DE2707483C3 - Umlenkrolle bei einer aus zwei endlosen Gießbändern bestehenden Stranggießkokille für Metall - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Umlenkrolle bei einer aus zwei endlosen Gießbändern bestehenden Stranggießkokille für Metall.

Bei einer derartigen Stranggießkokille ist es von Bedeutung, faß jedes Gießband einen präzisen Verlauf nimmt und beibehält. Dabei bestimmen die Führungsrollen den Verlauf der Bandbewegung. Während des Gießvorgangs neigen die relativ breiten Bänder dazu, auf ihren Rollen aus vielerlei Gründen, wie unterschiedliche thermische Formveränderungen der Bänder und ungleichmäßige Abnutzung der Rollen und/oder Bandoberflächen, zu wandern.

Bei konventionellen Flachbandantrieben wurde das Problem der Bandwanderung vor langer Zeit dadurch gelöst, daß die Durchmesser der Rollen in der Mitte etwas größer gemacht wurden als an ihren Enden. Diese Lösung ist jedoch für eine Stranggießkokille der genannten Art nicht akzeptabel, da diese Lösung zu Unebenmäßigkeiten in der Bandspannung und mehr noch in der Dicke des Gußstreifens führen würde. Um dieser Bandbewegung entgegenzuwirken und eine geeignete Ausrichtung des Bandes mit der Zentrallinie des Formraumes aufrechtzuerhalten, wurden bereits verschiedene zweckmäßige Maßnahmen vorgeschlagen, einschließlich einer Einrichtung zum Bewegen des gesamten Bandsystems in axialer und/oder Quer-Richtung.

Die Hauptgründe für die Bandwanderung sind unterschiedliche elastische, thermische oder Anfangslängung bzw. -Dehnung an den beiden Seiten des Bandes. Die Seitenkanten des Bandes stehen nicht in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall und sind daher kühler. Daraus ergibt sich, daß beide Seitenkanten unter größerer Spannung stehen. Wenn aus irgendeinem Grund die Breite der kühlen Seitenkanten ungleich wird, werden die elastischen Verformungen der kühlen Kanten ungleich, wodurch das Band auf der Rolle in Richtung auf die bereits breitere kalte Kante seitlich wandert, wodurch die ursprüngliche Ungleichheit weiterhin verstärkt wird.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Umlenkrolle der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei Berücksichtigung der besonderen Umstände eine einen exakten Bandverlauf gewährleistende Bandsteuerung möglich ist

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß in der Außenfläche des Mantels der Umlenkrolle flache, ringkanalartige Aussparungen vorgesehen sind, daß auf Restflächen des Mantels aufliegend eine den Mantel umgebende, zylindrische Hülle angeordnet ist und daß in der Achse der Umlenkrolle zu den Aussparungen verlaufende Kanäle angeordnet sind, die über in dem Achslager vorgesehene, ortsfeste Ringkanäle mit einer Fördervorrichtung für eine hydraulische Flüssigkeit verbunden sind.

Bei der Erfindung geht man an das Problem des Gegenwirkens oder Beseitigens der Bandwanderung durch Einstellung des Verhältnisses von Bandlänge/Rollendurchmesser auf gegenüberliegenden Seiten der Zentrallinie des Bandrollensystems heran. Dies wird auf geeignete Weise durch Vergrößerung des Rollendurchmessers an der Seite des Bandes erreicht die der Wanderrichtung gegenüberliegt, Kann aber ebenso durch Abnahme des Durchmessers der Rolle auf der anderen Seite erzielt werden.

Wegen des Erfordernisses von Kühleinrichtungen hoher Wirkung am Einführende des Formraumes ist es schwierigier, eine Rolle zum Stützen der Gießbänder am Einführende des Formraumes vorzusehen. Entsprechend Anspruch 4 ist die Umlenkrolle auf geeignetste Weise als Bandantriebsrolle ausgebildet, welche in geeigneter Weise am Austrittsende der Kokille angeordnet ist. Daher wird der extreme Kühlvorgang am Eintrittsende nicht beeinträchtigt.

