WO2022038130A1 - STRANGFÜHRUNGSROLLE MIT EINER VERSCHLEIßFESTEN LAUFSCHICHT - Google Patents

STRANGFÜHRUNGSROLLE MIT EINER VERSCHLEIßFESTEN LAUFSCHICHT Download PDF

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WO2022038130A1
WO2022038130A1 PCT/EP2021/072825 EP2021072825W WO2022038130A1 WO 2022038130 A1 WO2022038130 A1 WO 2022038130A1 EP 2021072825 W EP2021072825 W EP 2021072825W WO 2022038130 A1 WO2022038130 A1 WO 2022038130A1
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tube
strand guide
shell
roller
guide roller
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PCT/EP2021/072825
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Jurij GONTAREV
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Primetals Technologies Austria GmbH
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    • 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
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2203/00—Auxiliary arrangements, devices or methods in combination with rolling mills or rolling methods
    • B21B2203/18—Rolls or rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles

Definitions

  • the invention relates to the technical field of strand guide rollers for continuous casting plants.
  • a strand with a thin strand shell is formed from a molten metal (typically steel) in the mold of the continuous casting plant.
  • the strand is continuously drawn out of the mold and supported and guided by strand guide rollers in the subsequent strand guide and further cooled.
  • Strand guide rollers are therefore exposed to high temperatures, high mechanical loads (due to the so-called bulging of the strand, the bending of the strand into the curved strand guide and the bending of the curved strand back into the horizontal) and especially in the upper area of the strand guide (e.g. with the so-called foot rollers). exposed directly below the mold or in the so-called segment 0) to high chemical loads.
  • a strand with a thin strand shell is formed from a molten metal (typically steel) in the mold of the continuous casting plant.
  • the strand is continuously drawn out of the mold and supported and guided by strand guide rollers in the subsequent strand guide and further cooled.
  • Strand guide rollers are therefore exposed to high temperatures,
  • the spray water in the secondary cooling of the continuous casting plant can form hydrochloric or hydrofluoric acid with the casting powder, which leads to high chemical stress on the strand guide rollers. Due to the environmental conditions (temperature and severe influences) and the prevailing mechanical loads, strand guide rollers are generally not designed to be durable, but are subject to wear.
  • the invention relates to a method for applying a wear-resistant overlay to a strand-guiding roll, wherein the strand-guiding roll comprises a cylindrical roll shell made of a metallic base material, preferably steel, extending in the axial direction.
  • a wear-resistant overlay to a strand-guiding roll
  • the strand-guiding roll comprises a cylindrical roll shell made of a metallic base material, preferably steel, extending in the axial direction.
  • the first procedure includes the steps:
  • a thin-walled tube with a wear-resistant overlay is shrunk onto a strand guide roller with a cylindrical roller shell extending in the axial direction and made of a metallic base material.
  • the pipe is actively heated to a first temperature Ti > the ambient temperature Tu.
  • the pipe is then pushed or pressed onto the cylindrical roller shell of the strand guide roller, so that the pipe at least partially covers the cylindrical roller shell.
  • the thin-walled tube is cooled, as a result of which the thin-walled tube is shrunk onto the cylindrical roll mantle of the strand guide roll.
  • the second method includes the following steps:
  • the cylindrical roller shell is cooled to a second temperature T 2 ⁇ the ambient temperature Tu and then the thin-walled tube is pushed or pressed onto the cylindrical roller shell. Finally, the cylindrical roll shell is heated to approximately the ambient temperature Tu, as a result of which the thin-walled tube is shrunk onto the cylindrical roll shell of the strand guide roll.
  • the heating can take place either preferably passively (ie by slowly equalizing the temperature with the ambient temperature) or also actively.
  • the third method includes the procedural steps:
  • the heating of the cylindrical, thin-walled tube and the cooling of the roll shell of the strand guide roll are typically carried out by active heating or cooling.
  • the cooling of the tube and the reheating of the roll shell in the last step is typically passive.
  • the method steps according to the second and third methods are combined with one another. Specifically, the thin-walled tube is heated and the cylindrical roller shell is cooled. After pushing or pressing the thin-walled tube onto the cylindrical roller shell, the thin-walled tube is cooled and the cylindrical roller shell is reheated, as a result of which the thin-walled tube is shrunk onto the cylindrical roller shell of the strand guide roller.
  • the invention also relates to a strand guide roller with a wear-resistant running layer, having a metallic base body, preferably made of steel, with a first bearing journal, a cylindrical roller jacket extending in the axial direction, and a second bearing journal.
  • the invention relates to a strand guide roller with a wear-resistant running layer, having a metallic base body, preferably made of steel, with a seat for a first bearing, a cylindrical roller shell extending in the axial direction and a seat for a second bearing.
  • a so-called “weld-affected zone” forms between the base material and the overlay, which neither affects the properties of the base material nor those of the weld Has additive.
  • the sweat-affected zone has different or entirely new mechanical or chemical properties.
  • build-up welding is time-consuming, so that this way of producing a strand guide roller with a wear-resistant overlay or restoring it after wear has taken place is rather unfavorable.
  • a heat treatment eg by annealing
  • spraying or spraying on a wear-resistant layer is also known, for example.
  • US 4538668 A discloses a roll for high temperature applications.
  • a thin-walled tube (6) made of a wear-resistant material is shrunk onto the roll with a cylindrical roll shell (2) made of a metallic base material and extending in the axial direction.
  • the "joining" of the roller shell and thin-walled tube is done in such a way that the thin-walled tube (6) is first heated to 400 °C, then pushed over the cylindrical roller shell (2) and shrunk on by allowing the thin-walled tube to cool down.
  • the end face of the thin-walled tube (6) is connected to the metallic base material by a weld seam.
