DE69701158T2 - Giesswalze zum kontinuierlichen Giessen von Metall zwischen oder auf die Giesswalzen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft den Aufbau einer Walze für eine Anlage zum Stranggießen auf einer oder zwischen zwei Walzen.
• Es ist bekannt, dass im Hinblick auf den direkten Erhalt von metallischen Gegenständen geringer Dicke, z. B. von Bändern mit einer Dicke von einigen Millimetern insbesondere aus Stahl, durch das Gießen geschmolzenen Metalls eine besondere Gießtechnik entwickelt worden ist, die ganz allgemein Stranggießen zwischen Walzen genannt wird. Diese Technik besteht darin, das flüssige Metall in einen Gießraum einzufüllen, der zwischen zwei gekühlten achsparallelen Walzen und zwei seitlichen Verschlußwänden gebildet wird, die im allgemeinen an dem Stirnseiten an den Enden der Walzen anliegen. Das Metall erstarrt bei Berührung mit den Walzenwänden, wobei durch deren gegensinnige Drehung ein Metallband abgezogen wird, das wenigstens teilweise erstarrt ist und dessen Dicke im wesentlichen gleich dem Abstand ist, der die beiden Walzen trennt. Diese Technik ermöglicht es, direkt ausgehend von dem flüssigen Metall, dünne Metallbänder insbesondere aus Stahl zu erhalten.
• Die geringe Dicke dieser Bänder ermöglicht es, diese anschließend direkt kaltzuwalzen.
• Es ist auch eine weitere Gießtechnik bekannt, die dazu dient, noch dünnere Gegenstände herzustellen, bei der das flüssige Metall auf die Oberfläche einer einzigen rotierenden Walze gegossen wird, wobei es vollständig bei Berührung mit der Walze erstarrt, um so ein kontinuierliches Metallband zu bilden.
• Die für die Durchführung dieser Gießtechniken verwendeten Walzen sind im allgemeinen innengekühlt und weisen in koaxialer Anordnung einen Kern und einen Mantel auf sowie eine Anordnung zur axialen Verbindung und zur Drehverbindung des Mantels am Kern und eine Halte- und Zentrieranordnung des Mantels am Kern.
• Derartige Walzen sind beispielsweise in der Veröffentlichung FR-A-2711561 beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt eine Walze mit einem Kern, der einen Mantel aus einem gut wärmeleitenden Material trägt, beispielsweise aus einer Kupferlegierung. Der Mantel weist Kanäle zur Zirkulation eines Kühlfluids auf, die parallel zur Walzenachse angeordnet sind.
• Die axiale Positionierung des Mantels am Kern wird durch eine Schulter um Kern gewährleistet, die sich auf Höhe der axialen Mittenebene der Walze befindet und auf der sich eine angepaßte in der Innenwand des Mantels ausgebildete Schulter abstützt. Die Zentrierung des Mantels erfolgt durch Flansche, deren Außenfläche konisch ausgebildet ist und die mit konischen Bohrungen in den Rändern des Mantels zusammenwirken. Die beiden Flansche können in Axialrichtung am Kern entlang gleiten und werden in Richtung zueinander durch eine elastische Rückholanordnung beaufschlagt. Dadurch wird die Zentrierung des Mantels gewährleistet und beibehalten, wenn sich der Mantel unter dem Einfluß von Erwärmungsausdehnungen während des Gießvorgangs verformt. Außerdem zeigen die Fig. 4 und 5 dieser Veröffentlichung, dass die Endbereiche der Außenränder der konischen Bohrungen des Mantels eine Hinterschneidung derart aufweisen, dass sie zunehmend an der konischen Fläche der Flansche anliegen, wenn sich die Ränder des Mantels unter dem Einfluß der differentiellen Ausdehnung zwischen der Außenfläche des Mantels und seiner kälteren Innenfläche verformen und zwar ohne dass die konischen Flächen der Bereiche der Flansche bzw. des Mantels, die sich ursprünglich berührten, voneinander entfernen.
