EP2560775B1

EP2560775B1 - Modularer tragrahmen

Info

Publication number: EP2560775B1
Application number: EP11710741.7A
Authority: EP
Inventors: Edward Blaut; Peter Jonen
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: EP2560775A1; WO2011131435A1; DE102010017924A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für eine Anlage zum Gießen und/oder Abbiegen eines Metallstrangs, insbesondere eine Bogengießanlage, welche Segmentträger eines Tragrahmens sowie entsprechende Segmente mit einer Rollenanordnung umfasst. Desweiteren umfasst die Erfindung eine entsprechende Anlage.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind diverse Tragrahmenkonstruktionen für Stranggießanlagen bekannt, welche in der Regel mit einem Fundament verbunden sind. Weiterhin sind auf diesen Tragrahmen bzw. Tragrahmenteilen mehrere Segmente installiert, welche ihrerseits eine Vielzahl von Rollen, bzw. Rollenpaaren umfassen zwischen denen ein Strang hindurchgeführt wird. Der Tragrahmen besteht dabei in der Regel aus zwei bis vier Tragrahmenteilen bzw. Segmentträgern, wobei auf jedem Teil des Tragrahmens mehrere Segmente montiert sind.
Die Auslegeschrift DE 24 57 302 zeigt beispielsweise eine solche Gießanlage, welche schematisch in Figur 1 dargestellt ist. Diese Bogengießanlage 1', weist einen Tragrahmen 2' auf, welcher im Bereich der Biegung zweiteilig ausgebildet ist, wobei auf jedem der beiden Tragrahmenteile 3' jeweils drei bis vier Segmente 4' bzw. Stützsegmente 4' samt Rollen 5' angeordnet sind. Nachteilig an einer solchen Anordnung, ist, dass im Betrieb der Anlage die sogenannte "Pass Line" zwischen dem in Gießrichtung gesehen letzten Segment 4' des ersten Tragrahmenteils 3' und des ersten Segments 4' des in Gießrichtung folgenden Tragrahmenteils 3' in Folge von Verbiegung unter der Last und von thermischen Ausdehnungen einen Sprung aufweisen kann. Dies führt zu einer schlechteren Qualität des gegossenen und abgebogenen Strangs. Um dem entgegen zu wirken könnte zwar ein erheblich größerer Materialaufwand betrieben werden, um die Segmentträger entsprechend stark auszuführen, jedoch ist dies unwirtschaftlich. Bestenfalls sind zeitaufwendige und komplizierte Justierungsarbeiten notwendig.
Um dieses Problem zumindest teilweise zu vermeiden, existieren andere bekannte Anlagentypen, bei denen der Tragrahmen zum Beispiel zweiteilig ausgebildet ist und die beiden aneinander grenzenden Teile des Tragrahmens durch ein Segment verbunden sind, zum Beispiel indem ein Segment mit einer Bolzenverbindung sowohl an dem ersten Tragrahmenteil befestigt ist und mit weiteren Bolzen mit dem benachbarten Tragrahmenteil verbunden ist, wodurch das Segment ein Brückenelement bzw. -segment zwischen beiden Teilen des Tragrahmens bildet. Sprunghafte Veränderungen in der "Pass Line" können somit oft vermieden werden. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist allerdings, dass sich der Tragrahmen unter Wärmeeinfluss undefiniert ausdehnen kann. Insbesondere wird durch eine solche Konstruktion das bekannte Fest-/Loslagerprinzip aufgehoben. Zur kurzen Begriffsklärung soll unter dem Fest-/Loslagerprinzip in dieser Anmeldung verstanden werden, dass bei einer Fest-/Loslagerungen einerseits Teile der Anlage fest gelagert sind, so dass sich zum Beispiel der Radius des Gießbogens nicht verändern kann, sich jedoch andererseits Teile des Tragrahmens oder der Segmente entlang und quer zur Gießrichtung bewegen können, das heißt sich bei thermischer Ausdehnung bewegen können, wodurch Schäden durch diese vermieden werden. Dies ist in dem gerade beschriebenen Anlagentyp durch das Brückensegment nicht mehr möglich. Mögliche Folgen sind Risse im Fundament des Tragrahmens oder Probleme beim Ein- oder Ausbau der Segmente durch klemmende Bolzenverbindungen.
Beide beschriebenen Varianten bringen zusätzlich das Problem mit sich, dass die einzelnen Tragrahmenteile sehr groß sind, da auf Ihnen mehrere Segmente montiert werden. Somit weisen die entsprechenden Tragrahmen Längen von ca. acht bis zwölf Metern auf, wodurch ein entsprechend hohes Gewicht resultiert. Dadurch entstehen erhöhte Beschaffung-, Transport- und Montagekosten. Darüber hinaus werden große und teure Bearbeitungsmaschinen für die aufgrund ihrer Größe schwer zu beschaffenden Rohteile benötigt.
Desweiteren stehen im Stand der Technik generell einerseits die Einhaltung der Pass Line und andererseits die korrekte Funktion des Systems unter Wärmeeinwirkung im Widerspruch zueinander.
Die Offenlegungsschrift DE 25 24 675 A offenbart eine Stranggussanlage, in der untere Stützwalzen zum Führen und Stützen eines Metallstrangs an festen Lagerblöcken sowie obere Stützwalzen in beweglich Stützblöcken gelagert sind. Die Stützblöcke sind mit der Hilfe von hydraulischen Zylindern von der Bramme abhebbar.
Die technische Aufgabe, die sich somit aus dem Stand der Technik ergibt ist es, eine effizientere Gießanlage zu ermöglichen oder zumindest einen der oben genannten Nachteile zu beheben.

