WO2019025090A1 - OPTIMIERTE STRANGGIEßANLAGE UND VERFAHREN ZUM OPTIMIERTEN AUSRICHTEN VON BAUTEILEN EINER STRANGGIEßANLAGE - Google Patents

OPTIMIERTE STRANGGIEßANLAGE UND VERFAHREN ZUM OPTIMIERTEN AUSRICHTEN VON BAUTEILEN EINER STRANGGIEßANLAGE Download PDF

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WO2019025090A1
WO2019025090A1 PCT/EP2018/067566 EP2018067566W WO2019025090A1 WO 2019025090 A1 WO2019025090 A1 WO 2019025090A1 EP 2018067566 W EP2018067566 W EP 2018067566W WO 2019025090 A1 WO2019025090 A1 WO 2019025090A1
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WO
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continuous casting
bearing
segment
support structure
casting mold
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PCT/EP2018/067566
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Inventor
Peter Müller
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Salzgitter Flachstahl Gmbh
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    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
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    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/166—Controlling or regulating processes or operations for mould oscillation

Definitions

  • the present invention relates to an optimized continuous casting plant and a
  • Continuous casting plants are known to consist of several components.
  • the steel produced in a steelworks is given for the continuous casting process first by means of ladles in a distributor trough, which as
  • Copper mold is usually stored in an oscillation unit and is operated in oscillation, in order to avoid sticking of the steel to the mold plates.
  • the copper mold is followed by a segmented and on
  • the rollers are usually installed in several successively arranged segments, wherein the segments depict the entire strand guide.
  • the segments are arranged and fixed on a support structure made of steel.
  • the support structure is in turn supported by a concrete, steel or reinforced concrete foundation.
  • the copper mold is usually arranged on a support structure called a machine frame, while the adjoining segments usually on a support structure called segment carrier
  • these bearings can be independently formed as a fixed bearing, sliding bearing or support.
  • a "local coordinate system” is understood to mean a coordinate system that moves along with the strand guide, and therefore the directions x, y and z vary with the changing slope (or gradient) of the respective system.
  • FIGS. 5 and 6 Some corresponding local coordinate systems are shown in the following FIGS. 5 and 6 of a circular arc installation and a vertical bending installation for better understanding:
  • one of the four bearings in which the strand guiding components are connected to the support structure, is formed as a fixed bearing in the prior art. Another is designed as a sliding bearing and the two remaining as a support.
  • the rotations around the x and z axes are constrained by the cooperation of all four bearings in the y direction, while the rotation about the y axis is constrained by the interaction of the fixed and sliding bearings. In special cases, more or less than four bearings are possible.
  • Expansion processes take place in the components of the plant and in the support structure, which are mainly due to temperature.
  • the support structure is made of steel and the underlying foundation is made of reinforced concrete, then these two materials result in a different one
  • a continuous casting plant which comprises a continuous casting mold which can be set in oscillation by means of an oscillating device, to which a plurality of segments provided with strand guide rolls join, which are arranged on a carrier construction and connected to the respective bearing points Support structure are connected, wherein at least one of the bearing points of the adjoining directly to the continuous casting mold segment is a floating bearing.
  • the continuous casting mold which is preferably made of copper, and the individual segments or
  • a floating bearing refers to one of the three types of bearings (fixed bearing, sliding bearing or support) for the purposes of the invention, but in addition the degree of freedom in y-direction is released within defined limits.
  • the continuous casting mold and at least the first individual segments of the continuous casting plant according to the invention are e.g. arched on one
  • Carrier construction arranged, wherein the continuous casting mold forms the uppermost point of the arc and the subsequent, arranged on the support structure segment boxes are each arranged lower lying.
  • the arrangement of the individual segments on the support structure is not necessarily arcuate, because the invention relates to all types of continuous casting, i. Horizontal, vertical, vertical and also circular arc systems.
  • the roll stand which adjoins directly to the continuous casting mold, is also referred to as segment i, while the following roll stand is also referred to as segment i + 1 and the subsequent roll stands are accordingly continuously referred to as segment i + 2, segment i + 3 and so on , Overall, the
  • Continuous casting as a function of the casting performance have a variety of segments.
  • the support structure on which at least the first segments adjoining the continuous casting mold are arranged, is in particular made of concrete, steel and / or reinforced concrete.
  • the individual segments arranged on the support structure are not in each of their connection points In the y-direction firmly connected to the support structure, but at least the segment that connects directly to the continuous casting mold (segment i) is eg in addition to at least one fixed bearing in at least one floating bearing connected to the support structure. Because the segment i is connected to the support structure by means of at least one movable bearing, a relative displacement of the segment by a defined distance, for example by a maximum of 12 mm, or by a maximum of 5 to 10 mm, or by a maximum of 1 to 2 mm, or allowed by ⁇ 1 mm, ⁇ 0.2 mm or ⁇ 0.1 mm in the radial direction perpendicular to the strand.
  • the floating bearing preferably comprises a spring element which is adapted to allow the connection with the support structure in the connection point a certain margin, for example up to 12 mm, up to 5 to 10 mm, up to 1 to 2 mm, up to ⁇ 1 mm, up to ⁇ 0.2 mm or up to ⁇ 0.1 mm.
  • a spring element is suitable for a hydraulic cylinder, a hydraulic spring, a leaf spring and
  • the non-locating bearing can also be designed as an elastomer bearing, as is known, for example, from bridge construction or for vibration compensation.
  • the adjoining the copper mold segment is connected not only in a floating bearing, but in two or four loose bearings with the support structure.
