Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen eines Bartes an einer Schnittkante eines stranggegossenen Halbzeugs

Abstract

 Die Vorrichtung zum Entfernen eines Bartes (4) an einer Schnittkante (3) eines stranggegossenen Halbzeugs (1) umfasst einen Rotationskörper (21), der um eine in ihrer Position veränderbare Drehachse (22) rotierbar und dessen Oberfläche (26) mit dem Bart (4) in Kontakt bringbar ist. Ein Mittel (20) zum Anpressen der Oberfläche (26) mit einer vorgegebenen Anpresskraft (P₁) an die Schnittkante (3) mit dem Bart (4) ist vorgesehen. Das Mittel ermöglicht ein kontrolliertes Anpressen. Durch die Kontrolle der Anpresskraft wird ein sowohl für die Entbartungsvorrichtung als auch für das Halbzeug schonendes Entbarten ermöglicht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen eines Bartes an einer Schnittkante eines stranggegossenen Halbzeugs gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Entfernen eines Bartes mit der erfindungsgemässen Vorrichtung.

[0002] Beim Stranggiessen wird kontinuierlich in einer Stranggiesskokille eine Metallschmelze zum Erstarren gebracht und kontinuierlich ein zumindest an seiner Oberfläche erstarrter Metallstrang aus der Kokille gefördert. An einem Ende des ausgeförderten Stranges wird fortlaufend jeweils ein Abschnitt, der nach einer hinreichend langen Abkühlphase im Innern durcherstarrt ist, abgetrennt. Die abgetrennten Strangabschnitte bilden Zwischenprodukte, sogenanntes Halbzeug, das für eine Weiterverarbeitung vorgesehen ist und - abhängig von den weiteren Verarbeitungsschritten - bestimmten Qualitätsanforderungen genügen muss.

[0003] Beim Abtrennen von Strangabschnitten mittels Schneidbrennens entstehen an einzelnen Schnittkanten der erzeugten Schnittflächen sogenannte Bärte infolge der durch das Schneidbrennen hervorgerufenen thermischen und/oder thermochemischen Prozesse. Diese Bärte haben abhängig von einer Reihe von Parametern - beispielsweise dem Material des Stranges, der Temperatur des Stranges und den spezifischen Prozessen, die dem verwendeten Schneidbrennverfahren zugrunde liegen - unterschiedliche Materialeigenschaften, beispielsweise unterschiedliche chemische Zusammensetzungen oder unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Abweichend von den Eigenschaften des Materials im Innern des Stranges können die Bärte aus einem Material zusammengesetzt sein, das einen hohen Oxidanteil aufweist oder in hohem Masse spröde und/oder porös ist. Die Bärte stören wegen ihrer Materialeigenschaften und ihrer Grösse und Form bei der Handhabung des Halbzeugs zu Transportzwecken oder bei der Weiterverarbeitung des Halbzeugs, beispielsweise beim Walzen. Es ist deshalb erwünscht, die Entstehung von Bärten weitestgehend zu vermeiden und entstandene Bärte unmittelbar nach dem Schneiden des noch heissen Strangmaterials zu entfernen.

[0004] Ueblicherweise werden zur Entbartung von Schnittkanten mechanische Methoden verwendet. Eine Vorrichtung zum Entfernen eines Bartes mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist bekannt aus DE 37 00 207. In dieser Druckschrift ist eine Entbartungsvorrichtung beschrieben, die mindestens einen mittels eines Antriebes um eine Drehachse rotierbaren Rotationskörper aufweist, der von einer Welle mit mehreren daran nebeneinander pendelnd - beweglich befestigten Hämmern gebildet wird. Zur Entbartung einer Schnittkante eines Strangabschnitts wird der Rotationskörper in Rotation versetzt und der Strangabschnitt derart an dem Rotationskörper vorbeigeführt, dass die Bewegungsbahnen der Hämmer tangential zu der zu entbartenden Schnittkante verlaufen und mit dem Bart in Kontakt gebracht werden. Diese Entbartungsvorrichtung hat eine Reihe von Nachteilen. Um die erwünschte Entbartungseffizienz zu erreichen, ist eine hohe Drehzahl des Rotationskörpers erforderlich. Die Hämmer treffen in der Regel nicht ausschliesslich an den zu entfernenden Bart, sondern auch an die zu entbartende Schnittkante oder die Seitenflächen des Strangabschnitts. Dabei zerbrechen die Hämmer leicht, so dass zusätzlich Schutzmassnahmen gegen herumfliegende Hammerteile erforderlich sind. Weiterhin können die Schnittkanten und/oder die Seitenflächen des Strangabschnitts beschädigt werden. Um eine hohe Entbartungseffizienz zu erzielen, wird die Drehrichtung des Rotationskörpers so gewählt, dass ein Bart an einer Schnittkante an einem Ende des Strangabschnitts in eine Richtung abgeschlagen wird, die von der Schnittfläche am anderen Ende des Strangabschnitts weg weist. Die Entbartung der in Stranglaufrichtung vorauseilenden Seite des Strangabschnitts - der sogenannten Fussseite - erfordert deshalb eine andere Drehrichtung des Rotationskörpers als die Entbartung der in Stranglaufrichtung nacheilenden Seite des Strangabschnitts, der sogenannten Kopfseite. Zur Entbartung von Kopf- und Fussseite des Strangabschnitts mit einem Rotationskörper muss deshalb eine Möglichkeit zur Umkehrung der Drehrichtung vorgesehen werden. Alternativ ist es möglich - wie in DE 37 00 207 vorgeschlagen - für die Entbartung der Kopf- bzw. Fussseite jeweils verschiedene, in entgegengesetzten Richtungen rotierende Rotationskörper zu verwenden, die jeweils zu einem geeigneten Zeitpunkt in eine Entbartungsposition am Kopf bzw. Fuss des Strangabschnitts gebracht werden müssen.

