DE19541049A1 - Gießwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Gießwalzen zum Gießen von Me­ tallband. Derartige Gießwalzen können in einer Doppelwalzen­ gießvorrichtung eingesetzt werden; allerdings sind auch Ein­ walzengießvorrichtungen bekannt.

In einer Doppelwalzengießvorrichtung wird schmelzflüs­ siges Metall zwischen ein Paar gegenläufig rotierender horizontaler Gießwalzen eingebracht, die gekühlt werden, so daß auf den sich bewegenden Walzenoberflächen Metallschalen erstarren und an dem dazwischenliegenden Walzenspalt zusammen­ geführt werden, um ein erstarrtes Bandprodukt zu erzeugen, daß von dem Spalt zwischen den Walzen nach unten abgegeben wird. Der Begriff "Walzenspalt" wird hier benutzt, um den allgemei­ nen Bereich zu bezeichnen, in dem die Walzen einander am näch­ sten kommen. Das schmelzflüssige Metall kann aus einer Gieß­ pfanne in ein kleineres Gefäß gegossen werden, aus dem es durch eine Metallabgabedüse fließt, die oberhalb des Walzen­ spalts angeordnet ist, um es in den Spalt zwischen den Walzen zu lenken, so daß ein Gießtümpel entsteht, der von den Gieß­ flächen der Walzen unmittelbar oberhalb des Walzenspalts auf­ genommen wird. Dieser Gießtümpel kann zwischen Seitenplatten oder -dämmen eingeschlossen werden, die in gleitendem Eingriff mit den Walzenenden gehalten werden.

Die Gießflächen der Gießwalzen werden im allgemeinen von äußeren Umfangs- oder Mantelwänden gebildet, die mit in Längsrichtung verlaufenden Kühlwasserkanälen ausgestattet sind, wobei durch im allgemeinen radial verlaufende Kanäle in den Stirnwänden der Walzen Wasser den Längskanälen zugelei­ tet und aus diesen abgeleitet wird. Beim Gießen von Eisenme­ tallen müssen die Walzen schmelzflüssiges Metall bei sehr ho­ hen Temperaturen in der Größenordnung von 1640°C aufnehmen, und ihre Mantelflächen müssen ständig auf einer genau gleich­ mäßigen Temperatur gehalten werden, um eine gleichmäßige Er­ starrung des Metalls zu erreichen und eine lokale Überhitzung der Walzenoberfläche zu vermeiden.

Es hat sich gezeigt, daß die wirksame Kühlung der äuße­ ren Stirnkanten der Walzen ein besonderes Problem darstellt. Bekannt ist das Anbringen von peripheren Einkerbungen an den Außenkanten der Walzen, um die seitlichen Dämmplatten im Gleitsitz darin aufzunehmen. Diese Anordnung ermöglicht eine wirksame Kühlung der Walzenenden, da der Gießtümpel an einer Stelle endet, die von den Enden der Mantelwände der Walzen nach innen versetzt ist, und die Kühlwasserkanäle direkt quer durch diesen Wandbereich verlaufen; aber diese Anordnung kann nur bei verhältnismäßig dicken Mantelwänden verwendet werden. Um eine wirksamere Kühlung zu erreichen, sind eine dünnere Mantelwand und eine Anordnung der Kühlungskanäle dichter an der Umfangs- bzw. Mantelfläche dieser Wand wünschenswert. Dies schließt eine Einkerbung der Walzenenden aus, und die seitli­ chen Dämmplatten müssen dann mit den äußeren Enden der Mantel­ wand in Eingriff kommen, so daß sich der Gießtümpel bis zu den Walzenenden erstreckt. Die Wasserdurchflußkanäle in der Man­ telwand der Walze gehen nicht durch diesen Bereich hindurch, und die lokale Erhitzung der Außenkanten der Walze wird zu einem schwierigen Problem. Die vorliegende Erfindung geht die­ ses Problem an und ermöglicht eine wirksame Kühlung dieser Walzenbereiche.

Erfindungsgemäß wird eine Gießwalze zum Gießen von schmelzflüssigem Metall geschaffen, die aufweist:
eine Zentralwellen-Einrichtung, um die Walze um eine Zentralachse drehbar zu lagern;
eine um die Zentralachse herum angeordnete Mantelwand;
Stirnwände, die sich zwischen den Enden der Mantelwand und der Welleneinrichtung erstrecken; und
eine Kühlwasserkanal-Einrichtung für den Durchfluß von Kühlwasser entlang der Mantelwand der Walze, um deren äußere Mantelfläche zu kühlen, wobei die Kühlwasserkanal-Einrichtung miteinander verbundene Radialkanäle in den Stirnwänden und Längskanäle in der Mantelwand aufweist;
wobei die Radialkanäle und die Längskanäle durch Über­ gangskanäle miteinander verbunden sind, die sich über die ra­ dial äußersten Enden der Längskanäle hinaus nach außen er­ strecken, wodurch das Kühlwasser an die Stirnkanten der Walze näher herangeführt wird als an den übrigen Teil der äußeren Mantelfläche der Mantelwand der Walze, und wobei die äußeren Teile der Übergangskanäle in unmittelbarer Nähe der Stirnkan­ ten der Walze als glattwandige Kanäle geformt sind, um einen kontinuierlichen Wasserdurchfluß durch die Kanäle ohne Stauung aufrechtzuerhalten.

