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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen und
Verformen eines Gießstranges aus
Metall, insbesondere eines Gießstranges
aus Stahl im Knüppel- oder Vorblockformat,
die einen Gießabschnitt,
insbesondere einen Bogenstranggießabschnitt, und eine in Förderrichtung
des Gießstranges
nachgeschaltete Bearbeitungsstrecke aufweist, in der der Gießstrang
umgeformt, gerichtet und in Förderichtung
gefördert
wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Stranggießen.
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Eine
Vorrichtung zum Stranggießen
dieser Art ist beispielsweise aus der WO 02/34432 A1 bekannt. Dort
wird flüssiger
Stahl einer Kokille zugeführt,
aus der der Stahlstrang nach unten austritt und in einem Bogenstranggießabschnitt
aus der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt und gekühlt wird. Hierfür sind mehrere
Bogenabschnitte vorgesehen. Nach der Umlenkung des Stahlstrangs
in die Horizontale wird er auf einer Bearbeitungsstrecke mechanisch
bearbeitet. Hierzu sind mehrere Walzsegmente – hier ausgebildet als Soft-reduction-Segmente – in der
Bearbeitungsstrecke vorgesehen, in denen der Stahlstrang gewalzt
wird. Den Walzsegmenten in Förderichtung
des Stranges vor- und nachgeschaltet sind Treibergerüste, die
die Aufgabe haben, den Stahlstrang in Förderrichtung zu bewegen. Hierzu haben
die Treibergerüste
angetriebene Treiberrollen. Abweichungen der Achse des Stahlstranges
von der idealen Geraden können
mit Richtvorrichtungen behoben werden, die auf der Bearbeitungsstrecke
angeordnet sind; die genante Lösung
sieht hierzu zwei Richtpunkte vor, an denen das Richten stattfindet.
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Die
EP 0 804 981 B1 offenbart
gleichermaßen
eine Stranggießanlage
mit einem Bogenstranggießabschnitt,
an den sich nach Umlenkung des Strangs in die Horizontale eine Vielzahl
von Reduziereinrichtungen in Tandemanordnung anschließen. Die
einzelnen Tandemanordnungen haben je zwei Walzen, die gegeneinander
auf einen Walzspalt angestellt werden können. Damit kann der Stahlstrang gemäß einem
gewünschten
Profil ausgewalzt werden. Insbesondere ist es möglich, den Bereich der Sumpfspitze
des Metallstranges gemäß den technologischen
Erfordernissen optimal zu walzen. Allerdings gibt die dort beschriebene
Lösung
nicht an, wie das Richten und Fördern
des Stahlstranges erfolgen soll. Im Gegenteil wird dieses Problem
zugunsten einer optimalen Walzung des Strangs ignoriert.
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Die
WO 03/039789 A2 zeigt ebenfalls eine Gießmaschine zur Produktion von
Stahlsträngen, wobei
der gegossene Stahlstrang nach Überführung vom
Bogenstranggießabschnitt
in die Horizontale in einer nachgeordneten Bearbeitungsstrecke einem mechanischen
Bearbeitungsprozess unterzogen wird. Dabei wird der Strang zunächst in
einem Richtabschnitt der Bearbeitungsstrecke unter Verwendung profilierter
Rollen ausgerichtet. Anschließend
gelangt der Stahlstrang in Gießrichtung
hinter dem Richtabschnitt in einen Walzabschnitt, in dem der Strang
einer Soft-Reduktion unterzogen wird. Richten und Walzen (Reduzieren)
des Stahlstranges sind also verfahrensgemäß örtlich getrennt. Auf die Frage
des Förderns
des Metallstranges durch die Bearbeitungsstrecke geht die genannte
Lösung
nicht ein.
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Bekannt
ist es also, beim Stranggießen
einen Walzprozess vorzusehen, der dem Bogenstranggießabschnitt
in Förderrichtung
nachgeordnet ist, bei dem die Qualität des Stranginneren und der
Strangoberfläche
durch eine mechanische und/oder thermische Verformung verbessert
wird. Weiterhin ist ein von der Verformungseinrichtung unabhängige Transportvorrichtung
bzw. Richtvorrichtung bekannt.
