In Walzenzapfen gelagerte Walze für eine Einrichtung zum kontinuierlichen Giessen von metallischen Bändern

Abstract

 In Walzenzapfen gelagerte Walze für eine Einrichtung zum kontinuierlichen Gießen von metallischen Bändern mittels einer oder zweier derartiger Walzen, mit einem äußeren Mantel aus einem gut wärmeleitenden Material, der in einem Kühlsektor aus flüssigem Metall Erstarrungswärme ableitet, und einem mittigen. in Walzenzapfen auslaufenden Kern, wobei durch den Mantel parallel zur Walzenachse Kühlkanäle verlaufen, die mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, beaufschlagt werden, wobei an den Walzen (1) stirnseitig außen Kühlmittelrohre (5,20) angeordnet sind, die eine, vorzugsweise einstellbare Kühlmittel-Verteileinrichtung (6,22), die auf einem Walzenzapfen (19,25) angeordnet ist, mit den Kühlkanälen (2) verbinden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine in Walzenzapfen gelagerte Walze für eine Einrichtung zum kontinuierlichen Gießen von metallischen Bändern mittels einer oder zweier derartiger Walzen, mit einem äußeren Mantel aus gut wärmeleitendem Material, der in einem Kühlsektor aus flüssigem Metall Erstarrungswärme ableitet, und einem mittigen, in Walzenzapfen auslaufenden Kern, wobei durch den Mantel parallel zur Walzenachse Kühlkanäle verlaufen, die mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, beaufschlagt werden.

[0002] Aus der DE 41 40 319 A1 ist eine Gießwalze bekannt, die einen äußeren Ring aus einem gut wärmeleitenden Material und einen mittigen Kern aufweist. Im Ring sind Kühlkanäle angeordnet, denen das Kühlmittel über radiale Bohrungen durch den Kern und den inneren Teil des Ringes zugeführt wird. Eine ähnliche Ausführung zeigt auch die EP 0 428 464 A1, bei denen die Kühlmittelzuführungsbohrungen innerhalb eines mehrteiligen Kerns geneigt verlaufen. Bei diesen Lösungen, die aus Lösungen für Kühlrollen an teilerstarrten Stranggußabschnitten entstanden sind (DE 30 12 736 B1), ist der Fertigungsaufwand relativ hoch. Darüber hinaus ergibt sich der Nachteil, daß eine selektive Kühlung des Sektors in dem die abzuführende Wärme anfällt und dem Rest des Mantels nicht ohne weiteres möglich ist. Dabei sind die radial verlaufenden Kühlmittelzuführungsbohrungen schlecht zu inspizieren und zu warten.

[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung anzugeben, die gegenüber den bekannten Lösungen wesentlich kostengünstiger und wartungsfreundlicher ist sowie den Kühlwasserverbrauch herabzusetzen erlaubt.

[0004] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an den Walzen stirnseitig außen Kühlmittelrohre angeordnet sind, die eine, vorzugsweise einstellbare, Kühlmittel-Verteileinrichtung, die auf einem Walzenzapfen angeordnet ist, mit den Kühlkanälen verbinden. Durch diese an den Walzenstirnseiten außen angebrachten Kühlmittelrohre kann vorteilhaft auf eine kostspielige, radiale Bohrlochlösung für den Walzenkern und den Mantel verzichtet werden. Darüber hinaus ergibt sich eine vorteilhafte gute Inspizierbarkeit und Zugänglichkeit der Kühlmittelwege und die Möglichkeit, eine ebenfalls gut zugängliche Kühlmittel-Verteileinrichtung unmittelbar zwischen den außen an den Stirnseiten angebrachten Kühlmittelrohren anzuordnen. Falls trotz eines beim Gießbetrieb anbringbaren,nicht gezeigten Abdeckblechs, gelegentlich eine Beschädigung der außen verlaufenden Kühlmittelrohre erfolgen sollte, kann erfindungsgemäß eine leichte und kostengünstige Auswechslung der Rohre erfolgen. Insgesamt ergibt sich eine wesentlich kostengünstigere und reparaturfreundlichere Ausgestaltung einer Kühlwalze.

