing ring is arranged between the roller shell and the support shaft, which forms a coolant distribution line with the roller shell into which the substantially radial supply or discharge lines and paraxial coolant channels open and wherein this distributor sealing ring with the roller shell and with the support shaft forms a rotationally fixed shrink connection or a press connection.
  • roller cooling passes through a centrally guided in the axial direction coolant channel with a constant cross section, the alternately successive support shafts and roller shells.
  • This Achkühlung is characterized by its simplicity and cheap construction particularly.
  • the described shrink or press-fit connection can be used in the connection to the drive elements by a drive shaft connection of a driven strand guide roller with a support bearing centrally supported support shaft is rotatably connected by a shrink connection or by a press-fit connection.
  • the sealing of the coolant channels and coolant distribution lines via distribution or sealing rings introduced by shrinkage or interference fit into the roller shell eliminates the need for sensitive, self-contained sealing elements and welded connections.
  • designed as a floating bearing support bearings of the strand guide roller are formed by rolling bearings whose rolling elements can compensate for operational axial displacements and misalignments.
  • toroidal bearings can be used, as described for example in German Utility Model DE 200 21 514 U1.
  • FIG. 1 shows a strand guide roller according to the invention with two roller shells and a peripheral roller shell cooling
  • FIG. 2 shows a strand guide roller according to the invention with three roller shells and a central roller cooling
  • FIG. 3 shows a cross section through the strand guide roller with a representation of the coolant supply along the section line A-A in Figure 1,
  • Fig. 4 is a partial section of the strand guide roller with the involvement of a distributor sealing ring for coolant passage.
  • FIG. 1 The figure representations show strand guide rollers according to the invention in a schematic representation, as they are suitable, for example, for use in a strand guide of a continuous casting for the production of metal strands of large strand width with slab or thin slab cross-section.
  • Identical or equivalent components in different embodiments are identified by the same reference numerals.
  • the non-driven, two-part strand guide roller shown in Figure 1 in a longitudinal section comprises two roller shells 1, 2 and three support shafts 4, 5, 6, wherein the support shafts are rotatably supported in support bearings 8, 9, 10.
  • the support shaft 5 arranged between two roller jackets 1, 2 terminates in two stub shafts 12, 13 which are directed away from one another in the axial direction and project into cylindrical recesses 14, 15 of the adjacent roller jackets 1, 2.
  • the non-positive connection between the Stub shafts 12, 13 and the roller shell 1, 2 is produced by a shrink fit or a press-fit connection, which takes into account the prevailing thermal and mechanical loads during the transport of a steel strand through the strand guide.
  • Two at the ends of the strand guide roller, the roller shells 1, 2 supporting support shafts 4, 6 each have only one stub shaft 16, 17, which in recesses of the roll shells 1, 2, forming a shrink or press-fit connection, are used.
  • the strand guide roller is equipped with a peripheral cooling designed as internal cooling, which is shown in Figures 1 and 3.
  • the coolant inlet into the support shaft 4 is effected by a rotary inlet 21 coupled to the front side.
  • the support shaft 4 has a central coolant channel 22, 22a, from which a plurality of radial branch lines 23, 23a, 23b, 23c lead to the roller shell 1 in the area of the stub shaft 16 there open in an annular space 24 with crescent-shaped extensions 25a, 25b, 25c.
  • coolant lines 26, 26a, 26b, 26c are guided at a small distance below the mantle surface and distributed uniformly over the circumference of the roll mantle 1, parallel to the axis of rotation of the strand guide roll, a multiple reversal of the direction being provided.
  • the coolant lines 26 In the area of the stub shaft 12 of the support shaft 5, the coolant lines 26 again open into crescent-shaped extensions of an annular space, from which radial stub lines lead to the central coolant channel 22b in the stub shaft 12 of the support shaft 5.
  • the coolant feedthrough for the roller casing 2 is repeated analogously to the described coolant feedthrough in the roller casing 1.