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Die
getrennte Anordnung einer Vorrichtung zum Umformen einerseits und
zum Transport sowie zum Richten andererseits hat den Nachteil, dass
nur vor, zwischen oder nach einer Transport- bzw. Richtvorrichtung
eine Verformung des Stahlstranges vorgenommen werden kann. Der ideale
zu verformende Bereich im Stahlstrang bis hin zur Sumpfspitze kann sich
aber sowohl außerhalb
als auch innerhalb des Bereichs der Transport- bzw. Richtvorrichtung
befinden, so dass es technologisch angestrebt werden muss, dort
gleichermaßen
eine Verformung des Stahlstranges stattfinden zu lassen. Das bedeutet, dass
durch die getrennte Anordnung der Umform-, der Transport- und der
Richtvorrichtung in der Bearbeitungsstrecke der Produktionsprozess
des Stahlstrangs durch Rücksichtnahme
auf die festgelegte Anordnung der Verformungsstrecke technologisch eingeschränkt ist.
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Grundsätzlich kann
zwar auch in einer Richtmaschine ein gewisser Walzeffekt erzeugt
werden, allerdings unterliegt dies prozessbedingt erheblichen Einschränkungen:
Für den
Richtvorgang und zur Aufbringung eines hinreichenden Richtmoments
auf den Strang ist ein genügend
großer
Abstand zwischen den Richtwalzen vorzusehen. Das läuft der
Forderung zuwider, den Stahlstrang möglichst entlang der gesamten
Erstreckung in Förderrichtung
zu verformen, um die technologisch besonders relevanten Umformbereiche
(Sumpfspitze) zu erreichen. Dies jedoch fordert einen möglichst
geringen Abstand zweier in Förderrichtung
aufeinander folgender Rollenpaare. Das bedeutet, dass eine Optimierung
der Rollenabstände
zwecks Verformungsmöglichkeit
an jedem Ort der Längserstreckung
des Stahlstrangs ein Richten des Strangs mit den bekannten Mitteln
behindert. Entsprechendes gilt für
die vorbekannten und oben erwähnten
Treibergerüste
für die
Förderung
des Stahlstranges.
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Zum
Erzielen einer möglichst
hohen Qualität des
Stahlstranges muss vielmehr angestrebt werden, dass die Umformrollen
möglichst
gleichmäßig insbesondere über die
keilförmige
Verformungsstrecke und allgemein über die gesamte Bearbeitungsstrecke,
verteilt sind, wobei weiterhin der Abstand der einzelnen Rollenpaare
möglichst
gering ist.
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Der
von den Anstellzylindern der Walzen ausgehende über den Rollendurchmesser bis
in den Kernbereich des Gießstranges
zu übertragende
Flächenanpressdruck
hat bei der mechanischen Softreduktion eine qualitätsverbessernde
Wirkung, wenn eine plastische Verformung der bereits erstarrten Schale
und eine Zusammenpressung des flüssig-breiigen
Restkernbereichs (Sumpfspitze) des Gießquerschnitts erzielt wird.
Aus Versuchen und Berechnungen lässt
sich ermitteln, dass der Gießstrang
umso wirkungsvoller verformt wird, je größer die örtliche Anpressfläche ist.
Dafür werden
für die mechanische
Verformung große
Rollendurchmesser mit vorzugsweise mehr als 360 mm Durchmesser mit hohen
Anpresskräften
bevorzugt.
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Allerdings
wird mit großen
Rollendurchmessern auch der Abstand zwischen den einzelnen Rollenpaaren
in Förderrichtung
des Stranges größer, so dass
dann die möglichst
gleichmäßige keilförmige Verformung über eine
größere Strecke
(bis zu 2 m) nicht erreicht werden kann. Hier wäre bei kleiner Anpresskraft
und kleinem Rollendurchmesser und geringem Rollenabstand eine gleichmäßigere Kraftverteilung über den
Verformungsbereich möglich.
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Zudem
muss sichergestellt werden, dass eine hinreichende Transport-Zugkraft
in Längsrichtung
des Gießstranges
erzeugt wird. Diese ist wegen des bei der Umformung vorhandenen
Rollwiderstandes erheblich größer als
beim üblichen
Transportieren und Richten des Stranges; um Rutschen sicher zu vermeiden,
wird ein Reibfaktor von ca. 0,3 angestrebt, was entsprechende Reibkräfte bedingt.
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Auch
hier ergeben sich konträre
Forderungen hinsichtlich der Auslegung der Rollen. Zum einen ist
eine Verformung über
eine möglichst
große
Fläche und
Tiefe anzustreben (ca. 5 mm, maximal 10 mm Verformung je Meter Verformungsstrecke).