Offenbarung der Erfindung

Die technische Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Anlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Anlage werden gleich mehrere Nachteile des Stands der Technik überwunden. Dadurch, dass die Segmentträger derart ausgebildet sind, dass sie lediglich ein Segment bzw. Stützsegment tragen, sind sie deutlich leichter ausgeführt als die Segmentträger aus dem Stand der Technik. Materialbeschaffung, Herstellung, Transport und Montage werden erleichtert. Weiterhin ist es mit der vorgeschlagenen Baugruppe möglich die Segmentträger bzw. Tragrahmenmodule sogar noch leichter auszuführen, da die Steifigkeit eines einzelnen Segments nun auch zur Gesamtsteifigkeit bzw. - festigkeit der Segmentträger in Gießrichtung betrachtet beiträgt. Im Stand der Technik konnte die Steifigkeit bzw. die Eigensteifigkeit der Segmente nicht zur Stabilität bzw. zur Steifigkeit des Segmentträgers in Gießrichtung beitragen. Weiterhin kann mit der erfindungsgemäßen Lösung die Pass Line eingehalten werden, da die Segmentträger in Gießrichtung gesehen durch das Tragen lediglich eines Segments, vergleichsweise kurz ausgebildet werden können; dadurch wird die Verbiegung der Segmentträger, und deren Einfluss auf die Pass-Line nahezu ausgeschlossen.
Gießabbrüche werden vermieden. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Segmentträger aufgrund ihrer geringeren Größe leichter justierbar.
Durch die schwenkbare Verbindung können die Segmentträger besonders einfach an verschiedene Gießradien angepasst werden oder für Anlagen mit verschiedenen Gießradien verwendet werden. Möglicherweise gewünschte Justierungen werden erleichtert.
Dadurch, dass ein Folgesegment auf dem im Fundament festgelagerten Vorgängersegment losgelagert ist, wird die Einhaltung der Pass-Line erleichtert. Dabei wird durch die Loslagerung, die Wärmeausdehnung entlang und quer zur Gießrichtung ermöglicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage umfasst mindestens einer der Segmentträger mindestens vier Auflagepunkte zur Verbindung mit einem der Segmente.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage sind ein erster Auflagepunkte zur Festlagerung, ein zweiter Auflagepunkt zu einer verschiebbaren Lagerung quer zur Gießrichtung und die verbleibenden Auflagepunkte zu einer verschiebbaren Lagerung in alle Richtungen ausgebildet. In alle Richtungen bedeutet insbesondere in alle Richtungen, die in einer Ebene liegen, die durch die Gießrichtung und die quer zur Gießrichtung liegende Richtung aufgespannt wird. Diese Art der Lagerung der Segmente auf den Segmentträgern erlaubt ein noch besseres Einhalten der Pass Line und erlaubt die gleichzeitige Wärmeausdehnung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage weisen die Segmentträger in Gießrichtung gesehen im Wesentlichen dieselbe Länge wie das jeweils von ihnen getragene Segment auf. Durch eine im Wesentlichen gleiche Länge von Segmentträger und Segment wird die Steifigkeit des Systems dieser beiden Elemente erhöht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage sind mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, Segmentträger äquivalent ausgebildet. Dadurch, dass eine Anzahl von Segmentträgern denselben Aufbau besitzt, können Fertigungskosten reduziert werden. Durch diese Modularisierung wird zudem die Variabilität einer aus solchen Segmentträgern bzw. Baugruppen konzipierten Anlage erhöht. Insbesondere können zu Reparaturzwecken gleiche Teile verwendet werden, wodurch die Anzahl an gelagerten Ersatzteilen reduziert werden kann. Zwar sehen die beiden in Figur 1 schematisch gezeigten Rahmenteile auf den ersten Blick ähnlich aus, sie sind jedoch in der Realität unterschiedlich aufgebaut. Desweiteren können die in Figur 1 gezeigten gebogenen Rahmenteile nicht in einem vertikalen oder horizontalen Abschnitt einer Gieß- bzw. Biegeanlage eingesetzt werden. In solchen Abschnitten sind nach dem Stand der Technik Tragrahmenteile mit einer anderen Form, insbesondere einer anderen Krümmung, notwendig, so dass viele verschieden Typen von Tragrahmenteilen innerhalb einer Anlage gemäß dem Stand der Technik vorliegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage ist jeder Segmentträger in Gießrichtung gesehen lediglich in einem Punkt am Fundament gelagert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage ist mindestens einer der Segmentträger im Wesentlichen durch zwei Längsträger gebildet, die sich bevorzugt auf beiden Seiten des Strangs in Gießrichtung erstrecken und welche quer zur Gießrichtung gesehen, vorzugsweise durch Querstreben, miteinander verbunden sind. Eine solche Konstruktion weist sowohl eine große Steifigkeit als auch ein relativ geringes Gewicht auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage umfasst jeder der Längsträger an einem seiner Enden in Gießrichtung gesehen ein Verbindungsmittel und an seinem anderen Ende einen Bereich, dessen Form im Wesentlichen komplementär zu der des Verbindungsmittels ist, so dass zwei in Gießrichtung hintereinander angeordnete Segmentträger mit Hilfe eines Verbindungsmittels eines ersten Segmentträges mit dem komplementären Bereich eines zweiten Segmentträgers verbindbar sind. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Baugruppe wird die Funktion der Baugruppe weiter verbessert. Insbesondere wird die Pass Line besser eingehalten und die Fähigkeit zur Ausdehnung bei Wärmeeinwirkung beibehalten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage ist das Verbindungsmittel durch einen Gabelkopf gebildet. Dieses Verbindungsmittel ermöglicht eine besonders einfache und sichere Verbindung benachbarter Segmentträger.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage, ist diese derart ausgebildet, dass der Metallstrang von einer im Wesentlichen vertikalen Lage in eine im Wesentlichen horizontale Lage abbiegbar ist. Desweiteren umfasst die Anlage gemäß dieser Ausführungsform zwischen fünf und neun aneinandergereihte und untereinander verbundene Segmentträger zum Abbiegen des Strangs in die horizontale Lage.

Kurze Beschreibung der Figuren

Im Folgenden werden kurz die Figuren beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Es zeigen:

Figur 1: einen schematischen Längsschnitt durch eine Bogengießanlage gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2: einen schematischen Längsschnitt durch einen Tragrahmen gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und
Figur 3: eine schematische perspektivische Ansicht eines Segmentträgers einer erfindungsgemäßen Baugruppe.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 2 zeigt einen Tragrahmen 2, welcher in Punkten 11 mit einem Fundament verbindbar ist. Der Tragrahmen 2 besteht aus mehreren Segmentträgern 3. Die Segmente, die durch die Segmentträger 3 getragen werden sind in der Figur 2 nicht dargestellt. Die Segmente bzw. Stützsegmente werden wie üblich und dem Fachmann bekannt ausgebildet, zum Beispiel im Wesentlichen wie die Segmente 4' der Figur 1. Die genaue Form der Segmente und die Anordnung der Rollen innerhalb der Segmente stehen nicht im Fokus der Erfindung. Erfindungsgemäß ist jeweils ein Segment mit einem Segmentträger 3 verbindbar. Mit anderen Worten wird ein Segment jeweils von einem Segmentträger 3 getragen. Die Segmente werden bevorzugt durch Bolzen 12 an den einzelnen Segmentträgern 3 befestigt. Die Erfindung umfasst jedoch nicht nur eine gesamte Anlage, vielmehr können einzelne Baugruppen jeweils bestehend aus Segmentträgern 3 bzw. Modulen 3 und einem Segment zu einem Tragrahmen 2 einer Anlage kombiniert werden. Es ist auch möglich, dass bestehende Anlagen um solche Baugruppen erweitert werden oder dass bestehende Tragrahmenteile durch eine Baugruppe ersetzt werden. Es ist insbesondere möglich, die komplette Anlage lediglich mit drei oder zwei Typen eines Trägersegments zu konzipieren. Durch äquivalente Typen von Trägersegmenten bzw. Modulen können die Elemente auch nachträglich für andere Gießradien verwendet werden, was bei größeren, spezifischen Rahmenteilen nicht möglich ist. Bevorzugt werden für das Abbiegen eines Strangs aus der vertikalen Richtung in die horizontale Richtung erfindungsgemäß zwischen fünf und neun Segmentträger 3 verwendet. Im horizontalen Teil der Anlage können weitere Segmentträger 3 angeordnet sein.
Figur 3 zeigt beispielhaft den detaillierten Aufbau eines Segmentträgers 3. Bevorzugt ist ein Segmentträger 3 durch zwei Längsträger 6 gebildet, die sich in Gießrichtung erstrecken. Diese Längsträger 6 sind vorzugsweise starr durch Verbindungselemente 7, insbesondere durch Streben, quer zur Gießrichtung miteinander verbunden. Weiterhin umfasst der Segmentträger 3 der Figur 3 vier Auflagepunkte 10 auf denen ein Segment samt seiner Rollenanordnung getragen bzw. gelagert werden kann. Durch Bolzen 12 kann das Segment mit dem Segmentträger 3 verbunden werden bzw. auf diesem gesichert werden. Dabei ist ein erster Auflagepunkt 10 bevorzugt zur Festlagerung ausgebildet, ein zweiter Auflagepunkt 10 zu einer quer zur Gießrichtung verschiebbaren Lagerung ausgebildet und die verbleibenden Auflagepunkte zu einer in alle Richtungen verschiebbaren Lagerung ausgebildet. Wie solche Lagertypen an sich ausgebildet werden, ist dem Fachmann bekannt. Darüber hinaus ist der Segmentträger 3 in Gießrichtung im Wesentlichen bevorzugt gleichlang wie das zu tragende Segment ausgebildet. Vorzugsweise werden Segmentträger 3 und das jeweilige Segment im Wesentlichen an ihren Ecken miteinander verbunden. Weiterhin umfasst der Segmentträger 3 vorzugsweise einen Gabelkopf 8 zur Verbindung mit einem benachbarten Segmentträger 3. Darüber hinaus umfasst der Segmentträger 3 an einem gegenüberliegenden Ende einen Bereich 9, der im Wesentlichen komplementär zu dem Gabelkopf 8 ausgebildet ist und mit einem Gabelkopf 8 eines benachbarten Trägersegments 3 verbindbar ist. Anstatt des Gabelkopfs 8 sind aber auch andere Formen von Verbindungsmitteln 8 denkbar. Desweiteren ist der Segmentträger 3 vorzugsweise fest jedoch drehbar mit dem Fundament verbunden. Diese Art der Lagerung ist zum durch die Fundamentlagerung 11 dargestellt. An dieser Stelle sei klargestellt, dass die einzelnen in der Figur 3 gezeigten Merkmale nicht als einschränkend verstanden werden dürfen, sondern lediglich ein Beispiel für die Ausbildung eines erfindungsgemäßen Segmentträgers 3 darstellen.
Die in der vorhergehenden Beschreibung genannten Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele sowie die Merkmale, welche aus den Figuren ersichtlich sind, können vom Fachmann mit Hilfe seines Fachwissens den in der Praxis vorliegenden Anforderungen und Bedingungen angepasst werden. Darüberhinaus können Merkmale der Beschreibung miteinander kombiniert oder auch gegeneinander ausgetauscht werden.