  • the prior art does not show how a durable, wear-resistant overlay can be applied to a strand guide roller with a cylindrical roller shell made of a base material by means of a metallurgical bonding without additional material.
  • the object of the invention is to apply a wear-resistant, cylindrical overlay for supporting, guiding and cooling a hot strand in a continuous casting machine on a cylindrical roller shell of a strand guide roller, wherein the strand guide roller or the overlay does not have to be heat-treated after application, the strand guide roller between the roller shell and the overlay does not have a welding-affected zone with intermetallic structural components as with welding, which ferrous. composition and the mech. and brazen. Properties of the overlay are not changed by the application, the roller shell is not thermally altered by the application of the overlay, no special welding device is required to apply the overlay, two completely different metallic materials can be permanently connected to one another by the application, and the overlay after does not have to be mechanically processed before application.
  • a wear-resistant overlay is applied to a strand guide roller, the strand guide roller comprising a cylindrical roller shell made of a metallic base material, preferably steel, extending in the axial direction, by the method steps:
  • a wear-resistant overlay is applied to a strand guide roller, the strand guide roller comprising a cylindrical roller shell made of a metallic base material, preferably steel, extending in the axial direction, by the method steps: - Cooling of the roller shell of the strand guide roller to a second temperature T 2 ⁇ the ambient temperature Tu,
  • a wear-resistant overlay is applied to a strand guide roller, the strand guide roller comprising a cylindrical roller shell made of a metallic base material, preferably steel, extending in the axial direction, by the method steps:
  • a gap is created between the cylindrical, thin-walled tube and the cylindrical roller shell of the strand guide roller by heating and/or cooling.
  • the tube is then pushed or pressed onto the roller shell. This is followed by heating and/or cooling the gap between the tube and the roll shell of the strand guide roll is reduced, so that the tube is shrunk onto the roll shell of the strand guide roll.
  • the thin-walled tube is connected to the roll shell of the strand guide roller by rotary friction welding, as a result of which an even stronger or even more permanent connection is created between the tube and the roll shell of the strand guide roll.
  • a relative movement is applied between the tube and the cylindrical roll shell, for example by rotating the strand guide roll with the cylindrical roll shell about its longitudinal axis relative to the stationary tube. Cooling of the tube or reheating of the roll shell causes frictional contact between the roll shell and the tube, so that the tube is welded to the roll shell.
  • the application of a relative movement before the shrinking is advantageous because it means that existing bridges between the tube and the roll shell do not have to be broken up.
  • the metallic base body is made of steel and the overlay is made of a material from the group of stainless steel, aluminum bronze and nickel bronze.
  • An overlay made of aluminum bronze preferably has an aluminum content of Al
  • the nickel content is between 1 and 4% by mass, the iron content is between 0.5 and 3% by mass and the manganese content is ⁇ 2% by mass.
  • An overlay made of nickel bronze preferably has an aluminum content of Al>6% by mass, preferably 10% by mass>Al>6% by mass. It is additionally advantageous if the nickel content is between 1 and 7% by mass, the iron content is between 0.5 and 6% by mass and the manganese content is ⁇ 1.5% by mass.
  • An overlay made of stainless steel should have a martensitic, ferritic structure, e.g. with C ⁇ 0.1% by mass, 0.8% by mass > Si > 0.3% by mass, 1.5% by mass
  • the strand guide roller in the initial state comprises a metal base body with a first bearing journal, a cylindrical roller jacket extending in the axial direction, and a second bearing journal.
  • the cylindrical thin-walled tube becomes a seamless tube.
  • a billet made of a wear-resistant material is first hot-rolled by hot rolling over a mandrel to form a hollow cylinder, the mandrel is then removed and the hollow cylinder is then stretch-reduced without a mandrel. This process is inexpensive and produces a seamless, high quality, thin-walled tube.
  • a metallic base body preferably made of steel, with a first bearing journal, a cylindrical roller shell extending in the axial direction and a second bearing journal;
  • a cylindrical, thin-walled tube made of a wear-resistant material, the tube at least partially covering the roll shell and the tube being connected to the roll shell by rotary friction welding.
  • each journal has a bearing seat for receiving a bearing.
  • a second embodiment of a strand guide roller according to the invention with a wear-resistant overlay has:
  • a metallic base body preferably made of steel, with a receptacle for a first bearing, a cylindrical roller shell extending in the axial direction and a receptacle for a second bearing;
  • a cylindrical, thin-walled tube made of a wear-resistant material, the tube at least partially covering the roll shell and the tube being connected to the roll shell by rotary friction welding.
  • the metallic base body with the tube is supported via two receptacles on a first and a second bearing.
  • the two bearings are typically supported on a stationary axle.
  • the thin-walled tube is connected in the radial direction to a second thin-walled tube by shrinking and/or rotary friction welding, with the second thin-walled tube at least partially covering the thin-walled tube. and wherein the thin-walled tube is made of a first wear-resistant material and the second thin-walled tube is made of a different second wear-resistant material.
  • FIG. 2 shows a strand guide roller 1 with a shrunk-on thin tube 3 made of a wear-resistant material as the overlay,
  • FIG. 3 shows a strand guide roller in which a thin tube 3 is connected to the cylindrical roller shell by rotary friction welding.
  • Fig. 4 shows a strand guide roller 1 and a thin tube 3a made of a wear-resistant
  • FIG. 5 shows the strand guide roller 1 from FIG. 4 with a shrunk-on thin tube 3a made of a wear-resistant material as the overlay,
  • FIG. 6 shows a strand guide roller 1 with a thin tube 3 made of a wear-resistant material as the overlay, and
  • FIG. 7 shows a strand guide roller 1 with a thin tube 3 made of a wear-resistant material as the overlay, which is rotatably mounted relative to a stationary axis 10.