• Diese Anordnung ist nur dann von Bedeutung, wenn die Ränder des Mantels eine geringe Dicke aufweisen, sodass es erforderlich ist, auf Höhe der konischen Lagerung zwischen Flansch und Mantel, eine möglichst große Kontaktfläche vorzusehen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Zentrierung des Mantels am Kern einer Gießwalze zu schaffen, die im Gegensatz zur oben genannten Technik insbesondere für einen Mantel mit einer relativ großen Dicke an den Rändern geeignet ist. Es sei betont, dass ein derartiger dicker Mantel an seinen Rändern den Vorteil aufweist, weniger durch Verformungen beeinträchtigt zu werden, insbesondere durch örtliche Verformungen. Ein Mantel mit dünnen Rändern, der ausschließlich von konischen Endlagern gehalten und zentriert wird, bedingt, dass sein axialer Mittenabschnitt erheblich dicker als die Ränder ist. Im Gegensatz dazu behält ein dicker Mantel über seine gesamte Länge eine ungefähr konstante Dicke bei; die Form seines Querschnitts entlang einer radialen Ebene ist im großen und ganzen kontinuierlich über seine gesamte Länge, d. h. dass sie nur geringe Dickenvariationen von einem Rand bis zum anderen Rand aufweist, sodass die unvermeidlich auftretenden Verformungen während des Gießens über seine gesamte Breite homogen verteilt sind.
• Ein weiterer Vorteil der Verwendung von dicken Mänteln liegt darin, dass sie über ihre Dicke gesehen, aus mehreren Schichten von unterschiedlichen Materialien bestehen können. So kann z. B. das Material der Außenschicht, die mit dem flüssigen Metall in Berührung gelangt, insbesondere an eine schnelle Erstarrung des flüssigen Metalls bei der Berührung angepaßt sein, während das Material der Innenschicht mehr an eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit des gesamten Mantels angepaßt ist.
• Die Erfindung zielt also darauf ab, die konzentrische Anordnung eines Mantels und eines Kerns sowohl im kalten wie im warmen Zustand beizubehalten trotz der unvermeidlichen Verformungen aufgrund von Ausdehnungen, um so ein metallisches Band hoher Qualität zu erhalten mit gleichmäßiger Dicke und gleichmäßigem Längsprofil. Sie zielt auch darauf ab, die Herstellung des Mantels zu erleichtern und eine bessere Abdichtung für den Kreislauf des Kühlfluids auf Höhe der Berührungsfläche zwischen den Flanschen und dem Mantel zu gewährleisten.
• Im Hinblick darauf betrifft die Erfindung eine Gießwalze für eine Anlage zum Stranggießen von Metallen auf einer oder zwischen zwei derartigen Walzen, wobei die Walze einen Kern und einen Mantel aufweist, die koaxial angeordnet sind sowie zwei Flansche aufweist zur Halterung und zur radialen Zentrierung des Mantels auf dem Kern; sie ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flansch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, der mit einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Fläche der Bohrung des Mantels zusammenwirkt, wobei diese kegelstumpfförmige Fläche in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Variationen des inneren Durchmessers des Mantels aufgrund von Ausdehungsverformungen im wesentlichen Null sind.
• Die radiale Zentrierung des Mantels an den Flanschen wird also durch diese kegelstumpfförmigen Traganordnungen gewährleistet. Da letztere in einem Bereich angeordnet sind, in denen die Variationen des Innendurchmessers des Mantels aufgrund der Ausdehungsverformungen im wesentlichen Null sind, wird die Zentrierung ständig durch die gleichen Kontaktbereiche Mantel-Flansche gewährleistet, deren Positionen ungefähr feststehen, selbst wenn sich der Mantel thermisch verformt und die Referenzpositionen des Mantels bilden, die bei Kälte und bei Wärme die gleichen sind. Da die Zentrierung der Flansche am Kern außerdem gewährleistet ist und nicht durch thermische Verformungen verändert werden kann, da sie in einem Bereich der Walze ausgebildet ist, in dem die Temperatur im wesentlichen konstant ist, wird das Resultat erzielt, dass der Mantel bezüglich der Welle der Walze in permanenter Weise konzentrisch angeordnet bleibt, unabhängig von den Temperaturvariationen des Mantels.