  • one or more of the remaining segments is or are in each case in at least one fixed bearing and at least one floating bearing with the
  • each segment is connected in four connection points with the support structure, wherein each of two of the connection points is floating bearing and the other two bearings are independently selected from a fixed bearing, a sliding bearing, a support and a floating bearing. More preferably, each of the two transverse to the casting direction (z-direction) on both sides of the cast strand opposite bearing as a floating bearing
  • the segment can adjust to a relative displacement to its neighbors within the design limit specified by the spring element to the new position, the adjustment movement is determined by the cast strand itself. On this then act only the restoring forces from the elastic coupling or the proportionate weight of the segment. Also, within the design limitation, alignment errors, e.g. when installing or changing the segments may be compensated.
  • the spring element is preferably selected such that the reaction forces acting on the casting strand as a result of the elastic coupling cancel each other out with the other external forces and upon deflection of the segment or component by a thermally and / or mechanically caused relative displacement
  • Neighbor segment or component acting on the strand reaction forces are always smaller than in an embodiment of the floating bearing without spring element. This is e.g. permitted by spring forces of approx. 10% to 500% of the operating force to be expected at the bearing point.
  • the travel is, for example, 0.5 to 3 times the permissible tolerance margin, wherein the spring element is adapted to transmit both tensile and compressive forces.
  • the floating bearing according to the invention offers, change, with the segments thereby move transversely to the strand in the y direction against each other.
  • the orientation of the components therefore remains wholly or at least for the most part even during the temperature changes and the associated material expansions, which is why the segments of the continuous casting machine according to the invention can also be referred to as self-centering components.
  • the continuous casting plant according to the invention also has a displacement sensor which is set up to determine the deviation of the position of at least one component of the continuous casting plant from its original position.
  • the displacement sensor measures the deflection that the component on which it is located has traveled. The actual position of the component can then be determined from the measured deflection and its deviation from its original position can be determined.
  • the displacement sensor is preferably arranged on the segment adjoining the continuous casting mold (the segment i) or the subsequent segment (the segment i + 1).
  • the displacement sensor or an electrical component connected thereto can also be set up to compare the determined deviation from the original position with a predetermined desired value, and to emit a signal only when the setpoint is reached or exceeded
  • a setpoint value can be determined which corresponds to a just tolerable deviation of the component of the continuous casting installation connected to the displacement sensor from its original position, whereby reaching the setpoint value is indicated by an emitted signal.
  • the continuous casting plant according to the invention also has a control unit which is set up to detect an imminent breakthrough of the cast strand in a component, in particular a segment, of the continuous casting plant.
  • the control unit is connected to the displacement sensor and / or to a force meter, which in particular measures the forces acting on a movable bearing according to the invention. From the determined by the displacement sensor deviation from the
  • a breakthrough can be eg
  • the invention also relates to a method for the optimized alignment of components of a continuous casting plant, which comprises a step of providing a
  • Continuous casting plant comprising a continuous casting mold which can be set in oscillation by means of an oscillating device, to which a plurality of segments provided with strand guide rollers adjoin, which are arranged on a support structure and connected to the support structure at a plurality of bearing points, at least one of the bearing points directly adjoining the support structure continuous casting
  • each segment is connected in two fixed bearings and two movable bearings with the support structure.
  • each floating bearing by means of which the segments on the
  • Support structure are attached, but at least each floating bearing of the adjoining the continuous casting mold segment, a spring element. It is also possible to provide the fixed, sliding and / or supports with the optional spring elements.
  • the method according to the invention therefore preferably has a step of equipping the at least one movable bearing with a spring element, wherein the spring element is set up, the connection between the segment and the support structure in at least one direction given leeway, for example up to 12 mm, up to 5 to 10 mm, up to 1 to 2 mm, up to ⁇ 1 mm, up to ⁇ 0.2 mm, up to ⁇ 0.1 mm or around to to 0.01 mm.
  • the components of the continuous casting are aligned optimally before their commissioning, for example, the
  • Continuous casting mold and the segment i are aligned and the segments with each other are e.g. aligned with the help of stencils or laser technology.
  • the individual components are practically self-aligning.
  • the fact that the individual segments are not fixed completely rigidly on the support structure, but by at least one
  • Floating bearings according to the invention are mounted per segment on the support structure, the segments can during the temperature-induced
  • roller wear the inventive storage of the segments by means of at least one movable bearing according to the invention has a positive effect.
  • a self-centering of the new component with the adjacent components for both the quality of the product to be cast as well as for a longer life of the components very effective.
  • the inventive method also has a step of determining the deviation of the position of at least one component of the continuous casting plant from its original position by a displacement sensor.
  • the displacement sensor or an electrical component connected to this can be set up, the
  • the inventive method may also include a step of detecting an imminent breakthrough in a component of
  • control unit is preferably set up to receive signals from the odometer and / or a force gauge and to issue a warning signal in case of abnormalities.
  • Abnormalities may be e.g. consist in a relatively large deviation of a component from its original position or in an increasing with time increasing acting on the movable bearing of a segment force.
  • FIG. 1 shows a segment of a continuous casting plant in side view
  • Figure 5 and 6 schematically a circular arc system
  • the 1 shows schematically a segment 4 of a continuous casting with paired strand guide rollers 3 in side view.
  • the line A denotes the casting radius, which forms the lower edge of the cast product.
  • the vector B denotes the weight of the segment 4, which acts in the center of gravity of the segment.
  • At the fixed bearing 6 engages the associated horizontal force (shown as vector C).
  • the attacking on the tangential floating bearing 7 horizontal support force is shown as a vector D.
  • the spring element 8 is adapted to transmit both tensile and compressive forces and comprises in the shown embodiment, a combination of several coupled plate springs.