  • the centric coolant channel opens into a rotary inlet 21a through which the coolant flowing through the strand guide roller is discharged again.
  • the coolant lines are guided so that they extend in the region of the shrink connection of the support shaft in the roller shell or back, so that the dense shrink joint simultaneously acts as a seal against coolant leakage.
  • FIG. 2 shows a diagrammatic view of a three-part strand guide roller which comprises three roller shells 1, 2, 3 supporting shafts 4, 5, 6 carrying these roller shells and support bearings 8, 9, 10, 11 rotatably supporting these support shafts.
  • the roller shells and the support shafts are, as previously described with respect to the strand guide roller according to Figure 1, by a shrink or Press fit connection positively connected.
  • the coolant feedthrough takes place through a centric coolant channel 28, which passes through the successive support shafts and roller shells in the axial direction.
  • rotary feedthroughs 21 are provided for the supply and discharge of the coolant, of which only the rotary feedthrough for the coolant supply is shown.
  • the shrink joints between the roll shells and the support shafts seal the transitions of the central coolant channel between the roll shell and support shafts against leakage losses to the outside.
  • Figure 1 shows a multi-part driven strand guide roller, in which the edge-side support shaft 6 has two stub shafts 17, 30.
  • the stub shaft 17 is connected to the roller shell 2 by a shrink connection and the stub shaft 30 protrudes into a connecting element 31 of a drive cardan shaft, which is also connected by a shrink connection with the stub shaft 30.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a strand guide roller with a peripheral cooling is shown in a partial section and shows the coolant return from the roller jacket 1 in the axial direction passing through coolant lines 26 in the shaft stub 12 centrally disposed coolant channel 22b.
  • All parallel guided coolant lines 26 open into a coolant distribution line 33 formed by a circumferential ring line, whose walls are formed by the roller shell 1 and a distributor sealing ring 34.
  • a few radially directed discharge lines 23a connect the ring lines 33 to the coolant channel 22b.
  • the coolant supply takes place by means of analogously arranged coolant distribution lines at another location.
  • FIG. 4 shows four possible structural variants of the distributor sealing ring 34, 35, 36, 37.
  • the distributor sealing ring 34 is pressed into the roller shell 1 and forms with this a rotationally fixed shrink or press-fit connection. Similarly, the distributor sealing ring 34 is shrunk together with the roller shell 1 on the stub shaft 12.

Abstract

Bei einer Strangführungsrolle mit mindestens einem Rollenmantel (1 , 2, 3) und mit mindestens zwei Stützwellen (4, 5, 6, 7), wobei jeweils zwei Stützwellen mit einem Rollenmantel drehfest verbunden sind und jede Stützwelle in einem Stützlager (8, 9, 10, 11 ) drehbar abgestützt ist, wird zur Erzielung einer einfachen und einer bei den auftretenden hohen thermischen und mechanischen Belastung widerstandfähigen Bauweise vorgeschlagen, dass der Rollenmantel mit den ihn beiderseits tragenden Stützwellen durch Schrumpfverbindungen oder durch Presssitzverbindungen drehfest verbunden ist.

Description

Stranqführunqsrolle:
Die Erfindung betrifft eine Strangführungsrolle mit mindestens einem Rollenmantel und mit mindestens zwei Stützwellen, wobei jeweils zwei Stützwellen mit einem Rollenmantel drehfest verbunden sind und jede Stützwelle in einem Stützlager drehbar abgestützt ist.
