DE10116087A1

DE10116087A1 - Verstellbarer Kokillenteiler zum Einbau in eine konventionelle Brammenkokille

Info

Publication number: DE10116087A1
Application number: DE10116087A
Authority: DE
Inventors: Horst Von Wyl; Alfons Krausa; Edmund Becker; Michael Dreis; Heinz Peter Kaiser; Karl-Otto Liebisch; Ottmar Anton
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-10
Also published as: RU2289494C2; CN1264624C; EP1372889B1; EP1372889A1; US20040154782A1; ATE280646T1; KR100851897B1; TW544352B; CN1500020A; JP4559027B2; RU2003131892A; DE50201405D1; KR20030081536A; WO2002078879A1; US6942011B2; ES2229127T3; JP2004521749A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kokillenteiler zum Einbau in eine konventionelle Brammenkokille (1) mit zum seitlichen Verstellen ausgebildeten Schmalseitenteilen, zwecks wahlweisen Gießens mehrerer Stränge mit veränderbaren Strangbreiten. Der Kokillenteiler besteht aus einem zur Kokille (1) ortsfest zwischen deren Breitseitenplatten (2) einbaubaren Gehäuse (3), mit beidseitig in Breitenrichtung der Kokille (1) einstellbaren Verstellorganen (4) mit an ihren Enden vorgesehenen Tragplatten (5) und mit an diesen angeordneten schmalseitigen Wärmetauscherplatten (6).

Description

Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Kokillenteiler zum Einbau in eine konven tionelle Brammenkokille mit zum seitlichen Versteilen ausgebildeten Schmalsei tenteilen zwecks wahlweisen Gießens mehrerer Stränge mit veränderbaren Strangbreiten.

Stranggießkokillen für Stahl besitzen in der Regel während des Gießens oder in Gießpausen verstellbare Schmalseiten, deren Verstellbereiche einerseits durch mechanische Gegebenheiten wie beispielsweise der Regelbereich der Antriebe oder räumliche Begrenzungen und aufzunehmende Kräfte, und andererseits durch verfahrenstechnische Erfordernisse, z. B. der Zusammenhang zwischen Schmel zenfolgezeit, Gießgeschwindigkeit und Gießbreite begrenzt sind.

Wenn das angestrebte Gießbreitenspektrum einer solchen Anlage durch Erweite rung des Verstellbereiches eines einzelnen Brammenstranges nicht mehr wirt schaftlich abgedeckt werden kann, kommt fallweise ein Kokillenteiler, auch Twin- Divider genannt, zum Einsatz. Mit diesem wird ein einzelner Strang in zwei Teilstränge unterteilt. Somit können, ohne Reduzierung der Gießleistung, Stränge der halben Breite erzeugt werden.

Kokillenteiler werden üblicherweise mit einer festen Geometrie des Abstandes der Kokillenplatten voneinander, und deren Konizität, ausgeführt. Wenn Kokillenteiler auf stark unterschiedliche Formatbereiche angepaßt werden müssen, werden sie entweder im Ganzen austauschbar ausgebildet, oder durch Einbau von Adapter- oder Paßstücken verändert. Derartige Anpassungen können nur außerhalb des Gießprozesses durchgeführt werden und erhöhen damit die Kosten in - folge Still standszeiten der Anlage erheblich. Daneben kann die Auslegung der Schmalsei tenkonizität am Kokillenteiler, sowie die Positionierung des Tauchausgusses nur für eine mittlere Gießbreite erfolgen. Beide Einschränkungen ergeben durch Erhö hung der Strangschalenbeanspruchung sowie Verschlechterung des Strömungs bildes im flüssigen Stranginhalt negative metallurgische Folgen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Vermeidung der ge nannten Nachteile einen verstellbarer Kokillenteiler zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Kokillenteiler der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art darin, daß zwischen den Breitseiten einer konventio nellen Brammenkokille zur Verstellung während des Gießens ein Verstellorgan angeordnet ist, das im wesentlichen aus einem zur Kokille während des Gießens ortsfesten Gehäuse, bzw. Grundkörper besteht. Das Gehäuse umfaßt je zwei paarweise übereinander beidseitig in Breitenrichtung der Kokille ausstellbare Ver stellorgane mit an ihren Enden angebrachten Tragplatten zur Aufnahme von Wärmetauscherplatten. Die Verstellorgane bestehen vorzugsweise aus Spindeln, die über in das Gehäuse integrierte Getriebe sowie über Antriebswellen durch au ßen liegende Motoren angetrieben werden und eine Verstellung während des Gießens bzw. in Gießpausen ermöglichen.