Vorzugsweise sind die äußeren Teile der Übergangskanäle als gleichmäßig gekrümmte Bögen geformt, um den kontinuierli­ chen Wasserdurchfluß zwangsläufig so zu führen, daß die Ent­ stehung von Stauräumen vermieden wird.

Die Übergangskanäle erstrecken sich vorzugsweise von den Längskanälen in Längsrichtung nach außen über die Ra­ dialkanäle in den Walzenstirnwänden hinaus.

Genauer gesagt, die Übergangskanäle können in gleich­ mäßig gekrümmten Bögen verlaufen, die sich in einen Bereich der Walze erstrecken, der sowohl radial als auch longitudinal außerhalb der Schnittrichtungen der Längs- und Radialkanäle liegt.

Die Radialkanäle können eine Reihe in Umfangsrichtung beabstandeter Einzelkanäle in jeder Stirnwand der Walze auf­ weisen.

Die Übergangskanäle können einen einzigen ringförmigen Kanal an jedem Walzenende aufweisen, der die Reihe von Ra­ dialkanälen in der Stirnwand an diesem Walzenende mit den Längskanälen in der Mantelwand verbindet. In diesem Falle kön­ nen die Außenwände der Kanäle durch ringförmige Nuten im inne­ ren Umfang der Mantelwand begrenzt werden.

Die Übergangskanäle können in ihren den Außenkanten der Walze am nächsten liegenden Bereichen verengt sein, um im Ge­ brauch in diesen Bereichen eine erhöhte Wasserdurchflußge­ schwindigkeit im Vergleich zur Durchflußgeschwindigkeit durch die Radialkanäle zu erzeugen. Genauer gesagt, diese Kanäle sind verengt, um eine im wesentlichen gleichmäßige Kühlung an der gesamten Walzenoberfläche zu fördern.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend ein bestimmtes Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Gießwalze; und

Fig. 2 die Konstruktion der Walze in der Nähe ihrer äußeren Stirnkanten.

Die abgebildete Walze weist eine Zentralwelle 12 auf, durch welche die Walze um eine zentrale Walzenachse 13 drehbar gelagert werden kann. Die Walze 11 weist ferner eine Mantel­ wand in Form einer zylindrischen Kupferhülse 14 auf, die auf einem im allgemeinen zylindrischen Dorn 15 und auf Walzen­ stirnwänden 16 sitzt.

Jede Stirnwand 16 wird von einem ringförmigen Hauptteil 17 und einem Ringteil 18 gebildet, das an dem Bauteil 17 durch in Umfangsrichtung beabstandete Befestigungsschrauben 19 befe­ stigt ist. Diese zusammengesetzten Stirnwände werden durch in Längsrichtung verlaufende, axial beabstandete Endklemmbolzen 21 an den Enden des Dorns 15 befestigt.

Im äußeren Umfang des Dorns 15 sind in Längsrichtung verlaufende, in Umfangsrichtung beabstandete Rinnen ausgebil­ det, die durch die Walzenhülse 14 verschlossen werden, um Was­ serdurchflußkanäle 22 auszubilden, die rund um den inneren Um­ fang der Hülse in Umfangsrichtung beabstandet sind. Die Kanten von einigen der Wasserdurchflußrinnen des Dorns erstrecken sich nach außen, um sich in Nuten im inneren Umfang der Hülse 14 einzufügen und dadurch die Hülse an dem Dorn zu verkeilen.

Durch in der Zentralwelle 12 ausgebildete Durchflußka­ näle 23, in den Stirnwandteilen 17 ausgebildete Radialkanäle 24 und Übergangskanäle 25, welche die Stirnwand-Radialkanäle 24 und die Längskanäle 22 miteinander verbinden, wird Wasser den Wasserdurchflußkanälen 22 zur Walzenkühlung zugeführt und aus ihnen abgeleitet. Genauer gesagt, das Wasser fließt durch ein Ende der Welle in die Walze, dann durch die Kanäle in der Stirnwand an diesem Ende der Welle nach außen zu den Kanälen 22. Dann fließt es in einer Richtung durch die Kanäle 22 zum anderen Walzenende, wo es durch die Radialkanäle in der ent­ sprechenden Stirnwand nach innen fließt und durch den Kanal im anderen Ende der Welle austritt.