Eine Strangführungsrolle dieser Art ist bereits aus der DE-A 24 23 224 bekannt. Bei dieser mehrteiligen Strangführungsrolle sind in Achsrichtung benachbarte Rollenmäntel durch eine Stützwelle verbunden, die in einem Traglager drehbar abgestützt ist und die mit voneinander weggerichteten Wellenstummel in axiale Ausnehmungen der benachbarten Rollenmäntel eingreift. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Stützwelle und dem jeweiligen Rollenmantel erfolgt durch eine Schraubverbindung zwischen den beiden Bauteilen und durch zusammenwirkende radiale Stützflächen an der Stützwelle und dem Rollenmantel, wodurch eine zusätzliche Sicherung gegen Lösen während des Anlagenbetriebes erreicht wird. Diese konstruktive Lösung hat sich jedoch in der Praxis nicht bewährt, da diese Verspannung der Bauteile dem rauen Hüttenwerksbetrieb nicht standhält.
Aus der WO 02/02253 A1 ist es bereits bekannt, Treiberrollen in einer Bandgießanlage aus einem Rollenmantel und zwei Stützwellen zu bilden, wobei die beiden Stützwellen gegenüberliegend in den Rollenmantel ragen und stirnseitig mit dem Rollenmantel verschraubt sind (Fig. 6). Die Spannschrauben werden gleichzeitig als Verschlussorgane der Kühlmittelleitungen verwendet.
Aus der DE-A 28 40 902 ist eine einteilige Strangführungsrolle bekannt, bei der ein Rollenmantel durch eine umlaufende Schweißverbindung mit zwei Stützwellen unlösbar verbunden ist. Der Rollenmantel ist mit einer abriebfesten, korrosionsbeständigen Schutzschicht überzogen. Schäden an einzelnen Bauteilen der Strangführungsrolle führen zumeist zu deren Totalverlust und hohen Ersatzteilkosten.
Die Verwendung einer Schweißnaht für die Verbindung von Rollenmantel und Stützwelle ist speziell für mehrteilige Strangführungsrollen nicht anwendbar, da hierbei zwingend geteilte Lager eingesetzt werden müssten. Aus der DE-A 32 28 190 ist eine derartige mittengelagerte Strangführungsrolle bekannt, bei der eine ein Stützlager tragende Stützwelle durch eine Schweißverbindungen mit anschließenden Rollenmäntel verbunden ist.
Bei herkömmlichen peripheriegekühlten Strangführungsrollen, wie sie beispielsweise aus der EP 0 543 531 A1 oder der AT 412 851 B bereits bekannt sind, wird das Kühlmittel über vorwiegend radial oder zur Rollendrehachse geneigt angeordnete Kühlmittelkanäle aus dem Rollenzentrum an die Peripherie der Strangführungsrolle, dort über Ringleitungen verteilt, durch parallel zur Rollenachse ausrechtete Kühlmittelkanäle nahe der Rollenmanteloberfläche geführt und in analoger Weise wieder gesammelt und ins Zentrum zurück geleitet. Um das Kühlmittel-Leitungssystem und die Ringleitungen leicht fertigen und nach außen dicht abschließen zu können, werden an den Rollenmantel-Stirnflächen üblicherweise ring- oder pf ropfenförmige Dichtkörper verschraubt oder verschweißt. Infolge der hohen thermischen und werkstofftechnischen Beanspruchungen in der Strangführungsrolle sind diese Abdichtmethoden aufwendig, sehr empfindlich und störungsanfällig.
Auch ist es bei Strangführungsrollen mit einer durchgehenden Kernwelle bekannt, mehrschichtige Rollenmäntel, beispielsweise durch eine Passfederverbindung, drehfest und lösbar auf der Kernwelle zu befestigen. Der mehrschichtige Aufbau des Rollenmantels erfolgt durch einzelne Zylinderhülsen, die durch eine vollflächige Schrumpfverbindung der einander gegenüberliegenden Zylindermantelflächen drehfest verbunden werden. An den Kontaktflächen der Zylinderhülsen befinden sich die einfach herzustellenden Kühlmittelkanäle (WO 2005/016578; WO 02/02253).