Zum anderen wird eine gleichmäßige Verteilung über die Streckenlänge angestrebt.
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Insofern
muss fallweise bei der Auswahl des Rollendurchmessers und der Rollenabstände sowie bei
der Festlegung der Verformungsstrecke jeweils ein Kompromiss gefunden
werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und
ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass
die Umformung des Gießstranges
möglichst
an jeder – von der
Gießgeschwindigkeit
bzw. Stahlgüte
abhängigen – gewünschten
Stelle der Bearbeitungsstrecke erfolgen kann, um dem Gießstrang
optimale Qualität
zu verleihen. Insbesondere soll eine Umformung des Stranges vom
Beginn der keilförmig
oder stufenförmig
verlaufenden Umformung bis zur Sumpfspitze möglich sein. Gleichzeitig soll
jedoch für
eine gute Ausrichtung und Förderung
des Stranges gesorgt werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Vorrichtung gelöst
durch mindestens eine im Bereich der Bearbeitungsstrecke angeordnete
Maschineneinheit, die zur kombinierten Umformung, zum Richten und
zur Förderung
des Gießstranges
ausgelegt und geeignet ist.
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Erfindungsgemäß ist somit
vorgesehen, dass die kombinierte Umformung des Gießstranges, das
Richten des Stranges und dessen Förderung in der Bearbeitungsstrecke
in einer Maschineneinheit erfolgt, die für die Durchführung all
der genannten Bearbeitungsschritte geeignet ist. Wie noch im Einzelnen
gesehen werden wird, kann damit eine verbesserte Bearbeitung des
gegossenen Gießstranges erfolgen,
wodurch sich die Qualität
des Stranges erhöht.
Außerdem
sind separate Richtmaschinen und Treibergerüste zur Förderung des Gießstranges
nicht mehr erforderlich.
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Die
Bearbeitungsstrecke kann sich – als
ein- oder mehrteilige Strecke ausgebildet – über den Längenbereich des Gießstranges
erstrecken, in der die Sumpfspitze des Gießstranges erwartet wird. Damit kann
besonders dieser technologisch wichtige Bereich des Stranges technologisch
optimal bearbeitet werden.
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Die
Maschineneinheit kann einen Grundrahmen aufweisen, auf dem mindestens
drei Rollenpaare angeordnet sind, die relativ zueinander in Richtung senkrecht
zur Förderrichtung
positioniert werden können,
wobei mindestens eine der Rollen mindestens eines Rollenpaars mit
einem Drehantrieb verbunden ist. Damit ist sichergestellt, dass
sowohl die Umformung durch Walzen, das Richten als auch das Fördern des
Gießstranges
in räumlicher
Nähe kombiniert
durchgeführt
werden können.
Bevorzugt sind in dem Grundrahmen der Maschineneinheit mindestens
zwei Segmente angeordnet, die jeweils mindestens ein, vorzugsweise
zwei, Rollenpaare aufweisen. Mindestens ein Rollenpaar des Segments
kann dabei zwecks Förderantrieb
des Gießstranges
mit einem Drehantrieb verbunden sein.
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Wenn
ein oder mehrere Segmente vorteilhaft auf einem gemeinsamen, verschiebbaren
Rahmen angeordnet sind, lässt
sich die Position der gesamten Verformungs- und Transport-/Richtstrecke
mit mechanischer Softreduktion der jeweiligen Gießsituation
anpassen und damit eine annähernd
stufenlose Einstellung der Sumpfspitzenposition bzw. Gießgeschwindigkeit
erreichen.
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Technologische
Vorteile lassen sich erzielen, wenn die Rollen der Rollenpaare einen
Durchmesser zwischen 400 mm und 500 mm aufweisen. Ferner ist besonders
vorteilhaft vorgesehen, dass die Rollenteilung mindestens zweier
in Förderrichtung
aufeinander folgenden Rollenpaare zwischen 500 mm und 700 mm be trägt. Damit
kann einerseits der Gießstrang
optimal umgeformt und er andererseits gut unterstützt werden.