Es wurde bereits in der US-PS 37 26 588 vorgeschlagen, ein Band in einem elektrostatischen Kopierer durch eine Steuerrolle zu steuern, welche abseits von jeglicher Wärmequelle gelegen ist. Die Steuerrolle besteht aus einer Welle, die in ihrem Zentrum und an den gegenüberliegenden Enden schwere Scheiben trägt. Eine elastomere Hülle bildet getrennt geschlossene Kammern, die zwischen den Scheiben angeordnet sind.

Durch jede der beiden Enden der Welle ist ein Zuführkanal vorgesehen, um Luft unter Druck in die benachbarten geschlossenen Kammern einzuführen.

Dieses System ist nicht für die Steuerung eines Stahlbandes geeignet, welches unter hoher Spannung gehalten wird, da die durch das Band erzeugte Hemmung auf der Peripherie der Rolle darin resultieren

würde, daß die elastomere Hülle um den Teil der nicht durch das Band gehemmten Peripherie ausbeulen würde. Als Ergebnis wurde im Bandberührungsbereich der Bandperipherie, wenn überhaupt, eine geringe Durchmesservergrößerung auftreten.

In einer solchen Anordnung setzt die Zufuhr einer Flüssigkeit unter hohem Druck in Jen Kanal die Metallhülle unter eine hohe Umfangsspannung und wird konsequenterweise den Hüllendurchmesser um den Kanal herum vergrößern. Da. die proportionale Ausdehnung des Hüllendurchmessers weit größer ist als die proportionale Ausdehnung des Bandes (welches ferner aus einem Metall geringerer Dicke besteht als die Hülle), hat die Wirkung der Berührungsdrücke zwischen dem Gut- und der Rollenhülle wirklich keinen Einfluß auf die Durchmesservergrößerung des relevanten Teils der Rolle.

Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Umlenkrolle besteht darin, daß jede falsche Ausrichtung des Bandes korrigiert werden kann, ohne die Maschine beim Anheben oder Absenken des hydraulischen Druckes, welcher im relevanten Kanal erzeugt wird, um unterschiedliche Durchmesser an gegenüberliegenden Enden der Rolle zu erzeugen, anzuhalten.

Entsprechend der Erfindung besteht eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 nur eine Aussparung außerhalb der Quermittelebene vorgesehen ist Die diese Aussparung umgebende Hülle fluchtet an der Oberseite mit dem übrigen Umfang des Mantels auf der anderen Seite der Quermittellinie derart, daß dieier feste Abschnitt des Umfangs des Mantels größer ist als der minimale, d. h. der durch hydraulischen Druck nicht beaufschlagten und daher nicht gedehnte Umfang der Hülle oberhalb der Aussparung.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Umlenkrolle,

Fig.2 eine Ansicht einer der Umlenkrollen der F i g. 1 entlang der Linie III-HI der F i g. i,

Fig.3 und 4 Teilschnitte der Umlenkrolle gemäß F i g. 1 mit der Darstellung des Korrekturvorganges, und

F i g. 5 eine andere Ausführungsform der Umlenkrolle mit einer außermittigen Aussparung im normalen Betriebszustand bei unter Druck stehender Hülle.

Die Bänder 20 und 21 werden direkt entlang der Länge des Formraumes durch eine Kühleinrichtung 80 gekühlt, welche angeordnet ist, um Kühlwasser aufbekannte Weise auf die Umkehrflächen der Bänder zu richten.

Ein Stahlband 20 ist über einen Winkel von im wesentlichen 180° um eine Umlenkrolle 28 gelegt. Die Rolle 28 weist eine zylindrische Hülle 82 auf, weiche eine Anlagefläche zum Antrieb des Bandes bildet und welche koaxial von einem zylindrischen auf der Antriebswelle 48 befestigten Rahmen 84 gehalten wird.