  • the radially movable floating bearing 7 is connected by means of a connecting piece 11 with a segment 4, e.g. the adjoining the continuous casting mold segment i, connected, and by means of a further connecting piece 12 on the
  • the movable bearing 7 allows a movement in the direction transverse to the strand, wherein the additional degree of freedom is limited by the spring element 8.
  • FIG. 3a shows a bearing of a segment 4 according to the current state of the art.
  • the segment 4 is mounted in four points, wherein the bearing A as a fixed bearing and the bearing B are designed as a sliding bearing. Bearings C and D are each supports.
  • FIG. 3b shows a segment bearing according to the prior art, in which the bearings are designed in exactly the same way as in the embodiment shown in FIG. 3a, wherein the support C additionally has an elastic coupling.
  • FIG. 4 shows three segment bearings according to the invention.
  • the bearings A and B are each designed as a floating bearing and the bearings C and D each as a support.
  • the floating bearing A is e.g. a non-locating bearing with fixed-bearing-side boundary and the bearing B are e.g. around a floating bearing with slide-bearing-side boundary.
  • both movable bearings are elastically coupled, but it is also possible to use movable bearings without elastic coupling.
  • all four bearings are designed as floating bearing with elastic coupling.
  • the bearing A may be a movable bearing with a fixed-bearing-side boundary and the bearing B may be a floating bearing with a slide-bearing-side boundary, while the bearings C and D are each movable bearings with a boundary on the bearing side.
  • Such an inventive Segment storage is particularly preferred for segment i, which adjoins the continuous casting mold.
  • FIG. 4c shows a preferred segment bearing according to the invention for sheet and horizontal segments, in which the bearing A is a fixed bearing and the bearing B is a sliding bearing.
  • the bearings C and D are each designed as floating bearing with preferably bearing-side boundary and have an elastic coupling.
  • Embodiments be essential.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage, die eine mittels einer Oszilliereinrichtung in Oszillation versetzbare Stranggießkokille umfasst, an die sich mehrere mit Strangführungsrollen versehene Segmente anschließen, die auf einer Trägerkonstruktion angeordnet und an jeweils mehreren Lagerpunkten mit der Trägerkonstruktion verbunden sind, wobei zumindest einer der Lagerpunkte des sich direkt an die Stranggießkokille anschließenden Segmentes ein Loslager ist.

Description

Optimierte Stranggießanlage und Verfahren zum optimierten Ausrichten von
Bauteilen einer Stranggießanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optimierte Stranggießanlage sowie ein
Verfahren zum optimierten Ausrichten von Bauteilen einer Stranggießanlage, insbesondere zum Ausrichten des Übergangs von der Stranggießkokille in die nachgeschalteten paarweise angeordneten und in Rollengerüsten (Segmenten) zusammengefassten Strangführungsrollen und/oder des Übergangs zwischen den ersten beiden Segmenten der Stranggießanlage (Segment i und Segment i+1 ).
Stand der Technik
Stranggießanlagen bestehen bekanntermaßen aus mehreren Bauteilen. Der in einem Stahlwerk erzeugte Stahl wird für das kontinuierliche Stranggussverfahren zunächst mittels Gießpfannen in eine Verteilerrinne gegeben, welche als
Zwischenbehälter für den flüssigen Stahl dient. Aus der Verteilerrinne wird der Stahl dann in eine wassergekühlte Kupferkokille gegeben. Die wassergekühlte
Kupferkokille ist üblicherweise in einer Oszillationseinheit gelagert und wird in Oszillation betrieben, um ein Anhaften des Stahls an den Kokillenplatten zu vermeiden. An die Kupferkokille schließt sich eine segmentierte und auf
Rollenabstützung basierende Strangführung an. Die Rollen sind üblicherweise in mehreren hintereinander angeordneten Segmenten installiert, wobei die Segmente die gesamte Strangführung abbilden.
Die Segmente sind auf einer Trägerkonstruktion aus Stahl angeordnet und befestigt. Die Trägerkonstruktion ist wiederum auf einem Fundament aus Beton, Stahl oder Stahlbeton aufgelagert.
Dabei ist es immens wichtig, dass die Übergänge von der Kupferkokille zu den Strangführungsrollen des sich anschließenden Segmentes, sowie auch die einzelnen Segmente untereinander genauestens ausgerichtet sind. Die Kupferkokille ist üblicherweise auf einer als Maschinengerüst bezeichneten Tragkonstruktion angeordnet, während die sich anschließenden Segmente üblicherweise auf einer als Segmentträger bezeichneten Tragkonstruktion
angeordnet sind.
Bereits bei einem kleinen Versatz zwischen den einzelnen Bauteilen entstehen Oberflächenfehler in dem ganz oder teilweise erstarrten Stahlstrang, die
beispielsweise dazu führen können, dass die erzeugten Brammen sich nicht zum Walzen eignen bzw. dass beim Walzen Oberflächenfehler entstehen. Diese nachteilige Veränderung der Oberflächenqualität führt zu einem erhöhten Ausschuss an Produkten und damit natürlich auch zu einer verringerten Rentabilität des
Verfahrens. Neben den erwähnten Qualitäts- und Produktionseinbußen und der damit einhergehenden Beeinträchtigung des Gießbetriebes können Abweichungen von der optimalen Ausrichtung der Bauteile auch zu einer Beschädigung von
Bauteilen der Stranggießanlage führen.
In den verschiedenen Betriebsphasen sind Stranggießanlagen sehr
unterschiedlichen Belastungen unterworfen. Diese können insbesondere
mechanischer oder thermischer Natur sein. Diese unterschiedlichen Belastungen führen zu diversen Verzerrungen der Gesamtstruktur, die durch die Bauteile der Stranggießanlage gebildet wird. Die daraus resultierenden Relativbewegungen von Anlagenkomponenten zueinander können insgesamt einen Betrag von 10 mm übersteigen und in Bezug auf benachbarte Strangführungskomponenten immer noch im Millimeterbereich liegen. Besonders schädlich sind dabei Relativverformungen benachbarter Strangführungskomponenten.