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Mit
Vorteil weist von den Rollenpaaren eines Segments mindestens eines
eine Oberrolle auf, die mit einer Unterrolle zusammenwirkt, wobei
die Oberrolle in Richtung senkrecht zur Förderrichtung mittels eines
Bewegungselements relativ zum Grundrahmen verstellbar ist. Dabei
ist die Bewegungsachse des Bewegungselements bevorzugt in Richtung
senkrecht zur Förderrichtung
ausgerichtet, wobei sie die Rollenachse schneidet. Die Oberrolle
kann mit einem Drehantrieb in Verbindung stehen. Es können auch beide
Rollen mindestens eines Rollenpaars mit einem Drehantrieb in Verbindung
stehen. Wenn sowohl an der Ober- als auch an der Unterrolle ein
Antrieb, insbesondere ein elektro-mechanischer Antrieb, vorgesehen
wird, kann eine eventuell auftretende Dehnung zwischen der Ober-
und der Unterseite des Gießstranges
in Längsrichtung
während
der Verformung des Materials vermieden und eine weitere Verbesserung
der Strangqualität
erreicht werden.
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Die
mindestens zwei Segmente können
im Grundrahmen mittels eines Schnellverschlusses festgelegt werden.
Dabei kann die Befestigung der Segmente am Grundrahmen beispielsweise
mittels Bolzen-Keilverbindungen erfolgen. Eine andere Möglichkeit
der Befestigung sind Schrauben-Mutter-Verbindungen. Besonders bevorzugt
können
für einen schnellen
Wechsel der Segmente eine Befestigung am Grundrahmen mit Federspannelementen und/oder
hydraulischen Spannelementen vorgesehen werden. Der Wechsel von
Segmenten kann damit schnell erfolgen, was die Wirtschaftlichkeit
der Anlage verbessert.
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Die
Erstreckung der Maschineneinheit ist bevorzugt so gewählt, dass
die Rollenpaare zumindest den Längenbereich
des Gießstranges
vom Ende des Gießabschnitts
bis zu dem Punkt abdeckt, an dem die vollständige Erstarrung des Gießstrangs
zu erwarten ist. Damit kann erreicht werden, dass der Strang insbesonde re
in seinem noch wenig eigensteifen Bereich optimal umgeformt und
gerichtet wird.
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Eine
Fortbildung kann vorsehen, dass eine Anzahl Maschineneinheiten in
Förderrichtung
des Gießstranges
in der Bearbeitungsstrecke parallel nebeneinander angeordnet sind,
um eine entsprechende Anzahl Gießstränge gleichzeitig zu gießen und
zu bearbeiten.
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Das
Verfahren zum Stranggießen
und anschließendem
Verformen des Gießstranges
sieht vor, alternativ senkrecht mit anschließendem Abbiegen bzw. einem
Bogen, dass zunächst
der Gießstrang, vorzugsweise
in einem Bogenstranggießabschnitt, gegossen
und er anschließend
in einer Bearbeitungsstrecke mechanisch und/oder thermisch bearbeitet
wird, wobei der Gießstrang
in der Bearbeitungsstrecke einer Umformung und einem Richtprozess
unterzogen wird und wobei der Gießstrang in der Bearbeitungsstrecke
in Förderrichtung
des Gießstranges
gefördert
wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass die zumindest teilweise Umformung des Gießstranges und zumindest ein
Teil des Richtprozesses zusammen mit der Förderung des Gießstranges
in Förderrichtung
in einer kombinierten Maschineneinheit erfolgen, die im Bereich
der Bearbeitungsstrecke angeordnet ist.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 schematisch
den Aufbau einer Stranggießanlage
mit Gießabschnitt
und nachgeschalteter Bearbeitungsstrecke,
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2 schematisch
die Rollen eines Teils einer in der Bearbeitungsstrecke angeordneten
Maschineneinheit,
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3 in
perspektivischer Ansicht einen Teil der auf der Bearbeitungsstrecke
angeordneten Maschineneinheit,
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4 eine
alternative Ausgestaltung der Maschineneinheit gemäß 3,
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5 die
Bearbeitungsstrecke einer Gießanlage
in einem Schnitt senkrecht zur Förderrichtung,
und
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6 die
Bearbeitungsstrecke gemäß 5 in
perspektivischer Ansicht.
