Die Erfindung betrifft eine Bogenstranggiessanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Um bei Stahlstranggiessanlagen eine niedrige Bauhöhe zu erreichen, werden Kokillen mit gebogenem Formhohlraum verwendet. Durch Verkleinerung der Bogenradien solcher Kokillen konnte die Bauhöhe weiter reduziert werden. Mit kleiner werdenden Kokillenradien vergrössert sich aber beim Richten des Stranges die Dehnung in der Strangkruste in der Richtmaschine. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, Kreisbogenkokillen mit oval-bogenförmigen Strangführungen zu kombinieren. Solche Anlagen erfordern zum Angiessen einen flexiblen Anfahrstrang, der in der Regel aus gelenkig verbundenen Gliedern besteht.
Für kleinere Formate, insbesondere für Knüppelanlagen, werden bei Kreisbogenstranggiessanlagen anstelle von flexiblen Anfahrsträngen mit Vorteil sogenannte starre, kreisbogenförmige Anfahrstränge verwendet. In der DE-OS 2′629′453, die den Oberbegriff des Hauptanspruchs bildet, wird eine Bogenstranggiessanlage für Knüppel oder Vorblockstränge mit einem starren Anfahrstrang beschrieben. Die Länge des Anfahrstranges ist so bemessen, dass gleichzeitig das Kopfende in der Bogenkokille eingeführt ist und das Fussende in der Treibrichtmaschine im Eingriff steht. Im Tangentpunkt ist ein Treibrollenpaar der Treibrichtmaschine angeordnet. Eine Richtrolle, die gleichzeitig auch eine Entkupplung zwischen Anfahrstrang und gegossenem Strang durchführt, richtet den kreisbogenförmigen Strang im Tangentpunkt nach dem Einpunkt-Richtverfahren. Nach der Entkupplung wird der starre Anfahrstrang mittels einem Antrieb in eine Parkvorrichtung oberhalb der horizontalen Ausförderstrecke gebracht. Bei entsprechend grossen Kreisbogen, beispielsweise zwischen 4 und 8 m Radius, eignen sich solche Anlagen auch für rissempfindliche Stähle oder grössere Strangformate, weil die Dehnung beim Richten mit zunehmendem Kreisbogenradius kleiner wird. Wird ein Radius des Kreisbogens von 3 m oder kleiner vorgesehen, so vergrössert sich die Dehnung beim Richten im Tangentpunkt. Auch die Distanz zwischen dem Treibrollenpaar im Tangentpunkt und der Entkupplungs- und Richtrolle wird kürzer. Dies führt zu Gefüge- und/oder Oberflächenfehlern an den gegossenen Strängen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bogenstranggiessanlage mit starrem Anfahrstrang zu schaffen, die einerseits eine geringe Bauhöhe mit einem Bogenradius von beispielsweise R ≦ 3 m aufweist und gleichzeitig Gefüge- und/oder Oberflächenfehler, wie Risse etc. am gegossenen Strang vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Bogenstranggiessanlage gemäss der Summe der Merkmale von Anspruch 1 vor.
Die erfindungsgemässe Bogenstranggiessanlage erlaubt es, einen starren, kreisbogenförmigen Anfahrstrang durch einen oval-bogenförmigen Strangführungsteil hindurchzuführen, ohne dass radiale Biegekräfte auf den Anfahrstrang wirken. Im weiteren ermöglicht das erfindungsgemässe Grundkonzept, einen Teil der kreisbogenförmigen Strangführungsbahn durch die oval-bogenförmige Richtstrecke zu ersetzen, wodurch frühzeitig, z.B. vor Erreichen des Tangentpunktes, der gegossene bogenförmige Strang in zwei oder mehr Teilstufen sanft aufgebogen werden kann. Die Biegereaktionsrolle(n) stellen sicher, dass der Strang, unabhängig von seiner eventuell unregelmässigen Temperatur, insbesondere während der Angiessperiode, genau definierten Dehnungsänderungen entlang der Richtstrecke ausgesetzt ist. Im Gegensatz zum erfindungsgemässen Richtkonzept wird beim bekannten Einpunktrichten der Strang unkontrolliert in einer Stufe gerichtet. Dabei wird der Strang nicht entlang einer Kurve, sondern entsprechend seinem momentanen örtlichen Biegewiderstand gerichtet. Gemäss der Erfindung können deshalb sperrige Bogenstranggiessanlagen mit starrem Anfahrstrang erstmals ohne Nachteile für den gegossenen Strang in ihrem Aufbau wesentlich verkleinert werden, was sich sowohl auf die Bauhöhe der Anlage als auch auf die Länge der Parkeinrichtung für den starren Anfahrstrang positiv auswirkt.
