Beschreibung
Strangführungselement Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strangführungselement zum Führen eines runden Strangs in einer Stranggießmaschine. Stand der Technik
Aus der DE 3443258 AI ist ein Strangführungselement zum Stützen und Führen eines runden Strangs mit drei, jeweils drehbar gelagerten, Strangführungsrollen bekannt, wobei eine Rolle auf einem feststehenden Rahmen und zwei weitere Rollen jeweils auf einem beweglichen Rahmen angeordnet sind. Durch die beiden beweglichen Rahmen können die Strangführungsrollen des Strangführungselements manuell an unterschiedliche Strangdurchmesser angestellt werden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass das Strangführungselement nicht automatisch an unterschiedliche Strangdurchmesser angepasst werden kann, und dass bei der Anpassung zwei Strangführungsrollen separat angestellt werden müssen. Wie das Strangführungselement vereinfacht werden könnte, sodass es einfach automatisierbar wird, geht aus der Schrift nicht hervor.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein konstruktiv einfaches
Strangführungselement zum Führen eines Strangs in einer
Stranggießmaschine darzustellen, das automatisch an unter- schiedliche Stranggrößen angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Strangführungselement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand er abhängigen Ansprüche. Konkret erfolgt die Lösung durch ein Strangführungselement zum Führen eines runden Strangs in einer Stranggießmaschine, umfassend
- eine Traverse mit einem ersten Endbereich, einem Zwischenbereich und einem zweiten Endbereich, wobei im Zwischen- bereich der Traverse zumindest eine erste Strangführungsrolle drehbar gelagert ist;
- eine erste Schwinge mit einem ersten Endbereich, einem Zwischenbereich und einem zweiten Endbereich, wobei im Zwischenbereich der ersten Schwinge eine zweite Strangführungs- rolle drehbar gelagert ist und der zweite Endbereich der Traverse gelenkig mit dem ersten Endbereich der ersten Schwinge verbunden sind;
- eine zweite Schwinge mit einem ersten Endbereich, einem Zwischenbereich und einem zweiten Endbereich, wobei im Zwischenbereich der zweiten Schwinge eine dritte Strangführungsrolle drehbar gelagert ist und der erste Endbereich der Traverse gelenkig mit dem ersten Endbereich der zweiten
Schwinge verbunden sind; und
- ein Linearmotor der jeweils mit dem zweiten Endbereich der ersten Schwinge und dem zweiten Endbereich der zweiten
Schwinge gelenkig verbunden ist.
Durch diese Bauform wird ein Strangführungselement mit lediglich einem einzigen als Linearmotor ausgebildeten Anstellele- ment gebildet, wobei die Strangführungsrollen des Strangführungselements durch den Linearmotor einfach und einfach automatisierbar an den Strang (beispielsweise an unterschiedliche Strangdurchmesser) angestellt werden können. Außerdem kann auch die Anpresskraft der Strangführungsrollen an den Strang einfach über das Aus- bzw Einfahren des Linearmotors eingestellt werden, sodass beispielsweise die Haltekraft des Strangführungselements, die auf einen Strang in einer vertikalen oder schrägen Strangführung einwirkt, einfach einge-
stellt werden kann. Beim erfindungsgemäßen Strangführungselement ist die Traverse mit den beiden Schwingen, und sind die beiden Schwingen mit dem Linearmotor jeweils gelenkig miteinander verbunden, wodurch Spannungen im Strangführungselement effektiv vermieden werden. Konkret ist ein Zwischenbereich der Traverse, der ersten Schwinge und der zweiten Schwinge jeweils zwischen dem ersten Endbereich und dem ersten Endbereich angeordnet. Für einen dreieckigen und sechseckigen Strang ist es vorteilhaft, wenn im Zwischenbereich der Traverse genau eine erste Strangführungsrolle drehbar gelagert ist, sodass je zwei benachbarte Strangführungsrollen einen Winkel von 120° zueinander aufweisen. Somit weisen im Idealfall die drei Strangfüh- rungsrollen einen Winkel von 120° zueinander auf. Dadurch wird der Strang zentrisch geführt; außerdem ergeben sich dadurch nur geringe Zugspannungen im Strang, was sich positiv auf dessen Innenqualität auswirkt. Alternativ dazu ist es für einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, oder achteckigen Strang vorteilhaft, wenn im Zwischenbereich der Traverse zwei erste Strangführungsrollen drehbar gelagert sind, sodass je zwei benachbarte Strangführungsrollen einen Winkel von 90° zueinander aufweisen. Somit weisen im Idealfall die vier Strangführungsrollen einen Winkel von 90° zueinander auf. Dadurch wird der Strang zentrisch geführt; außerdem ergeben sich dadurch wiederum nur geringe Zugspannungen im Strang, was sich positiv auf dessen Innenqualität auswirkt.
Um die Flächenpressung einer Strangführungsrolle auf die Mantelfläche des Strangs zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn eine Strangführungsrolle eine konkav, d.h. nach innen, gekrümmte Mantelfläche aufweist.