Um dem Auftreten unerwünschter Verformungen der Strangführungskomponenten entgegenzuwirken, werden diese zumeist in vier Lagerpunkten mit der
Trägerkonstruktion verbunden, wobei diese Lager unabhängig voneinander als Festlager, Schiebelager oder Auflager ausgebildet sein können.
Bei der Definition von Festlager, Schiebelager und Auflager wird von einem lokalen kartesischen Komponentenkoordinatensystem (x, y, z) ausgegangen, wobei x tangential in Gießrichtung weist, y normal zur Gießrichtung (senkrecht zur Strangoberfläche) und z horizontal quer zur Gießrichtung weist. Unter einem„lokalen Koordinatensystem" wird dabei ein Koordinatensystem verstanden, das mit der Strangführung mitwandert. Die Richtungen x, y und z variieren daher mit der sich ändernden Steigung (bzw. Gefälle) der jeweiligen Anlage.
Einige entsprechende lokale Koordinatensysteme sind in der nachfolgenden Figur 5 und 6 einer Kreisbogenanlage und einer Senkrechtabbiegeanlage zum besseren Verständnis gezeigt:
Ausgehend von diesem lokalen kartesischen Komponentenkoordinatensystem (x, y, z) sind bei einem Festlager sowohl die x- als auch die y- und die z-Achse gefesselt. Bei einem Schiebelager sind entweder die x- und die y- Achse oder die z- und die y- Achse gefesselt, sodass entweder die z- oder die x-Achse frei ist. Bei einem Auflager hingegen ist nur die y-Achse gefesselt, während die x- und die z-Achse frei sind.
In der Regel ist im Stand der Technik jeweils eines der zumeist vier Lager, in denen die Strangführungskomponenten mit der Trägerkonstruktion verbunden sind, als Festlager ausgebildet. Ein weiteres ist als Schiebelager ausgebildet und die zwei verbleibenden als Auflager. In dem Gesamtsystem sind die Rotationen um die x- und die z-Achsen durch das Zusammenwirken aller vier Lager in y-Richtung gefesselt, während die Rotation um die y-Achse durch das Zusammenwirken von Fest- und Schiebelager gefesselt ist. In Sonderfällen sind auch mehr oder weniger als vier Lager möglich.
Da die fluchtende Ausrichtung der Stranggießkokille und der Segmente einen großen Einfluss auf die Qualität der Produkte hat, werden die Positionen der einzelnen Bauteile zum Beispiel mittels Schablonen oder Lasertechnik genauestens
eingemessen und die Bauteile dadurch exakt ausgerichtet.
Problematisch ist allerdings, dass die Ausrichtung der einzelnen Bauteile einer Stranggießanlage im kalten Zustand erfolgt, diese aber auch im Produktionszustand, d.h. bei Temperaturen des Gießproduktes von 1000-1500 °C ihre Position
beibehalten sollten, um die aus einer wärmebedingten Verschiebung der Bauteile resultierenden Oberflächenfehler zu vermeiden. Dies ist sehr schwer zu erreichen, da während des gesamten Stranggießverfahrens unterschiedliche
Ausdehnungsvorgänge in den Bauteilen der Anlage sowie in der Trägerkonstruktion stattfinden, die vor allem temperaturbedingt sind. Ist die Trägerkonstruktion beispielsweise aus Stahl und das darunterliegende Fundament aus Stahlbeton, so resultiert aus diesen beiden Werkstoffen ein unterschiedliches
Längendehnungsverhalten, denn während der Stahl beim Anfahren der Anlage vergleichsweise schnell die gewünschte Temperatur erreicht, benötigt der Beton dafür länger, sodass im laufenden Betrieb Verschiebungen stattfinden können. Diese temperaturabhängige Ausdehnung der Trägerkonstruktion und des Fundamentes hat natürlich unmittelbaren Einfluss auf die Position der Bauteile der Stranggießanlage und insbesondere auf die Ausrichtung der Übergänge von der Stranggießkokille in das erste Segment und zwischen den Segmenten. Hier ist zur Vermeidung von Oberflächenfehlern im Produkt eine Abweichung der Bauteile von ihrer optimal ausgerichteten Position von kleiner 1 ,0 mm, bevorzugt kleiner 0,2 mm, besonders bevorzugt 0,0 mm wünschenswert.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optimierte Stranggießanlage sowie ein Verfahren zum optimierten Ausrichten von Bauteilen einer
Stranggießanlage bereitzustellen, wobei die Bauteile der Stranggießanlage weniger stark durch temperaturabhängige Ausdehnungsprozesse der Trägerkonstruktion sowie der Bauteile selber von ihrer optimalen Ausrichtung abweichen.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und
insbesondere durch Bereitstellung einer Stranggießanlage, die eine mittels einer Oszilliereinrichtung in Oszillation versetzbare Stranggießkokille umfasst, an die sich mehrere mit Strangführungsrollen versehene Segmente anschließen, die auf einer Trägerkonstruktion angeordnet und an jeweils mehreren Lagerpunkten mit der Trägerkonstruktion verbunden sind, wobei zumindest einer der Lagerpunkte des sich direkt an die Stranggießkokille anschließenden Segmentes ein Loslager ist.
Für die Zwecke der Erfindung werden unter einem Bauteil einer Stranggießanlage bzw. unter einer Strangführungskomponente insbesondere die Stranggießkokille, welche vorzugsweise aus Kupfer ist, sowie die einzelnen Segmente bzw.
Rollengerüste verstanden.