Die Motoren können elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betreibbar sein. Es ist auch denkbar, die Verstellung durch Muskelkraft zu betätigen. Als Abwandlung der Erfindung ist der Ersatz von Spindeltrieben durch hydraulisch oder elektrisch betätigbare Linearantriebe möglich.

Zur Aufnahme vertikaler Kräfte aus Eigengewicht, Strangabzug und Oszillation können Pinolrohre verwendet werden, welche die Verstellspindeln umgreifen und durch Linearführungen mit den Gehäuse verbunden sind.

Zur optimalen Nutzung des vorhandenen Einbauraumes und Erreichung größt möglicher Verstellwege wird zur Abtragung von Vertikallasten vorgeschlagen, die Oberkanten der Trägerplatten mit quer liegenden Bolzen auszurüsten, welche in Nuten oberhalb der Breitseiten-Wärmetauscherplatten gleitbar eingreifen. Eine weitere Erhöhung der Verstellwege bei gegebenem Einbauraum ist durch telesko pische Ausführungen der Spindeln möglich.

Größtmögliche Flexibilität beim Verstellen der Gießbreite während des Gießens wird dadurch erreicht, daß alle vier Antriebsachsen unabhängig voneinander mit jeweils eigenen Antriebssträngen und Motoren ausgeführt sind. Diese Ausführung erfordert gleichzeitig den größten Einbauraum. Deshalb können - unter Inkauf nahme reduzierter Flexibilität des Bewegungsvorganges - beispielsweise die bei den übereinander angeordneten Spindeln je einer Seite durch einen gemeinsa men Motor angetrieben und mechanisch - beispielsweise durch geeignet gestaf felte Getriebeuntersetzungen - so gekoppelt werden, daß eine für den Gießpro zeß erforderliche Neigung, die sogenannte Schrumpfkonizität, der Wärmetau scherplatten in Abhängigkeit vom Verstellweg erhalten bleibt.

Diese gestaffelte Untersetzung kann auch durch unterschiedliche Spindelsteigun gen erreicht werden. Weiterhin können - unter Inkaufnahme reduzierter Flexibilität des zu vergießenden Formatspektrums - die beiden in einer Höhe liegenden Ach sen der jeweils gegenüber liegenden Gießhohlräume mechanisch zusammenge faßt werden. Dies kann so geschehen, daß eine durchlaufende Spindel beide Tragplatten gleichsinnig verschiebt. Diese Anordnung hat zur Folge, daß die Gießleistung der gesamten Kokille stets konstant bleibt, denn während auf der einen Seite das Gießformat vergrößert wird, wird es auf der gegenüberliegenden Seite entsprechend verkleinert. Es ist aber auch eine Koppelung denkbar, bei wel cher beide Seiten gegensinnig, aber im gleichen Maße, verschoben werden.

Für den speziellen Betriebsfall, bei welchem in derselben Kokille sowohl eine Breitbramme, als auch zwei Zwillingsbrammen vergossen werden, wird das Ge häuse zwischen den unveränderten Breitseiten-Wärmetauscherplatten angeord net. Dies erfordert jedoch erhöhten Bauraum und geht letztlich zu Lasten des er reichbaren Verstellweges. Darüber hinaus ist es dann erforderlich, den Antriebs strang bzw. bei Verwendung von Linearantrieben deren Energieversorgungsein richtung über die Breitseitenwasserkästen hinweg oder unter ihnen hindurch zu leiten. Bei Verzicht auf eine Doppelnutzung derselben Kokille für das Einzel- und Zwillingsgießen, können die Breitseiten Wärmetauscherplatten im Bereich des Kokillenteilers ausgespart werden. Das schafft einerseits Raum für den Verstell mechanismus, und eröffnet andererseits die Möglichkeit, den Antriebsstrang durch die Wasserkästen hindurch zu verlegen. Auch für die Medienführung wird dadurch wertvoller Bauraum gewonnen. Weiterhin wird so die Höhenentwicklung zur Ver teilerrinne hin nicht beeinträchtigt.