[0005] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlmittel-Verteileinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie für den Kühlsektor einen ungedrosselten (freien) Durchtritt des Kühlmittels erlaubt. Durch einen ungedrosselten, freien Durchtritt des Kühlmittels durch die Kühlmittel-Verteileinrichtung in dem Sektor, in dem eine hohe Kühlleistung verlangt wird, ist sichergestellt, daß die Installation der Kühlmittel-Verteileinrichtung keine Minderung der abführbaren Wärmemenge zur Folge hat. Der Mantelteil der Walze außerhalb des Kühlsektors ist demgegenüber mit einem Teil der Kühlmittel-Verteileinrichtung verbunden, in dem eine Drosselung des Kühlmitteldurchflusses erfolgen kann. Hierdurch kann vorteilhaft die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im freien Bereich der Walze soweit herabgesetzt werden, daß lediglich eine Dampfblasenbildung durch die Restwärme des Mantels unterbunden wird. So kann sowohl die Kühlmittelmenge insgesamt verringert als auch erreicht werden, daß sich der Mantel im freien Bereich nicht stärker abkühlt, als unbedingt notwendig. Dies erhöht die Lebensdauer derartiger Walzen erheblich, da auch, wenn als Material des Mantels nicht Cu, sondern eine Cu-Legierung, z.B. eine CuCrZr-Legierung im gehärteten Zustand verwendet wird, eine Temperaturschock-Empfindlichkeit bleibt.

[0006] Es ist weiterhin bei der erfindungsgemäßen Walze vorgesehen, daß die Kühlmittelrohre jeweils eine Gruppe von Kühlkanälen mit der Kühlmittel-Verteileinrichtung verbindend ausgebildet sind. Dies verringert die Zahl der stirnseitigen Kühlmittelrohre erheblich, ohne einen negativen Einfluß auf die Temperaturführung des Mantels auszuüben.

[0007] Es ist weiterhin vorgesehen, daß jeweils eine Gruppe von Kühlmittelkanälen ein gemeinsames Stirngehäuse aufweist, das die stirnseitigen Öffnungen der Kühlkanäle der Gruppe abdeckend ausgebildet ist. So ergibt sich eine besonders einfache Auführung des stirnseitigen Zuströmbereiches der Kühlkanäle.

[0008] Zur Befestigung der Stirngehäuse an der Stirnseite des Walzenmantels weisen die Kühlkanäle Innenelemente auf, die als Zugstäbe ausgebildet sind und über die das Stirngehäuse der Kühlkanäle dichtend an den Mantel angepreßt werden kann. So kann auf hochbeanspruchte Gewindebohrungen in dem Mantel verzichtet werden, die auf Dauer zu Schwierigkeiten führen würden. Derartige Stäbe verringern den Querschnitt der Kühlmittelkanäle, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in den Kühlkanälen trotz eines relativ großen Durchmessers, der ein einwandfreies Bohren der Kühlkanäle erlaubt, hoch ist. Derartige Stäbe sind bereits aus der DE 30 12 736 B1 bekannt, hier werden sie jedoch als Drosselelemente verwendet und sind entsprechend anders ausgestaltet.

[0009] Zur Erfüllung der Aufgabe, die Stirngehäuse trotz der thermischen Dehnungen des Mantels ständig dichtend an den Mantel anzulegen, ist vorgesehen, daß die Zugstäbe außen einstellbare Federn, insbesondere Tellerfedern, aufweisen. Die Tellerfedern sind vorzugsweise zwischen einem Kragen einer Dichtbuchse in dem Stirngehäuse und einer Zugstabendmutter angeordnet. So ist es möglich, die Zugkraft der Zugstäbe feinfühlig in einem durch die Federn bestimmten Toleranzbereich einzustellen. Insgesamt ergibt sich eine sowohl leicht justierbare als auch mit geringen Kosten herstellbare Ausführung des gesamten Kühlsystems.

[0010] Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen weitere, auch erfinderische, Einzelheiten ebenso wie aus den Unteransprüchen entnehmbar sind. Im einzelnen zeigen:

FIG 1

eine erfindungsgemäße Walze in Seitenansicht,

FIG 2

eine Verteileinrichtung im Schnitt und

FIG 3

einen Schnitt durch ein Kühlkanal-Stirngehäuse mit Zugstab.