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Schwierigkeiten und Nachteile und stellt sich die Aufgabe, eine Strangführungsrolle vorzuschlagen, die aus mehreren einfach zu fertigenden Bauteilen besteht, die miteinander so verbunden sind, dass die Verbindung den intensiven thermischen und mechanischen Belastungen während des Gießbetriebes widersteht, die aus einfach zu fertigenden Bauteilen besteht und die eine Zerlegung und gegebenenfalls den Wiedereinsatz von teuren Bauteilen, wie vorzugsweise Rollenmäntel und Lagergehäusen, ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rollenmantel mit den ihn beiderseits tragenden Stützwellen durch Schrumpfverbindungen oder durch Presssitzverbindungen drehfest verbunden ist.
Die Zwischenstützungs-Lagerung erfolgt dem Prinzip nach auf Rolleneinschnürungen, welche durch die in die Rollenmäntel eingeschrumpften Stützwellen mit geringerem Durchmesser erfolgt.
Die Schrumpf- oder Presssitzverbindung ist so ausgelegt, dass stationäre und nichtstationäre Rollenlasten und Antriebsmomente bei angetriebenen Strangführungsrollen sicher übertragen werden können und Abdichtungsfunktionen für die Kühlmittelführung sicher gewährleistet sind. Die Auslegung der Schrumpf- oder Presssitzverbindung berücksichtigt spezielle betriebsübliche Belastungsfälle, wie
- den kontinuierlichen Strangabzug bei drehenden Strangführungsrollen,
- den angehaltenen Strang bei stehenden Strangführungsrollen,
- eine Rollenkühlung außen und innen,
- eine Rollenkühlung nur außen oder nur innen,
- einen störungsbedingten Totalausfall der Rollenkühlung.
Auch beim ungünstigen Fall, dass die Schrumpf- oder Presssitzverbindung durch thermischen Einfluss an Tragfähigkeit verliert, muss noch eine ausreichende Biege- und Drehmomentübertragung sowie Dichtfunktion gewährleistet sein. Dies bedeutet bei Strangführungsrollen mit einem Rollendurchmesser von 150 mm bis 200 mm ein Schrumpfübermaß von 0,2 bis 0,5 mm und bei größerem Rollendurchmesser von 200 mm bis 250 mm ein Schrumpfübermaß von 0,25 bis 0,4 mm. Als Richtgröße für die Festlegung der Schrumpfsitzlänge gilt näherungsweise, dass das Verhältnis von Schrumpfsitzlänge zu Wellendurchmesser des Wellenstummels größer 1 ist.
Durch die Schrumpfverbindung treten im Vergleich zu eingestochenen Vollkörperrollen geringere Kerbspannungen auf, wodurch die Bruchgefahr der Strangführungsrolle reduziert wird. Auch kann für die leichteren Stützwellen höherfesteres Material gewählt werden, womit eine sehr gezielte und somit ökonomische Festigkeitssteigerung erreicht werden kann.
Aus der beschriebenen Baugruppenanordnung mit Schrumpf- oder Presssitzverbindung ergeben sich insgesamt folgende Vorteile: Die einfache Steckbauweise ermöglicht einen einfachen Zusammenbau der langen Strangführungsrollen und die kostengünstige Fertigung der Einzelkomponenten. Bei mehrteiligen Strangführungsrollen sind keine geteilten Zwischenstützungslager notwendig.
Die Strangführungsrolle eignet sich durch die besonders wirtschaftliche Herstellung als billige Einwegrolle.
- Alternativ ist aber auch eine teilweise Wiederverwertung der Strangführungsrolle möglich, speziell des Rollenmantels mit dem Peripherkühlsystem, und auch die Wiederverwertung der Lagergehäuse ist gegeben. Dies erfolgt mit einfacher zerstörender Demontage, beispielsweise mit einem Trennschnitt durch den Wellenstummel der Stützwelle.
Die Abdichtung der Kühlmittelführungen kann weitgehend ohne sensible, synthetische Dichtelemente bzw. ohne Schweißnähte erfolgen.