Die Anbringung des verstellbaren Kokillenteilers zwischen den Breitseitenplatten der Kokille kann auch außermittig erfolgen. Damit kann der Bereich der gleichzei tig vergießbaren Formate bei gegebenem Bauraum weiter vergrößert werden, auch wenn für jeden einzelnen Strang Reserveteile bereit zu halten sind.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme zur Erweiterung des Verstellweges sieht vor, daß die Trägerplatte zur Verlängerung der Verstellspindeln bis zu der Wär metauscherplatte ausgenommen wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Ausnehmung als Tieflochbohrungen auszuführen, um Abdichtungsproblemen zur Trä gerplatte hin vorzubeugen.

Schließlich muß sorgfältig beachtet werden, daß die Position und - in besonderem Maße - die Neigung der Schmalseiten der Kokille im Hinblick auf die Sicherheit des Gießprozesses in sehr engen Grenzen eingestellt werden muß. Vielfach reicht zur Einhaltung der geforderten Toleranzen selbst die Verwendung spielreduzierter Antriebskomponenten nicht aus. Auch nimmt der Fertigungsaufwand mit zuneh mend geforderter Genauigkeit überproportional zu. Infolge dessen werden für den vorliegenden Kokillenteiler Alternativen zur Spielkompensation vorgeschlagen. Eine Möglichkeit der Spielkompensation läßt sich mit Hilfe nachstellbarer Spin delmuttern erreichen. In Kokillen mit hinreichender Bauhöhe können in einer oder zwei weiteren Achsen, vorzugsweise in mittlerer Höhe zwischen den Verstellspin deln, auf Zug wirkende lineare Antriebselemente wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikzylinder angeordnet werden. Diese Zugmittel müssen dann so ausgelegt sein, daß sie entweder während der gesamten Betriebszeit oder nur während der Verstellvorgänge, mit einer Zugkraft auf die Schmalseitenträger wir ken, die so groß bemessen ist, daß sie alle Spiele im Verstell-Antriebsstrang stets auf der Druckseite zur Anlage bringen. Anstelle von Linearantrieben können auch von außen betätigte Seiltriebe zum Einsatz gelangen.

Damit ist es möglich, den für die Spielkompensation erforderlichen Bauraum im Bereich der Verstellgetriebe zu minimieren. Wenn der verfügbare Bauraum auch für diese Form der Spielkompensation nicht ausreicht, wird vorgeschlagen, die Spiele im Antriebsstrang dadurch zu kompensieren, daß unabhängig von der be trieblich erforderlichen Verstellrichtung in einem letzten Verstellschritt immer ent gegen den im Betrieb zu erwartenden Kräften verfahren wird. Der Betrag des da bei zurückgelegten Weges muß nur größer sein, als das größte zulässige Ge samtspiel im Antriebsstrang. Diese Lösung ist zugleich diejenige mit dem gering sten gerätetechnischen Aufwand.

Mit dem beschriebenen Kokillenteiler können auch Zwillingsstränge in einem gro ßen Spektrum mit variabler Gießbreite ohne Betriebsunterbrechungen und mit op timaler Sumpfströmung bei symmetrischer Einströmung der Schmelze vergossen werden.

Damit ist die ökonomisch vorteilhafte, mit der Erfindung erschließbare Erweiterung von Brammenanlagen auch metallurgisch sensibleren Stahlqualitäten zugänglich.