  • strand guide roller 1 shows a strand guide roller 1 made of steel with two bearing journals 4 and a cylindrical roller shell 2 and a thin-walled tube 3 made of aluminum bronze.
  • the surfaces of the cylindrical roller shell 2 and the inner surface of the thin-walled tube 3 have a roughness value of Rz ⁇ 5 ⁇ m.
  • the fit of the cylindrical roller shell 2 is r6, and the fit of the inner surface of the thin-walled tube 3 is H7.
  • Both the strand guide roller 1 and the thin-walled tube 3 are at room temperature (approx. 20° C.).
  • the thin-walled tube 3 is then uniformly heated to 150° C. in an oven and then pushed onto the roller shell 2 by a press. By cooling the tube 3 to approximately room temperature, the tube 3 is shrunk onto the roller shell 2 (see FIG. 2).
  • the strand guide roller 1 has a wear-resistant overlay 6 made of aluminum bronze.
  • the strand guide roller 1 could also be cooled, e.g. by liquid nitrogen. This also allows the thin tube 3 to be pushed onto the cylindrical roller shell 2 without great force.
  • FIG. 3 shows the production of a wear-resistant overlay 6 by rotary friction welding.
  • the surfaces of the cylindrical roller shell 2 and the inner surface of the thin-walled tube 3 again has a roughness value of Rz ⁇ 5 pm.
  • the fit of the cylindrical roll mantle 2 is s6, and the fit of the inner surface of the thin-walled tube 3 is H7.
  • the thin-walled tube 3 is then uniformly heated to 150° C. in an oven and then pushed onto the cylindrical roller shell 2 by a press.
  • the thin-walled tube 3 is then held in place by a clamp 5 and the strand guide roller 1 is set in rotation D via the bearing journal 4 . Cooling causes contact between the inner surface of the thin-walled tube 3 and the cylindrical roll shell 2.
  • the rotation of the base body of the strand guide roll 1 causes the thin-walled tube 3 to be welded to the cylindrical roll shell 2 by rotary friction welding.
  • the 4 shows the strand guide roller 1 and a thin tube 3a made of stainless steel.
  • the surfaces of the cylindrical roller shell 2 and the inner surface of the thin-walled tube 3a have a roughness value of Rz ⁇ 5 ⁇ m.
  • the fit of the cylindrical roller shell 2 is r6, and the fit of the inside surfaces of the thin-walled tube 3a is H7.
  • Both the strand guide roller 1 and the thin-walled tube 3a are at room temperature (approx. 20° C.).
  • the thin-walled tube 3a is then uniformly heated to 150° C. in an oven and then pushed onto the cylindrical roller shell 2 by a press. By cooling the thin-walled tube 3a to approximately room temperature, the thin-walled tube 3a is shrunk onto the cylindrical roller shell 2 (see FIG. 5) and connected to the roller shell 2 by rotary friction welding (see also FIG. 3).
  • the strand guide roller 1 has a wear-resistant overlay 6 made of stainless steel.
  • FIG. 6 two embodiments of a strand guide roller 1 with a thin tube 3 as the overlay 6 are shown.
  • the first embodiment above the center line is based on the strand guide roller from FIG.
  • the tube 3 that is longer than above was connected to the base body by two welded joints (here butt welds).
  • the fillet or butt welds can be completely circumferential or interrupted.
  • the tube 3 is connected to the cylindrical roller shell 2 of the base body of the strand guide roller 1 by rotary friction welding.
  • FIG. 7 shows two embodiments of a strand guide roller 1 which are similar to FIG. 6 and have a stationary axis 10 .
  • FIG. 7 shows two embodiments of a strand guide roller 1 which are similar to FIG. 6 and have a stationary axis 10 .
  • FIG. 7 shows two embodiments of a strand guide roller 1 which are similar to FIG. 6 and have a stationary axis 10 .
  • FIG. 7 shows two embodiments of a strand guide roller 1 which
  • the strand guide roller 1 does not have any bearing journals, but instead has two receptacles for the bearings 8 .
  • the cylindrical roller shell 2 rotates with the tube 3 relative to the stationary axis 10.
  • the outer rings of the bearings 8 (roller or plain bearings) rest on receptacles in the metal base body.
  • the axis 10 is supported by two bearing blocks 9 on the rear structure of the continuous casting machine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht (6) auf eine Strangführungsrolle (1), wobei die Strangführungsrolle (1) einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verschleißfeste Laufschicht (6) auf den Rollenmantel (2) aufzubringen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verfahrensschritte: - Erwärmen eines dünnwandigen Rohrs (3, 3a) auf eine erste Temperatur T1 > der Umgebungstemperatur TU, wobei zumindest die äußere Oberfläche des dünnwandigen Rohrs (3, 3a) aus einem verschleißfesten Material besteht; - Aufschieben des dünnwandigen Rohrs (3, 3a) auf den zylindrischen Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1), wobei das Rohr (3, 3a) den zylindrischen Rollenmantel (2) zumindest teilweise überdeckt; - Abkühlen des dünnwandigen Rohrs (3, 3a), sodass das dünnwandige Rohr (3, 3a) auf den zylindrischen Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) aufgeschrumpft wird; und - Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr (3, 3a) und dem Rollenmantel (2) vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1), sodass das Rohr (3, 3a) durch Rotations-reibschweißen mit dem Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) verbunden wird.

Description

Beschreibung
Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht
Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Strangführungsrollen für Stranggießanlagen.
