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Rollenführung einer Bogenstranggussanlage für Brammen
Die Erfindung betrifft eine Rollenführung für einen in einer Durchlaufkokille erzeugten Brammen-
Gussstrang, der auf einer Kurvenbahn, insbesondere einer solchen mit sich in Bahnrichtung vergrösserndem Krümmungsradius, abgesenkt wird. Eine derartige Rollenführung hat ausser der eigentlichen Aufgabe, das Gewicht des erkaltenden Stranges aufzunehmen und dabei die durch den ferrostatischen Druck verursachten Ausbauchungen zu beherrschen, zusätzlich die Aufgabe, erhebliche Biegekräfte auf den Strang auszuüben. Hiedurch erhöht sich der Transportwiderstand der Rollenführung und damit die von den Zugwalzen auf den Strang übertragene Zugkraft derart, dass die ohnehin schon vorhandene Gefahr der Rissbildung noch erhöht wird.
Nach einem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag wird die Rollenführung mit Rollen verhältnismässig kurzer Ballenlänge versehen, die auf durchgehenden, festen Achsen in Abständen gelagert sind. Die Achsen sind dabei in den von den Rollen freigelassenen Abständen an Traversen abgestützt.
Mit einer solchen Rollenführung liessen sich gegenüber bekannten Führungen, deren Rollen eine über die Strangbreite durchgehende Ballenlänge haben, bereits bessere Abstützverhältnisse im Sinne der Ausübung grosser Stützkräfte bei engen Achsabständen erreichen. Die Rollen haben wegen der kleinen Achsabstände einen kleinen Durchmesser, dadurch ist der Rollwiderstand so gross, dass die auf den Strang ausgeübte Zugkraft bedenklich hoch ist. Überdies sind die schwer zugänglichen und mechanisch hoch belasteten Lagerungen der Rollen zugleich hohen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt.
Die Erfindung bezweckt, für die Stranggussanlage der oben bezeichneten Art eine Rollenführung zu schaffen, welche die Zugbeanspruchung der Traverse wesentlich herabsetzt und die Lagerverhältnisse mechanisch und thermisch verbessert.
Gemäss der Erfindung sind bei der Rollenführung der Bogenstranggussanlage Gruppen gleichachsig gelagerter, scheibenförmiger Rollen zueinander versetzt angeordnet. Dabei ist der Achsabstand der Gruppen kleiner als der Rollendurchmesser, der etwa das Zehnfache der an der jeweiligen Stelle bestehenden Schalendicke des Stranges beträgt.
Es ist an sich nicht neu, Rollen wie beispielsweise bei Förderbahnen für Pakete scheibenförmig auszubilden und in versetzter Anordnung mit derart kleinem Abstand anzuordnen, dass die Rollen in die Zwischenräume zwischen den Rollen der benachbarten Achsen hineingreifen. Man erreicht mit solchen Rollenführungen eine netzartige Vielpunktabstützung empfindlicher oder unsteifer Flächen. Man hat zur Erzielung der Netzwirkung derartige Anordnungen auch schon für den Strangguss mit geradliniger Führungsbahn vorgeschlagen. Der Vorschlag kam aber nicht zur Ausführung, weil sich die Ausbauchungen der Strangoberfläche mit den weniger sperrig bauenden Rollenführungen der eingangs bezeichneten Art ausreichend beherrschen lassen.
Mit dem erfindungsgemässen Vorschlag wird nun das bei Bogenstrangguss von Brammen auftretende besondere Problem, mit möglichst kleiner Zugkraft auszukommen, einesteils durch die Verwendung des an sich bekannten Gedankens gelöst. Zugleich mit dieser Verwendung der beim Strangguss an sich bekannten Rollenanordnung werden natürlich die bei der bekannten Anord-
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nung bestehenden weiteren Vorteile, z. B. die netzartige Stützwirkung und die besseren Lagerverhältnisse für den Bogenstrangguss von Brammen genutzt.
Mit dem weiteren Erfindungsteil, nämlich mit der vorgeschlagenen Bemessung des Rollendurchmes- sers, die erst durch die genannte Ausbildung der Rollenanordnung ermöglicht wird, wird durch den ge- I genüber dem Stand der Technik wesentlich verringerten Rollwiderstand der Rollen an der Strang ober- fläche die beabsichtigte Zugkraftminderung erzielt. Die Zugkraft wird ferner durch das grössere Verhält- nis des Rollendurchmessers zum Lagerdurchmesser verringert. Damit wird die Gefahr des Auftretens von
Spannungsrissen herabgesetzt, ohne dass anderseits Schalendurchbrüche infolge zu grossflächiger Abstüt- zung des ferrostatischen Druckes zu befürchten sind.
Es ist vorteilhaft, die Rollendurchmesser in Längenabschnitten der Kurvenbahn in Stufengruppen un- ter sich gleich gross zu halten. Dabei können die Stufengruppen in selbständigen Einbaueinheiten, z. B. in drei Einheiten, zusammengefasst sein.