[0005] Ausgehend von den genannten, aus dem Stand der Technik bekannten Problemen, stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen eines Bartes an einer Schnittkante eines stranggegossenen Halbzeugs derart zu schaffen, dass mit geringerem konstruktivem Aufwand eine für die verwendete Vorrichtung und das Halbzeug schonendere Entbartung möglich wird.

[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 20.

[0007] Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist einen Rotationskörper mit einer Drehachse, deren Position veränderbar ist, und ein Mittel zum Anpressen der Oberfläche des Rotationskörpers mit einer vorgegebenen Anpresskraft an die Schnittkante mit dem Bart auf. Wird der Bart an einer Stelle mit einer Anpresskraft belastet, die die mechanische Belastungsgrenze des Bartes oder der Verbindung des Bartes zur Schnittkante überschreitet, so bricht das Bartmaterial mindestens stückweise ab. Dadurch, dass die Position der Drehachse veränderbar und die Anpresskraft vorgebbar ist, kann die Beanspruchung der Vorrichtung und des zu entbartenden Strangabschnitts innerhalb tolerierbarer, definierter Grenzen gehalten werden, wenn der Bart und/oder die Schnittkante mit der Oberfläche des Rotationskörpers in Kontakt gebracht wird. Dadurch, dass die Anpresskraft während des Entbartungsvorgangs vorgegeben ist, können unvorhersehbare Belastungsspitzen, die zu erhöhtem Verschleiss an der Entbartungsvorrichtung oder Beschädigungen des Strangabschnitts führen, vermieden werden. Der Entbartungsvorgang ist deshalb besonders schonend durchführbar. Wegen der Kontrolle der Anpresskraft kann mit der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Produktionsanlage eine Vielzahl von Strangabschnitten mit der gleichen Präzision entbartet werden, selbst wenn die äussere Form der Strangabschnitte Toleranzen unterliegt und die verschiedenen, zu entfernenden Bärte eine unterschiedliche Gestalt und/oder Grösse oder unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Durch die Kontrolle der Anpresskraft ist stets für die gleichen, kontrollierten Entbartungsbedingungen gesorgt. Die Anpresskraft kann dabei optimiert bezüglich der Materialeigenschaften des Halbzeugs und/oder des Bartes vorgegeben werden.

[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Mittel zum Anpressen einen fluidmechanischen Antrieb, der beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden kann. Ein fluidmechanischer Antrieb ermöglicht auf einfache Weise die Kontrolle der Position des Rotationskörpers und der Anpresskraft, indem in einem mit einem Druckmittel gefüllten Hohlraum der Druck des Druckmittels und somit die Kraft auf ein durch Beaufschlagung mit dem Druckmittel bewegbares, mit der Drehachse des Rotationskörpers zusammenwirkendes Teil kontrolliert wird. Die Anpresskraft, mit der der Rotationskörper an die zu entbartende Schnittkante gepresst wird, kann während des gesamten Entbartungsvorgangs mit einer Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Drucks des Druckmittels im Hohlraum kontrolliert werden. Zur Kontrolle des Drucks im Hohlraum kann die erfindungsgemässe Vorrichtung beispielsweise mit einem steuer- und/oder regelbaren Ventil und einer entsprechenden Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Ventils nach vorgegebenen Regeln ausgerüstet werden. Die maximale erzielbare Anpresskraft kann durch Vorgabe des Eingangsdrucks in einer Versorgungsleitung, mit der das Druckmittel in den Hohlraum einleitbar ist, gezielt eingestellt werden.

[0009] In einer vorteilhaften Fortbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Oberfläche des Rotationskörpers mit Erhöhungen, beispielsweise mit Bolzen aus Hartmetall, versehen. Durch geeignete Wahl der Form der Erhöhungen, der Anordnung der Erhöhungen auf der Oberfläche des Rotationskörpers und des Materials, aus dem die Erhöhungen gebildet sind, kann die abrasive Wirkung des Rotationskörpers beim Entbarten optimiert werden.

[0010] Durch eine geeignete Anordnung der Erhöhungen können zusätzlich die beim Entbarten auf den Rotationskörper wirkenden Reaktionskräfte minimiert und somit die Lager der Drehachse des Rotationskörpers und der Antrieb, der den Rotationskörper in Rotation versetzt, vor übermässigem Verschleiss geschützt werden. Vorteilhaft ist beispielsweise eine Anordnung von benachbarten Erhöhungen längs Linien, die von einer Geraden parallel zur Drehachse des Rotationskörpers abweichen. Auf diese Weise kann die Zahl der Erhöhungen, die zur gleichen Zeit mit dem Bart längs der Schnittkante wechselwirken, so gering wie möglich gehalten werden und die beim Entbarten auf den Rotationskörper wirkenden Reaktionskräfte reduziert werden.

[0011] In einer weiteren Fortbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Oberfläche des Rotationskörpers von einer austauschbaren Ummantelung gebildet. Diese Vorrichtung ist besonders servicefreundlich gestaltet, zumal eine Erneuerung einer nach einer Vielzahl von Entbartungsvorgängen verschlissenen Oberfläche durch Austausch der Ummantelung möglich ist. Die Ummantelung kann einstückig ausgebildet sein oder aus mehreren Segmenten bestehen.