Ein Loslager bezeichnet für die Zwecke der Erfindung einen der drei Lagertypen (Festlager, Schiebelager oder Auflager), wobei jedoch zusätzlich der Freiheitsgrad in y-Richtung in definierten Grenzen freigegeben ist.
Die Stranggießkokille sowie zumindest die ersten einzelnen Segmente der erfindungsgemäßen Stranggießanlage sind z.B. bogenförmig auf einer
Trägerkonstruktion angeordnet, wobei die Stranggießkokille den obersten Punkt des Bogens bildet und die nachfolgenden, auf der Trägerkonstruktion angeordneten Segmentkästen jeweils tieferliegend angeordnet sind. Die Anordnung der einzelnen Segmente auf der Trägerkonstruktion ist allerdings nicht notwendigerweise bogenförmig, denn die Erfindung betrifft alle Bauformen von Stranggießanlagen, d.h. Horizontal-, Senkrecht-, Senkrechtabbiege- und auch Kreisbogenanlagen.
Das Rollengerüst, das sich direkt an die Stranggießkokille anschließt, wird auch als Segment i bezeichnet, während das darauffolgende Rollengerüst auch als Segment i+1 bezeichnet wird und die nachfolgenden Rollengerüste entsprechend fortlaufend als Segment i+2, Segment i+3 usw. bezeichnet werden. Insgesamt kann die
Stranggießanlage in Abhängigkeit von der Gießleistung eine Vielzahl von Segmenten aufweisen.
Die Trägerkonstruktion, auf der zumindest die ersten sich an die Stranggießkokille anschließenden Segmente angeordnet sind, ist insbesondere aus Beton, Stahl und/oder Stahlbeton.
Abweichend von der im Stand der Technik üblichen Praxis sind die einzelnen auf der Trägerkonstruktion angeordneten Segmente nicht in jedem ihrer Verbindungspunkte in y-Richtung fest mit der Trägerkonstruktion verbunden, sondern zumindest das Segment, das sich direkt an die Stranggießkokille anschließt (Segment i) ist z.B. zusätzlich zu zumindest einem Festlager auch in zumindest einem Loslager mit der Trägerkonstruktion verbunden. Dadurch, dass das Segment i mittels zumindest eines Loslagers mit der Trägerkonstruktion verbunden ist, wird eine relative Verschiebung des Segmentes um eine definierte Wegstrecke, beispielsweise um maximal 12 mm, oder um maximal 5 bis 10 mm, oder um maximal 1 bis 2 mm, oder um < 1 mm, < 0,2 mm oder < 0,1 mm in radialer Richtung senkrecht zum Strang erlaubt. Vorzugsweise wird dabei eine Verschiebung in nur eine Richtung erlaubt. Dafür umfasst das Loslager bevorzugt ein Federelement, das eingerichtet ist, der Verbindung mit der Trägerkonstruktion in dem Verbindungspunkt einen gewissen Spielraum zu gewähren, beispielsweise bis zu 12 mm, bis zu 5 bis 10 mm, bis zu 1 bis 2 mm, bis zu < 1 mm, bis zu < 0,2 mm oder bis zu < 0,1 mm. Als Federelement eignet sich dafür ein Hydraulikzylinder, eine hydraulische Feder, eine Blattfeder und
insbesondere eine Tellerfeder sowie Kombinationen aus mehreren der vorgenannten Federn, beispielsweise mehrere miteinander gekoppelte Tellerfedern. Auch eine Spiralfeder oder eine Gasdruck-/Luftfeder kann als Federelement eingesetzt werden. Alternativ kann das Loslager auch als Elastomerlager ausgebildet sein, wie es beispielsweise aus dem Brückenbau bzw. zur Schwingungskompensation bekannt ist.
Bevorzugt ist das sich an die Kupferkokille anschließende Segment nicht nur in einem Loslager, sondern in zwei oder vier Loslagern mit der Trägerkonstruktion verbunden.
Optional ist bzw. sind auch eines oder mehrere der übrigen Segmente in jeweils zumindest einem Festlager und zumindest einem Loslager mit der
Trägerkonstruktion verbunden, insbesondere das Segment i+1 .
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist jedes Segment in vier Verbindungspunkten mit der Trägerkonstruktion verbunden, wobei es sich bei jeweils zwei der Verbindungspunkte um Loslager handelt und die anderen beiden Lager unabhängig voneinander ausgewählt sind aus einem Festlager, einem Schiebelager, einem Auflager und einem Loslager. Weiter bevorzugt sind jeweils die beiden sich quer zur Gießrichtung (z-Richtung) auf beiden Seiten des Gießstranges gegenüberliegenden Lager als Loslager mit
Federelement ausgebildet.
Mit dem erfindungsgemäßen Loslagerpaar ausgestattet kann sich das Segment bei Auftreten einer Relativverschiebung zu seinem Nachbarn im Rahmen der konstruktiv vorgegebenen Begrenzung durch das Federelement auf die neue Position einstellen, wobei die Einstellbewegung durch den Gießstrang selbst bestimmt wird. Auf diesen wirken dann nur die Rückstellkräfte aus der elastischen Koppelung bzw. das anteilige Eigengewicht des Segmentes. Ebenfalls können, im Rahmen der konstruktiv vorgegebenen Begrenzung, Ausrichtfehler, die z.B. beim Einbau oder Wechsel der Segmente auftreten können, ausgeglichen werden.