Beim Stranggießen bildet sich in der Kokille der Stranggießanlage aus einer flüssigen Metallschmelze (typischerweise Stahl) ein Strang mit einer dünnen Strangschale aus. Der Strang wird in den meisten Fällen kontinuierlich aus der Kokille ausgezogen und in der nachfolgenden Strangführung durch Strangführungsrollen gestützt, geführt und weiter abgekühlt. Strangführungsrollen sind deshalb hohen Temperaturen, hohen mechanischen Belastungen (durch das sog. bulging des Strangs, das Abbiegen des Strangs in die bogenförmige Strangführung sowie das Rückbiegen des bogenförmigen Strangs in die Horizontale) sowie insbesondere im oberen Bereich der Strangführung (z.B. bei den sog. Fußrollen direkt unterhalb der Kokille oder beim sog. Segment 0) hohen chemischen Belastungen ausgesetzt. Je nach der ehern. Zusammensetzung des verwendeten Gießpulvers kann das Spritzwasser in der Sekundärkühlung der Stranggießanlage mit dem Gießpulver Salz- oder Flusssäure bilden, was zu einer hohen chemischen Belastung der Strangführungsrollen führt. Aufgrund der Umweltbedingungen (Temperatur und ehern. Einflüsse) sowie den vorherrschenden mechanischen Belastungen sind Strangführungsrollen im Allgemeinen nicht dauerfest ausgeführt, sondern einem Verschleiß unterworfen.
Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst. Hierzu sind drei Verfahren bekannt:
Das erste Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:
- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht;
- Aufschieben des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt;
- Abkühlen des Rohrs, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird. Hierbei wird auf eine Strangführungsrolle mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff ein dünnwandiges Rohr mit einer verschleißfesten Laufschicht aufgeschrumpft. Dazu wird das Rohr auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu aktiv erwärmt. Anschließend wird das Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschoben bzw. aufgepresst, sodass das Rohr den zylindrischen Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt. Schließlich wird das dünnwandige Rohr abgekühlt, wodurch das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgesch rümpft wird.
Das zweite Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:
- Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T2 < der Umgebungstemperatur Tu,
- Aufschieben eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht und das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt,
- Wiedererwärmen des zylindrischen Rollenmantels der Strangführungsrolle in etwa auf die Umgebungstemperatur Tu, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird.
Hierbei wird der zylindrische Rollenmantel auf eine zweite Temperatur T2 < der Umgebungstemperatur Tu abgekühlt und dann das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel aufgeschoben bzw. aufgepresst. Schließlich wird der zylindrische Rollenmantel in etwa auf die Umgebungstemperatur Tu erwärmt, wodurch das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird. Das Erwärmen kann entweder vorzugsweise passiv (d.h. durch einen langsamen Temperaturausgleich mit der Umgebungstemperatur) oder auch aktiv erfolgen.
Schließlich umfasst das dritte Verfahren die Verfahrensschritte:
- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht,
- Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T2 < der Umgebungstemperatur Tu,
- Aufschieben des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt, - Abkühlen des Rohrs und Wiedererwärmen des Rollenmantels der Strangführungsrolle, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird.
Das Erwärmen des zylindrischen, dünnwandigen Rohrs und das Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle erfolgen typischerweise durch aktives Erwärmen bzw. Abkühlen. Das Abkühlen des Rohrs und das Wiedererwärmen des Rollenmantels im letzten Schritt erfolgt typischerweise passiv.
Hierbei werden die Verfahrensschritte nach dem zweiten und dritten Verfahren miteinander kombiniert. Konkret wird das dünnwandige Rohr erwärmt und der zylindrische Rollenmantel abgekühlt. Nach dem Aufschieben bzw. Aufpressen des dünnwandigen Rohrs auf den zylindrischen Rollenmantel wird das dünnwandige Rohr abgekühlt und der zylindrische Rollenmantel wiedererwärmt, wodurch das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, aufweisend einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einem ersten Lagerzapfen, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einen zweiten Lagerzapfen.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, aufweisend einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einer Aufnahme für ein erstes Lager, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einer Aufnahme für ein zweites Lager.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, auf einen zylindrischen Rollenmantel, der aus einem metallischen Grundwerkstoff besteht, eine verschleißfeste, ein- oder mehrlagige Laufschicht durch Auftragschweißen aufzubringen (siehe z.B. WO 2009/130079 A1, EP 2667996 B1 oder DE 4027225 C2). Hierzu wird ein Schweißzusatzstoff (z.B. in Drahtoder Elektrodenform) mit dem metallischen Grundwerkstoff des Rollenmantels durch Auftragschweißen verschweißt. Obwohl das Auftragschweißen weit verbreitet ist, ist es i.A. wenig vorteilhaft, da nicht jeder Grundwerkstoff schweißbar ist und auch nicht jeder Schweißzusatzstoff durch Auftragschweißen verschweißt werden kann. Außerdem bildet sich zwischen dem Grundwerkstoff und der Laufschicht eine sog. „Schweißeinflusszone“ aus, welche weder die Eigenschaften des Grundwerkstoffs noch die des Schweiß- Zusatzstoffs aufweist. Mit anderen Worten weist die Schweißeinflusszone andere bzw. gänzlich neue mechanische bzw. chemische Eigenschaften auf. Zudem ist das Auftragschweißen zeitaufwändig, sodass diese Art, eine Strangführungsrolle mit einer verschleißbeständigen Laufschicht herzustellen bzw. nach erfolgter Abnutzung wiederherzustellen, eher ungünstig ist. Schließlich ist es beim Auftragschweißen oftmals notwendig, die aufgeschweißte Schicht einer Wärmebehandlung (z.B. durch Glühen) zu unterziehen, um die Sprödigkeit der Laufschicht zu reduzieren. Neben dem Auftragschweißen (z.B. durch Lichtbogenschweißen oder Laserschweißen) ist bspw. auch das Aufsprühen bzw. Aufspritzen einer verschleißfesten Schicht bekannt.