[0012] Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht es, zur Entbartung sowohl der Kopfseite als auch der Fussseite des Strangabschnitts jeweils dieselbe Drehrichtung des Rotationskörpers vorzusehen. Besonders gute Resultate sind erzielbar, wenn der zu entbartende Strangabschnitt und der Rotationskörper vor dem Anpressen des Rotationskörpers relativ zueinander entgegen der Drehrichtung der Oberfläche, bezogen auf die Kontaktstelle des Bartes an der Oberfläche des Rotationskörpers, bewegt werden. Auf diese Weise wird vermieden, dass Teile des entfernten Bartes zwischen den Rotationskörper und eine Seitenfläche des Strangabschnitts geraten und an die Strangoberfläche gepresst werden. Abgelöstes Bartmaterial wird so stets von der Oberfläche des Strangabschnitts weg bewegt.

[0013] Zur Optimierung der Entbartung ist es weiterhin vorteilhaft, vor dem Entbarten durch geeignete Massnahmen sicherzustellen, dass der zu entfernende Bart auf eine Temperatur unterhalb 800° C gebracht ist. Gegebenenfalls ist es zweckmässig, eine Kühlung vorzusehen, insbesondere am Kopfende, das in der Regel eine höhere Temperatur aufweist als das Fussende des Strangabschnitts.

[0014] Die Strangabschnitte, die von einem Strang kontinuierlich abgetrennt werden, sind in ihrer äusseren Form in der Regel nicht identisch. Die Strangabschnitte können beispielsweise unterschiedlich gekrümmt sein. Bei einer Folge von Strangabschnitten, die nacheinander zu einer Entbartungsvorrichtung transportiert werden, sind deshalb die Bahnen verschiedener Bärte statistischen Schwankungen unterworfen. Um mit der erfindungsgemässen Vorrichtung verschiedene Schnittkanten kontrolliert mit gleichbleibender Qualität zu entbarten, erweist es sich bei grossen statistischen Schwankungen der Bahnen verschiedener Bärte als zweckmässig, den Rotationskörper der Vorrichtung vor dem Auftreffen des Bartes auf dem Rotationskörper bezüglich der Bahn eines Bartes innerhalb vorgegebener Toleranzen in einer Entbartungsstellung zu positionieren. Die Bahnen verschiedener Bärte können messtechnisch erfasst werden, wobei eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Entbartungsstellung relativ zu einer Bahn innerhalb vorgegebener Toleranzen vorgesehen ist.

[0015] Verschiedene Konzepte sind zur Steuerung und/oder Regelung der Entbartungsstellung des Rotationskörpers denkbar. Die Positionierung des Rotationskörpers in einer Entbartungsstellung ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass die Drehachse des Rotationskörpers in einer bewegbaren Haltevorrichtung gelagert und die Haltevorrichtung gegen ein entsprechend angeordnetes Anschlagselement pressbar ist. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Entfernen eines Bartes ist vorgesehen, die Bahn des Bartes messtechnisch zu erfassen und die Position des Anschlagselements innerhalb vorgegebener Toleranzen an die Bahn des Bartes anzupassen. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zu entbartende Halbzeug selbst als Anschlagselement für die Haltevorrichtung des Rotationskörpers wirkt und die Haltevorrichtung mit einem Abstandshalter versehen ist, der derart geformt und derart angeordnet ist, dass der Rotationskörper beim Auftreffen des Halbzeugs auf den Abstandshalter von dem bewegten Halbzeug in die vorgesehene Entbartungsstellung relativ zur Bahn des zu entfernenden Bartes gezwungen wird.

[0016] Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert anhand schematischer Figuren.

[0017] Es zeigen:

Fig. 1

eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Entfernen eines Bartes in Seitenansicht bei der Entbartung einer Schnittkante am Fussende eines Strangabschnitts;

Fig. 2

die Vorrichtung gemäss Fig. 1 bei der Entbartung einer Schnittkante am Kopfende eines Strangabschnitts;

Fig. 3

eine weitere Ausführungsform des Rotationskörpers der Vorrichtung gemäss Fig. 1 im Querschnitt;

Fig. 4

eine weitere Ausführungsform des Rotationskörpers der Vorrichtung gemäss Fig. 1 in Draufsicht senkrecht zur Drehachse;

Fig. 5

die Vorrichtung gemäss Fig. 1, mit einer zusätzlichen Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Positionierung des Rotationskörpers bezüglich der Schnittkante und

Fig. 6

eine Modifikation der Vorrichtung gemäss Fig. 5, mit einer anderen Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Positionierung des Rotationskörpers bezüglich der Schnittkante.

[0018] Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist in Fig. 1 in einer Momentaufnahme beim Entfernen eines Bartes 4 an einer Schnittkante 3 einer fussseitigen Schnittfläche 2 eines Strangabschnitts 1 dargestellt. Es wird angenommen, dass sich der Strangabschnitt 1 auf einem Transport in Richtung des Pfeiles 5 in Längsrichtung des Strangabschnitts 1 befindet. Als Transportmittel ist beispielsweise ein nicht dargestellter Rollgang in einer Stranggiessanlage denkbar. Die gestrichelte Linie 10 in Fig. 1 stellt die beim Transport des Strangabschnitts 1 durchlaufene Bahn der Schnittkante 3 dar. Der Bart 4 in Fig. 1 hat die Form eines über einen schmalen Steg mit der Schnittkante 3 verbundenen, in Richtung des kopfseitigen Endes des Strangabschnitts 1 weisenden Wulstes.