Das Federelement ist bevorzugt so ausgewählt, dass die infolge der elastischen Koppelung auf den Gießstrang wirkenden Reaktionskräfte sich mit den anderen äußeren Kräften aufheben und bei Auslenkung des Segmentes bzw. Bauteils durch einen thermisch und/oder mechanisch verursachten relativen Versatz zum
Nachbarsegment bzw. Bauteil die auf den Strang wirkenden Reaktionskräfte stets kleiner sind als in einer Ausgestaltung des Loslagers ohne Federelement. Dies wird z.B. erlaubt durch Federkräfte von ca. 10 % bis 500 % der an der Lagerstelle zu erwartenden Betriebskraft. Der Federweg beträgt beispielsweise das 0,5- bis 3-fache des zulässigen Toleranzspielraums, wobei das Federelement eingerichtet ist, sowohl Zug- als auch Druckkräfte zu übertragen.
Da das sich an die Stranggießkokille anschließende Segment i einer besonderen Beanspruchung unterliegt, sind hier bevorzugt alle vier Lager, mit denen dieses Segment mit der Trägerkonstruktion verbunden ist, als Loslager ausgebildet.
Die vor der Inbetriebnahme der Stranggießanlage genau ausgerichteten Bauteile, insbesondere die einzelnen Segmente einschließlich der Strangführungsrollen, die mit der Stranggießkokille fluchtend ausgerichtet sind, können daher bei den jeweiligen Temperaturänderungen während des Betriebes der Anlage ihre Position in geringem Maße innerhalb des Spielraums, den das erfindungsgemäße Loslager bietet, verändern, wobei sich die Segmente dabei quer zum Strang in y-Richtung gegeneinander verschieben. Die Ausrichtung der Bauteile bleibt daher auch während der Temperaturänderungen und der damit verbundenen Materialausdehnungen ganz oder zumindest zum sehr großen Teil erhalten, weshalb man die Segmente der erfindungsgemäßen Stranggießanlage auch als selbstzentrierende Bauteile bezeichnen kann.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Stranggießanlage auch einen Wegsensor auf, der eingerichtet ist, die Abweichung der Position zumindest eines Bauteiles der Stranggießanlage von seiner Ursprungsposition zu ermitteln. Der Wegsensor misst dabei die Auslenkung, die das Bauteil, an dem er angeordnet ist, zurückgelegt hat. Aus der gemessenen Auslenkung kann daraufhin die tatsächliche Lage des Bauteils bestimmt sowie dessen Abweichung von seiner Ursprungsposition ermittelt werden.
Bevorzugt ist der Wegsensor an dem sich an die Stranggießkokille anschließenden Segment (dem Segment i) oder dem darauffolgenden Segment (dem Segment i+1 ) angeordnet. Optional kann der Wegsensor oder ein mit diesem verbundenes elektrisches Bauteil weiterhin auch eingerichtet sein, die ermittelte Abweichung von der Ursprungsposition mit einem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen, und nur bei Erreichen bzw. Überschreiten des Sollwertes ein Signal abzugeben, das
beispielsweise als optisches oder akustisches Warnsignal wahrnehmbar ist. So kann beispielsweise ein Sollwert festgelegt werden, der einer gerade noch tolerablen Abweichung des mit dem Wegsensor verbundenen Bauteiles der Stranggießanlage von seiner ursprünglichen Position entspricht, wobei ein Erreichen des Sollwertes durch ein abgegebenes Signal angezeigt wird.
Optional weist die erfindungsgemäße Stranggießanlage auch eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, einen bevorstehenden Durchbruch des Gießstranges in einem Bauteil, insbesondere einem Segment, der Stranggießanlage zu detektieren. Die Steuereinheit ist dafür mit dem Wegsensor und/oder mit einem Kräftemesser verbunden, der insbesondere die an einem erfindungsgemäßen Loslager wirkenden Kräfte misst. Aus der durch den Wegsensor ermittelten Abweichung von der
Ursprungsposition und/oder den am erfindungsgemäßen Loslager gemessenen Kräften ermittelt die Steuereinheit daraufhin die Wahrscheinlichkeit eines Durchbruchs in dem betreffenden Bauteil. Ein Durchbruch kann sich dabei z.B.
dadurch ankündigen, dass die an einem Lagerpunkt wirkenden Kräfte mit der Zeit zunehmen und beispielsweise einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten, oder auch dadurch, dass die durch den Wegsensor gemessene Abweichung eines
Bauteiles von seiner Ursprungsposition stärker und/oder schneller als üblich zunimmt.
Die Erfindung betrifft außerdem auch ein Verfahren zum optimierten Ausrichten von Bauteilen einer Stranggießanlage, das einen Schritt des Bereitstellens einer
Stranggießanlage aufweist, die eine mittels einer Oszilliereinrichtung in Oszillation versetzbare Stranggießkokille umfasst, an die sich mehrere mit Strangführungsrollen versehene Segmente anschließen, die auf einer Trägerkonstruktion angeordnet und an jeweils mehreren Lagerpunkten mit der Trägerkonstruktion verbunden sind, wobei zumindest einer der Lagerpunkte des sich direkt an die Stranggießkokille
anschließenden Segmentes ein erfindungsgemäßes Loslager ist.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellte Stranggießanlage kann dabei alle im Zusammenhang mit der Beschreibung der erfindungsgemäßen
Stranggießanlage erwähnten Merkmale aufweisen. Insbesondere kann nicht nur das sich an die Stranggießkokille anschließende Segment (Segment i), sondern auch das nachfolgende Segment (Segment i+1 ) sowie alle weiteren Segmente mittels zumindest eines erfindungsgemäßen Loslagers mit der Trägerkonstruktion
verbunden sein. Bevorzugt ist jedes Segment in jeweils zwei Festlagern und jeweils zwei Loslagern mit der Trägerkonstruktion verbunden.