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In 1 ist
eine Stranggießanlage
zu sehen, die einen Gießabschnitt 2 aufweist,
in dem ein Gießstrang 1 gegossen
wird. Flüssiges
Metall aus einer Bogenkokille 15 tritt nach unten aus (Vertikale
V) und wird in einer Sekundärkühlung 16 abgekühlt. Die Kühlung 16 weist
eine Anzahl Bogenabschnitte 17 auf, die das Material auf
einen Kreisbogen ablenken. In der folgenden Bearbeitungsstrecke 3 wird
der Gießstrang 1 aus
der Vertikalen in die Horizontale umgebogen. Im Inneren des Gießstrangs 1 ist
das Material am Ende des Gießabschnitts
noch teigig-flüssig;
das Ende dieses Strangsabschnitts stellt die Sumpfspitze dar.
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Im
Anschluss an den Gießabschnitt 2 ist
eine Bearbeitungsstrecke 3 angeordnet, in der der Gießstrang 1 umgeformt
und gerichtet wird. Wichtig ist ferner, dass der Gießstrang
in Förderrichtung
F vorangetrieben wird, um den Herstellprozess nicht negativ zu beeinflussen.
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Im
Bereich der Bearbeitungsstrecke 3 ist eine Maschineneinheit 4 angeordnet,
die ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann. In der Maschineneinheit
sind eine Vielzahl von Rollenpaaren angeordnet, mit denen ein kombiniertes
Umformen, Richten und Fördern
des Gießstranges 1 erfolgt.
Die einzelnen Rollenpaare sind jeweils in einzelnen Segmenten 9, 10 untergebracht,
die auf bzw. in einem in 1 nicht dargestellten Maschinenrahmen
untergebracht sind.
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Ein
für die
vorliegende Erfindung wesentliches Prinzip geht aus 2 hervor.
Dort sind schematisch drei Rollenpaare 6, 7, 8 zu
sehen, die jeweils aus einer Oberrolle 11 und einer Unterrolle 12 bestehen.
Die Rollen haben einen definierten Durchmesser D, der bevorzugt
zwischen 400 und 500 mm liegt. Neben dem Rollendurchmesser D ist
die Beabstandung der einzelnen Rollenpaare 6, 7, 8 ein
wichtiger Parameter. Vorliegend beträgt diese Rollenteilung t zwischen
500 und 700 mm, was in Abhängigkeit
des Rollendurchmessers D gewählt
wird.
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Damit
durch die Rollenpaare 6, 7, 8 ein Richteffekt
auf den Gießstrang 1 ausgeübt werden kann,
sind die drei Rollenpaare 6, 7, 8 relativ
zueinander in Richtung der Vertikalen V einrichtbar. Dargestellt
ist in 2, dass das mittlere Rollenpaar 7 relativ
zu den seitlichen Rollenpaaren 6 und 8 um einen Höhenversatz
h angehoben ist. Durch entsprechende Wahl dieses Höhenversatzes
(s. Doppelpfeile in vertikale Richtung) kann der Gießstrang 1 so
gerichtet werden, dass er nach dem Passieren der Rollenpaare 6, 7, 8 einen
hohen Planheitsgrad aufweist.
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Aus 3 ist
ersichtlich, wie die Maschineneinheit 4 aufgebaut ist.
Sie hat einen Grundrahmen 5, auf dem mehrere Segmente 9, 10, 18, 19 und 20 lösbar befestigt
sind. In jedem Segment sind jeweils zwei Rollenpaare angeordnet,
die je eine Oberrolle 11 und eine Unterrolle 12 aufweisen.
Die vertikale Bewegung einzelner Rollen erfolgt durch Bewegungselemente 13 in
Form hydraulischer Kolben-Zylinder-Einheiten.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Achse des Hydraulikzylinders
vertikal ausgerichtet ist und die Achse der Rollen schneidet. Die Oberrollen
können
dabei mittels des Hydraulikzylinders angestellt sein und den Gießstrang 1 kraft- und/oder
positionsgeregelt beaufschlagen. Der Zylinder ist derart anstellbar,
dass die keilförmige
Verformungsgeometrie des Gießstranges
von einem zum anderen Segment erreicht wird. Dadurch wird der bekannte
Effekt der Verbesserung der Oberflächenqualität und der Innenqualität des Gießstranges
bezüglich
Seigerung und Porosität
ermöglicht
(mechanische Softreduktion).