[0019] Die Entbartungsvorrichtung in Fig. 1 umfasst einen Rotationskörper 21 in Form einer Walze mit einer Oberfläche 26 und mit einer Drehachse 22, einen nicht dargestellten Drehantrieb für den Rotationskörper 21 und ein Mittel 20 zum Anpressen der Oberfläche 26 senkrecht zur Transportrichtung 5 des Strangabschnitts 1. Das Mittel 20 umfasst eine um eine Drehachse 31 schwenkbare Haltevorrichtung 30 für die Drehachse 22 des Rotationskörpers 21 und einen fluidmechanischen Antrieb 35, der mit der Haltevorrichtung 30 über ein Kupplungsteil 39 zusammenwirkt und eine Schwenkbewegung des Rotationskörpers 21 um die Drehachse 31 in Richtung des Pfeils 32 ermöglicht. Die Schwenkbewegung des Rotationskörpers 21 in Richtung auf die Bahn 10 der zu entbartenden Schnittkante 3 ist eingeschränkt durch ein Anschlagselement 33. Der fluidmechanische Antrieb 35 ist ausgelegt als Linearantrieb, der eine Verschiebung des Kupplungsteils 39 und somit der Drehachse 22 des Rotationskörpers 21 relativ zu einem Fundament 37 des Antriebs 35 in Richtung des Pfeils 38 ermöglicht. Der Antrieb 35 umfasst einen Balg 36, der über eine Versorgungsleitung 40 mit einem Druckmittel füllbar ist. Der Eingangsdruck P des Druckmittels ist je nach Bedarf vorgebbar. Die Menge des im Balg 36 befindlichen Druckmittels ist mit Hilfe eines Ventils 45 kontrollierbar. Das Ventil ist steuer- und/oder regelbar. Zur automatischen Bedienung des Ventils 45 dient eine automatische Steuer- und oder Regeleinheit 46, die über eine Kontrollleitung 44 auf das Ventil 45 wirkt. Bei geschlossenem Ventil 45 hängt der Druck P₁ im Balg 36 ausser von der Menge des im Innern des Balgs 36 befindlichen Druckmittels auch von den über das Kupplungsteil 39 auf den Balg 36 übertragenen Kräften ab. Eine Messung des Drucks P₁ gibt deshalb auch Auskunft über die auf den Rotationskörper 21 wirkenden Reaktionskräfte. Zur Steuerung der von dem Rotationskörper 21 übertragenen Anpresskräfte ist deshalb vorgesehen, den Druck P₁ über eine entsprechende Druckmessleitung 47 mit in die Steuerung und/oder Regelung des Ventils 45 bei Bedarf einzubeziehen. Ueber ein zweites, von der Steuer- und/oder Regeleinheit 46 über eine Steuerleitung 49 bedienbares Ventil 48 kann Druckmittel aus dem Balg 36 abgeführt und so der Druck P₁ im Balg 36 reduziert werden.

[0020] In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist die Drehachse 22 parallel zur Schnittkante 3 am Fussende 2 des Strangabschnitts 1 ausgerichtet. Im Betrieb wird der Rotationskörper 21 vor Beginn des Entbartungsvorgangs mit Hilfe des Antriebs 35 in eine Entbartungsstellung gebracht, die so gewählt ist, dass die zu entbartende Schnittkante 3 beim Transport des Strangabschnitts 1 in Richtung des Pfeils 5 in Kontakt mit der Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 kommt. Da verschiedene Strangabschnitte in der Regel hinsichtlich ihrer Form gewissen Toleranzen unterworfen sind, ist die genaue Position einer Schnittkante bezüglich eines Transportpfades, beispielsweise der Transportebene eines Rollganges, nur innerhalb bestimmter Toleranzen vorhersagbar. Um ein Auftreffen des Strangabschnitts 1 auf den Rotationskörper 21 sicherzustellen, ist es zweckmässig, den Rotationskörper 21 vor Beginn des Entbartungsvorgangs so zu positionieren, dass die fussseitige Schnittkante 3 innerhalb der zu erwartenden Toleranzen nichttangential auf die Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 trifft. In der Entbartungsstellung es Rotationskörpers 21 gemäss Fig. 1 weist deshalb die zur Bahn 10 der Schnittkante 3 parallele Tangente 11 an den Rotationskörper 21 einen Abstand Δh > 0 auf. Als realistische Werte für Δh können 20 mm bis 40 mm angesehen werden. Eine leichte Reproduzierbarkeit der Entbartungsstellung wird ermöglicht durch das Anschlagselement 33, gegen das die Haltevorrichtung 30 gedrückt wird, wenn der Druck P₁ im Balg 36 einen bestimmten Mindestwert überschreitet. Zusätzlich wird es möglich, durch Vorgabe unterschiedlicher Drücke P₁ unterschiedliche Anpresskräfte zu realisieren und dennoch mit derselben Entbartungsstellung zu arbeiten.