Optional umfasst jedes Loslager, mittels deren die Segmente auf der
Trägerkonstruktion befestigt sind, zumindest jedoch jedes Loslager des sich an die Stranggießkokille anschließenden Segmentes, ein Federelement. Es besteht zudem die Möglichkeit, auch die Fest-, Schiebe- und/oder Auflager mit den optionalen Federelementen zu versehen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist daher bevorzugt einen Schritt des Ausstattens des zumindest einen Loslagers mit einem Federelement auf, wobei das Federelement eingerichtet ist, der Verbindung zwischen Segment und Trägerkonstruktion in zumindest einer Richtung einen vorgegebenen Spielraum zu gewähren, beispielsweise um bis zu 12 mm, bis zu 5 bis 10 mm, bis zu 1 bis 2 mm, bis zu < 1 mm, bis zu < 0,2 mm, bis zu < 0,1 mm oder um bis zu 0,01 mm.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Bauteile der Stranggießanlage vor deren Inbetriebnahme optimal ausgerichtet, beispielsweise werden die
Stranggießkokille und das Segment i fluchtend ausgerichtet und die Segmente untereinander werden z.B. mit Hilfe von Schablonen oder Lasertechnik ausgerichtet.
Während bzw. nach der Inbetriebnahme richten sich die einzelnen Bauteile hingegen praktisch selbst aus. Dadurch, dass die einzelnen Segmente nicht vollkommen starr auf der Trägerkonstruktion fixiert, sondern mittels zumindest eines
erfindungsgemäßen Loslagers und bevorzugt mittels jeweils zwei
erfindungsgemäßen Loslagern pro Segment auf der Trägerkonstruktion befestigt sind, können sich die Segmente während der temperaturbedingten
Ausdehnungsvorgänge innerhalb des durch das bzw. die erfindungsgemäßen Loslager gewährten Spielraumes verschieben, wobei hierbei der Strang
spannungsfrei geführt wird. Auch bei einem Bauteilverschleiß wie z.B. einem
Rollenverschleiß wirkt sich die erfindungsgemäße Lagerung der Segmente mittels zumindest eines erfindungsgemäßen Loslagers positiv aus. Denn insbesondere bei einem Bauteilwechsel ist bei einer Anordnung des neuen (unverschlissenen) Bauteils anstelle des alten (verschlissenen) Bauteils eine Selbstzentrierung des neuen Bauteils mit den benachbarten Bauteilen sowohl für die Qualität des zu gießenden Produktes als auch für eine längere Haltbarkeit der Bauteile sehr effektiv.
Optional weist das erfindungsgemäße Verfahren auch einen Schritt der Bestimmung der Abweichung der Position zumindest eines Bauteiles der Stranggießanlage von seiner Ursprungsposition durch einen Wegsensor auf. Der Wegsensor oder ein mit diesem verbundenes elektrisches Bauteil kann dabei eingerichtet sein, die
Abweichung des Bauteiles der Stranggießanlage von seiner Ursprungsposition mit einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen und bei dessen Erreichen bzw.
Überschreiten ein Warnsignal abzugeben. Weiter optional kann das erfindungsgemäße Verfahren auch einen Schritt des Erkennens eines bevorstehenden Durchbruchs in einem Bauteil der
Stranggießanlage durch eine Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit ist dafür bevorzugt eingerichtet, Signale von dem Wegmesser und/oder einem Kräftemesser zu empfangen und bei Auffälligkeiten ein Warnsignal abzugeben. Auffälligkeiten können dabei z.B. in einer relativ großen Abweichung eines Bauteils von seiner Ursprungsposition oder in einer mit fortschreitender Zeit zunehmenden am Loslager eines Segmentes wirkenden Kraft bestehen.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun genauer anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigt schematisch:
Figur 1 ein Segment einer Stranggießanlage in Seitenansicht,
Figur 2 ein Loslager mit Federelement,
Figur 3 in den Teilfiguren a) und b) zwei Segmentlagerungen gemäß dem Stand der Technik, einmal mit und einmal ohne elastische Koppelungen, und
Figur 4 in den Teilfiguren a) bis c) drei verschiedene erfindungsgemäße
Segmentlagerungen,
Figur 5 und 6 schematisch eine Kreisbogenanlage bzw.
Senkrechtabbiegeanlage mit lokalem Koordinatensystem.
Die Figur 1 zeigt schematisch ein Segment 4 einer Stranggießanlage mit paarweise angeordneten Strangführungsrollen 3 in Seitenansicht. Die Linie A bezeichnet den Gießradius, der die Unterkante des Gießproduktes bildet. Der Vektor B bezeichnet die Gewichtskraft des Segmentes 4, die im Schwerpunkt des Segmentes angreift. Am Festlager 6 greift die dazugehörige Horizontal kraft (dargestellt als Vektor C) an. Die an dem tangentialen Loslager 7 angreifende horizontale Stützkraft ist als Vektor D dargestellt.
Die Figur 2 zeigt ein Loslager 7 mit Federelement 8, wie es in einer
erfindungsgemäßen Stranggießanlage einsetzbar ist. Das Federelement 8 ist dazu eingerichtet, sowohl Zug- als auch Druckkräfte zu übertragen und umfasst in der gezeigten Ausführungsform eine Kombination mehrerer miteinander gekoppelter Tellerfedern.
Das radial bewegliche Loslager 7 ist mittels eines Verbindungsstücks 11 mit einem Segment 4, z.B. dem sich an die Stranggießkokille anschließenden Segment i, verbunden, und mittels eines weiteren Verbindungsstücks 12 auf der
gegenüberliegenden Seite mit der Trägerkonstruktion 5 verbunden. So lässt das Loslager 7 eine Bewegung in Richtung quer zum Strang zu, wobei der zusätzliche Freiheitsgrad durch das Federelement 8 begrenzt wird.