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Damit
ist es möglich,
den Gießstrang 1 sowohl
in einem gewünschten
Walzspalt zwischen den Rollen 11, 12 zu walzen,
d. h. umzuformen, als auch durch entsprechende Wahl der relativen
Höhe benachbarter
Rollenpaare den Strang 1 zu richten. Wesentlich ist weiterhin,
dass auch der Antrieb des Gießstranges 1 in
Förderrichtung
F in die Maschineneinheit 4 inkorporiert ist. Hierzu weist
jedes Segment 9, 10, 18, 19, 20 einen
Drehantrieb 14 in Form eines Elektromotors samt nachgeschaltetem
Getriebe auf, der jeweils eine der Oberrollen 11 eines
jeden Segments dreht. Damit wird es entbehrlich, der Maschineneinheit 4 Treibergerüste nachzuschalten,
wie es im Stand der Technik typisch ist. Für die Transportaufgabe wird
die Oberrolle also mittels dem elektromechanischen Antrieb angetrieben.
Das Richten erfolgt gleichzeitig mit dem Anstellen der Zylinder
für die
Verformung. Außerdem
wird mit Hilfe der Segmente bei der Vorbereitung der Stranggießanlagen zum
Gießbeginn
der Kaltstrang in die Kokille eingefahren bzw. bei Gießstart ausgefördert.
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Es
kann also vorgesehen werden, dass jedes einzelne auf der Verformungs-,
Richt- und Transportstrecke angeordnete Segment für die Verformung
und für
den Transport mit je zwei oder mehreren Ober-/Unterrollenpaaren
versehen ist. Die Oberrollen werden mittels zweier – in Förderrichtung
F gesehen – vorne
und hinten angeordneter Hydraulikzylinder verstellbar angestellt
und pressen den Gießstrang 1 kontinuierlich
während
des Gießbetriebes gegen
die Unterrollen. Die Zylinder sind jeder für sich derart anstellbar, dass
die keilförmige
Verformungsgeometrie innerhalb eines Segments erreicht wird. Um
die Kraft jedes Zylinders unmittelbar in das ihm zugehörige Rollenpaar
einleiten zu können,
ist jeder Zylinder zentrisch über
dem ihm zugeordneten Rollenpaar angeordnet. Zum Transport wird eine
oder werden beide Oberrollen mittels elektromotorischem Antrieb
angetrieben. Das Richten erfolgt gleichzeitig mit dem Anstellen
der Zylinder für
die Verformung. Durch die mehrrollige Ausführung wir ein geringer Abstand
zwischen den Rollen und damit eine annähernd stufenlose Einstellung
der Sumpfspitzenposition bzw. Gießgeschwindigkeit erzielt.
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Gemäß einer
weiteren Fortbildung kann vorgesehen werden, dass an je einer Ober-
und Unterrolle ein elektromotorischer Antrieb angeordnet wird. Dadurch
wird eine eventuelle unerwünschte
Dehnung des Stranges zwischen Ober- und Unterrolle vermieden und
so eine weitere Verbesserung der Strangqualität erreicht.
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Eine
alternative Ausgestaltung der Maschineneinheit 4, mit hierbei
nicht angetriebenen Rollen, geht aus 5 hervor.
Dort ist vorgesehen, dass zusätzlich
vor und hinter der Einheit 4 je ein angetriebener Walzensatz 21 und 22 angeordnet
ist. Der Walzensatz/die Walzeneinheit 21 richtet und fördert den Gießstrang
aus, während
die Maschineneinheit 4 nur verformend einwirkt und der
Walzensatz/die Walzeneinheit 22 zur Ausförderung
dient.
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Um
in besonders effizienter Weise Gießstränge 1 herzustellen,
sehen die Ausführungsformen
gemäß 6 und 7 vor, dass mehrere, nämlich sechs, Gießstränge 1 parallel
nebeneinander produziert werden. Hierfür ist die Maschineneinheit
in sechsfacher Ausführung
vorgesehen. Je nach Anzahl der Gießstränge ist bei ein- oder zweiadrigen Anlagen
der beschriebene und jedem einzelnen Segment zugeordnete elektromechanische
Antrieb gegebenenfalls über
Gelenkwellen mit den Rollen verbunden.
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Durch
die Rollen erfolgt ein mechanisches Umformen des Gießstranges 1,
d. h. ein Stauchen des Gießquerschnitts
durch Walzen oder durch kontinuierliches Pressen. Dabei kommt besonders
bevorzugt die mechanische Softreduktion (MSR) mit flüssigem Kern
aber auch die Hartreduktion mit durcherstarrtem Kern zu Anwendung.