Jede Stützwelle umfasst mindestens einen Wellenstummel, dessen äußere Mantelfläche mit einer inneren Mantelfläche einer Ausnehmung in einem Rollenmantel die Schrumpfverbindung oder Presssitzverbindung bildet.
Zweckmäßig ist der prinzipielle Aufbau der die Schrumpf- oder Presssitzverbindung bildenden Bauteile sowohl an den Endbereichen der Strangführungsrolle als auch in den Bereichen zwischen benachbarten Rollenmäntel gleich. Dementsprechend sind bei mehreren in Achsrichtung fluchtend angeordneten Rollenmäntel jeweils zwei benachbarte Rollenmäntel durch eine mit einem Stützlager mittig abgestützte Stützwelie drehfest verbunden.
Die Strangführungsrollen sind mit einer Innenkühlung ausgestattet, wobei zwei Ausführungsformen besonders zweckmäßig sind:
Nach einer möglichen Ausführungsform der Rollenkühlung ist der Rollenmantel von mindestens einem Kühlmittelkanal durchsetzt und dieser Kühlmittelkanal ist in konstantem Abstand von der zylindrischen Rollenmantel-Außenfläche des Rollenmantels angeordnet. In diesem Fall bildet der Kühlmittelkanal beispielsweise einen umlaufenden Ringraum. Vorzugsweise ist der Rollenmantel von einer Vielzahl von Kühlmittelkanälen durchsetzt, die im konstanten Abstand von der zylindrischen Rollenmantel-Außenfläche angeordnet sind. Die im Wesentlichen radialen Zuführ- und Abführleitungen für das Kühlmedium durchsetzen die Schrumpfverbindung zwischen Stützwelle und Rollenmantel. Die Zuführ- und Abführleitungen können auch zur Drehachse der Strangführungsrolle geneigt angeordnet sein.
Nach einer fertigungstechnisch einfachen Ausgestaltung des Kühlmittel-Leitungssystems ist zwischen Rollenmantel und Stützwelle ein Verteilerdichtring angeordnet, der mit dem Rollenmantel eine Kühlmittel-Verteilerleitung bildet, in die die im Wesentlichen radialen Zuführ- oder Abführleitungen und achsparallelen Kühlmittelkanäle münden und wobei dieser Verteilerdichtring mit dem Rollenmantel und mit der Stützwelle eine drehfesten Schrumpfverbindung oder eine Pressverbindung bildet.
Mit dieser Peripheriekühlung wird eine hohe Lebensdauer der Strangführungsrolle durch die frühzeitige Wärmeabfuhr aus dem Rollenmantel erzielt. Weiters wird durch die intensive Rollenmantelkühlung eine Trockenfahrweise der Stranggießanlage ermöglicht und es können Brammenstränge, insbesondere Dünnbrammenstränge, mit höherer Temperatur durch die Strangführung der Stranggießanlage gefördert werden.
Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform der Rollenkühlung durchsetzt ein zentral in Achsrichtung geführter Kühlmittelkanal mit konstantem Querschnitt die abwechselnd aufeinander folgenden Stützwellen und Rollenmäntel. Diese Achskühlung zeichnet sich durch ihre Einfachheit und billige Bauweise besonders aus.
Durch die Schrumpf- oder Presssitzverbindung treten bei beiden Ausführungsformen der Rollenkühlung keine Kühlmittelleckagen auf. Auf spezielle Dichtungen kann innerhalb der Strangführungsrolle verzichtet werden, da die Abdichtung durch die Schrumpfverbindung hergestellt wird.
Bei einer angetriebenen Strangführungsrolle kann die beschriebene Schrumpf- oder Presssitzverbindung bei der Anbindung an die Antriebselemente verwendet werden, indem ein Gelenkwellenanschluss einer angetriebenen Strangführungsrolle mit einer an einem Stützlager mittig abgestützten Stützwelle durch eine Schrumpfverbindung oder durch eine Presssitzverbindung drehfest verbunden ist.