[0021] Wenn die Schnittkante 3 mit dem Bart 4 auf den Rotationskörper 21 trifft, wird aufgrund des Gewichts des Strangabschnitts 1 der Rotationskörper 21 aus der anfänglich gewählten Entbartungsstellung gedrückt und Δh verkleinert. Die Grösse der Anpresskraft, mit der der Rotationskörper 21 an die Schnittkante 3 bzw. den Bart 4 gedrückt wird, hängt wesentlich ab von P₁ und in welchem Masse sich P₁ mit Δh verändert.

[0022] Durch geeignete Steuerung und/oder Regelung der Ventile 45 und 48 ist es möglich, P₁ und somit auch die Anpresskraft in den gewünschten Grenzen zu halten.

[0023] Wird der fluidmechanische Antrieb 35 als pneumatischer Antrieb ausgelegt, so ergibt sich wegen der hohen Kompressibilität gasförmiger Druckmittel, dass sich P₁ bei geschlossenen Ventilen 45 und 48 als Funktion von Δh wesentlich geringer verändert als beispielsweise bei einem hydraulischen Druckmittel. Ein pneumatischer Antrieb reagiert deshalb beim Auftreffen des Strangabschnitts 1 auf den Rotationskörper 21 weicher und erlaubt ein besonders schonendes Entbarten. Weiterhin sind geringere Anforderungen an eine Steuerung und/oder Regelung des Ventils 45 zu, stellen, um die Anpresskräfte in den erwünschten Toleranzen zu halten. In vielen Fällen genügt es, die Anpresskräfte nach Vorgabe des Eingangsdrucks P mit dem Ventil 45 geeignet einzustellen und während des Entbartens die Ventile 45 und 48 geschlossen zu halten.

[0024] Der Bart 4 an der fussseitigen Schnittfläche 2 kann besonders sauber und schonend entfernt werden, wenn der Rotationskörper 21 in Richtung des Pfeils 25 in Rotation versetzt wird, d.h. wenn die Oberfläche 26 und die Schnittkante 3 sich beim Aufeinandertreffen in entgegengesetzten Richtungen bewegen.

[0025] Fig. 2 zeigt die Entfernung eines Bartes 8 an einer Schnittkante 7 an der kopfseitigen Schnitffläche 6 des Strangabschnitts 1 mit der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 1. Zur Vereinfachung ist von der erfindungsgemässen Entbartungsvorrichtung lediglich der Rotationskörper 21 mit seinen Bewegungsfreiheitsgraden dargestellt. Durch eine zeitgerechte Vorgabe eines Mindestwertes für den Druck P₁ wird die Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 mit dem Bart 8 in Kontakt gebracht und die Anpresskraft des Rotationskörpers 21 nach vorgegebenen Regeln kontrolliert. Um am kopfseitigen Ende 6 des Strangabschnitts 1 optimale Entbartungsergebnisse zu erzielen, ist es wie bei der Entbartung der fussseitigen Schnittkante 3 vorteilhaft, wenn die Oberfläche 26 und die Schnittkante 7 beim Aufeinandertreffen in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, wie in Fig. 2 durch die Angabe der Drehrichtung 25 für den Rotationskörper 21 und die Bewegungsrichtung 5 für den Strangabschnitt 1 angedeutet ist.

[0026] In Fig. 2 ist zusätzlich eine Kühlvorrichtung, bestehend aus einer Sprühdüse 50 und einem Kühlmitteleinlass 51 dargestellt. Der Sprühfächer 52 der Sprühdüse 50 ist auf den kopfseitigen Bart 8 gerichtet. Durch die Sprühkühlung kann erreicht werden, dass der kopfseitige Bart 8 eine Temperatur unterhalb 800° C annehmen kann. Oberhalb 800° C sind Bärte in der Regel zu weich, um mit einer hohen Effizienz mechanisch abgetragen zu werden.

[0027] Die Figuren 3 und 4 zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die sich durch spezielle Ausgestaltungen der Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 auszeichnen.

[0028] Die Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 in Fig. 3 weist Erhöhungen 27 auf, die die abrasiven Eigenschaften des Rotationskörpers 21 verbessern. Die Erhöhungen 27 können beispielsweise Bolzen aus verschleissbeständigem Hartmetall sein. Die Erhöhungen 27 können aus Einzelteilen bestehen, die einzeln am Rotationskörper 21 befestigt sind. Die Erhöhungen 27 können aber auch - wie in Fig. 3 angedeutet ist - Bestandteile einer Ummantelung 24 sein, die die Oberfläche 26 des Rotationskörpers bildet. Die Ummantelung 24 ist lösbar an einem Kern 23 des Rotationskörpers 21 befestigt und kann nach einem Verschleiss der Oberfläche 26 als Ganzes oder in Form von einzelnen Segmenten ausgetauscht werden.

[0029] Der Rotationskörper 21 in Fig. 4 ist eine Abwandlung des Rotationskörpers 21 in Fig. 3 und zeichnet sich dadurch aus, dass die Erhöhungen 27 längs stückweise geraden Kurven 28a, 28b angeordnet sind, die aus einer Vielzahl von Kurvenstücken, die einen Winkel θ < 180° bilden, zusammengesetzt sind. Dadurch, dass benachbarte Erhöhungen 27 nicht auf einer Geraden parallel zur Drehachse 22 angeordnet sind, kann erreicht werden, dass die Zahl der Erhöhungen 27, die beim Entbarten zur gleichen Zeit mit einem Bart bzw. einer Schnittkante wechselwirken, möglichst gering gehalten wird, wenn die Drehachse 22 parallel zum Bart bzw. zur Schnittkante ausgerichtet ist. Weiterhin sind die Linien 28a und 28b in Richtung der Drehachse versetzt zueinander.