• Die axiale Position der Punkte, an denen die Variationen des Innendurchmessers des Mantels aufgrund von Ausdehungsverformungen des letzteren im wesentlichen Null sind, kann durch Rechenmodelle oder auch experimentell bestimmt werden. Dadurch läßt sich in der Tat die Verformung des Mantels als Funktion der Konstruktionsparameter und der Verwendung der Walze bestimmen. Diese Verformung des Mantels ist in übertriebener Weise in Fig. 3 der beigefügten Zeichnung dargestellt. In dieser Figur ist schematisch und teilweise ein Mantel 3 in seinem Querschnitt entlang einer Radialebene der Walze dargestellt. Die Form des kalten Mantels ist strichpunktiert, wobei das Bezugszeichen 31' die Außenfläche des Mantels bezeichnet und das Bezugszeichen 31" die Innenfläche, deren Erzeugende aus Vereinfachungsgründen durch eine einfache Gerade dargestellt ist. Die ausgezogene Linie stellt den warmen Mantel dar, der sich unter dem Einfluß der thermischen Ausdehungen verformt hat. Eine erste Auswirkung der Erwärmung des Mantels besteht in einer radialen Ausdehnung, die zu einer Vergrößerung des Manteldurchmessers führt, wie es durch den Pfeil F1 dargestellt ist. Bei homogener Temperatur des warmen Mantels ist diese radiale Ausdehnung praktisch die einzige beobachtbare Auswirkung, zusammen mit einer rein axialen Ausdehnung. In der Praxis hingegen erwärmt sich während des Gießens die äußere Oberflächenschicht des Mantels erheblich mehr bei Berührung mit dem gegossenen Metall als das Innere des Mantels, der auf einer niedrigen Temperatur verbleibt aufgrund der heftigen Innenkühlung in ihm. Daraus resultiert eine differentielle Ausdehnung, die eine Längung in Axialrichtung der Aussenschicht des Mantels bedingt, die größer als diejenige der Innenschicht ist. Diese differentielle Ausdehnung bewirkt eine Biegeverformung des Mantels, die durch den Pfeil F2 in Fig. 3 dargestellt ist und die dazu führt, dass der Rand des Mantels sich der Walzenachse annähert. Aus Gründen des äquivalenten thermischen Austauschs ist diese Verformung um so geringer je dicker der Mantel unterhalb der Kühlkanäle ist, das dieser dicke und kalte Abschnitt eine Verformung des Abschnitts unterhalb der Kanäle verhindert. Für einen dicken Mantel führt diese Verformung dazu, dass der Innendurchmesser des Mantels an seinen Rändern kleiner als sein Durchmesser im kalten Zustand ist, wobei die Erzeugende der Innenfläche des derart verformten Mantels, die Linie dieser Erzeugenden in kaltem Zustand in einem Punkt A schneidet.
• Wie man sieht, besteht also ein Punkt oder ein Bereich geringer Abmessungen, an dem die Variationen des Durchmessers des Mantels aufgrund der Kombination der radialen Ausdehnung und der differentiellen Axialausdehnung im wesentlichen Null sind, wobei die Durchbiegung die Vergrößerung des Durchmessers kompensiert, sodass der Querschnitt praktisch zylindrisch bleibt. Dies ist insbesondere in dem Bereich der Fall, in dem erfindungsgemäß in der Bohrung des Mantels eine kegelstumpfförmige Fläche vorgesehen wird, die entsprechend kegelstumpfförmige Abschnitte der Flansche aufnimmt.
• Der Abstand zwischen den Bereichen mit im wesentlichen konstanten Durchmessern, die auf jeder Seite des Mantels (in Axialrichtung) ausgebildet sind, kann jedoch leicht variieren zwischen dem kalten Zustand und dem warmen Zustand des Mantels aufgrund der Gesamtausdehnung des Mantels in Axialrichtung. Vorzugsweise sind deshalb die Flansche gleitend im Kern angeordnet, wobei die Walze eine elastische Annäherungsanordnung der beiden Flansche zueinander hin aufweist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zur Gewährleistung der axialen Positionierung des Mantels am Kern unter Beibehaltung der Möglichkeit, dass sich die Flansche geringfügig axial verschieben können, weist die Walze eine Anordnung für den axialen Anschlag des Mantels am Kern auf, die in einer Ebene angeordnet ist, welche im wesentlichen in Axialrichtung mittig zur Walze verläuft sowie eine Andruckanordnung, um eine axiale Kraft auf die Anschlaganordnung auszuüben, wobei der Mantel die Möglichkeit aufweist, sich radial auszudehnen, ohne seine axiale Positionierung zu verändern, die durch diesen Anschlag festgelegt ist.
• Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung weist die Innenfläche des Mantels wenigstens eine zylindrische Bohrung auf, die benachbart und koaxial zu jeder kegelstumpfförmigen Fläche ist, wobei jeder Flansch einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der in diese Bohrung eingreift, sowie Kanäle zur Versorgung mit einem Kühlfluid für den Mantel, die im Flansch und im Mantel auf Höhe dieses zylindrischen Abschnitts ausgebildet sind.
• Diese zylindrische Bohrung kann zwischen der kegelstumpfförmigen Fläche und dem Rand des Mantels vorgesehen werden. In diesem Fall wird ein Radialspiel im kalten Zustand vorgesehen zwischen der zylindrischen Bohrung und dem entsprechenden zylindrischen Abschnitt der Flansche, um eine Verringerung des Durchmessers im warmen Zustand der Ränder des Mantels, wie oben ausgeführt, zu ermöglichen, wobei verformbare Dichtungen die Abdichtungen zwischen den Kanälen in den Flanschen und denjenigen im Mantel gewährleisten.
• Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann die zylindrische Bohrung in Richtung zur Walzenmitte hin ausgebildet sein, d. h. entgegengesetzt zu der kegelstumpfförmigen Fläche des vorgenannten Ausführungsbeispiels.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die zylindrischen Bohrungen und die entsprechenden zylindrischen Abschnitte der Flansche beidseits einer jeden konischen Traganordnung ausgebildet sein, wobei das Radialspiel auf der Außenseite des konischen Abschnitts beibehalten wird. Dieses Spiel ermöglicht einerseits, dass keine Klemmbeanspruchungen auf den Mantel einwirken und andererseits, dass eine Veränderung der Wölbung ermöglicht wird durch Beeinflussung der Abkühlung oder der Wärmeaustauschbedingungen zwischen dem Stahl in der Kokille und den Mänteln.
• Unabhängig welches der vorgenannten drei Ausführungsbeispiele gewählt sind, besteht ein Vorteil infolge der Anordnung der Kanäle auf Höhe der zylindrischen Bohrungen und der zylindrischen Abschnitte der Flansche darin, dass die Abdichtung zwischen Flanschen und Mantel leichter durchführbar ist und zuverlässiger ist als wenn, wie es in der Veröffentlichung FR-A-2711561 beschrieben ist, die Kanäle eine konische Fläche der Traganordnung durchsetzen.
• Weitere Besonderheiten und Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer Walze für eine Anlage zum Stranggießen zwischen zwei derartigen Walzen dünner Stahlprodukte hervor.
• In der beigefügten Zeichnung zeigen:
• Fig. 1 einen hälftigen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Walze,
• Fig. 2 die Ansicht eines Randes einer Walze gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, und
• Fig. 3 in schematischer Weise die Ausdehnungsverformungen des Mantels, wie es bereits weitere vorne beschrieben wurden.
• Die in Fig. 1 dargestellte Walze weist auf:
• - eine Welle 1, die mit einer nicht dargestellten Rotationsanordnung verbunden ist,
• - einen Kern 2, der fest mit der Welle 1 verbunden ist, beispielsweise durch Klemmsitz und/oder durch Keilsitz und nach Montage auf der Welle derart bearbeitet wurde, dass er koaxial zu ihr ist,
• - einen koaxial zum Kern 2 angeordneten Mantel 3, der ein abnehmbares und auswechselbares Teil der Walze darstellt,
• - eine Anordnung zur Axialverbindung des Mantels am Kern, die eine axiale Anschlaganordnung 4 aufweist und
• - zwei Flansche 5, 6, welche die Halterung und die Zentrierung des Mantels 3 am Kern 2 gewährleisten.
• Die drehfeste Verbindung des Mantels am Kern wird, wie im folgenden noch erläutert wird, einerseits durch die Flansche 5, 6 und deren Verbindungsanordnung und andererseits durch die axiale Anschlaganordnung 4 und eine Andruckanordnung an diesen Anschlag gewährleistet.