Aus der AT 10449 T, der DE 4027224 C1 und der JP 49039525 A ist es jeweils bekannt, auf den links- und rechtsseitigen Achsstummeln einer Strangführungsrolle einen Rollenmantel aufzuschrumpfen. Mit anderen Worten wird durch das Aufschrumpfen des Rollenmantels die Strangführungsrolle komplettiert, bzw. dadurch erst eine funktionsfähige Strangführungsrolle mit einem geschlossenen Rollenmantel ausgebildet, da eine Strangführungsrolle ohne Rollenmantel nicht dazu geeignet ist, einen Strang in einer Stranggießanlage zu stützen, zu führen und weiter abzukühlen.
Die US 4538668 A offenbart eine Walze für Hochtemperaturanwendungen. Dabei wird auf die Walze mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) aus einem metallischen Grundwerkstoff ein dünnwandiges Rohr (6) aus einem verschleißfesten Material aufgeschrumpft. Das „Zusammenfügen“ von Rollenmantel und dünnwandigem Rohr erfolgt derart, dass das dünnwandige Rohr (6) zuerst auf 400 °C erwärmt, anschließend über den zylindrischen Rollenmantel (2) geschoben und durch abkühlen lassen des dünnwandigen Rohres aufgeschrumpft wird. Weiters wird die Stirnfläche des dünnwandigen Rohres (6) mit dem metallischen Grundwerkstoff durch eine Schweißnaht verbunden.
Wie auf eine Strangführungsrolle mit einem zylindrischen Rollenmantel aus einem Grundwerkstoff mittels einer metallurgischen Verbindung (engl. metallurgical bonding) ohne Zusatzwerkstoff eine beständige, verschleißfeste Laufschicht aufgebracht werden kann, geht aus dem Stand der Technik nicht hervor.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf einen zylindrischen Rollenmantel einer Strangführungsrolle eine verschleißfeste, zylindrische Laufschicht zum Stützen, Führen und Abkühlen eines heißen Strangs in einer Stranggießmaschine aufzubringen, wobei die Strangführungsrolle bzw. die Laufschicht nach dem Aufbringen nicht wärmebehandelt werden muss, die Strangführungsrolle zwischen dem Rollenmantel und der Laufschicht keine Schweißeinflusszone mit intermetallischen Gefügeanteilen wie beim Schweißen aufweist, die ehern. Zusammensetzung und die mech. und ehern. Eigenschaften der Laufschicht durch das Aufbringen nicht verändert werden, der Rollenmantel durch das Aufbringen der Laufschicht nicht thermisch verändert wird, zum Aufbringen der Laufschicht kein spezielles Schweißgerät benötigt wird, durch das Aufbringen zwei völlig verschiedenartige metallische Materialien dauerhaft miteinander verbunden werden können, und die Laufschicht nach dem Aufbringen nicht mechanisch bearbeitet werden muss.
Der verfahrensmäßige Aspekt der techn. Aufgabe wird jeweils durch die Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Nach Anspruch 1 erfolgt das Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, durch die Verfahrensschritte:
- Erwärmen eines dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht;
- Aufschieben des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt;
- Abkühlen des Rohrs, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, sodass das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden wird.
Nach Anspruch 2 erfolgt das Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, durch die Verfahrensschritte: - Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T2 < der Umgebungstemperatur Tu,
- Aufschieben eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht und das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt,
- Wiedererwärmen des zylindrischen Rollenmantels der Strangführungsrolle in etwa auf die Umgebungstemperatur Tu, sodass das Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, sodass das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden wird.
Nach Anspruch 3 erfolgt das Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, durch die Verfahrensschritte:
- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht,
- Abkühlen des zylindrischen Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T2 < der Umgebungstemperatur Tu,
- Aufschieben des Rohrs auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den zylindrischen Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt,
- Abkühlen des Rohrs und Wiedererwärmen des Rollenmantels der Strangführungsrolle, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, sodass das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden wird.
Bei allen drei Lösungen wird durch Erwärmen und/oder Abkühlen ein Spalt zwischen dem zylindrischen, dünnwandigen Rohr und dem zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle geschaffen. Anschließend wird das Rohr auf den Rollenmantel aufgeschoben bzw. aufgepresst. Im Anschluss daran wird durch Erwärmen und/oder Abkühlen der Spalt zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel der Strangführungsrolle reduziert, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird. Außerdem wird das dünnwandige Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden, wodurch eine noch festere bzw. noch dauerhaftere Verbindung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel der Strangführungsrolle geschaffen wird.
Hierbei wird vor oder nach, vorzugsweise vor, dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel eine Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem zylindrischen Rollenmantel aufgebracht, bspw. durch das Rotieren der Strangführungsrolle mit dem zylindrischen Rollenmantel um dessen Längsachse gegenüber dem stillstehenden Rohr. Durch das Abkühlen des Rohrs oder das Wiedererwärmen des Rollenmantels kommt es zu einem Reibkontakt zwischen dem Rollenmantel und dem Rohr, sodass das Rohr mit dem Rollenmantel verschweißt wird. Das Aufbringen einer Relativbewegung vor dem Aufschrumpfen ist deswegen vorteilhaft, weil dadurch bereits bestehende Brücken zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel nicht aufgebrochen werden müssen.
Es ist vorteilhaft, wenn der metallische Grundkörper aus Stahl und die Laufschicht aus einem Material aus der Gruppe rostfreier Stahl, Aluminiumbronze und Nickelbronze sind.
Vorzugsweise weist eine Laufschicht aus Aluminiumbronze einen Aluminium Anteil von AI
> 6 Massen%, bevorzugt 10 Massen% > AI > 6 Massen%, besonders bevorzugt 8 Massen% > AI > 6 Massen%, auf. Bei Aluminiumbronze ist es zusätzlich vorteilhaft, wenn der Nickelgehalt zwischen 1 und 4 Massen%, der Eisengehalt zwischen 0,5 und 3 Massen% und der Mangangehalt < 2 Massen% beträgt.