[0030] Bei solch einer Anordnung der Erhöhungen 27 können über die gesamte Länge des Rotationskörpers 21 beliebige Abschnitte eines am Rotationskörper 21 anliegenden Bartes zeitlich nacheinander von Erhöhungen getroffen werden. Durch Variation dieses Konzeptes kann bei geeigneter Wahl des die Erhöhungen 27 bildenden Materials, der Form und der Anordnung der Erhöhungen 27 die Entbartungseffizienz optimiert und die Beanspruchung der Entbartungsvorrichtung durch verschleissfördernde Einwirkungen minimiert werden. Bevorzugte Werte für die Höhe von Erhöhungen aus Hartmetall liegen im Bereich 1 - 5 mm.

[0031] Eine effiziente Entbartung mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird erzielt wenn die Geschwindigkeit der Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 zwischen 150 m/min und 400 m/min liegt, wobei bei weichen Bärten eine Geschwindigkeit in der Nähe des kleineren der beiden Grenzwerte ausreichend ist.

[0032] Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung in Fig. 1 oder Fig. 2 ist die Drehachse 22 bzw. die Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 parallel zu einer Schnittkante des Strangabschnitts 1 ausgerichtet. Grundsätzlich ist die erfindungsgemässe Vorrichtung auch wirksam einsetzbar, wenn die Drehachse 22 einen Winkel von bis zu 45° bzgl. der zu entbartenden Schnittkanten einnimmt. Diese Konfiguration ist beispielsweise vorteilhaft bei Schnittkanten an grossen, gekrümmten Flächen.

[0033] Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung in Fig. 1 ist angenommen, dass das Anschlagselement 33 eine feste Position einnimmt. Bei aufeinanderfolgenden Entbartungen der Schnittkanten 3 bzw. 7 verschiedener Strangabschnitte 1 ist deshalb gewährleistet, dass der Rotationskörper 21 jeweils die gleiche, durch die Tangente 11 charakterisierte Entbartungsstellung einnimmt. In der Stranggiesspraxis kommt es vor, dass die Formen verschiedener Strangabschnitte 1 nicht identisch sind, so dass die Bahnen 10 verschiedener Schnittkanten 3 bzw. 7 jeweils unterschiedliche Abstände Δh von der Tangente 11 aufweisen. Ist die statistische Streuung des Abstands Δh bei einer Vielzahl von Entbartungsvorgängen zu gross, so können einerseits einzelne Schnittkanten 3 bzw. 7 unvollständig entbartet werden oder anderseits auch Schnittkanten beschädigt werden, abhängig davon, in welchem Winkel α die jeweilige Schnittkante 3 bzw. 7 auf die Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 trifft.

[0034] Um verschiedene Schnittkanten 3 bzw. 7 mit gleichbleibender Qualität zu entbarten, ist es zweckmässig, die statistische Streuung des Abstandes Δh bzw. des Winkels α zu kontrollieren und mittels regelungstechnischer Massnahmen innerhalb vorgegebener Toleranzen zu halten, indem die Entbartungsstellung des Rotationskörpers 21 vor jedem Entbartungsvorgang an die jeweilige Bahn 10 oder zu entbartenden Schnittkanten 3 bzw. 7 angepasst wird. Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei verschiedene Varianten der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei denen eine Steuerung und/oder Regelung der Entbartungsstellung des Rotationskörpers 21 realisiert ist. Beispielhaft ist die Entfernung eines Bartes 4 an der fussseitigen Schnittkante 3 eines Strangabschnitts 1 dargestellt.

[0035] Die Vorrichtung in Fig. 5 ist eine Abwandlung der Vorrichtung gemäss Fig. 1, bei der eine Steuerung bzw. Regelung der Position des Anschlagselements 33 vorgesehen ist. Eine Vorrichtung 90 erfasst die momentane Anordnung L₁ des sich relativ zum Rotationskörper 21 bewegten Strangabschnitts 1, sorgt für eine Vorhersage der Bahn 10 der Schnittkante 3 und bewirkt gegebenenfalls mittels eines Steuersignals S₃₄ eine Verschiebung des Anschlagselements 33 in einer durch Pfeile 34 angedeuteten Bewegungsrichtung derart, dass die Haltevorrichtung 30, veranlasst durch auf die Steuer- und/oder Regeleinheit 46 einwirkende Steuer- bzw. Regelsignale S₄₆ der Vorrichtung 90 mittels des Antriebs 35 gegen das Anschlagselement 33 gepresst wird und der Rotationskörper 21 dabei die an die vorhergesagte Bahn 10 angepasste Entbartungsstellung innerhalb vorbestimmter Toleranzen annimmt.