• Der Mantel 3 besteht aus zwei koaxialen Schichten 37, 38 aus unterschiedlichen Materialien, wobei die äußere Schicht 37 aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, wie z. B. Kupfer oder einer Kupferlegierung, während die innere Schicht 38 aus einem Material mit größerer mechanischer Widerstandsfähigkeit besteht, beispielsweise rostfreiem Stahl mit der Bezeichnung SUS304. Er weist in der Nähe der äußeren Oberfläche 31 Kühlkanäle 32 auf, deren Enden mit Kanälen 7, 8 zur Zufuhr und zur Abfuhr von Kühlwasser verbunden sind.
• Der Kern 2 weist einen Mittenabschnitt 21 auf mit einem größeren Durchmesser als die axialen Endabschnitte 22, 23. Der Mittenabschnitt 21 des Kerns 2 weist eine Schulter 24 auf, die in einer Ebene P angeordnet ist, welche im wesentlichen durch die Mitte der Walze und senkrecht zu ihrer Achse verläuft.
• Der Mantel 3 weist im Inneren eine entsprechende Schulter 23 auf, die ebenfalls in der Ebene P angeordnet ist.
• Die Zentrierung in Axialrichtung des Mantels 3 am Kern 2 erfolgt durch Abstützen der Schulter 33 des Mantels an der Schulter 24 des Kerns, wodurch exakt die Positionierung des Mantels bezüglich des Kerns erzielt wird und damit auch bezüglich der gesamten Gießanlage. Die Symmetrie der Position des Mantels bezüglich der Mittenebene durch die Walze wird dadurch gewährleistet und beibehalten, selbst wenn sich der Mantel während des Gießens in Axialrichtung ausdehnt, da die Axialverschiebungen der Ränder des Mantels, die durch diese Ausdehung hervorgerufen werden, in symmetrischer Weise bezüglich der Mittenebene erfolgt.
• Es sei betont, dass aufgrund dieser radialen Ausdehnung des Mantels während des Gießens sein Innendurchmesser im Mittenabschnitt vergrößert wird, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 3 erklärt worden ist und dass die radiale Zentrierung des Mantels nicht durch den Mittenabschnitt 21 des Kerns gewährleistet werden kann, welcher im kalten Zustand verbleibt, dessen Durchmesser sich praktisch nicht ändert und der während der Montage im kalten Zustand ein gewisses diametrales Spiel bezüglich des Mantels aufweist.
• Die radiale Zentrierung wird durch beiden Flansche 5, 6 gewährleistet, die auf den Endabschnitten 22, 23 des Kerns zentriert sind und die leicht auf ihnen gleiten können, d. h. praktisch ohne Spiel. Jeder Flansch weist einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 51, 61 auf, der mit der Fläche einer Bohrung 34, 35, die ebenfalls kegelstumpfförmig mit der gleichen Konizität ist, zusammenwirkt' und die im Inneren des Mantels 3 ausgebildet ist in einem Bereich, in dem die Variationen des Innendurchmessers des Mantels aufgrund seiner Ausdehnungsverformungen im wesentlichen Null sind, wie es weiter oben erklärt worden ist.
• Die Flansche 5, 6 werden in Richtung zueinander beaufschlagt durch eine elastische Annäherungsanordnung, die in Axialrichtung der Walze wirkt, um die kegelstumpfförmigen Abschnitte 51, 61 der Flansche in Richtung der kegelstumpfförmigen Bohrungen 34, 35 des Mantels zu drücken, derart, dass sie zentriert und gehalten werden. Es sei betont, dass die radiale Zentrierung des Mantels am Kern ausschließlich durch die konische Lagerung Mantel-Flansch erfolgt, wodurch die Beibehaltung der Zentrierung ermöglicht wird, selbst wenn sich der Mittenabschnitt des Mantels im warmen Zustand vom Kern entfernt unter dem Einfluß der thermischen Ausdehnungswölbung, die weiter oben erläutert wurde.
• Die elastische Anordnung zur Annäherung der beiden Flansche zueinander kann aus einer Zuganordnung für die Flansche in Richtung des Mittenabschnitts 21 des Kerns bestehen, die einzeln auf jeden Flansch einwirkt.
• Vorzugsweise weist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, diese Annäherungsanordnung eine Anordnung zur elastischen Verbindung der Flansche miteinander auf, bestehend aus Zugstäben 71, die entlang des Umfangs verteilt angeordnet sind und welche die Flansche miteinander verbinden, wobei sie reibungslos Bohrungen durchsetzen, die im Mittenabschnitt 21 des Kerns ausgebildet sind. Diese Zugstäbe 71 durchsetzen entsprechende Öffnungen in den Flanschen 5, 6 und tragen an ihren Enden Einstellmuttern 73.