Für den Einsatz im Bereich des konventionellen Zwillingsgießen ist die mit der Er findung deutlich reduzierte Rüstzeit herauszustellen. Darüber hinaus erübrigt sich das Vorhalten verschieden breiter Kokillenteiler zur Anpassung an ein wechseln des Formatspektrum, und damit auch der Umfang der erforderlichen Reserveteil haltung.

Darüber hinaus besteht auch in Kokillen mit Kokillenteiler die Möglichkeit der Re duzierung der Länge von Übergangskeilen durch Einsatz von Verstellstrategien mit stufenlos veränderter Schmalseitenneigung während des Verstellvorganges. Insgesamt wird bei gleichzeitiger Reduzierung des Schrottanfalles die System verfügbarkeit erhöht und damit die Rentabilität der Stranggießanlagen gesteigert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 den verstellbaren Kokillenteiler (Conti-Twin-Divider) in Seitenan sicht mit mechanischen Verstellantrieben in einer Ansicht der Ebene A-A in Fig. 2;

Fig. 2 den Kokillenteiler gemäß Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 3 den Kokillenteiler mit hydraulischen oder pneumatischen Antrie ben in Seitenansicht der Kokille;

Fig. 4 den Kokilllenteiler gemäß Fig. 3 in Draufsicht;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Stranggießkokille mit in ihrem mittleren Bereich eingebauten Gehäuse eines verstellbaren Kokil lenteilers;

Fig. 6 im Schnitt die endseitigen Spindelantriebe zur Verstellung des Ko killenteilers.

Fig. 1 zeigt einen verstellbaren Kokillenteiler zum Einbau in eine konventionelle Brammenkokille 1 mit zum seitlicher Verstellen während eines Gießprozesses ausgebildeten Schmalseitenteilen 6. Der Kokillenteiler umfaßt ein relativ zur Ko kille 1 ortsfest zwischen deren Breitseitenplatten 2 einbaubares Gehäuse 3, das paarweise übereinander beidseitig in Breitenrichtung der Kokille 1 einstellbare Verstellorgane 4 aufweist mit an ihren Enden angeordneten Tragplatten 5 und mit an diesen angeordneten schmalseitigen Wärmetauscherplatten 6.

Die Verstellorgane 4 des Kokillenteilers sind bevorzugt Spindeln 9, die mittels in das Gehäuse 3 integrierbaren Antriebsmitteln 10 über Getriebe und Wellen 13 durch außen liegende Motoren 11, 12 gemäß Fig. 4 oder 5 elektrisch, hydrau lisch oder pneumatisch antreibbar sind.

Die Tragplatten 5 sind zur Aufnahme vertikaler Lasten bzw. Kräfte im oberen Be reich, wie dies die Fig. 3 und 6 zeigen, mit querstehenden Führungsbolzen 7 ausgerüstet, die in Führungsnuten 8 eingreifbar geführt sind und die in den Kokil len-Breitseitenplatten 2 in deren oberen Bereich eingelassen sind.

Mit den Bezugszeichen 9 sind die aus der Schnittdarstellung der Fig. 3 erkenn baren Spindeln bezeichnet.

Fig. 4 zeigt die für einen hydraulischen Antrieb der Spindeln vorgesehene Ölzu fuhrmittel 14 für Hydrauliköl, deren Anschlüsse für die Spindelantriebe 9 in Fig. 3 gezeigt sind.

In der perspektivischen Darstellung gemäß Fig. 5 ist mit den gestrichelten Linien 17 eine Antriebsverbindung zwischen den außen liegenden Motoren 11, 12 und der Durchführung eines Antriebsstranges 15 sowohl durch den Kokillenrahmen 16, als auch durch die Wasserkästen 18 für einen Antriebsstrang angedeutet.

Fig. 6 zeigt in einem Schnitt senkrecht zur Tragplatte 5 und der an ihr angeord neten Wärmetauscherplatte 6, daß zur Erweiterung des Verstellweges der Spin deln 9 die Tragplatte 5 bis zur Wärmetauscherplatte 6 ausgenommen ist, wobei vorzugsweise die Ausnehmungen zur Vorbeugung von Abdichtungsproblemen zur Tragplatte 5 hin als Tieflochbohrungen ausgeführt sind.