[0011] In FIG 1 bezeichnet 1 die Gießwalze, die in diesem Ausführungsbeispiel einen äußeren Mantel aus Kupfersegmenten 3 aufweist. In den Segmenten 3 sind Kühlkanäle 2 angeordnet, die in Achsrichtung der Walze 1 verlaufen. Die Ausbildung des Mantels in Segmentbauweise ist zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend, es können ebenso Mäntel verwendet werden, die als einstückige Ringe ausgebildet sind. Die Ausbildung des Mantels ist im wesentlichen eine Frage der Herstellungs- und Reparaturkosten.

[0012] Stirnseitig vor den Kühlkanälen 2 sind, jeweils Gruppen von Kühlkanälen zusammenfassende Stirngehäuse 4 angeordnet, von denen zwei in FIG 1 dargestellt sind. Die Größe der Stirngehäuse ist z.B. wie gezeigt derart, daß jeweils fünf Kühlkanäle 2 von einem Stirngehäuse 4 abgedeckt werden, es kann jedoch auch eine andere Zahl von Kühlkanälen 2 mit einem Stirngehäuse 4 versehen werden.

[0013] Außen um den Walzenzapfen 13 herum erstreckt sich ein Ringkörper 6, der den wesentlichen Teil der erfindungsgemäßen Kühlmittel-Verteileinrichtung bildet. In den Ringkörper 6 mündet die Kühlmittel-Zuleitung 8 ein, aus der das Kühlmittel in einen Ringraum 9 im Ringkörper 6 einströmt. Dieser Ringraum 9 dient als Verteiler und steht in einer aus FIG 2 ersichtlichen Weise mit dem freien Querschnitt 7 in Verbindung, aus dem, in dem durch Pfeile angedeuteten Kühlsektor 11, das Kühlmittel ungedrosselt in die Rohrstutzen 15 der Kühlmittelrohre 5 eintritt. Die Kühlmittelrohre 5 weisen angedeutete Längs-Ausdehnungselemente 10 auf. Der freie Querschnitt 7 steht ebenso wie der in der Ansicht von FIG 1 hinter der Abbildungsebene liegende Drosselspalt 12 mit dem Verteilvolumen 9 des Ringkörpers 6 in Verbindung. Der Ringspalt 14 zwischen dem feststehenden Ringkörper 6 und dem sich drehenden Walzenzapfen 13 mit dem weiter außen angeschraubten Kühlmittel-Zutrittsring 16 sorgt für die erforderliche Drehbeweglichkeit der Kühlmittelverteilelemente.

[0014] In FIG 2 bezeichnet 18 den Mantel des Walzenkerns 24 mit dem Walzenzapfen 25. Der Mantel 18 ist vorteilhaft segmentweise ausgebildet und mit Schrauben auf dem Kern 24 verschraubt. Er kann jedoch ebenso als massiver Ring ausgebildet sein. Durch den Mantel 18 ziehen sich Kühlkanäle 17, vorzugsweise mit eingelegten Zugstäben. Der Mantelvorsprung 19, der die Kühlmittelrohre 20 schützt und darüberhinaus Elemente einer Spaltdichtung oder elektrodynamischen Dichtung aufnehmen kann, ist eine Verlängerung des Mantels 18. Die Kühlmittelrohre 20 münden unten in einen mit dem Kern 24 mitdrehenden Ring 21, der gegenüber dem feststehenden Ringkörper 22 durch eine Spaltdichtung abgedichtet ist. In dem Ringkörper 22 befindet sich das Kühlmittel-Ringvolumen 26, durch das die Verteilung des Kühlmittels auf die Kühlmittelrohre 20 erfolgt. Die Zuleitung des Kühlmittels zu dem Ringkörper 22 erfolgt bei der Darstellung von FIG 2 hinter der Zeichenebene und ist durch die Durchtrittsöffnung 23 angedeutet. An die Durchtrittsöffnung 23 schließen sich die in FIG 1 sichtbaren Kühlmittel-Zuleitungsrohre an.

