LU87989A1 - Innengekuehlte rolle einer stranggiessanlage - Google Patents

Description

REVENDICATION DE LA PRIORITE de la demande de brevet

En Allemagne

Du 24 août 1990

No P 40 27 224.9-24 Mémoire Descriptif déposé à l'appui d'une demande de

BREVET D'INVENTION au

Luxembourg

au nom de : MANNESMANN AKTIENGESELLSCHAFT

Mannesmannufer, 2 D-4000 Düsseldorf 1 pour: "Innengekühlte Rolle einer Stranggiessanlage"

Mannesmann Aktiengesellschaft Mannesmannufer 2 4000 Düsseldorf

Innengekühlte Rolle einer Stranggießanlage

Die Erf indung betrifft eine innengekühlte Rolle einer Stranggießanlage, insbesondere Stütz- und Führungsrolle, mit einem einen Kern aus Eisenwerkstoff umgebenen Mantel, der mit dem Kern verbunden ist.

In der Stranggießtechnik ist es ein seit langem verfolgtes Ziel, neben der Erhöhung der Gießleistung auf eine Sekundärkühlung des austretenden Stranges mit Spritzwasser und den damit verbundenen Nachteilen, wie z.B. Kantenrisse zu verzichten. Ein in diese Richtung gehender Vorschlag ist aus der älteren Patentschrift DE-PS 12 20 972 bekannt. Diese Schrift betrifft eine Vorrichtung zum indirekten Kühlen des aus einer Stranggießform austretenden Stranges. Der Strang wird Uber federnd angepreßte und von KUhlmittel benetzten Gleitschuhen und FUhrungswalzen gekuhlt und geführt. Die Gleitschuhe und FUhrungswalzen sind in Stranggießrichtung abwechselnd hintereinander angeordnet. Die FUhrungswalzen haben die Aufgabe, die Strangoberflâche nach Durchlaufen der Zone mit den Gleitschuhen wieder zu egalisieren. Die damit verbundene Verformung der Strangschale führt insbesondere beim Gießen von Brammenformaten zu Seigerungen und Innenrissen.

Aus einer weiteren Patentschrift DE 32 31 433 C2 1st elne innengekühlte Stiitz- und / Oder Transportwalze bekannt. Die Transportwalze besteht aus einem Stahlkern und einer den Kern umgebende Hiilse aus Stahl, die mit dem Kern verbunden ist. In der Oberflâche des Kerns ist ein Kiihlmittelkanal eingelassen, der mit in Lagerzapfen des Kerns befindlichen Kiihlmittelanschliissen verbunden ist. Die Hülse ist mit den zwischen den Kühlmittelkanälen verbleibenden Stegen des Kerns liber die gesamte Länge ihrer gegenseitigen Berührungsfläche verschweißt. Das Verschweißen von Hiilse und Kern auf ihrer gesamten Berührungsflâche miteinander ergibt eine formstabile Walze. Daher kann der Walzendurchmesser und somit gleichzeitig der Abstand der einzelnen Walzen hintereinander verringert werden. Ein Ausbauchen des Stranges kann verringert werden. Jedoch mit der Verringerung des Durchmessers verkleinert sich auch die nutzbare Wâ'remaustauschfläche der in Linienberührung mit dem Strang stehenden Walze. Daraus resultiert in Verbindung mit der geringen Wärmeleitfähigkeit der Hiilse aus Stahl, daß bei einem Verzicht auf Sekundärkiihlung die Gießleistung herabgesetzt wird.

Da die Rollen außerdem einem hohen Verschleiß durch den Strang ausgesetzt sind, gleichgiiltig, ob der Strang zwischen den Rollen hindurchgezogen wird oder von angetriebenen Rollen gefördert wird, war man bestrebt, möglichst verschleißfeste Werkstoffe fur den Rollenmantel zu verwenden. Der Stand der Technik (Stahl und Eisen 105 (85) Nr. 22 Seite 1173) zeigt, daß als besonders vorteilhafte Werkstoffe fiir Stranggießrollen z.B. 21 Cr Mo V 5 11 fiir den Kern und Edelstahl mit 12 - 15¾ Chrom für eine verschleißfeste und korrosionsbeständige Beschichtung angesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine formstabile Rolle mit Innenkühlung und hoher Wärmeleitfähigkeit zu schaffen, die gleichzeitig eine einfache Bauweise aufweist. . Die Aufgabe wird bei einer innengekühlten Rolle einer Stranggießanlage dadurch gelost, daß der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.

Erfindungsgemäß erzielt die Verwendung von Kupfer oder Kupferlegierungen flir den Mantel als Wärmetauscherwandung zwischen Kühlmittel und Strang eine Rolle mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kupfermantels wird die vom Strang abzuführende Warme auf den Umfang des Mantels verteilt. Das radiale Temperaturprofil im Mantel ist gleichmäßiger und daher sind die Wärmedehnungsspannungen und somit die Wärmewechselspannungen pro Umdrehung im Gegensatz zu einem Mantel aus Stahl mit niedriger Wärmeleitfähigkeit gering. Aufgrund der geringeren Wärmespannungen erweist sich die Rolle trotz geringerer Festigkeitswerte des Mantels als formstabil. Hierdurch wird der Strang keinen nachteiligen Verformungen durch unrund laufende Rollen infolge Verzugs beim Betrieb unterworfen. Außerdem kann durch die Formstabilität die Rolle mit relativ kleinem Durchmesser hergestellt werden. Durch den kleinen Durchmesser ist eine Abstandsverringerung der Rollen in Stranglaufrichtung hintereinander möglich und somit eine Optimierung der Strangführung. Obwohl durch die Durchmesserverringerung die Wârmeaustauschflâche zwischen Rolle und Strang verkleinert wird, kann bei der erfindungsgemäßen Rolle wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit des Mantels aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf die Sekundarkühlung auch bei Brammenformaten verzichtet werden. Rollen nach der zweitgenannten Schrift erreichen einen Erstarrungsfaktor von etwa 24^6 mm/min * ohne Spritzwasser und 26,4 mm/mîn * mit Spritzwasser.