Die Übergangskanäle 25 werden durch die Formgebung der Stirnwandteile 17, 18 und der inneren Mantelfläche der Hülse 14 geformt. In der äußeren Mantelfläche des Stirnwandrings 18 sind eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Längsrin­ nen 30 ausgebildet, die genau mit den Rinnen der Durchflußka­ näle 22 zusammenpassen und daher als Fortsetzungen dieser Ka­ näle dienen. Einige Kanten der Kanäle 30 können erhöht sein, um mit den Schlitzen in der Innenfläche der Hülse 14 in Ein­ griff zu kommen und die Stirnwände an der Hülse zu verkeilen. Im inneren Umfang der Hülse 14 sind ein Paar ringförmige Nuten 27 ausgebildet, je eine angrenzend an jedes Ende der Hülse, die genau zu den äußeren Kanten 28 der Stirnwandringe 18 pas­ sen. So wird jeder Übergangskanal 25 durch einen ringförmigen Spalt zwischen dem Stirnwandring 18 und dem ringförmigen Stirnwandteil 17 und einer der Nuten 27 gebildet, wodurch ein Durchflußkanal um die Kante des Stirnwandrings 18 herum entsteht, der sich in die geteilten Durchflußkanäle 30 hinein und von dort zu den Haupt-Wasserdurchflußkanälen 22 erstreckt. Auf diese Weise erstrecken sich die Übergangs-Durchflußkanäle in einem gekrümmten Bogen nach außen zu den äußersten Kanten 31 der Walze hin, und zusammen mit der Verengung des Über­ gangskanals in diesem Bereich zum Erhöhen der Wassergeschwin­ digkeit ermöglicht dies eine erheblich verbesserte Kühlung der Enden der Walzenhülse.

Wichtig ist, daß die Übergangskanäle sich nach außen in die Hülse hinein über die radial äußersten Enden der Längska­ näle 22 hinaus erstrecken, wodurch das Kühlwasser an die Stirnkanten 31 der Walze näher herangeführt wird als an den übrigen Teil der äußeren Mantelfläche der Walze. Man wird auch erkennen, daß die durch die Nuten 27 gebildeten Teile der Übergangskanäle in Längsrichtung von den Radialkanälen 24 in den Stirnwänden nach außen beabstandet sind, um sie nahe an die Walzenkanten. 31 heranzubringen. Bei dieser Anordnung er­ strecken sich die Übergangskanäle in glatt (gleichmäßig) gekrümmten Bögen in Bereiche der Walze hinein, die sowohl radial als auch longitudinal außerhalb der Schnittrichtungen der Längs- und Radialkanäle 22 und 24 liegen.

Die äußeren Teile der Übergangskanäle in unmittelbarer Nähe der Walzenstirnkanten 31 sind als glattwandige Kanäle ge­ formt, um einen kontinuierlichen Wasserdurchfluß durch die ge­ samten Kanäle ohne Stauung aufrechtzuerhalten. Präzise gesagt, die äußeren gekrümmten Wände, die durch die ringförmigen Nuten 27 in der Hülse 14 und durch die Kanten 28 der Stirnwandringe gebildet werden, bilden Kanäle in Form glatt gekrümm­ ter Bögen, welche den Durchfluß zwangsläufig so führen, daß die Entstehung von Stauräumen vermieden wird. Es hat sich ge­ zeigt, daß die von den Kanten 28 der Stirnwandringe 18 gebil­ deten inneren Wände eine wichtige Funktion bei der Verengung der Strömung ausüben, um Stauung und Kavitation zu vermeiden, welche den Wärmeübergang beträchtlich verringern und zu einer schlechten Kühlung der Walzenstirnkanten führen können.

Die Kontaktflächen zwischen den Stirnwänden und der Hülse können durch O-Ring-Dichtungen 34 abgedichtet werden, und die Kontaktflächen zwischen den Stirnwänden und der Welle kann durch geeignete O-Ring-Dichtungen 35 abgedichtet werden.

Die abgebildete Gießwalze kann typischerweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 500 mm und eine Dicke der äußeren Hülse in der Größenordnung von 20-35 mm aufweisen. Die Durchflußkanäle in Längsrichtung können typischerweise Abmes­ sungen in der Größenordnung von 4 mm Tiefe×20 mm Breite ha­ ben, und die Übergangskanäle können so geformt sein, daß sie im allgemeinen den gleichen Strömungsquerschnitt aufweisen wie die Längskanäle. Dieser Querschnitt ist wesentlich kleiner als der Strömungsquerschnitt der Radialkanäle 24, die typischer­ weise einen Durchmesser in der Größenordnung von 35 mm haben können, um eine Wasserdurchflußmenge von 72 l/s zu liefern. Die Größe der Kanäle 24 könnte verringert werden, wenn zur Aufrechterhaltung der Wasserdurchflußmenge eine Hochdruckpumpe eingesetzt wird.