Die Abdichtung der Kühlmittelkanäle und Kühlmittel-Verteilleitungen über durch Schrumpfoder Presssitzverbindung in den Rollenmantel eingebrachte Verteilerdichtringe erübrigt sensible eigenständige Dichtelemente und Schweißverbindungen. Insbesondere die als Loslager ausgebildeten Stützlager der Strangführungsrolle sind von Wälzlagern gebildet, deren Wälzkörper betriebsbedingte axiale Verschiebungen und Fluchtungsabweichungen kompensieren können. Hierfür können beispielsweise Toroidallager eingesetzt werden, wie sie beispielsweise auch in der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 200 21 514 U1 beschrieben sind.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes zeigen:
Fig.1 eine erfindungsgemäße Strangführungsrolle mit zwei Rollenmäntel und einer peripheren Rollenmantelkühlung,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Strangführungsrolle mit drei Rollenmäntel und einer zentralen Rollenkühlung,
Fig. 3 ein Querschnitt durch die Strangführungsrolle mit einer Darstellung der Kühlmittelzufuhr entlang der Schnittlinie A-A in Fig.1 ,
Fig. 4 einen Teilschnitt der Strangführungsrolle unter Einbindung eines Verteilerdichtringes zur Kühlmitteldurchleitung.
Die Figurendarstellungen zeigen erfindungsgemäße Strangführungsrollen in schematischer Darstellung, wie sie beispielsweise für die Anwendung in einer Strangführung einer Stranggießanlage zur Herstellung von Metallsträngen großer Strangbreite mit Brammen- oder Dünnbrammenquerschnitt geeignet sind. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile in verschiedenen Ausführungsformen sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die in Figur 1 in einem Längsschnitt dargestellte nicht angetriebene, zweiteilige Strangführungsrolle umfasst zwei Rollenmäntel 1 , 2 und drei Stützwellen 4, 5, 6, wobei die Stützwellen in Stützlagern 8, 9, 10 drehbar abgestützt sind. Die zwischen zwei Rollenmänteln 1 , 2 angeordnete Stützwelle 5 endet in zwei Wellenstummel 12, 13, die in Achsrichtung voneinander weg gerichtet sind und in zylindrische Ausnehmungen 14, 15 der benachbarten Rollenmäntel 1 , 2 ragen. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Wellenstummel 12, 13 und dem Rollenmantel 1 , 2 wird durch eine Schrumpfverbindung oder eine Presssitzverbindung herstellt, die die vorherrschenden thermischen und mechanischen Belastungen während des Transportes eines Stahlstranges durch die Strangführung berücksichtigt. Zwei an den Enden der Strangführungsrolle die Rollenmäntel 1 , 2 tragende Stützwellen 4, 6 weisen jeweils nur einen Wellenstummel 16, 17 auf, die in Ausnehmungen der Rollenmäntel 1 , 2, eine Schrumpf- oder Presssitzverbindung bildend, eingesetzt sind.