Bezugszeichenliste

1':: Bogengießanlage
2:: Tragrahmen
2':: Tragrahmen
3:: Segmentträger
3':: Segmentträger
4':: Segment
5':: Rollen
6:: Längsträger
7:: Verbindungselement / Strebe
8:: Verbindungsmittel / Gabelkopf
9:: Zum Gabelkopf / Verbindungsmittel komplementärer Bereich
10:: Auflagepunkt
11:: Fundamentlagerung
12:: Bolzen

Claims

Eine Anlage zum Gießen und/oder Abbiegen eines Metallstrangs, insbesondere eine Bogengießanlage, umfassend einen Tragrahmen (2) und eine Baugruppe, welche ihrerseits Folgendes umfasst:
mindestens zwei Stützsegmentträger (3), welche einen Teil des Tragrahmens (2) der Anlage bilden; sowie

Stützsegmente, welche mit den Stützsegmentträgem (3) verbindbar sind und jeweils eine Rollenanordnung zur Führung des Metallstrangs umfassen,

wobei die Stützsegmentträger (3) derart ausgebildet sind, dass sie jeweils genau eines der Stützsegmente tragen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe
mindestens zwei in Gießrichtung aneinander angrenzende Stützsegmentträger (3) umfasst, welche untereinander schwenkbar verbunden sind, und
ein Fundament umfasst, wobei die Stützsogmentträger (3), jeweils an dem Fundament, vorzugsweise drehbar, festgelagert (11) sind.
Die Anlage nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Stützsegmentträger (3) mindestens vier Auflagepunkte (10) zur Verbindung mit einem der Stützsegment® umfasst.
Die Anlage nach Anspruch 2, wobei ein erster der Auflagepunkte (10) zur Festlagerung ausgebildet ist, ein zweiter Auflagepunkt (10) zu einer quer zur Gießrichtung verschiebbaren Lagerung ausgebildet ist und die verbleibenden Auflagepunkte (10) zu einer in alle Richtungen verschiebbaren Lagerung ausgebildet sind.
Die Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder einzelne Stützsegmentträger (3), in Gießrichtung gesehen, im Wesentlichen dieselbe Länge wie das von ihm getragene Stützsegment aufweist.
Die Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, der Stützsegmentträger (3) äquivalent ausgebildet sind.
Die Anlage nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, wobei jeder Stützsegmentträger (3) in Gießrichtung gesehen lediglich in einem Punkt (11) am Fundament gelagert ist.
Die Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Stützsegmentträger (3) im Wesentlichen durch zwei Längsträger (6) gebildet ist, welche sich, vorzugsweise auf beiden Längsseiten des Strangs in Gießrichtung erstrecken und welche quer zur Gießrichtung gesehen miteinander durch Verbindungselemente (7) verbunden sind.
Die Anlage nach Anspruch 7, wobei jeder der Längsträger (6) an einem seiner Enden in Gießrichtung gesehen ein Verbindungsmittel (8) umfasst und an seinem anderen Ende einen Bereich (9) aufweist, der im Wesentlichen komplementär zu der des Verbindungsmittels (8) ist, so dass zwei in Gießrichtung hintereinander angeordnete Stützsegmentträger (3) durch das Verbindungsmittel (8) eines ersten Stützsegmentträges (3) mit dem komplementären Bereich (9) eines zweiten Stützsegmentträgers (3) losgelagert verbindbar sind.
Die Anlage nach Anspruch 8, wobei das Verbindungsmittel (8) im Wesentlichen durch einen Gabelkopf (8) gebildet ist.
Die Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlage derart ausgebildet ist, dass der Metallstrang von einer im Wesentlichen vertikalen Lage in eine im Wesentlichen horizontale Lage abbiegbar ist und wobei die Anlage zwischen fünf und neun aneinandergereihte und untereinander verbundene Stützsegmentträger (3) zum Abbiegen des Strangs in die horizontale Lage umfasst.