Weiterhin kann im Bereich der Maschineneinheit 4 auch ein
thermisches Umformen erfolgen, z. B. durch örtlichen Wärmeentzug mittels intensiver
Wasserkühlung
oder Wärmesteuerung
mittels Speicherung und/oder Wärmezufuhr
durch Reflexion (thermische Softreduktion) zur Verbesserung der
Innenqualität
und der Qberflächenqualität des Gießstranges 1.
Die vorgeschlagene Vorge hensweise kann dabei sowohl auf einer Bogenstranggießanlage
als auch auf einer Horizontalstranggießanlage durchgeführt werden.
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Die
Segmente können
ein oder mehrere Rollenpaare aufweisen. Wesentlich ist, dass die
genannten Verfahrensteilschritte Umformen, Richten und Fördern in
einer Maschineneinheit kombiniert sind.
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Die
einzelnen Segmente können
durch die Prozessleittechnik der Stranggießanlage steuerungsmäßig in Abhängigkeit
zueinander und zum Gießprozess
verbunden sein und entsprechend der eingestellten Gießparameter
(Stahlgüte,
Temperaturmodell, Gießgeschwindigkeit,
etc.) angesteuert werden. Die Länge
der Maschineneinheit zur Abdeckung der keilförmigen Verformungsstrecke ist
von den Gießparametern
bzw. von der Lage der Sumpfspitze abhängig und kann sich vom Gießradius
bis zum Ende der metallurgischen Länge der Stranggießanlage
erstrecken.
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Die
dargestellten Segmente sind alle mit einem Drehantrieb 14 ausgestattet.
Es kann aber auch vorgesehen werden, dass nicht alle Segmente einen solchen
Antrieb aufweisen.
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Dabei
hat es sich bewährt,
dass ein Rollendurchmesser von ca. 450 mm und eine Rollenteilung von
ca. 500 mm für
Segmente ohne Antrieb und von ca. 700 mm Rollenteilung bei Segmenten
mit Antrieb 14 bei einer Streckenlänge für die Verformung von bis zu
2 m vorgesehen wird.
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Aufgrund
der großen
Länge der
Maschineneinheit 4 und wegen des optimierten Rollenabstands der
Vielzahl an Segmenten muss auch für eine günstige Zuführung der Versorgungsenergie
und der Steuerungssignale gesorgt werden.
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Der
an jedem Segment angeordnete elektromechanische Antrieb 14 kann
einen Frequenzumrichter aufweisen, der den Elektromotor ansteuert. Weiterhin
können
in bekannter Weise Impulsgeber, Lüfter, Bremse und mechanisches
Getriebe vorgesehen werden.
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Eine
weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass an jedem Segment eine
Gleichlaufeinrichtung zur Unterstützung der Führungsgenauigkeit der Oberrollenanstellung
angeordnet ist. An jedem Segment kann weiterhin eine Lagerung des
Oberrahmens zur Aufnahme der beim Transport des Gießstranges
unter der Verformungsarbeit entstehenden Längskräfte an der Oberrollenanstellung
vorgesehen sein, z. B. eine Kulissensteinführung. Eine solche kann außerdem den
bei unterschiedlicher Anstellung der Oberrollen entstehenden Winkelfehler
des anstellbaren Oberrahmens mit Oberrollen ausgleichen.
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Die
einzelnen Segmente sind mit ausreichender Wasserkühlung zur
Sicherung der Segment-Steifigkeit unter Temperaturbelastung ausgestattet,
was auch der Kühlung
der Segment-Einzelteile dient.
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Die
einzelnen Segmente könne
weiterhin mit geeigneten Befestigungsteilen am gemeinsamen Grundrahmen
derart ausgerichtet und befestigt werden, dass die gesamte aus einem
oder mehreren Segmenten bestehende Anordnung die vorgesehenen Aufgaben
des Umformens, Richtens und Transportierens jederzeit in genügender Strangführungsgenauigkeit
erfüllt,
auch nach Segmentwechsel. Der gemeinsame Grundrahmen kann auch an
einem Fundamentrahmen ausgerichtet und befestigt sein. Für die Lagerung
der Segmente samt Grundrahmen auf dem Fundamentrahmen können Los-
und Festlager vorgesehen werden, was insbesondere unter thermischer
Belastung vorteilhaft ist.
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Die
Versorgung der Maschineneinheit mit elektrischer Energie kann über eine
stationäre
oder verfahrbare bzw. begehbare Kabelbrücke erfolgen. Die Versorgung mit
Medien wie hydraulischer Energie, Fett zur Schmierung, Wasser zur
Kühlung,
Luft usw. kann über
Rohrleitungen von unten oder von oben oder auch von der Seite aus
erfolgen.