Die Figur 3a zeigt eine Lagerung eines Segmentes 4 gemäß aktuellem Stand der Technik. Das Segment 4 ist in vier Punkten gelagert, wobei das Lager A als Festlager und das Lager B als Schiebelager ausgebildet sind. Die Lager C und D sind jeweils Auflager.
Die Figur 3b zeigt eine Segmentlagerung nach dem Stand der Technik, bei dem die Lager genauso ausgebildet sind wie in der in Figur 3a gezeigten Ausführungsform, wobei das Auflager C zusätzlich eine elastische Koppelung aufweist.
In der Figur 4 sind drei erfindungsgemäße Segmentlagerungen gezeigt.
Gemäß der in Figur 4a gezeigten Ausführungsform sind die Lager A und B jeweils als Loslager und die Lager C und D jeweils als Auflager ausgebildet. Bei dem Loslager A handelt es sich z.B. um ein Loslager mit festlagerseitiger Begrenzung und bei dem Lager B handelt es sich z.B. um ein Loslager mit schiebelagerseitiger Begrenzung. In der gezeigten Ausführungsform sind beide Loslager elastisch gekoppelt, es können jedoch auch Loslager ohne elastische Koppelung eingesetzt werden.
In der in Figur 4b gezeigten Ausführungsform sind alle vier Lager als Loslager mit elastischer Koppelung ausgebildet. Dabei kann es sich bei dem Lager A z.B. um ein Loslager mit festlagerseitiger Begrenzung und bei dem Lager B um ein Loslager mit schiebelagerseitiger Begrenzung handeln, während die Lager C und D jeweils Loslager mit auflagerseitiger Begrenzung sind. Eine solche erfindungsgemäße Segmentlagerung ist insbesondere für das Segment i bevorzugt, das sich an die Stranggießkokille anschließt.
Die Figur 4c zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Segmentlagerung für Bogen- und Horizontalsegmente, bei der das Lager A ein Festlager und das Lager B ein Schiebelager ist. Die Lager C und D sind jeweils als Loslager mit bevorzugt auflagerseitiger Begrenzung ausgebildet und weisen eine elastische Koppelung auf.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Figuren sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen
Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezuaszeichenliste:
Oszilliereinrichtung Stranggießkokille
Strangführungsrollen Segment
Trägerkonstruktion
Festlager
Loslager
Federelement
Wegsensor
Steuereinheit
erstes Verbindungsstück zweites Verbindungsstück

Claims

Ansprüche
1 . Stranggießanlage, umfassend eine mittels einer Oszilliereinrichtung (1 ) in Oszillation versetzbare Stranggießkokille (2), an die sich mehrere mit
Strangführungsrollen (3) versehene Segmente (4) anschließen, die auf einer Trägerkonstruktion (5) angeordnet und an jeweils mehreren Lagerpunkten mit der Trägerkonstruktion (5) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lagerpunkte des sich direkt an die Stranggießkokille (2) anschließenden Segmentes (4) ein
Loslager (7) ist.
2. Stranggießanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes der dem sich direkt an die Stranggießkokille anschließendem Segment (4) folgenden Segmente (4) mittels zumindest eines Festlagers (6) und mittels zumindest eines Loslagers (7) mit der Trägerkonstruktion (5) verbunden ist.
3. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass jedes der dem sich direkt an die Stranggießkokille anschließendem Segment (4) folgenden Segmente (4) in zwei Festlagern (6) und in zwei Loslagern (7) mit der Trägerkonstruktion (5) verbunden ist, wobei das sich direkt an die Stranggießkokille (2) anschließende Segment (4) in vier Loslagern (7) mit der Trägerkonstruktion (5) verbunden ist.
4. Stranggießanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das zumindest eine Loslager (7) ein Federelement (8) umfasst, das eingerichtet ist, der Verbindung mit der Trägerkonstruktion (5) in diesem Punkt bis zu 12 mm, bis zu 5 bis 10 mm, bis zu 1 bis 2 mm, bis zu < 1 mm, bis zu < 0,2 mm oder bis zu < 0,1 mm Spiel zu gewähren.
5. Stranggießanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Federelement (8) eine Tellerfeder, eine hydraulische Feder oder eine
Blattfeder umfasst oder daraus besteht.
6. Stranggießanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wegsensor (9), der eingerichtet ist, die
Abweichung der Position zumindest eines Bauteiles der Stranggießanlage von seiner Ursprungsposition zu ermitteln.
7. Stranggießanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (10), die eingerichtet ist, einen bevorstehenden Durchbruch in einem Bauteil der Stranggießanlage zu detektieren.
8. Verfahren zum optimierten Ausrichten von Bauteilen einer Stranggießanlage, gekennzeichnet durch einen Schritt des Bereitstellens einer Stranggießanlage, die eine mittels einer Oszilliereinrichtung (1 ) in Oszillation versetzbare
Stranggießkokille (2) umfasst, an die sich mehrere mit Strangführungsrollen (3) versehene Segmente (4) anschließen, die auf einer Trägerkonstruktion (5) angeordnet und an jeweils mehreren Lagerpunkten mit der Trägerkonstruktion (5) verbunden sind, wobei zumindest einer der Lagerpunkte des sich direkt an die Stranggießkokille (2) anschließenden Segmentes (4) ein Loslager (7) ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager (7) des sich an die Stranggießkokille (2) anschließenden Segmentes (4) ein Federelement (8) umfasst.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Schritt der Bestimmung der Abweichung der Position zumindest eines
Bauteiles der Stranggießanlage von seiner Ursprungsposition durch einen Wegsensor (9).
11 . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt der Erkennung eines bevorstehenden Durchbruchs in einem Bauteil der Stranggießanlage durch eine Steuereinheit (10).
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