Mit der erfindungsgemäßen Rolle werden diese Werte auf mindestens 26,0 o,5 o,5 mm/min ohne und 28,0 mm/nrin mit Spritzwasser erhöht. Dies führt liber mögliche höhere Gießgeschwindigkeiten zu einer Erhöhung der Anlagenkapazität.

Außerdem erwärmt sich die erfindungsgemäße Rolle durch ihre hohe Wärroeleitfähigkeit nicht so stark wie Rollen mit eînem Stahlmantel. Dies führt zu einer Verminderung der Anfälligkeit gegen Brandrisse, einer Erhöhung der Verschleißfestigkeit und einer Verminderung der Gefahr des Verschweißens des Rollenmantels mit Schmelze bei einem Strangdurchbruch. Desweiteren erweist sich die Rolle, insbesondere im Bereich der Fußrolle und der direkt anschließenden Stütz- und Führungsrollen, wo aggressive Gießschlacken in Verbindung mit Spritzwasser auftreten, als besonders korrosionsbeständig.

Die als Paßsitz, insbesondere als Schrumpfverbindung ausgebildete Verbindung zwischen Kern und Mantel stel It eine konstruktiv einfache Lösung dar. Ein Abheben des Mantels vom Kern durch die thermische Ausdehnung während des Betriebes ist aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Mantels vorteilhafterweise nicht gegeben. Dadurch ist eine zuverlässige Führung des Kühlmittels in den Kanälen ohne Leckagen gegeben. Außerdem erlaubt die Verbindung Mantel/Kern, den Mantel nur an einem Rand mit dem Kern insbesondere über eine Schweißverbindung zu fixieren. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Mantel an beiden Rândern mit dem Kern zu verschweißen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert:

Die Figur 1 zeigt einen Lëngsschnitt einer Rolle mit wende!förmigem Kühlmittelkanal. Die Rolle besteht im wesentlichen aus einem Kern 1 aus Eisenwerkstoff und einem den Kern 1 umgebenden Mante! 2 aus Kupfer Oder einer Kupfer!egierung. Der Mante! 2 steht liber einen Paßsitz, insbesondere liber eine Schrumpfverbindung mit dem Kern 1 in Verbindung. Außerdem ist der Mante! 2 mindestens an einem Rand 3 liber eine Schweißverbindung 4 an dem Kern ! befestigt. Selbstverständlich sind auch andere Befestigungsarten z.B. liber verschraubte Anschläge möglich. In die Oberfläche des Kerns 1 ist ein ein- Oder mehrgängiger Klih!mitte!kana! 5 in Form einer zur Längsrichtung L des Kerns ! wendelförmigen Nut eingearbeitet. Der Kühlmittelkanal 5 wird von dem rohrförmigen Mante! 2 abgedeckt. In dem Bereich der Ränder 3 des Mantels 2 ist der Kühlmittelkanal 5 über radial verlaufende Bohrungen 6 mit Kühlmittelanschlüssen 7 verbunden. Die Kühlmittelanschlüsse 7 sind konzentrisch in dem Kern 1 und sich daran anschließenden Lagerzapfen 8 angeordnet. Der Durchmesser der Rolle ist mit dem Maß D bezeichnet und liegt im Bereich von etwa 80 - 400 mm. Die Wanddicke des Mantel d beträgt mindestens 5 mm und steigt bei Rollen mit großem Durchmesser bis auf etwa 70 mm an.

Die Erfindung ist zwar anhand einer Rolle mit wendelförmigem Kühlmittelkanal beschrieben, jedoch läßt sie sich auch bei Rollen mit einer beliebigen Ausgestaltung der Kühlmittelkanäle (z.B. radial Oder axial verlaufende Kanäle, Kanäle als Nuten im Mantel Oder teilweise in Mantel und Kern eingearbeitet) anwenden.

Positions!iste 1 Kern 2 Mantel 3 Rand des Mantels 4 Schweißverbindung 5 Kühlmittelkanal 6 Bohrung 7 Kühlmittelanschluß 8 Lagerzapfen L Längsrichtung des Kerns 1 D Durchmesser der Rolle d Dicke des Mantels

Claims (5)

Innengekühlte Rolle einer Stranggießanlage

1. Innengekühlte Rolle einer Stranggießanlage, insbesondere Stütz- und Führungsrolle, mit einem einen Kern aus Eisenwerkstoff umgebenen Mantels der mit dem Kern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.

2. Innengekühlte Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel mit dem Kern über einen Paßsitz in Verbindung steht und mindestens mit einem Rand an dem Kern befestigt ist.

3. Innengekühlte Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung zwischen dem Rand des Mantels und dem Kern eine Schweißverbindung ist.'

4. Innengekühlte Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkühlung mindestens aus einem KUhlmittelkanal mit Kühlmittelanschlüssen besteht und der KUhlmittelkanal in Form einer offenen Nut in die Oberfläche des Kerns eingearbeitet und von der Innenfläche des Mantels begrenzt ist.

5. Innengekiihlte Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkanal wendelförmig um die Längsachse des Kerns angeordnet und mit KlihlmittelanschUissen verbunden ist, die in an den Kern anschließenden Lagerzapfen angeordnet sind.