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Zum
Auswechseln von Segmenten können Montagekräne vorgesehen
werden. Damit kann die Wechselzeit eines Segments gering gehalten
werden. Für
kleinere Wartungsarbeiten und den Segmentwechsel kann die Maschineneinheit
oberhalb der Elektromotore und der Bewegungselemente mit einer Begehungsfläche ausgestattet
werden.
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Mittels
Beilagen unter den Grundrahmen kann die Höhennivellierung der Passlinie „Oberkante Rolle" der gesamten Maschine
erfolgen. Die Anpassung der ansonsten baugleichen Segmente für den Einbauplatz
im Gießbogen
kann durch einen mechanisch bearbeiteten Niveauausgleich am Grundrahmen
und Ummontieren der Beilage von der Ober- zur Unterrolle an dem
einlaufseitigen Rollenpaar erfolgen.
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Das
Ableiten von Zunder kann unter der Maschineneinheit durch eine Sinterrinne
und geeigneten Ableitblechen erfolgen.
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Für die thermische
Softreduktion können Wärmereflexions-
und -speichereinrichtungen vorgesehen werden.
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Schutzeinrichtungen
für die
Maschineneinheit gegen thermische Überlast seitens des Gießstranges
können
in bekannter Weise eingebaut werden.
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Wenngleich
sonst in üblicher
Weise zylindrisch plangefertigte Oberflächen der Ober- und Unterrollen
vorgesehen werden, können
unterschiedliche Geometrien (z. B. Rundformat) durch entsprechend
profilierte Rollen erreicht werden. Die Oberfläche der Ober- und Unterrollen
können
zur Erzielung unterschiedlicher Ver formungsgrade und/oder Verteilung
der Verformungsarbeit über
den Gießquerschnitt
des Gießstranges
z. B. durch Überhöhung oder
Einziehung der Balligkeit in unterschiedlicher Weise (z. B. konkav
oder konvex) profiliert werden.
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Die
gleitenden oder wälzenden
Elemente der Segmente sind lebensdauergeschmiert. Sie können auch
mit periodischer Handschmierung bzw. mit zentraler Fettschmierung
versehen werden. Das betrifft insbesondere Gleit- und Schleißplatten,
Buchsen mit Gegenlaufflächen
und Wälzlager.
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Die
Segmente können
an die Versorgungsmedien über
Schnellschlusskupplungen bzw. Spannplatten angeschlossen werden.
Dies betrifft insbesondere die Fettversorgung und die Hydraulik-,
Elektro- und Wasseranschlüsse.
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Der
Ein- und der Ausbau der Segmente aus der Maschineneinheit kann mittels
einer Ausbautraverse über
geeignete Führungselemente
vereinfacht werden.
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Möglich ist
es ferner, die Verformungssteifigkeit der einzelnen Segmente der
Maschineneinheit in Form von Korrekturfaktoren zu berücksichtigen,
die durch FEM-Berechnungen
und/oder aus Messungen bei einer Kalibrierung über den Belastungsverlauf von
minimaler bis maximaler Belastung ermittelt werden. Diese Korrekturfaktoren
können
zum Ausgleich bei der Positionsregelung den Regelsollwerten berücksichtigt
werden.
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Die
Kalibrierung (Nullung der Positionsregelung) kann an jedem Segment
der Maschineneinheit vor dem Gießbeginn durch Anstellung der
Zylinder an ein Kaliberstück
erfolgen.
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- 1
- Gießstrang
- 2
- Gießabschnitt
- 3
- Bearbeitungsstrecke
- 4
- Maschineneinheit
- 5
- Grundrahmen
- 6
- Rollenpaar
- 7
- Rollenpaar
- 8
- Rollenpaar
- 9
- Segment
- 10
- Segment
- 11
- Oberrolle
- 12
- Unterrolle
- 13
- Bewegungselement
- 14
- Drehantrieb
- 15
- Kokille
- 16
- Sekundärkühlung
- 17
- Bogenabschnitt
- 18
- Segment
- 19
- Segment
- 20
- Segment
- 21
- Walzensatz
- 22
- Walzensatz
- F
- Förderrichtung
- V
- vertikale
Richtung
- D
- Durchmesser
- t
- Rollenteilung
- h
- Höhenversatz