Die oval-bogenförmige Richtstrecke kann in Stranglaufrichtung gesehen z.B. beim einen vertikalen Radienstrahl beginnen und die an die Richtstreecke anschliessende Ausförderstrecke für gegossene Stränge kann leicht ansteigen oder waagrecht angeordnet sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn das Treibrollenpaar auf einem Radienstrahl angeordnet ist, der in Stranglaufrichtung vor dem vertikalen Radienstrahl liegt und zwischen beiden Radienstrahlen ein Winkel bis 30 Grad, vorzugsweise zwischen 5-20 Grad, vorgesehen ist. Als weitere Alternativlösung wird vorgeschlagen, auf dem vertikalen Radienstrahl eine Biegereaktionsrolle der oval-bogenförmigen Richtstrecke anzuordnen.
Der Beginn des Biegeprozesses entlang der Strangführung kann je nach der Grösse des vorgesehenen Giessformates, Stahlqualität etc. durch eine Plazierung des Treibrollenpaares frei gewählt werden. Das Konstruktionsprinzip ermöglicht auch eine freie Gestaltung der Richtstufenzahl zwischen dem Treibrollenpaar und der Richtrolle. Gemäss einem weiteren Lösungsvorschlag kann die in Strangförderrichtung nach dem vertikalen Radienstrahl angeordnete Richtrolle den gegossenen Strang an der Entkupplungsstelle gleichzeitig vom Anfahrstrang trennen und in mindestens zwei Richtstufen vom Kreisbogen über einen Ovalbogen in eine Gerade überführen. Zwischen dem Treibrollenpaar und der Richtrolle kann entlang der Aussenseite der oval-bogenförmigen Richtstrecke eine beliebige Anzahl von Biegereaktionsrollen angeordnet werden.
Es liegt im Ermessen des Fachmannes, die format- und stahlqualitätspezifischen Dehnungen an der Strangoberfläche auf Biegestrecken vor und nach dem vertikalen Radienstrahl zu verteilen. Im Sinne einer zusätzlichen Alternativlösung wird vorgeschlagen, dass die auf dem vertikalen Radienstrahl angeordnete Biegereaktionsrolle in ihrer Lage so festgelegt wird, dass die Richtstrecke in zwei Teilrichtstrecken mit im wesentlichen gleichen Teildehnungen an der Strangoberfläche unterteilt ist. Die Dehnungsänderung entlang der Richtstrecke an der Strangoberfläche bei einer Strangdicke von beispielsweise 100 mm kann dabei mit Vorteil auf maximal 0,002%/mm eingestellt werden.
Der Anfahrkopf mit dem Kupplungsglied für den gegossenen Strang kann direkt am starren Anfahrstrang befestigt sein. Es sind auch Varianten bekannt, die zwischen dem Anfahrkopf und dem starren Anfahrstrang ein zusätzliches Kupplungselement vorsehen, das eine Trennung zwischen dem gegossenen Strang und dem Anfahrstrang bei jedem Giesszyklus sicherstellt. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besitzt der starre Anfahrstrang ein schwenkbares Anfahrkopfglied mit einer Schwenkachse parallel zur Verschwenkachse des Anfahrstranges. Die Rolle zum Entkuppeln des Anfahrstranges vom gegossenen Strang übt dabei eine im wesentlichen radial zur kreisbogenförmigen Strangbahn gerichtete Kraft auf dieses Anfahrkopfglied aus. Dabei wird eine Entkupplung eingeleitet, bevor der gegossene Strang die Richt- und Entkupplungsrolle erreicht. Ein solcher Anfahrstrang kann zusätzlich auch dann störungsfrei in die Kokille eingefahren werden, wenn der Anfahrstrang bzw. die Strangführung durch Verschleiss gewisse Masstoleranzen zum Sollmass aufweisen. Der Anfahrkopf kann dabei beim Einfahren durch die Kokille leicht verschwenkt und dabei zentriert werden. Moderne Dichtungsmethoden, die beim Einfahren gleichzeitig eine Dichtung einklemmen, wie beispielsweise in EP-PS 0′114′309 beschrieben, sind bei solchen Anlagen ebenfalls anwendbar.
Die Präzision der Einführung des Anfahrstranges kann weiter erhöht werden, wenn der Anfahrstrang an seinem dem Anfahrkopf gegenüberliegenden Ende mittels eines im Kreisbogenzentrum angelenkten Schwenkhebels geführt ist.
Im nachfolgenden werden anhand von Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigen:
In Fig. 1 ist eine Bogenstranggiessanlage mit einer Bogenkokille 3, einer Oszillationseinrichtung 4 und einer Sekundärkühleinrichtung 5 dargestellt. Das Zentrum des Kreisbogens ist mit 9 bezeichnet. Eine Treibrichtmaschine ist aus einem Treibrollenpaar 6, 6′, einer Richtrolle 7 und einer Biegereaktionsrolle 8 aufgebaut. Ein kreisbogenförmiger, starrer Anfahrstrang 10, der von einem im Kreisbogenzentrum 9 angelenkten Schwenkhebel 11 während der Bewegung gehalten und geführt wird, ist in einer Entkupplungsposition von einem gegossenen Strang 12 dargestellt. Eine Stutze 13 stellt einen Teil einer Parkvorrichtung dar. Der Schwenkhebel 11, welcher fest oder kuppelbar mit dem Anfahrstrang 10 verbunden sein kann, besitzt einen nicht dargestellten, an sich bekannten Schwenkantrieb.