[0036] Fig. 6 zeigt eine alternative Möglichkeit, eine Steuerung und/oder Regelung der Entbartungsstellung des Rotationskörpers 21 relativ zur Bahn 10 der Schnittkante 3 vorzunehmen. Bei der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung zum Entfernen eines Bartes 4 an der Schnittkante 3 dient der zu bearbeitende Strangabschnitt 1 selbst als Anschlagselement für die Haltevorrichtung 30, in der die Drehachse 22 des Rotationskörpers 21 gelagert ist. Aehnlich wie in Fig. 5 dient eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung 60 einer Erfassung der momentanen Anordnung L₁ des Strangabschnitts 1, einer Vorhersage der Bahn 10 der Schnittkante 3 und einer Beeinflussung der Position des Rotationskörpers 21 mittels auf die Steuer- und/oder Regeleinheit 46 einwirkenden Steuer- bzw. Regelsignalen S₄₆. Die Haltevorrichtung 30 ist mit einem Abstandshalter 69 versehen, der bezüglich der Drehachse 21 in Bewegungsrichtung 5 des Strangabschnitts 1 vorgeordnet ist. Um den Bart 4 an der Schnittkante 3 am Fuss des Strangabschnitts 1 zu entfernen, wird der Abstandshalter 69 vor dem Auftreffen der Schnittkante 3 auf die Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 unter Kontrolle der Steuer- und oder Regelvorrichtung 60 mit Hilfe des Antriebs 35 mit dem Strangabschnitt 1 in Kontakt gebracht. Die Kraft, mit der der Abstandshalter 69 an den Strangabschnitt 1 gepresst wird, kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 46 erfasst und kontrolliert werden. Bei einer geeigneten Form und Anordnung des Abstandshalters 69 wird die Drehachse 22 bezüglich der Bahn 10 der Schnittkante 3 derart auf Distanz gehalten, dass der Rotationskörper 21 automatisch eine vorgesehene Entbartungsstellung einnimmt, in der der Winkel α bzw. die Distanz Δh innerhalb vorgegebener Toleranzen reproduziert wird.

[0037] Zur Steuerung und/oder Regelung einer geeigneten Entbartungsstellung des Rotationskörpers 21 bei der Entbartung einer Schnittkante 7 am kopfseitigen Ende des Strangabschnitts 1 ist ein Abstandshalter 79 vorgesehen, der an der Haltevorrichtung 30 auf der dem Abstandshalter 69 gegenüberliegenden Seite, bezogen auf die Drehachse 22, angeordnet ist. Funktion und Aufbau des Abstandshalters 79 entsprechen Funktion und Aufbau des Abstandshalters 69, wobei angenommen ist, dass zur Entbartung der Schnittkante 7 des Strangabschnitts 1 sowohl die Richtung der Bewegung des Strangabschnitts 1 relativ zum Rotationskörper 21 als auch die Drehrichtung 25 des Rotationskörpers 21, verglichen mit den Verhältnissen bei der Entbartung der fussseitigen Schnittkante 3, umgekehrt wird.

[0038] Die Abstandshalter 69 bzw. 79 können auf vielfältige Weise zweckmässig realisiert werden. Beispielsweise können die Abstandshalter eine Kontaktfläche umfassen, die mit dem Strangabschnitt 1 in gleitenden oder rollenden Kontakt gebracht werden kann. In der Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel mit einer für gleitenden Kontakt ausgebildeten Kontaktfläche gewählt: Die Abstandshalter 69 bzw. 79 umfassen Kufen 70 bzw. 80 mit gekrümmten Gleitflächen 71 bzw. 81. Die gekrümmten Gleitflächen 71 bzw. 81 ermöglichen eine präzise Positionierung des Rotationskörpers 21 nach einer groben Vorpositionierung der Abstandshalter 69 bzw. 79 vor dem Kontakt zwischen Abstandshalter und Strangabschnitt. Die Abstandshalter 69 bzw. 79 müssen lediglich so vorpositioniert sein, dass der Strangabschnitt 1 mit irgendeiner Stelle der Gleitflächen 71 bzw. 81 in Kontakt gerät, um den Rotationskörper 21 in einer Zwangsbewegung in seine vorbestimmte Entbartungsstellung zu zwingen.

[0039] Experimente mit Strangabschnitten, die aus verschiedenen Stahlsorten gegossen sind, zeigen, dass bei der Wahl der optimalen Entbartungsstellung des Rotationskörpers 21 die chemische Zusammensetzung eines Strangabschnitts ein wesentlicher Parameter ist, der das Ergebnis eines Entbartungsvorgangs beeinflusst. Beispielsweise entstehen beim Brennschneiden von Stahlsträngen unterschiedlicher Stahlqualität jeweils Bärte, die eine unterschiedliche Grösse und - selbst bei gleicher Temperatur - verschiedene mechanische Eigenschaften haben. Abhängig von der Stahlsorte ergeben sich für den Winkel α, unter dem ein Bart bevorzugt auf die Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 treffen sollte, um eine gründliche Entfernung des Bartes, einhergehend mit einer möglichst schonenden Behandlung sowohl der zu bearbeitenden Schnittkante als auch des Rotationskörpers, zu ermöglichen, bevorzugte Werte zwischen 0.3° und 1,5°. Dabei sollte der für eine bestimmte Stahlsorte optimierte Wert für α in der jeweils angestrebten Entbartungsstellung auf ca. 20 % reproduziert werden, wobei bei härteren Stahlsorten jeweils kleinere Werte für α gewählt werden sollten als bei weicheren Stahlsorten. Unter diesen Bedingungen wird eine gründliche Entbartung erzielt, ohne die Schnittkante zu beschädigen. Wie aus Fig. 5 und 6 unmittelbar ersichtlich ist, besteht ein geometrischer Zusammenhang zwischen einem vorgegebenen Wert für α und dem für die Entbartungsstellung charakteristischen Abstand Δh zwischen der Bahn 10 der Schnittkante und der Tangente 11 an der Oberfläche 26 des Rotationskörpers 21 parallel zur Bahn 10. Optimierte Werte für α hängen auch ab von Details der Struktur der Oberfläche 26, beispielsweise der Beschaffenheit von möglicherweise vorhandenen Erhöhungen.