Vorzugsweise weist eine Laufschicht aus Nickelbronze einen Aluminium Anteil von AI > 6 Massen%, bevorzugt 10 Massen% > AI > 6 Massen%, auf. Dabei ist es zusätzlich vorteilhaft, wenn der Nickelgehalt zwischen 1 und 7 Massen%, der Eisengehalt zwischen 0,5 und 6 Massen% und der Mangangehalt < 1,5 Massen% beträgt.
Eine Laufschicht aus rostfreiem Stahl sollte ein martensitisch, ferritisches Gefüge aufweisen, bspw. mit C < 0,1 Massen%, 0,8 Massen% > Si > 0,3 Massen%, 1,5 Massen%
> Mn > 0,5 Massen%, 7 Massen% > Ni > 4 Massen%, 17 Massen% > Cr > 13,5 Massen%, Co < 2 Massen% und Ti < 0,3 Massen%. Ein Beispiel hierfür wäre folgende Zusammensetzung: C: 0,1%, Si: 0,3-0, 8%, Mn: 0,5-1, 5%, Ni: 4-7%, N: 0,05-0,1%, Cr: 13,5-17,0%, Co: max. 2%, Mo: 1-2%, Ti: max 0,3% und Nb: 1%, wobei alle Prozentangaben in Massen% sind. Für bestimmte Typen von Strangführungsrollen ist es vorteilhaft, wenn die Strangführungsrolle im Anfangszustand einen metallischen Grundkörper mit einem ersten Lagerzapfen, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einen zweiten Lagerzapfen umfasst.
Um die Eigenschaften der Laufschicht in radialer Richtung noch genauer einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn auf die Laufschicht eine weitere Laufschicht durch Aufschrumpfen und/oder Rotationsreibschweißen aufgebracht wird.
Durch das Verschweißen der Stirnfläche des dünnen Rohrs mit dem metallischen Grundwerkstoff der Strangführungsrolle mittels einer Schweißnaht kann auch bei starken Temperaturgradienten in radialer Richtung zwischen der Lauffläche aus einem verschleißfesten Material und dem zylindr. Rollenmantel aus dem metallischen Grundwerkstoff eine feste Verbindung sichergestellt werden. Das Verschweißen kann insbesondere anstelle oder zusätzlich zum Rotationsreibschweißen erfolgen.
Vorzugsweise wird das zylindrische, dünnwandige Rohr ein nahtloses Rohr. Vorteilhafterweise wird bei der Herstellung des Rohrs zuerst ein Vorblock aus einem verschleißfesten Material durch Warmwalzen über einem Dorn zu einem Hohlzylinder warmgewalzt, der Dorn anschließend entfernt und wiederum anschließend ein Streckreduzierwalzen des Hohlzylinders ohne Dorn durchgeführt. Dieses Verfahren ist kostengünstig und erzeugt ein nahtloses dünnwandiges Rohr hoher Qualität.
Die techn. Aufgabe wird ebenfalls durch die Strangführungsrollen nach den Ansprüchen 13 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, weist auf:
- einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einem ersten Lagerzapfen, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einen zweiten Lagerzapfen;
- ein zylindrisches, dünnwandiges Rohr aus einem verschleißfesten Material, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt und das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel verbunden ist.
Typischerweise weist jeder Lagerzapfen einen Lagersitz zur Aufnahme eines Lagers auf. Eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, weist auf:
- einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einer Aufnahme für ein erstes Lager, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einer Aufnahme für ein zweites Lager;
- ein zylindrisches, dünnwandiges Rohr aus einem verschleißfesten Material, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt und das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel verbunden ist.
Dabei stützt sich der metallische Grundkörper mit dem Rohr über zwei Aufnahmen an einem ersten und einem zweiten Lager ab. Die beiden Lager stützen sich typischerweise an einer stillstehenden Achse ab.
Um die Eigenschaften der Laufschicht in radialer Richtung genauer einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das dünnwandige Rohr in radialer Richtung mit einem zweiten dünnwandigen Rohr durch Aufschrumpfen und/oder Rotationsreibschweißen verbunden ist, wobei das zweite dünnwandige Rohr das dünnwandige Rohr zumindest teilweise überdeckt, und wobei das dünnwandige Rohr aus einem ersten verschleißfesten Material und das zweite dünnwandige Rohr aus einem dazu verschiedenen zweiten verschleißfesten Material ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig 1 eine Strangführungsrolle 1 und ein dünnes Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material im Ausgangszustand,
Fig 2 eine Strangführungsrolle 1 mit einem aufgeschrumpften dünnen Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht,
Fig 3 eine Strangführungsrolle bei der ein dünnes Rohr 3 durch Rotationsreibschweißen mit dem zylindrischen Rollenmantel verbunden wird, Fig 4 eine Strangführungsrolle 1 und ein dünnes Rohr 3a aus einem verschleißfesten
Material im Ausgangszustand,
Fig 5 die Strangführungsrolle 1 aus Fig 4 mit einem aufgeschrumpften dünnen Rohr 3a aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht,
Fig 6 eine Strangführungsrolle 1 mit einem dünnen Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht, und
Fig 7 eine Strangführungsrolle 1 mit einem dünnen Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht, die drehbar gegenüber einer stillstehenden Achse 10 gelagert ist.
Beschreibung der Ausführungsformen
Die Fig 1 zeigt eine Strangführungsrolle 1 aus Stahl mit zwei Lagerzapfen 4 und einem zylindrischen Rollenmantel 2 sowie ein dünnwandiges Rohr 3 aus einer Aluminiumbronze. Die Oberflächen des zylindrischen Rollenmantels 2 sowie die innere Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 weisen einen Rauheitswert Rz < 5 pm auf. Die Passung des zylindrischen Rollenmantels 2 ist r6 und die Passung der innenliegenden Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 ist H7. Sowohl die Strangführungsrolle 1 als auch das dünnwandige Rohr 3 weisen Raumtemperatur (ca. 20°C) auf.