Er kann den Anfahrstrang um das Kreisbogenzentrum 9 verschwenken und in das Treibrollenpaar 6, 6′ einführen bzw. aus diesem herausführen. Ein Pfeil 15 zeigt auf eine Entkupplungsstelle, an welcher die Richtrolle 7 den gegossenen Strang 12 vom Anfahrstrang 10 trennt bzw. entkuppelt. Unterhalb der Führungsbahn 17 für den kreisbogenförmigen Anfahrstrang 10 ist zwischen dem Treibrollenpaar 6, 6′ und der Entkupplungsstelle 15 eine oval-bogenförmige Richtstrecke 18 mit der Biegereaktionsrolle 8 für den gegossenen Strang vorgesehen. Das Teibrollenpaar 6, 6′ liegt auf dem Kreisbogen, der beispielsweise einen Radius von 2,5 m aufweist. Die Biegereaktionsrolle 8 ist so positioniert, dass sich ein erster Aufbiegeradius von z.B. 4,5 m ergibt. Eine nachfolgende Rolle 20 ist bereits in der horizontalen Ebene eines Kühlbettes angeordnet. Mit 7′ ist strichpunktiert die Rolle 7 in einer Position nach der Entkupplung dargestellt. Sie hat in dieser Position die Funktion einer Richtrolle.
Die Rollen 20 gehören zur Ausförderstrecke, die waagrecht oder leicht geneigt angeordnet sein kann. Das Treibrollenpaar 6, 6′ liegt auf einem Radienstrahl 21, der im Mittelpunkt 9 der Führungsbahn 17 des kreisbogenförmigen Anfahrstranges 10 beginnt. Dieser Radienstrahl 21 liegt in Stranglaufrichtung 22 vor einem vertikalen Radienstrahl 23. Zwischen beiden Radienstrahlen 21, 23 ist ein Winkel Alpha von beispielsweise bis 30 Grad, vorzugsweise zwischen 5-20 Grad vorgesehen.
Auf dem vertikalen Radienstrahl 23 ist auch die Biegereaktionsrolle 8 der oval-bogenförmigen Richtstrecke 18 angeordnet. Sie liegt unterhalb der Führungsbahn 17 des kreisbogenförmigen Anfahrstranges 10, etwa in der Mitte der oval-bogenförmigen Richtstrecke 18. Zwischen den Rollen 6, 6′ und dieser Biegereaktionsrolle 8 wird der Strang in einem ersten Schritt aufgebogen. In Strangförderrichtung 22 nach dem vertikalen Radienstrahl 23 trennt an der Entkupplungsstelle 15 die Richtrolle 7 den gegossenen Strang vom Anfahrstrang und biegt den gegossenen Strang in den genannten zwei Richtstufen vom Kreisbogen über einen Ovalbogen in eine Gerade. Die Lage der Biegereaktionsrolle 8 bzw. der Radius des ersten Biegeschrittes kann so berechnet werden, dass sich entlang der Richtstrecke 18 zwei Teilrichtstrecken mit im wesentlichen gleichen Dehnungen an der Strangoberfläche ergeben. Es sind beispielsweise bei einem 100 mm dicken Strang, einem Bogenradius von 2500 mm, einer Länge der Richtstrecke von mindestens 1000 mm Dehnungsänderungen Epsilon in %/mm an der Strangoberfläche von maximal 0,002 leicht realisierbar.
In Fig. 2 werden für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet. Der starre Anfahrstrang 10 ist mit einem schwenkbaren Anfahrkopfglied 25 mit einer Schwenkachse 26 parallel zur Verschwenkachse im Kreisbogenzentrum 9 (Fig. 1) des Anfahrstranges 10 versehen. Die Rolle 7 zum Entkuppeln des Anfahrstranges 10 vom gegossenen Strang 12 übt eine im wesentlichen radial zur kreisbogenförmigen Strangbahn gerichtete Kraft auf das Anfahrkopfglied 25 aus. Die Entkupplung kann bei diesem Beispiel früher eingeleitet und das Fussende des Stranges 12 kann dadurch besser gerichtet werden. Das Anfahrkopfglied 25 ist mit Mitteln versehen, die ein Rückkippen des Gliedes 25 in die Bogenform des Anfahrstranges 10 sicherstellen.
Neben der Rolle 8 ist in diesem Beispiel eine weitere Biegereaktionsrolle 8′ enthalten, die eine zusätzliche Richtstufe ergibt. Der gegossene Strang 12 wird in diesem Beispiel mittels der Rolle 7 gleichzeitig in drei Richtstufen gerichtet. Strichpunktiert ist die kreisbogenförmige Führungsbahn 17 des Anfahrstranges 10 dargestellt.