Der Rahmen 84 wird von einem schweren Stahlmantel 86 gebildet, welcher ein Torsionsmoment-Übertragungsglied mit Endplatten 88 und einer zentralen Stützscheibe 90 darstellt. Eine Welle 48 ist an den beiden Endplatten 88 angeschweißt. An ihren Enden ist die Welle 48 in Lagern 92 und 94 (Fig. 1) gelagert. Diese Lager stützen sich letztlich auf Seitenrahmen 96 der Stranggießkokille ab. Eine um die Kante des Seitenrahmens 96 ausgebildete Nut nimmt eine O-Ringdichtung 100 auf, die mit dem Band 20 in Berührung steht In der Außenfläche des Mantels 86 sind ein Paar flache ringkanalartige Aussperrungen 104 und 106 an gegenüberliegenden Seiten der Mittelebene P-P(Fig.!) der Trommel ausgebildet Die beiden Aussperrungen sind durch eine zentrale Restfläche 108 voneinander getrennt und sind jeweils an ihren Außenseiten durch Randrestflächen begrenzt Die Restflächen liegen auf einer gemeinsamen zylindrischen Fläche und sind faktisch durch den Druck eines Strömungsmediums, beispielsweise einer hydraulischen Flüssigkeit, in den Aussparungen 104 und 106 nicht verformbar.

Die Hülle 82, welche eine dünne Wand (im Verhältnis zum Mantel 86) aufweist und aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden kann, befindet sich in Passung mit den Restflächen, welche zusammen die Hülle 82 abstützen. Die Hülle 82 wird hinsichtlich einer Ausdehnung erwärmt und dann über den Mantel 86 geschoben, so daß die Hülle 82 auf den Mantel 86 schrumpft wenn die Hülle 82 abkühlt.

Auf diese Weise bilden bei zusammengebauter Umlenkrolle die Aussparungen 104 und 106 Kammern unterhalb der Hülle zum Einführen einer hydraulischen Flüssigkeit wie nachfolgend noch beschrieben wird. Die Hülle 82 dünn genug, um durch hohen hydraulischen Druck in den Aussparungen 104 und 106 elastisch verformt zu werden, jedoch ohne eine Trennung der Hülle von den Restflächen.

Strömungskanäle 114 und 116 sind mit der Aussparung 104 bzw. 106 verbunden. Ein Paar Strömungskanäle 118 und 120 verlaufen durch den linken Teil der Welle 48 und sind über Leitungen 122, 124 mit den Aussparungen 104 und 106 verbunden, während der rechte Teil der Welle 48 mit einem Antriebsmotor verbunden ist.

Hydraulikflüssigkeit wird durch ein Element 130 mit ortsfesten Ringkanälen 136 und 138, die mit den Enden der Strömungskanäle 118 bzw. 120 in Verbindung stehen, in diese Kanäle 118 und 120 geleitet. Von den Fördervorrichtungen 139a und 1396 wird getrennt Hydraulikflüssigkeit in die Kanäle 136 und 138 geleitet.

Unter Bezugnahme auf F i g. 3 und 4 kann, angenommen daß das Band 20 eine Neigung aufweist (übertrieben iii F i g. 3 dargestellt), welche bewirkt, daß das Band seitwärts wandert, diesem Wanderbestreben entgegengewirkt werden, indem hydraulischer Druck in die Aussparung 106 geleitet wird, um lokal eine elastische Deformation der Hülle 82 nach außen zu bewirken. Diese lokale Umfangsexpansion der Hülle 82 verändert die Kontur der Rolle derart, daß durch eine erteilte Durchmesserdifferenz der Rolle die vorgenannte Neigung des Bandes kompensiert und so dem Wanderungsbestreben des Bandes entgegengewirkt wird. Durch eine geeignete Einstellung des hydraulischen Druckbetrages, welcher zur Expansion der Hülle 82 in die Aussparung 106 geleitet wird, kann das Band, wenn es geeignet zentriert ist, trotz seiner geneigten Stellung in einem zentrierten Zustand gehalten werden.