• Elastische Teile, wie z. B. elastische Scheiben 74, sind zwischen der Mutter 73 und dem Flansch 6 dergestalt angeordnet, dass sie eine Zugkraft auf die Flansche in Richtung zueinander ausüben, jedoch gleichzeitig ihre Entfernung voneinander ermöglichen. Die Zugkraft wird durch die Muttern 73 derart eingestellt, dass die Flansche an den konischen Bohrungen des Mantels mit einer Kraft anliegen, die ausreicht, um die in Richtung Entfernen wirkende Kraft auszugleichen, mit der die Walzen während des Gießens beaufschlagt wird, ohne dabei zuzulassen, dass diese Kraft aufgrund der konischen Ausgestaltung der Lagerung eine Entfernung der Flansche voneinander weg und ein Zurückziehen des Mantels in Richtung Walzenachse bewirkt und um ein Gleiten in Drehrichtung zu verhindern, wobei jedoch ein geringes Gleiten in Axialrichtung ermöglicht wird, wenn im warmen Zustand der Abstand zwischen den konischen Bohrungen aufgrund der axialen Ausdehnung und der radialen Ausdehnung des Mantels variiert.
• Die Zentrierung der Flansche 5, 6 auf den axialen Endabschnitten 22, 23 des Kerns 2 wird durch ein eingespritztes Gleitharz in die Bereiche 26 gewährleistet, die zu diesem Zweck zwischen den Flanschen und dem Kern vorgesehen sind oder durch andere Möglichkeiten, wie z. B. Kugellager oder Öllager, die das Spiel zwischen Kern und Flansch in maximaler Weise verringern, z. B. auf eine Größenordnung von 0,05 mm am Durchmesser unter Beibehaltung der guten axialen Gleiteigenschaften der Flansche am Kern, um dergestalt Blockierungen und darauffolgende Störungen in den Bewegungen der Flansche zu vermeiden.
• Um eine Übertragung des Antriebsdrehmomentes zwischen dem Kern und den Flanschen zu gewährleisten, kann eine nicht dargestellte bekannte Drehverbindungsanordnung verwendet werden, z. B. eine Keilverbindung oder eine andere Drehverbindungsanordnung, welche die kontinuierliche Momentübertragung gewährleistet unter Beibehaltung eines transiatorischen Freiheitsgrades in Axialrichtung.
• Die Antriebsdrehmomentübertragung des Kerns auf den Mantel wird dabei von der Verbindungsanordnung zwischen Kern und Flanschen gewährleistet und durch Reibung zwischen den Flanschen und dem Mantel.
• Die Drehmomentübertragung durch die oben beschriebenen Anordnungen wird vorzugsweise vervollständigt durch einen Reibantrieb auf Höhe der Schulter 34 des Kerns und der Schulter 33 des Mantels.
• Zu diesem Zweck weist die Walze eine Andruckanordnung auf, mit der die Schulter 33 des Mantels an die Schulter 24 des Kerns angedrückt wird. Diese Anordnung enthält einen elastischen Bund 80, der am Kern 2 befestigt ist und sich auf dem Mantel über eine oder mehrere Traversen 81 abstützt. Die Traverse kann ein durchgehender Ring sein, der zwischen Mantel 3 und mittigem Abschnitt 21 des Kerns angeordnet ist oder auch segmentiert sein und damit eine Vielzahl von unabhängigen Druckteilen in Form von Stegplatten bilden, die in Längsnuten eingesetzt sind, welche an der Berührungsstelle zwischen Mantel und Kern ausgebildet sind, wie es in der bereits erwähnten Veröffentlichung FR-A-2711561 beschrieben ist.
• Dieser Ring oder diese Druckteile stützen sich auf einer zweiten Schulter 36 im Mantel ab, die in der Nähe der Schulter 33 ausgebildet ist und dieser gegenüberliegt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dem Mantel eine kontinuierliche Gestalt mit regelmäßigem Querschnitt über seine gesamte Länge zu erteilen, wodurch die Warmverformungen minimiert werden, indem sie symmetrisch bezüglich der Mittenebene P verteilt werden.