Das dünnwandige Rohr 3 wird anschließend in einem Ofen gleichmäßig auf 150°C erwärmt und anschließend durch eine Presse auf den Rollenmantel 2 aufgeschoben. Durch das Abkühlen des Rohrs 3 in etwa auf Raumtemperatur wird das Rohr 3 auf den Rollenmantel 2 aufgeschrumpft (siehe Fig 2). Somit weist die Strangführungsrolle 1 eine verschleißfeste Laufschicht 6 aus Aluminiumbronze auf.
Alternativ zum Erwärmen des dünnwandigen Rohrs 3 könnte die Strangführungsrolle 1 auch abgekühlt werden, z.B. durch flüssigen Stickstoff. Auch dadurch kann das dünne Rohr 3 ohne große Kräfte auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschoben werden.
Natürlich ist es ebenfalls möglich sowohl das dünnwandige Rohr 3 zu erwärmen und die Strangführungsrolle 1 abzukühlen.
In Fig 3 ist das Herstellen einer verschleißfesten Laufschicht 6 durch Rotationsreibschweißen dargestellt. Im Anfangszustand weisen die Oberflächen des zylindrischen Rollenmantels 2 sowie die innenliegende Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 wiederum einen Rauheitswert Rz < 5 pm auf. Die Passung des zylindrischen Rollenmantels 2 ist s6 und die Passung der inneren Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 ist H7.
Das dünnwandige Rohr 3 wird anschließend in einem Ofen gleichmäßig auf 150°C erwärmt und anschließend durch eine Presse auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschoben. Anschließend wird das dünnwandige Rohr 3 durch eine Klemme 5 festgehalten und die Strangführungsrolle 1 über die Lagerzapfen 4 in Drehung D versetzt. Durch das Abkühlen kommt es zu einem Kontakt zwischen der Innenfläche des dünnwandigen Rohrs 3 und dem zylindrischen Rollenmantel 2. Durch die Drehung des Grundkörpers der Strangführungsrolle 1 wird das dünnwandige Rohr 3 mit dem zylindrischen Rollenmantel 2 durch Rotationsreibschweißen verschweißt.
Die Fig 4 zeigt die Strangführungsrolle 1 sowie ein dünnes Rohr 3a aus einem rostfreien Stahl. Die Oberflächen des zylindrischen Rollenmantels 2 sowie die innere Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3a weisen einen Rauheitswert Rz < 5 pm auf. Die Passung des zylindrischen Rollenmantels 2 ist r6 und die Passung der innenliegende Oberflächen des dünnwandigen Rohrs 3a ist H7. Sowohl die Strangführungsrolle 1 als auch das dünnwandige Rohr 3a weisen Raumtemperatur (ca. 20°C) auf.
Das dünnwandige Rohr 3a wird anschließend in einem Ofen gleichmäßig auf 150°C erwärmt und anschließend durch eine Presse auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschoben. Durch das Abkühlen des dünnwandigen Rohrs 3a in etwa auf Raumtemperatur wird das dünnwandige Rohr 3a auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschrumpft (siehe Fig 5) und durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel 2 verbunden (siehe auch Fig 3). Somit weist die Strangführungsrolle 1 eine verschleißfeste Laufschicht 6 aus rostfreiem Stahl auf.
In Fig 6 sind zwei Ausführungsformen einer Strangführungsrolle 1 mit einem dünnen Rohr 3 als Laufschicht 6 dargestellt. Die erste Ausführungsform oberhalb der Mittellinie basiert auf der Strangführungsrolle aus Fig 2. Zusätzlich dazu wurde das dünne Rohr 3 durch zwei Schweißverbindungen (hier Kehlnähte) mit dem Grundkörper der Strangführungsrolle 1 verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform unterhalb der Mittellinie wurde das gegenüber oben verlängerte Rohr 3 durch zwei Schweißverbindungen (hier Stumpfnähte) mit dem Grundkörper verbunden. Die Kehl- bzw. Stumpfnähte können vollständig umlaufend oder unterbrochen ausgeführt sein. Das Rohr 3 wird in beiden Fällen durch Rotationsreibschweißen mit dem zylindrischen Rollenmantel 2 des Grundkörpers der Strangführungsrolle 1 verbunden. In Fig 7 sind schließlich zwei zu Fig 6 ähnliche Ausführungsformen einer Strangführungsrolle 1 mit einer stillstehenden Achse 10 dargestellt. Im Unterschied zu Fig 6 weist die Strangführungsrolle 1 keine Lagerzapfen, sondern zwei Aufnahmen für die Lager 8 auf. Im Betrieb dreht sich der zylindrische Rollenmantel 2 mit dem Rohr 3 gegenüber der stillstehenden Achse 10. Die Außenringe der Lager 8 (Wälz- oder Gleitlager) liegen auf Aufnahmen im metallischen Grundkörper auf. Die Achse 10 stützt sich über zwei Lagerböcke 9 an der Hinterkonstruktion der Stranggießmaschine ab. 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 Strangführungsrolle
2 Zylindrischer Rollenmantel
3, 3a Dünnes Rohr
4 Lagerzapfen
5 Klemme
6 Laufschicht
7 Schweißnaht
8 Lager
9 Lagerbock
10 Stillstehende Achse
D Drehrichtung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht (6) auf eine Strangführungsrolle (1), wobei die Strangführungsrolle (1) einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, umfassend die Verfahrensschritte:
- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs (3, 3a) auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs (3, 3a) aus einem verschleißfesten Material besteht;
- Aufschieben des Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle
(1), wobei das Rohr (3, 3a) den Rollenmantel (2) zumindest teilweise überdeckt;
- Abkühlen des Rohrs (3, 3a), sodass das Rohr (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) aufgeschrumpft wird, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr (3, 3a) und dem Rollenmantel (2) vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1), sodass das Rohr (3, 3a) durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) verbunden wird.