Die abgebildete Walzenkonstruktion ist als Beispiel an­ geführt worden und könnte erheblich verändert werden. Ferner können die Längskanäle in der Hülse statt im Dorn ausgebildet werden, und die Zentralwelle kann in einem Stück mit dem Dorn ausgebildet werden. Außerdem ließe sich die Art und Weise ver­ ändern, in der die Übergangskanäle beim Zusammenbau der Walze gebildet werden. Weiterhin ist die Erfindung zwar entwickelt worden, um ein spezielles, bei Doppelwalzengießvorrichtungen auftretendes Problem zu lösen, könnte aber auch auf Gießwalzen in Einwalzengießvorrichtungen angewandt werden.

Claims (10)

1. Gießwalze (11) zum Gießen von schmelzflüssigem Me­ tall, die aufweist:
eine Zentralwellen-Einrichtung (12), um die Walze um eine Zentralachse (13) drehbar zu lagern;
eine um die Zentralachse (13) herum angeordnete Mantel­ wand (14);
Stirnwände (16), die sich zwischen den Enden der Man­ telwand und der Welleneinrichtung (12) erstrecken; und
eine Kühlwasserkanal-Einrichtung (22-25) für den Durch­ fluß von Kühlwasser entlang der Mantelwand (14) der Walze, um deren äußere Mantelfläche zu kühlen, wobei die Kühlwasserka­ nal-Einrichtung miteinander verbundene Radialkanäle (24) in den Stirnwänden (16) und Längskanäle (22) in der Mantelwand (14) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkanäle (24) und die Längskanäle (22) durch Übergangskanäle (25) miteinander verbunden sind, die sich über die radial äußersten Enden der Längskanäle (22) hinaus nach außen erstrecken, wodurch das Kühlwasser an die Stirnkanten (31) der Walze näher herange­ führt wird als an den übrigen Teil der äußeren Mantelfläche der Mantelwand (14) der Walze, und wobei die äußeren Teile der Übergangskanäle (25) in unmittelbarer Nähe der Stirnkanten (31) der Walze als glattwandige Kanäle geformt sind, um einen kontinuierlichen Wasserdurchfluß durch die Kanäle ohne Stauung aufrechtzuerhalten.

2. Gießwalze nach Anspruch 1, ferner dadurch gekenn­ zeichnet, daß die äußeren Teile der Übergangskanäle (25) als glatt gekrümmte Bögen geformt sind, um den kontinuierli­ chen Wasserdurchfluß zwangsläufig so zu führen, daß die Ent­ stehung von Stauräumen vermieden wird.

3. Gießwalze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß sich die Übergangskanäle (25) von den Längskanälen (22) in Längsrichtung nach außen über die Ra­ dialkanäle (24) in den Stirnwänden (16) der Walze hinaus er­ strecken.

4. Gießwalze nach Anspruch 3, ferner dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Übergangskanäle (25) in glatt gekrümmten Bögen in einen Bereich der Walze hinein erstrecken, der sowohl radial als auch longitudinal außerhalb der Schnitt­ richtungen der Längs- und Radialkanäle (22) und (24) liegt.

5. Gießwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkanäle (24) in jeder Stirnwand (16) der Walze eine Reihe in Umfangsrichtung beab­ standeter Einzelkanäle aufweisen.

6. Gießwalze nach Anspruch 5, ferner dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Übergangskanäle (25) an jedem Ende der Walze einen einzigen ringförmigen Kanal aufweisen, der die Reihe der Radialkanäle (24) in der Stirnwand an diesem Ende der Walze mit den Längskanälen (22) in der Mantelwand verbindet.

7. Gießwalze nach Anspruch 6, ferner dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenwände der Kanäle durch ringförmige Nu­ ten (27) im inneren Umfang der Mantelwand (14) gebildet wer­ den.

8. Gießwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskanäle (25) in ihren den Außenkanten (31) der Walze am nächsten liegenden Bereichen verengt sind, um im Gebrauch in diesen Bereichen eine erhöhte Wasserdurchflußgeschwindigkeit im Vergleich zur Durchflußge­ schwindigkeit durch die Radialkanäle (24) zu erzeugen.

9. Gießwalze nach Anspruch 8, ferner dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verengten Übergangskanäle so beschaffen sind, daß sie eine gleichmäßige Kühlung der Walzenoberfläche bis zu den Stirnkanten (31) fördern.

10. Gießwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralwellen-Einrichtung (12) mit Wasserdurchflußkanälen (23) für den Durchfluß von Wasser zu und von den verbundenen Radial-, Übergangs- und Längskanä­ len (24), (25) und (22) versehen ist.