Die Strangführungsrolle ist mit einer als Peripheriekühlung ausgebildeten Innenkühlung ausgestattet, die in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist. Die Kühlmitteleinleitung in die Stützwelle 4 erfolgt durch eine stirnseitig angekoppelte Dreheinführung 21. Die Stützwelle 4 weist einen zentrischen Kühlmittelkanal 22, 22a auf, von dem im Bereich des Wellenstummels 16 ausgehend mehrere radiale Stichleitungen 23, 23a, 23b, 23c bis zum Rollenmantel 1 führen und dort in einem Ringraum 24 mit sichelförmigen Erweiterungen 25a, 25b, 25c münden. Von diesen sichelförmigen Erweiterungen ausgehend sind Kühlmittelleitungen 26, 26a, 26b, 26c in geringem Abstand unterhalb der Manteloberfläche und gleichmäßig über den Umfang des Rollenmantels 1 verteilt parallel zur Drehachse der Strangführungsrolle geführt, wobei eine mehrmalige Richtungsumkehr vorgesehen ist. Im Bereich des Wellenstummels 12 der Stützwelle 5 münden die Kühlmittelleitungen 26 wieder in sichelförmigen Erweiterungen eines Ringraumes, von dem ausgehend radiale Stichleitungen zum zentrischen Kühlmittelkanal 22b im Wellenstummel 12 der Stützwelle 5 führen. Im Bereich des Wellenstummels 13 wiederholt sich die Kühlmitteldurchführung für den Rollenmantel 2 analog zur beschriebenen Kühlmitteldurchführung im Rollenmantel 1. Diese Anordnung wiederholt sich im Weiteren entsprechend der Anzahl der Rollenmäntel, aus denen eine mehrteilige Strangführungsrolle gebildet ist. Der zentrische Kühlmittelkanal mündet in einer Dreheinführung 21a, durch die das die Strangführungsrolle durchströmende Kühlmittel wieder abgeleitet wird. Die Kühlmittelleitungen sind so geführt, dass sie im Bereich der Schrumpfverbindung von der Stützwelle in den Rollenmantel bzw. zurück verlaufen, sodass die dichte Schrumpfverbindung gleichzeitig als Dichtung gegen Kühlmittelleckagen wirkt.
In Figur 2 ist in einer schematischen Darstellung eine dreiteilige Strangführungsrolle dargestellt, die drei Rollenmäntel 1 , 2, 3, diese Rollenmäntel tragende Stützwellen 4, 5, 6 und diese Stützwellen drehbar abstützende Stützlager 8, 9, 10 ,11 umfasst. Die Rollenmäntel und die Stützwellen sind, wie zuvor bereits hinsichtlich der Strangführungsrolle gemäß Figur 1 beschrieben, durch eine Schrumpf- oder Presssitzverbindung kraftschlüssig verbunden. Die Kühlmitteldurchführung erfolgt durch einen zentrischen Kühlmittelkanal 28, der die aufeinander folgenden Stützwellen und Rollenmäntel in Achsrichtung durchsetzt. Eingangsseitig und ausgangsseitig des Kühlmittelkanals sind Drehdurchführungen 21 für die Zuführung und Ableitung des Kühlmittels vorgesehen, von denen nur die Drehdurchführung für die Kühlmittelzuführung dargestellt ist. Die Schrumpfverbindungen zwischen den Rollenmänteln und den Stützwellen dichten die Übergänge des zentrischen Kühlmittelkanals zwischen Rollenmantel und Stützwellen gegen Leckageverluste nach außen hin ab.
Figur 1 zeigt eine mehrteilige angetriebene Strangführungsrolle, bei der die randseitige Stützwelle 6 zwei Wellenstummel 17, 30 aufweist. Der Wellenstummel 17 ist mit dem Rollenmantel 2 durch eine Schrumpfverbindung verbunden und der Wellenstummel 30 ragt in ein Verbindungselement 31 einer Antriebs-Gelenkwelle, welches ebenfalls durch eine Schrumpfverbindung mit dem Wellenstummel 30 verbunden ist.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Strangführungsrolle mit einer Peripheriekühlung in einem Teilschnitt dargestellt und zeigt die Kühlmittelrückführung aus die den Rollenmantel 1 in axialer Richtung durchsetzenden Kühlmittelleitungen 26 in den im Wellenstummel 12 zentrisch angeordneten Kühlmittelkanal 22b. Alle parallel geführten Kühlmittelleitungen 26 münden in eine von einer umlaufenden Ringleitung gebildete Kühlmittel-Verteilleitung 33, deren Wände vom Rollenmantel 1 und einem Verteilerdichtring 34 gebildet sind. Einige wenige radial ausgerichtete Abführleitungen 23a verbinden die Ringleitungen 33 mit dem Kühlmittelkanal 22b. In gleicher Weise erfolgt an anderem Ort die Kühlmittelzuführung durch analog angeordnete Kühlmittel- Verteilleitungen. Insgesamt zeigt Figur 4 vier mögliche konstruktive Varianten des Verteilerdichtringes 34, 35, 36, 37.