2. Verfahren zum Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht (6) auf eine Strangführungsrolle (1), wobei die Strangführungsrolle (1) einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, umfassend die Verfahrensschritte:
- Abkühlen des Rollenmantels (2) der Strangführungsrolle (1) auf eine zweite Temperatur T2 < der Umgebungstemperatur Tu,
- Aufschieben eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1), wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs (3, 3a) aus einem verschleißfesten Material besteht und das Rohr (3, 3a) den Rollenmantel (2) zumindest teilweise überdeckt,
- Wiedererwärmen des zylindrischen Rollenmantels (2) der Strangführungsrolle (1) in etwa auf die Umgebungstemperatur Tu, sodass das Rohr (3, 3a) auf den Rollenmantel
(2) der Strangführungsrolle (1) aufgeschrumpft wird, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr (3, 3a) und dem Rollenmantel (2) vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1), sodass das Rohr (3, 3a) durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) verbunden wird.
3. Verfahren zum Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht (6) auf eine Strangführungsrolle (1), wobei die Strangführungsrolle (1) einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, umfassend die Verfahrensschritte:
- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs (3, 3a) auf eine erste Temperatur Ti > der der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs (3, 3a) aus einem verschleißfesten Material besteht,
- Abkühlen des Rollenmantels (2) der Strangführungsrolle (1) auf eine zweite Temperatur T2 < der Umgebungstemperatur Tu,
- Aufschieben des Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1), wobei das Rohr (3, 3a) den Rollenmantel (2) zumindest teilweise überdeckt,
- Abkühlen des Rohrs (3, 3a) und Wiedererwärmen des Rollenmantels (2) der Strangführungsrolle (1), sodass das Rohr (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) aufgeschrumpft wird, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr (3, 3a) und dem Rollenmantel (2) vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1), sodass das Rohr (3, 3a) durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) verbunden wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Rotationsreibschweißen das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr (3, 3a) und dem Rollenmantel (2) vor dem Aufschrumpfen des Rohrs (3, 3a) auf den Rollenmantel (2) der Strangführungsrolle (1) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Grundkörper aus Stahl und die Laufschicht aus einem Material aus der Gruppe rostfreier Stahl, Aluminiumbronze und Nickelbronze sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbronze einen Aluminium Anteil von AI > 6 Massen%, bevorzugt 10 Massen% > AI > 6 Massen%, besonders bevorzugt 8 Massen% > AI > 6 Massen%, aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelbronze einen Aluminium Anteil von AI > 6 Massen%, bevorzugt 10 Massen% > AI > 6 Massen% aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der rostfreie Stahl ein martensitisch, ferritisches Gefüge aufweist, bspw. mit C < 0,1 Massen%, 0,8 Massen% > Si > 0,3 Massen%, 1 ,5 Massen% > Mn > 0,5 Massen%, 7 Massen% > Ni > 4 Massen%, 17 Massen% > Cr > 13,5 Massen%, Co < 2 Massen% und Ti < 0,3 Massen%. 15
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführungsrolle (1) im Anfangszustand einen metallischen Grundkörper mit einem ersten Lagerzapfen (4), einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) und einen zweiten Lagerzapfen (4) umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Laufschicht (6) eine weitere Laufschicht (6) durch Aufschrumpfen und/oder Auftragschweißen eines weiteren dünnen Rohrs (3a) aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des dünnen Rohrs (3, 3a) mit dem metallischen Grundwerkstoff durch eine Schweißnaht (7) verbunden wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des dünnen Rohrs (3, 3a) ein Warmwalzen eines Vorblocks zu einem Hohlzylinder über einem Dorn, anschließend ein Entfernen des Dorns und wiederum anschließend ein Streckreduzierwalzen des Hohlzylinders ohne Dorn angewendet wird.
13. Strangführungsrolle (1) mit einer verschleißfesten Laufschicht (6), aufweisend:
- einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einem ersten Lagerzapfen (4), einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) und einen zweiten Lagerzapfen (4);
- ein zylindrisches, dünnwandiges Rohr (3, 3a) aus einem verschleißfesten Material, wobei das Rohr (3, 3a) den zylindrischen Rollenmantel (2) zumindest teilweise überdeckt und das Rohr (3, 3a) durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel (2) verbunden ist.
14. Strangführungsrolle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lagerzapfen (4) einen Lagersitz zur Aufnahme eines Lagers aufweist.
15. Strangführungsrolle (1) mit einer verschleißfesten Laufschicht (6), aufweisend:
- einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einer Aufnahme für ein erstes Lager, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) und einer Aufnahme für ein zweites Lager;
- ein zylindrisches, dünnwandiges Rohr (3, 3a) aus einem verschleißfesten Material, wobei das Rohr (3, 3a) den Rollenmantel (2) zumindest teilweise überdeckt und das Rohr (3, 3a) durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel (2) verbunden ist. 16
16. Strangführungsrolle nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das dünnwandige Rohr (3) in radialer Richtung mit einem zweiten dünnwandigen Rohr (3a) durch Aufschrumpfen und/oder Rotationsreibschweißen verbunden ist, wobei das zweite dünnwandige Rohr (3a) das dünnwandige Rohr (3) zumindest teilweise überdeckt, und wobei das dünnwandige Rohr (3) aus einem ersten verschleißfesten Materia und das zweite dünnwandige Rohr (3a) aus einem dazu verschiedenen zweiten verschleißfesten Material ist.
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