[0015] In FIG 3 bezeichnet 27 das Stirngehäuse der Kühlkanäle 37 an dem Mantel 36 der Walze. Das Stirngehäuse 27 ist durch Dichtringe 33 und 35 gegen den Mantel 36 bzw. gegen eine Buchse mit Kragen 34 abgedichtet. Auf dem Kragen 34 liegt eine Tellerfeder 29 auf, die auf der anderen Seite eine Scheibe 30 aufweist. Die Tellerfeder ist durch eine Mutter 31 auf dem Zugstab 28 mit einer vorherbestimmten Kraft einstellbar. So ergibt sich in Verbindung mit den Dichtringen 33 und 35 eine Abdichtung des Stirngehäuses 27. Das Stirngehäuse 27 geht in Richtung auf den Walzenzapfen in ein rohrförmiges Teil 32 über. Die Zugstange 37 ist in bekannter Weise einfach zylindrisch ausgebildet. Sie ist für die Durchströmung des Kühlmittels nicht hinderlich, wie das bekannte Beispiel bei wärmebeaufschlagten Tragrollen zeigt. Durch sie ist es möglich, einen konstanten Anpreßdruck für das Stirngehäuse 27 zu erzeugen, ohne daß der Mantel 36 mit Gewindebohrungen versehen werden müßte

Ansprüche

1. In Walzenzapfen gelagerte Walze für eine Einrichtung zum kontinuierlichen Gießen von metallischen Bändern mittels einer oder zweier derartiger Walzen, mit einem äußeren Mantel aus einem gut wärmeleitenden Material, der in einem Kühlsektor aus flüssigem Metall Erstarrungswärme ableitet, und einem mittigen in Walzenzapfen auslaufenden Kern, wobei durch den Mantel parallel zur Walzenachse Kühlkanäle verlaufen, die mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, beaufschlagt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Walzen (1) stirnseitig außen Kühlmittelrohre (5,20) angeordnet sind, die eine, vorzugsweise einstellbare Kühlmittel-Verteileinrichtung (6,22), die auf einem Walzenzapfen (19,25) angeordnet ist, mit den Kühlkanälen (2) verbinden.

2. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittel-Verteileinrichtung (6,22)derart ausgebildet ist, daß sie für den Kühlsektor (11) einen ungedrosselten (freien) Durchtritt des Kühlmittels erlaubt.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittel-Verteileinrichtung (6,22) derart ausgebildet ist, daß sie für den Mantelteil außerhalb des Kühlsektors (11) einen einstellbar gedrosselten Durchtritt für das Kühlmittel erlaubt.

4. Walze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittelrohre (5,20) jeweils eine Gruppe von Kühlkanälen (2) mit der Kühlmittel-Verteileinrichtung (6,22) verbindend ausgebildet sind.

5. Walze nach Anspruch 1,2,3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils eine Gruppe von Kühlkanälen (2) ein gemeinsames Stirngehäuse (4,17) aufweist, das die stirnseitigen Öffnungen der Kühlkanäle (2) der Gruppe überdeckend ausgebildet ist.

6. Walze nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittelrohre (5,20) Längenausgleichselemente (10) aufweisen.

7. Walze nach Anspruch 1,2,3,4,5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlkanäle (2) Innenelemente aufweisen, die als Zugstäbe (28) ausgebildet sind und über die das Stirngehäuse (4,27) der Kühlkanäle (2) dichtend an den wärmeleitenden Mantel (36) anpreßbar ist.

8. Walze nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugstäbe (28) außen einstellbare Federn, insbesondere Tellerfedern (29) aufweisen, die vorzugsweise zwischen einem Kragen (34) einer Dichtbuchse in dem Stirngehäuse (4,27) und einer Zugstab-Endmutter (31) angeordnet sind.

9. Walze nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zumindest auf einem Walzenzapfen (13,25) einen Kühlwasserverteiler (6,22) für außenliegende Kühlwasserrohre (5,20) aufweist, der insbesondere als einstellbarer Steuerkopf für nach Winkelbereichen unterschiedlich einstellbare Kühlmitteldurchflüsse ausgebildet ist.

Zeichnung