Um eine möglichst große Kraft auf den Strang aufzubringen zu können, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Strangführungsrolle, vorzugsweise alle Strangführungsrollen des
Strangführungselements, mit einem Drehantrieb zum Antrieb der Strangführungsrolle verbunden ist.
Für die Robustheit ist es vorteilhaft, wenn der Linearmotor als ein fluidbeaufschlagter Zylinder, wie ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, ausgebildet ist.
Alternativ dazu ist es möglich, wenn der der Linearmotor als Elektromotor, z.B. als ein Hubspindelantrieb, ausgebildet ist.
Für eine Steuerung oder Regelung der Position bzw. der Anstellkraft der Strangführungsrollen ist es vorteilhaft, wenn der Linearmotor eine Wegmesseinrichtung zur Messung der Ver- Schiebung des Linearmotors und/oder eine Kraftmesseinrichtung zur Messung der Anstellkraft des Linearmotors aufweist.
Bei der Ausführungsform bei der der Linearmotor als
fluidbeaufschlagter Zylinder ausgebildet ist, ist es vorteil- haft, wenn die Kraftmesseinrichtung als eine Druckmesseinrichtung zur Messung des Drucks im fluidbeaufschlagten Zylinder ausgebildet ist.
Bei der Ausführungsform bei der der Linearmotor als Elektro- motor ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn die Kraftmesseinrichtung als eine Strommesseinrichtung zur Messung des Stroms im Elektromotor ausgebildet ist.
Eine selbstzentrierende Strangführung mit einer feststehenden Stützkonstruktion und einem Strangführungselement, dessen
Strangführungsrollen in einer Ebene angeordnet sind, kann gebildet werden, wenn das Strangführungselement gegenüber der Stützkonstruktion in zumindest einer Richtung, vorzugsweise in beiden Richtungen, der Ebene schwimmend gelagert ist. Da- durch kann sich das Strangführungselement gegenüber dem
Strang in zumindest einer Richtung, vorzugsweise in beiden Richtungen, der Ebene selbst zentrieren.
Besonders vorteilhaft ist es, mehrere Strangführungselemente in einer Gießrichtung hintereinander anzuordnen, wobei jedes Strangführungselement gegenüber der feststehenden Stützkon¬ struktion schwimmend gelagert ist. Dadurch werden zum einen unerwünschten Spannungen im Strang vermieden; zum anderen wird auch die Strangführung keinen unerwünschten Belastungen ausgesetzt, was sich positiv auf die Lebensdauer aufwirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes zeigen:
Fig la...lc eine Draufsicht auf ein Strangführungselement mit drei Strangführungsrollen, das je einen runden, einen dreieckigen und einen sechseckigen Strang führt
Fig ld eine Draufsicht auf ein Strangführungselement mit vier Strangführungsrollen, das einen runden Strang führt
Fig 2,3 je eine perspektivische Darstellung des Strangführungselements nach Fig la Fig 4,5 je eine perspektivische Darstellung einer Strangführung mit fünf Strangführungselementen
Fig 6 eine Vorderansicht zu den Fig 4 und 5 Fig 7,8 je eine Draufsicht auf zwei Ausführungsformen einer Strangführung mit einem Strangführungselement nach Fig la und einer feststehenden Stützkonstruktion
Beschreibung der Ausführungsformen
Die Fig la...lc zeigen eine erste Ausführungsform des Strangführungselements 1 mit drei Strangführungsrollen 6,7,8, das zum Führen und Stützen eines Stahlstrangs 2 verwendet wird.
Konkret weist das Strangführungselement 1 eine feststehende Traverse 3, eine erste Schwinge 4 und eine zweite Schwinge 5 auf; die Traverse 3 als auch die erste und zweite Schwinge 4,5 umfassen jeweils einen ersten Endbereich 3a, 4a, 5a, eine zweiten Endbereich 3c, 4c, 5c und einen dazwischen liegenden Zwischenbereich 3b, 4b, 5b. Die Endbereiche 3a, 3c der Tra¬ verse 3 sind jeweils über ein Gelenk mit einer ersten Schwin¬ ge 4 und einer zweiten Schwinge 5 beweglich verbunden. In den Zwischenbereichen 3b, 4b, 5b der Traverse 3, der ersten
Schwinge 4 und der zweiten Schwinge 5 ist jeweils eine erste, zweite und dritte Strangführungsrolle 6, 8 und 9 drehbar gelagert. In den Darstellungen weisen zwei benachbarte Strangführungsrollen, z.B. 6 und 8, 8 und 9, oder 6 und 9, jeweils einen Winkel von 120° zueinander auf. Dadurch wird der Strang 2 zentrisch geführt, was sich positiv auf die Innenqualität des Strangs auswirkt. Konkret sind die Strangführungsrollen 6,8,9 als nicht angetriebene Rollen, engl, idle rolls, ausge¬ führt. Gleichwohl wäre es möglich, eine oder vorzugsweise alle drei Strangführungsrollen angetrieben als sog. Treibrollen auszubilden. Hierfür sind dem Fachmann aus dem Stand der
Technik ausreichend geeignete Antriebe bekannt. Die gelenkige Verbindungen zwischen der Traverse 3 und den beiden Schwingen 4, 5 erfolgt über je ein Drehgelenk, das eine durchgehende Achse 13 aufweist. Hierzu weist jeder Endbereich 3a, 3c der Traverse 3 eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme einer Achse 13 auf. Außerdem weist jeder Endbereich 3a, 3c der Traverse 3 eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Endbereichs 4a, 5a einer Schwinge 4,5 auf. Durch diese Bauform werden die Kräfte zentrisch von der Traverse 3 in die Schwingen 4, 5 und vice versa eingeleitet. Auch der als Hydraulikzylinder ausgebildete Linearmotor 10 ist gelenkig mit den Endbereichen 4c, 5c der beiden Schwingen verbunden. Die Strangführungsrollen 6,8,9 weisen eine konkave, d.h. nach innen gewölbte, Krümmung der Mantelfläche auf, sodass es zwischen einer Strangführungsrol- le und dem Strang 2 zu einer Linienberührung kommt. Dadurch wird die Hertzsche Pressung bei gleicher Belastung reduziert bzw. können die übertragbaren Kräfte von einer Strangführungsrolle auf den Strang 2 wesentlich erhöht werden.