• Der konische Winkel der konischen Lagerungen ist ausreichend groß, um eine Verklemmung der Flansche im Mantel auf jeden Fall zu vermeiden. Außerdem ist die Länge der konischen miteinander in Berührung stehenden Flächen ausreichend gering, sodass die Differenz des Innendurchmessers des Mantels beidseits einer jeden kegelstumpfförmigen Fläche 34, 35 ebenfalls gering ist, sodass die Dicke des Mantels sich nur sehr geringfügig über seine gesamte Länge ändert. Die Länge der miteinander in Berührung stehenden konischen Flächen ist jedoch ausreichend, um einen Kontaktbereich zu schaffen, der den vom gegossenen Metall ausgehenden Kräften in Richtung Vergrößerung des Abstandes der Walzen widersteht.
• Die Anordnung der kegelstumpfförmigen Flächen 34, 35 in Axialrichtung wird experimentell und/oder durch ein Rechenmodell festgelegt, welches in an und für sich bekannter Weise eine Bestimmung der Verformung des Mantels im warmen Zustand ermöglicht als Funktion seiner Geometrie, des Aufbaus oder der ihn bildenden Materialien, sowie von Parametern, wie z. B. die Wassermenge in den Kühlkanälen, die thermischen Austauschkoeffizienten etc. Dadurch läßt sich der Punkt oder der Bereich des Profils der Innenfläche des Mantels bestimmen an denen die radialen Ausdehungen die Biegeverformungen kompensieren.
• Beispielsweise weist für einen gesamte Wasserdurchsatz in der Gesamtheit der Kanäle des Mantels von 400 m³/h der Mantel eine Breite von 1300 mm auf, wobei bei einem mittleren abgegebenen Wärmefluß von 8 MW/m² der berechnete Punkt einen Abstand von 560 mm zur Mittenebene der Walze aufweist.
• Die Position der derart bestimmten konischen Lagerung könnte korrigiert werden, um andere Kräfte zu berücksichtigen, die auf den Mantel und seine Halteanordnung und Zentrieranordnung einwirken, wobei dann ein Kompromiß zwischen den folgenden Anforderungen zu schließen wäre:
• - Minimierung der Relativbewegungen zwischen Flanschen und Mantel, dadurch, dass die Lagerungen so nahe wie möglich an den Bereich verlegt werden, an dem die Wölbungsverformung (Durchbiegung des radialen Querschnitts) des Mantels die radiale Ausdehnung kompensiert,
• - Minimierung der Verformung des Mantels durch die Einwirkung von Axialkräften, die von den Flanschen auf ihn ausgeübt werden,
• - Stabilität der Position der Flansche unter der Einwirkung von Kräften, die während des Gießens vom gegossenen Gegenstand auf den Mantel ausgeübt werden und den Flanschen über die konischen Lagerungen rückübertragen werden durch Veränderung des konischen Winkels, derart, dass die Resultierende der Aktionen des Mantels auf den Flanschen zwischen den Bereichen 26 der Lagerung eines jeden Flansches am Kern 2 verläuft.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder Flansch 56 auf der Seite des größeren Durchmessers des kegelstumpfförmigen Abschnitte 51, 61 einen zylindrischen Abschnitt 52, 62 auf, welcher in eine zylindrische Bohrung 39, 40 eingreift, die im Mantel zwischen der kegelstumpfförmigen Fläche 34, 35 und den Rändern des Mantels ausgebildet ist. Ein Radialspiel in der Größenordnung von 0,6 bis 0,8 mm im kalten Zustand ist zwischen den zylindrischen Abschnitten der Flansche und den entsprechenden Bohrungen im Mantel vorgesehen, um, wie oben ausgeführt, eine Verringerung des Durchmessers der Ränder des Mantels im warmen Zustand zu ermöglichen.
• Die Kanäle 7, 8 für die Zufuhr und die Abfuhr von Kühlwasser münden in der Innenfläche des Mantels in dieser zylindrischen Bohrung, in der sie mit den entsprechenden Kanälen 53, 54 in den Flanschen in Verbindung stehen, die wiederum mit den Hauptkanälen 27, 28 im Kern in Verbindung stehen. Dichtungen 55 dichten diese Kanäle an der Verbindungsstelle zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Flansches und der entsprechenden zylindrischen Bohrung des Mantels ab.
• Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der zylindrische Abschnitt 52' des Flansches 5 und die entsprechende zylindrische Bohrung 39' des Mantels, auf deren Höhe die Kanäle 7, 8, 53, 54 verlaufen, auf der anderen Seite des kegelstumpfförmigen Lagerungsbereiches ausgebildet, d. h. auf der Seite des kleineren Durchmessers. In dem zwischen der konischen Lagerung und dem Rand des Mantels angeordneten Bereich weist dieser ebenfalls eine zylindrische Bohrung auf, in die ein zweiter zylindrischer Abschnitt 55 des Flansches eingreift mit einem Minimalspiel, das, wie bereits ausgeführt, eine Verformung des Mantels zuläßt, wobei dieses Spiel bei diesem Ausführungsbeispiel größer sein kann.
• Unabhängig von dem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Verbindung der Kanäle des Mantels bzw. des Flansches auf Höhe einer zylindrischen Berührungsfläche eine Erleichterung der dazugehörigen Bearbeitung und gewährleistet eine bessere Abdichtung auf Höhe dieser Verbindungsstelle.
• Die Flansche 5, 6 bestehen vorzugsweise aus einem Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten gleich oder ähnlich demjenigen des Materials des Kerns, wodurch eine gute Zentrierung der Flansche am Kern gewährleistet ist, selbst wenn die Teile Temperaturvariationen ausgesetzt sind, die, selbst wenn sie gering sind, in der Praxis nicht vermieden werden können.
• Der kegelstumpfförmige Abschnitt des Flansches hingegen besteht aus oder weist eine. Deckschicht aus einem Material auf mit einem geringen Reibungskoeffizienten, um sein Gleiten entlang der kegelstumpfförmigen Fläche des Mantels zu erleichtern, während der Mikroverschiebungen, die trotz allem zwischen den Flächen auftreten können.

Claims (8)

1. Giesswalze für eine Anlage zum Stranggießen von Metallen auf einer oder zwischen zwei derartigen Walzen, wobei die Walze einen Kern (2) und einen Mantel (3) aufweist, die koaxial angeordnet sind sowie zwei Flansche (5, 6) aufweist zur Halterung und zur radialen Zentrierung des Mantels auf dem Kern, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flansch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (51, 61) aufweist, der mit einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Fläche der Bohrung des Mantels zusammenwirkt, wobei diese kegelstumpfförmige Fläche in einem Bereich (A) angeordnet ist, in dem die Variationen des inneren Durchmessers des Mantels aufgrund von Ausdehnungsverformungen im wesentlichen Null sind.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze eine elastische Anordnung (71, 74) aufweist zur Annäherung der beiden Flansche aneinander.

3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anordnung (24, 33) für den axialen Anschlag des Mantels am Kern aufweist, die in einer Ebene angeordnet ist, welche in Axialrichtung im wesentlichen mittig zur Walze verläuft, sowie eine Andruckanordnung (80, 81), um eine axiale Kraft auf die Anschlaganordnung auszuüben.

4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Mantels wenigstens eine zylinderische Bohrung (39, 40, 39') aufweist, die benachbart und koaxial zu jeder kegelstumpfförmigen Fläche (34, 35) ist und dass jeder Flansch 5, 6) einen zylindrischen Abschnitt (52, 62, 62') aufweist, der in diese Bohrung eingreift sowie Kanäle (7, 8; 53, 54) zur Versorgung mit einem Kühlfluid für den Mantel aufweist, die im Flansch und im Mantel auf Höhe dieses zylindrischen Abschnitts ausgebildet sind.

5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Bohrung (39, 40) zwischen der kegelstumpfförmigen Fläche (34, 35) und dem Rand des Mantels ausgebildet ist.

6. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Bohrung (39') in Richtung zur Walzenmitte hin bezüglich der kegelstumpfförmigen Fläche (34) ausgebildet ist.

7. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Bohrungen und die entsprechenden zylindrischen Abschnitte der Flansche beidseits einer jeden konischen Lagerung ausgebildet sind.

8. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (3) zwei koaxiale Schichten (37, 38) aus unterschiedlichen Materialien aufweist.