Bezugszeichenliste

1

Kokille

2

Längsseitenplatte

3

Gehäuse

4

Verstellorgan

5

Tragplatte

6

Wärmetauscherplatte

7

Führungsbolzen

8

Führungsnut

9

Spindeln

10

Antriebsmittel

11

aussenliegender Motor

12

aussenliegender Motor

13

Antriebswelle

14

Ölzufuhr Hydraulik

15

Durchführung Antriebsstrang

16

Kokillenrahmen

17

Antriebsübertragung

18

Wasserkasten

19

Tieflochbohrung

Claims

1. Kokillenteiler zum Einbau in eine konventionelle Brammenkokille (1) mit zum seitlichen Verstellen ausgebildeten Schmalseitenteilen zwecks wahlweisen Gießens mehrerer Stränge mit veränderbaren Strangbreiten, gekennzeichnet durch, ein zur Kokille (1) ortsfest zwischen deren Breitseitenplatten (2) einbaubares Gehäuse (3), mit beidseitig in Breitenrichtung der Kokille (1) einstellbaren Verstellorganen (4) mit an ihren Enden vorgesehenen Tragplatten (5) und an diesen angeordneten schmalseitigen Wärmetauscherplatten (6).

2. Kokillenteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellorgane (4) mittels in das Gehäuse (3) integrierbaren An triebsmitteln (10) über Getriebe und Wellen (13) durch aussenliegende Moto ren (11, 12) elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch antreibbar sind.

3. Kokillenteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme vertikaler Lasten bzw. Kräfte die Tragplatten (5) im obe ren Bereich querstehende Führungsbolzen (7) besitzen, die in obere Berei che der Kokillen-Breitseitenplatten (2) eingelassene Führungsnuten (8) ein greifbar geführt sind.

4. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Einstellung der Verstellorgane Spindeltriebe (9), hydraulische oder elektrische Linearantriebe, Seiltriebe oder dergleichen vorgesehen sind.

5. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Verstellorgane (4) einer Tragplatte (5) unabhängig voneinander mit separaten Antriebsmitteln (10) ausgerüstet sind.

6. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass paarweise übereinanderliegende Spindeln (9) einer Seite des Gehäu ses (3) durch einen gemeinsamen Motor (11 bzw. 12) antreibbar sind und beispielsweise durch gestaffelt unterschiedliche Getriebestufen derart ge koppelt sind, dass eine passende Schrumpfkonizität der Schmalseiten- Wärmetauscherplatten (6) nach Maßgabe ihres Verstellweges erreicht wird.

7. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseitenplatten (2) im Bereich des Gehäuses (3) ausgespart sind, zur Gewinnung von Bauraum für den Verstellmechanismus und für die Medi enführung.

8. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei aussermittigem Einbau des Gehäuses (3) zwischen den Breitsei tenplatten (2) der Bereich der gleichzeitig vergiessbaren Strangformate bei gegebenem Bauraum und unsymmetrischem Aufbau der Kokille (1) vergrö ßert ist.

9. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (5) einer oder beider Gehäuseseiten zur Verlängerung der Verstellorgane bis zur Wärmetauscherplatte (6) ausgespart ist, wobei de ren Aussparungen vorzugsweise als Tieflochbohrungen (19) ausgeführt sind.

10. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) mit den Verstellorganen (4) mittig oder außermittig zwischen den Breitseitenplatten (2) der Kokille (1) angeordnet ist.

11. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Verstellorganen (4) zur Kompensation des mechanischen Spiels der Verstellbewegung entgegengerichtet wirkende Kraftelemente zugeordnet sind bzw. die Spindel (9) mit einer nachstellbaren Spindelmutter ausgerüstet ist.

12. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch, eine teleskopische Ausbildung der Spindeln (9).

13. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch, die Ausbildung der Spindeln (9) mit unterschiedlichen Steigungen.

14. Kokillenteiler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch, eine durchlaufende Spindel (9) für beide Tragplatten (5).