Die Fig lb und lc zeigen die Verwendung des Strangführungs¬ elements 1 nach Fig la zur Stützung eines dreieckigen bzw. sechseckigen Strangs 2.
Die Fig ld zeigt eine schematische Darstellung eines Strangführungselement 1 mit vier Strangführungsrollen 6,7,8,9. Der Unterschied zu dem Strangführungselement mit drei Strangführungsrollen gemäß Fig la...lc besteht darin, dass im Zwischen- bereich 3b der Traverse 3 zwei erste Strangführungsrollen 6,7 angeordnet sind. Außerdem weisen zwei jeweils benachbarte Strangführungsrollen 6...9 einen Winkel von 90° zueinander auf. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für runde, rechteckige (insbesondere quadratische) und achteckige Strangquer- schnitte.
Die Fig 2 und 3 zeigen zwei perspektivische Darstellungen des Strangführungselement nach Fig la. Die Fig 7 und 8 zeigen zwei Möglichkeiten, wie eine selbstzentrierende Strangführung aufgebaut werden kann:
Gemäß Fig 7 ist ein Strangführungselement 1 nach Fig la im Inneren eines Rahmens einer feststehenden Stützkonstruktion 11 angeordnet und bezüglich der Stützkonstruktion über vier Paare von Federn 14 bzw anderen elastischen Elementen
verschieblich angeordnet; die Freiheitsgrade der Verschiebungen sind durch Pfeile dargestellt. Durch diese Anordnung kann sich das Strangführungselement 1 mit dem Strang 2 verschie- ben, sodass mittels des Linearmotors 10 der Strang 2 durch die Strangführungsrollen 6...8 nur im gewünschten Ausmaß geklemmt bzw. ausgezogen wird.
In Fig 8 ist eine zu Fig 7 alternative Bauweise einer selbst- zentrierenden Strangführung dargestellt. Wiederum ist das
Strangführungselement 1 innerhalb der feststehenden Stützkonstruktion 11 angeordnet, wobei jedoch das Strangführungselement 1 gleichsam in einer durch die feststehenden Stützkon-
struktion 11 gebildeten Kulissenführung geführt wird. Die Freiheitsgrade der möglichen Verschiebungen sind wiederum durch Pfeile dargestellt. Die Fig 4,5 und 6 zeigen unterschiedliche Darstellung einer Strangführung mit fünf Strangführungselementen 1. Konkret sind die Strangführungselemente 1 übereinander in Gießrichtung 12 angeordnet. Über die Linearmotore 10 kann jedes
Strangführungselementen 1 eine definierte Klemmkraft auf den Strang 2 ausüben, sodass der Querschnitt des Strangs 2 durch die in Gießrichtung 12 nachfolgenden Strangführungselemente 1 reduziert werden kann (beispielsweise durch eine sogenannte Soft-Core- oder Liquid-Core-Reduction) . Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Strangführungselement
2 Strang
3 Traverse
3a erster Endbereich der Traverse
3b Zwischenbereich der Traverse
3c zweiter Endbereich der Traverse
4 erste Schwinge
4a erster Endbereich der ersten Schwinge
4b Zwischenbereich der ersten Schwinge
4c zweiter Endbereich der ersten Schwinge
5 zweite Schwinge
5a erster Endbereich der zweiten Schwinge
5b Zwischenbereich der zweiten Schwinge
5c zweiter Endbereich der zweiten Schwinge
6,7 erste Strangführungsrolle
8 zweite Strangführungsrolle
9 dritte Strangführungsrolle
10 Linearmotor
11 feststehende Stützkonstruktion
12 Gießrichtung
13 Achse
14 Feder