Zur Verhinderung der einseitigen Erwärmung von zeitweise ausser Berührung mit dem Strang kom- menden einzelnen Rollen ist es von Vorteil, die Rollen entweder auf drehbaren Achsen fest anzuordnen oder bei auf feststehenden Achsen gelagerten Rollen diese mit einer Vorrichtung zu versehen, die eine dauernde Drehung der Rollen sicherstellt.
Es ist vorteilhaft, den durch die grösseren Rollen gegebenen verhältnismässig grossen freien Abstand der Achsen von der Strangoberfläche für die Anordnung von Strahlungsschutzschirmen auszunutzen. Hie- mit lässt sich die thermische Belastung der Lager, die durch die verhältnismässig grossen Rollen gegen- über dem Stand der Technik bereits wesentlich gemindert sind, weiter herabsetzen.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen schema- tisch : Fig. 1 im Querschnitt nach Linie I-I der Fig. 2 eine aus drei Einbaueinheiten bestehende Rol- lenführung einer Brammen-Stranggussanlage, mit Andeutung der Kokille und der Brammenschale, Fig. 2 die in Bahnrichtung dritte Einbaueinheit der Rollenführung des Stranges im Querschnitt entsprechend
Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Linie 111-111 der Fig. 1.
Ein aus einer kurvenförmigen Kokille 1 austretender Gussstrang 2 mit Brammenquerschnitt durchläuft drei Einbaueinheiten 3, 4 und 5 einer Rollenführung. Der Strang wird in den drei Einheiten der Rollenführung in korbbogenartiger Kurvenbahn nahezu in die Horizontale geleitet und gleichzeitig so weit geradegebogen, dass eine nicht gezeichnete weitere Einheit als Richteinheit sehr genau ein
R = 00 erzeugen kann. Die Richteinheit kann als Teil der"Rollenführung"angesehen werden und mit entsprechenden Rollen versehen sein. Die strichpunktiert eingezeichnete, zum Austritt hin dicker wer- dende Schale 12 des Stranges steht dabei unter der Wirkung einer von Treibwalzen ausgeübten Zug- kraft Z, zu der sich in der oberen der beiden Schalen die aus der Geradbiegung herrührende Summe der Zugspannungen addiert.
Die Zugbeanspruchung der oberen Schale ist besonders gross im Bereich der
Einbaueinheit 5 und führt bei Anlagen bekannter Art an jener Stelle zu der Gefahr der Entstehung von
Spannungsrissen.
Die Rollenführung besitzt eine Vielzahl scheibenförmiger Rollen 6, die in Gruppen 7, 7', 7. zueinander versetzt angeordnet sind. Der Achsabstand a der Gruppen ist kleiner als der Durchmesser der Rollen 6. Die Rollen greifen hiedurch in die zwischen den Rollen der jeweils benachbarten Gruppen bestehenden Lücken 8 hinein.
Es liegt damit eine netzartige Abstützung der Strangoberfläche entsprechend der Einzelheit 9 der
Fig. 2 vor. Dabei bilden die dick gezeichneten Laufstellen 10 der Rollen rautenförmige Netzma- schen 11, deren Grösse von dem Abstandsmass a und der Rollenbreite b abhängig ist. Die netz- artige Abstützung des ferrostatischen Druckes des flüssigen Strangkernes, ist hinsichtlich der Beherrschung der sogenannten Oberflächenbäuche günstiger als die bisherige zeilenartige Abstützung dieser Bäuche.
Durch die Verwendung der relativ grossen Rollen wird der Rollwiderstand, d. h. der Wälzwiderstand jeder einzelnen Rolle an der Strangoberfläche herabgesetzt. Ferner wird dadurch der Lagerwiderstand der Rollenlagerung herabgesetzt. Da die Zugkraft Z die Summe aller einzelnen Roll- und Lagerwiderstände ist, kommt man mit einer verhältnismässig kleinen Zugkraft Z aus, den Strang aus der Rollenführung herauszuziehen. Dies hat zur Folge, dass die Strangschalen gegen die Gefahr der Entstehung von Spannungsrissen geschützt werden.
Es ist zu erwarten, dass bei einem Rollendurchmesser, der etwa das Zehnfache der an der jeweiligen Stelle des Stranges bestehenden Schalendicke beträgt, die Maschen 11 klein genug sind, die Ausbauchungen der Strangoberfläche sicher zu beherrschen. Anderseits kann erwartet werden, dass mit einer über das Zehnfache wesentlich, z. B. über das Zwanzigfache hinausgehenden Vergrösserung des Rollendurchmessers am Strangaustritt nur noch ein mässiger Minderungsgewinn hinsichtlich der Zugkraft Z
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erzielt wird. Aus diesem Grunde sind die Rollen im Bereich der noch dünnen Strangschale nach Fig. 1 kleiner als am Austritt des Stranges. In dem gezeichneten Beispiel ist bei einer Brammendicke von
200 mm an der Stelle 13 eine Schalendicke von 40 mm zu erwarten. Die Rollen jener Stelle haben daher einen Durchmesser von 400 mm.