Bei besonderen Konstruktionsbeispielen einer Rollenanordnung, entsprechend der Darstellung in F i g. 1 bis 4, weist die aus Stahl niedrigen Kohlenstoffgehalts bestehende Hülle 82 einen Außendurchmesser von 38 bis 76 cm auf und ist ungefähr 12,7 mm dick, während der Mantel 86 mehr als 38 mm dick ist. Eine Druckbeaufschlagung von 34 kg/cm² oder 17 kg/cm² (für Hüllendurchmesser von 38 cm bzw. 76 cm) bewirkt eine Ausdehnung der Hülle (in dem Bereich, der mit

Druck beaufschlagt wird) um einen Betrag von ungefähr 0,09 mm (für einen Durchmesser von 38 cm) oder 0,18 mm (für einen Durchmesser von 76 cm), d. h. von ungefähr 0,024% des Durchmessers, was einer veränderlichen thermischen Verformung des Gießbandes (d. h. eine solche Verformung, welche ein Seitwärtswandern des Bandes bewirken würde) entspricht, die sich bei einer Temperaturschwankung von 20⁰C über das Band ergibt.

Daraus ergibt sich, daß die Hülle 82 meist dicker als das Band 20 ist, welches gewöhnlich eine Dickie von 0,5 bis 1,5 mm aufweist, während andererseits der ein Torsionsmoment übertragende Mantel 86 zumindest dreimal dicker ist als die Hülle 82. Im allgemeinen sollte der Mantel 86 eine Wanddicke haben, die zumindest zweimal so groß ist wie die Wanddicke der Hülle 82.

Bei einer alternativen Konstruktion wird die Wand 86 weggelassen und die Hülle 82 stützt sich direkt auf einer Konstruktion ab, die durch die Endplatten 88 und die zentrale Scheibe 90 gebildet wird und auf einer durchlaufenden Welle 48 befestigt ist, die sich durch die Rolle erstreckt. Die Zwischenräume zwischen den jeweiligen Endplatten 88 und der zentralen Scheibe 90 sind voneinander isoliert. Hydraulikflüssigkeit kann unabhängig zu solchen Zwischenräumen geleitet werden, um die dehnbaren Bereiche der Hülle 82 für die Steuerung des Bandes mit einem eine Ausdehnung bewirkenden Druck zu beaufschlagen. In einem solchen Fall dienen die Zwischenräume zwischen den Endplatten 88 und der zentralen Scheibe 90 dem gleichen Zweck wie die Aussparungen 104 und 106.

Bei extremen Anforderungen an die Biegesteifigkeit kann diese alternative Ausführung so konstruiert werden, daß die Hülle 82 durch ein einstückiges solides zylindrisches Stützteil gestützt wird, dessen Kontur der Außenkontur des Teiles, welches die Aussparungen 104 und 106 beinhaltet, entspricht Dieses Stützglied ist mit Wellenabschnitten versehen.

In F i g. 5 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Umlenkrolle in der normalen Betriebsstellung dargestellt. Diese Anordnung weist eine äußere Konstruktion auf, welche nur in einem einzigen außermittigen Bereich über den Umfang dehnbar ist Bei dieser Ausführungsform weist eine steife, im wesentlichen zylindrischen Rollentrommel 184 einen Mantel 186 auf, welcher in einen ersten Abschnitt auf einer Seite der Quermittelebene P'-P'der Rolle die äußere Bandstützkonstruktion der Rolle bildet. Auf der anderen Seite der Ebene P'-P' ist die Außenfläche des Mantels 186 ausgenommen, um eine im wesentlichen zylindrische und relativ dünnwandige Hülle 190 aufzunehmen, die mit dem Mantel 186 eine Aussparung 192 für Hydraulikflüssigkeit bildet. Der Abschnitt der Hülle 190, welcher über der Aussparung 192 liegt, bildet einen zweiten Abschnitt der äußeren Bandstützkonstruktion. Die Konstruktion ist umfangs-