Der Verteilerdichtring 34 ist in den Rollenmantel 1 eingepresst und bildet mit diesem eine drehfeste Schrumpf- oder Presssitzverbindung. Gleichermaßen ist der Verteilerdichtring 34 gemeinsam mit dem Rollenmantel 1 auf dem Wellenstummel 12 aufgeschrumpft.

Claims

Patentansprüche:
1. Strangführungsrolle mit mindestens einem Rollenmantel (1 , 2, 3) und mit mindestens zwei Stützwellen (4, 5, 6, 7), wobei jeweils zwei Stützwellen mit einem Rollenmantel drehfest verbunden sind und jede Stützwelle in einem Stützlager (8, 9, 10, 1 1 ) drehbar abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenmantel mit den ihn beiderseits tragenden Stützwellen durch Schrumpfverbindungen oder durch Presssitzverbindungen drehfest verbunden ist.
2. Strangführungsrolle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Stützwelle (4, 5, 6, 7) mindestens einen Wellenstummel (12, 13, 16, 17) umfasst, dessen äußere Mantelfläche mit einer inneren Mantelfläche einer Ausnehmung in einem Rollenmantel (1 , 2, 3) die Schrumpfverbindung oder Presssitzverbindung bildet.
3. Strangführungsrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren in Achsrichtung fluchtend angeordneten Rollenmäntel (1 , 2, 3) jeweils zwei benachbarte Rollenmäntel (1 , 2 und 2, 3) durch eine mit einem Stützlager (9, 10) mittig abgestützte Stützwelle (5, 6) drehfest verbunden sind.
4. Strangführungsrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenmantel (1 , 2, 3) von mindestens einem Kühlmittelkanal (26, 26a, 26b, 26c) durchsetzt ist und dieser mindestens eine Kühlmittelkanal in konstantem Abstand von der zylindrischen Rollenmantel- Außenfläche des Rollenmantels angeordnet ist und im Wesentlichen radiale Zuführ- und Abführleitungen (23a, 23b, 23c) für das Kühlmedium die Schrumpfverbindung zwischen Stützwelle und Rollenmantel durchsetzen.
5. Strangführungsrolle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Rollenmantel (1 , 2, 3) und Stützwelle (4, 5, 6, 7) ein Verteilerdichtring (34, 35, 36, 37) angeordnet ist, der mit dem Rollenmantel eine Kühlmittel-Verteilerleitung (33) bildet, in die die im Wesentlichen radialen Zuführ- oder Abführleitungen (23a, 23b, 23c) und achsparallelen Kühlmittelkanäle (26, 26a, 26b, 26c) münden und wobei dieser Verteilerdichtring (34) mit dem Rollenmantel (1 , 2, 3) und mit der Stützwelle (4, 5, 6, 7) eine drehfesten Schrumpfverbindung oder eine Pressverbindung bildet.
6. Strangführungsrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentral in Achsrichtung geführter Kühlmittelkanal (28) mit konstantem Querschnitt die abwechselnd aufeinander folgenden Stützwellen (4. 5. 6. 7) und Rollenmäntel (1 , 2, 3) durchsetzt.
7. Strangführungsrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (31 ) eines Gelenkwellenanschlusses einer angetriebenen Strangführungsrolle mit einer an einem Stützlager (10) mittig abgestützten Stützwelle (7) durch eine Schrumpfverbindung oder durch eine Presssitzverbindung drehfest verbunden ist.
8. Strangführungsrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Loslager ausgebildeten Stützlager (8, 9, 10) von Wälzlagern gebildet sind, deren Wälzkörper betriebsbedingte axiale Verschiebungen und Fluchtungsabweichungen kompensieren (CARB-Lager).
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