Das vorgeschlagene Vielfache der Schalendicke, nämlich das Zehnfache ist nicht sehr eng auszu- legen, so dass es nicht notwendig ist, den Rollendurchmesser mit zunehmender Schalendicke stetig wachsen zu lassen. Zur weitgehenden Vereinheitlichung der Vielzahl Rollen sind in dem Beispiel inner- halb der Einbaueinheiten 4, 3 und 5 gleich grosse Rollen vorgesehen. Die unteren Rollen der Einheit 4 sind sogar ebenso gross wie die Rollen der Einheit 5.
Jede der drei Einbaueinheiten 4, 3 und 5 besitzt eine der Anzahl der Rollengruppen 7 entspre- chende Anzahl Ständertraversen 14. Die Traversen sind in nicht gezeichneter Weise zu Baueinheiten zusammengefasst und können als solche z. B. mit einem Kran ausgewechselt werden. Die Art der Kraftschlussverbindung der Traversen der oberen Schalenseite mit den Traversen der unteren Schalenseite ist in den Zeichnungen vernachlässigt. Auch die Art der Auflagerung und Befestigung der Traversengrup- pen ist für die Erfindung nicht wesentlich. Die Traversen 14 sind strangseitig kammartig ausgebildet. Die Lücken 16 lassen ein Bewegungsspiel für die Rollen 6 frei. An den Stegen 17 sind die
Tragbüchsen 18 der Rollengruppen 7 befestigt. Die durch die Tragbüchsen hindurchgesteckten Achsen 19 sind an den Enden in Augen 20 gegen Drehung gesichert.
Die Rollen laufen mit Lagerbüchsen 21 oder mit Wälzlagern auf den Achsen 19, wie es die Einzelheit 22 der Fig. 2 zeigt.
Nach der weiteren Einzelheit 23 der Fig. 2 und entsprechend nach den Fig. 1 und 3 sind zwischen der Strangoberfläche und den Tragbüchsen 18 Strahlungsschutzschirme 24 angeordnet. Die Schirme sind an den Tragbüchsen 18 befestigt. Sie können aus warmfestem Material bestehen oder eine Durchfluss-oder Spritzkühlung besitzen. Sie sind mit Durchbrüchen versehen, durch die hindurch die Strangoberfläche bespritzt werden kann. Oder es sind die Schirme so kurz bemessen, dass die Spritzkühlung der Strangoberfläche durch sie nicht behindert wird.
Die Schirme 24 schützen die Lagerung der Rollen und weitgehend auch die Lauffläche der Rollen. Die mechanisch hoch beanspruchten Lager der Rollen sind damit nicht zusätzlich thermisch beansprucht. Allenfalls können die Achsen 19 zusätzlich eine Durchflusskühlung erhalten, oder es kann eine Durchflusskühlung der Achsen die Strahlungsschutzschirme ganz erübrigen.
Bei den sich einzeln drehenden Rollen der beschriebenen Rollenführung kann es vorkommen, dass einzelne Rollen zeitweise ausser Berührung mit der Strangoberfläche kommen. Um zu verhindern, dass jene dann stillstehenden Rollen einseitig zu stark erwärmt werden, ist es gegebenenfalls nötig, die dauernde Drehung der Rollen sicherzustellen. Dies kann z. B. durch eine Mitnahmevorrichtung 25 erreicht werden, bei der jeweils eine antriebslose Welle 26 von der Länge der Rollengruppen 7 so gelagert ist, dass sie sich federnd an allen Rollen zweier benachbarter Gruppen abstützt. Die Zeichnungen lassen erkennen, dass jeweils zwei Rollengruppen für ihre gemeinsame Überbrückungswelle eine Mulde darbieten. Die Überbrückungswelle 26 entfällt, wenn die Rollen 6 auf einer sich drehenden Achse fest angeordnet sind.
In dem Falle werden die Tragbüchsen 18 als Lagerbüchsen ausgebildet.
Bei der Ausführung der Büchsen 18 als reine Tragbüchsen lassen sich gegenüber den gezeichneten Massverhältnissen noch gewisse Durchmessereinsparungen der Traghülsen, die nicht einmal in sich geschlossen zu sein brauchen, durchführen, so dass der Durchmesser der Rollen 6 etwas grösser als gezeichnet ausgeführt werden kann.
In der nicht gezeichneten andern Ausführung, bei welcher die Rollen unverdrehbar auf einer drehbar gelagerten Welle sitzen, kann die Rollendicke b verhältnismässig klein sein. Diese andere Ausführungsform ermöglicht damit, die Breite der Rautenfläche 11 klein zu halten.
Wenn auch die Erfindung auf die beim Bogenstrangguss von Brammen bestehenden Probleme ausgerichtetist, so schliesst dies nicht aus, die beschriebene Rollenführung auch für den Geradestrangguss vorteilhaft zu verwenden, wenn es dort darauf ankommt, die Zugkraft durch besondere Massnahmen zu begrenzen, z. B. bei sehr breiten Brammen von zirka 1400 mm oder mehr.
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