is mäßig in diesem zweiten Abschnitt unter Beaufschlagung eines hydraulischen Druckes in die Aussparung 192 über ein Kanalsystem 196, wie bei der unter Bezugnahme auf Fig.3 beschriebenen Ausführungsform, dehnbar. Die Hülle 190 kann ebenso wie ihre Anordnung auf der Trommel und die zugeordnete Einrichtung zur Beaufschlagung des hydraulischen Druckes ähnlich sein, wie die entsprechenden Merkmale der Ausführungsform der F i g. 3, mit der Ausnahme, daß die Hülle 190 sich lediglich Ober die Hälfte der Konstruktion erstreckt und nur eine einzelne Dehnzone aufweist.

Bei dieser Ausführungsform ist der Mantel 186 derart ausgebildet, daß er einen festen Umfangsabschnitt aufweist, welcher in der Außerbetriebstellung größer ist als der minimale, d. h. nicht mit hydraulischer Flüssigkeit beaufschlagte und daher nicht gedehnte Umfang der Hülle 190 oberhalb der Aussparung 192. Durch Beaufschlagung der Aussparung 192 mit hydraulischem Druck kann die oberhalb der Aussparung 192 liegende Hülle auf ein Umfangsmaß gedehnt werden, welches geringer, gleich (entsprechend der Darstellung in F i g. 5) oder größer ist als der feste Umfangsabschnitt des Mantels, um die seitliche Kontur der Rolle zu variieren, d. h. eine effektive Querneigung der Rolle in einer gewünschten Richtung vorzusehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Umlenkrolle bei einer aus zwei endlosen Gießbändern bestehenden Stranggießkokille für Metall, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenfläche des Mantels (86) der Umlenkrolle (28) flache, ringkanalartige Aussparungen (104,106) vorgesehen sind, daß auf Restflächen (108) des Mantels (86) aufliegend eine den Mantel (86) umgebende, zylindrische Hülle (82) angeordnet ist, und daß in der Achse (48) der Umlenkrolle (28) zu den Aussparungen (104, 106) verlaufende Kanäle (118, 120) angeordnet sind, die über in dem Achslager (130) vorgesehene, ortsfeste Ringkanäle '5 (136, 138) mit einer Fördervorrichtung (139a, 139b) für eine hydraulische Flüssigkeit verbunden sind.

2. Umlenkrolle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Aussparungen (105,106), die seitlich der Quermittellinie der Umlenkrolle angeordnet sind, wobei jede Aussparung (104, 106) mit getrennten Kanälen (118, 120) für die hydraulische Flüssigkeit verbunden sind.

3. Umlenkrolle nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Mantels (86) mindestens zweimal so groß wie die Wandstärke des Hülle (82) ist

4. Umlenkrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Antriebsrolle ausgebildet ist

5. Umlenkrolle bei einer aus zwei endlosen Gießbändern bestehenden Stranggießkokille für Metall, dadurch gekennzeichnet daß in der Außenfläche des Mantels (186) der Umlenkrolle auf der einen Seite der Quermittelebene (P'-P') eine Ausnehmung ausgebildet ist, in der zur Abdeckung einer ringkanalartigen Aussparung (192) eine dünnwandige Hülle (190) eingesetzt ist, und daß in der Achse der Umlenkrolle ein zur Aussparung (192) verlaufender Kanal (196) angeordnet ist, der über einen im Achslager vorgesehenen ortsfesten Ringkanal mit einer Fördervorrichtung für eine hydraulische Flüssigkeit verbunden ist.