[0040] Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung in Fig. 6 sind die Kufen 70 bzw. 80 längs Pfeilen 73 bzw. 83 verstellbar, um α bzw. Δh gegebenenfalls - abhängig von den Materialeigenschaften der Strangabschnitte - optimal anpassen zu können.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Entfernen eines Bartes (4, 8) an einer Schnittkante (3, 7) eines stranggegossenen Halbzeugs (1), mit einem Rotationskörper (21), der um eine Drehachse (22) rotierbar ist und eine Oberfläche (26) aufweist, die in Kontakt mit dem Bart (4, 8) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Drehachse (22) veränderbar ist und ein Mittel (20) zum Anpressen der Oberfläche (26) mit einer vorgegebenen Anpresskraft (P₁) an die Schnittkante (3, 7) mit dem Bart (4, 8) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (20) einen fluidmechanischen Antrieb (35) umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (35) einen mit einem Druckmittel (40) füllbaren Hohlraum (36), ein durch Beaufschlagung mit dem Druckmittel (40) bewegbares, mit der Drehachse zusammenwirkendes Teil (35, 39) und eine Vorrichtung (45, 46, 48) zur Kontrolle des Drucks (P₁) des Druckmittels im Hohlraum (36) umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel mit einem vorgegebenen Eingangsdruck (P) durch ein Ventil (45) in den Hohlraum (36) einleitbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (46) zur Steuerung und/oder Regelung des Drucks (P₁) des Druckmittels im Hohlraum (36) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (45) steuer- und/oder regelbar ist und mit der Vorrichtung (46) zur Steuerung und/oder Regelung des Drucks (P₁) zusammenwirkt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (26) des Rotationskörpers (21) Erhöhungen (27) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (26) von einer austauschbaren Ummantelung (24) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Erhöhungen (27) längs Linien (28a, 28b) angeordnet sind, die von einer Geraden parallel zur Drehachse (22) abweichen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (27) aus Hartmetall gebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) relativ zur Drehachse (22) bewegbar ist und der Rotationskörper (21) bezüglich einer Bahn (10) der Schnittkante (3, 7) in einer Entbartungsstellung (11) positionierbar ist, in der die Bahn (10) die Oberfläche (26) schneidet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (22) in einer bewegbaren Haltevorrichtung (30) gelagert ist und dass die Haltevorrichtung (30) zusammen mit der Drehachse (22) mittels des Antriebs bewegbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (30) zur Positionierung des Rotationskörpers (21) in der Entbartungsstellung (11) gegen ein entsprechend angeordnetes Anschlagselement (33, 1) pressbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (60, 90) zur Steuerung und/oder Regelung der Entbartungsstellung (11) relativ zur Bahn (10) innerhalb vorgegebener Toleranzen (Δh) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (60, 90) zur Steuerung und/oder Regelung der Entbartungsstellung (11) eine Vorrichtung zur Positionierung (34) des Anschlagselements (33) umfasst.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass als das Anschlagselement das Halbzeug (1) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (30) einen Abstandshalter (69, 79) zum Halten eines Abstandes zwischen der Drehachse (22) und dem Halbzeug (1) umfasst.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (69, 79) eine Kontaktfläche (71) unfasst, die mit dem Halbzeug (1) in gleitenden oder rollenden Kontakt bringbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand anpassbar ist.

20. Verfahren zum Entfernen eines Bartes (4, 8) an einer Schnittkante (3, 7) eines stranggegossenen Halbzeugs (1) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 19, wobei die Vorrichtung einen Rotationskörper (21), der um eine Drehachse (22) rotierbar ist und eine Oberfläche (26) aufweist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (21) in Rotation um die Drehachse (22) versetzt wird und die Oberfläche (26) an den Bart (4, 8) und/oder die Schnittkante (3, 7) mit einer vorgegebenen Anpresskraft gepresst wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) und der Rotationskörper (21) vor dem Pressen relativ zueinander entgegen der Drehrichtung (25) der Oberfläche (26) bewegt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) und der Rotationskörper (21) vor dem Pressen relativ zueinander derart bewegt werden, dass die Schnittkante (3, 7) und/oder der Bart (4, 8) längs einer Bahn (10) nichttangential auf die Oberfläche (26) trifft und beim Pressen der Abstand der Drehachse (22) von der Bahn (10) vergrössert wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper an den Bart (4, 8) und/oder die Schnittkante (3, 7) mit einem fluidmechanischen Antrieb (35) gepresst wird, der einen mit einem Druckmittel (40) gefüllten Hohlraum (36) und ein durch Beaufschlagung mit dem Druckmittel (40) bewegbares, mit der Drehachse zusammenwirkendes Teil (35, 39) umfasst, und dass der Druck (P₁) des Druckmittels (40) im Hohlraum (36) geregelt und/oder gesteuert wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (22) beim Pressen einen Winkel, welcher kleiner als 45° ist, bezüglich der Schnittkante (3, 7) einnimmt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Bart (4, 8) auf eine Temperatur unterhalb 800° C gebracht wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 - 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft (P₁) in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften des Halbzeugs (1) und/oder des Bartes (4, 8) vorgegeben wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 - 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (21) vor dem Auftreffen des Bartes (4, 8) auf die Oberfläche (26) in einer Entbartungsstellung (11) relativ zur Bahn (10) innerhalb vorgegebener Toleranzen (α, Δh) positioniert wird.

Zeichnung