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EP2081712A1 - Vorrichtung für resonanzoszillation und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Vorrichtung für resonanzoszillation und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number
EP2081712A1
EP2081712A1 EP07818432A EP07818432A EP2081712A1 EP 2081712 A1 EP2081712 A1 EP 2081712A1 EP 07818432 A EP07818432 A EP 07818432A EP 07818432 A EP07818432 A EP 07818432A EP 2081712 A1 EP2081712 A1 EP 2081712A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
continuous casting
layers
oscillating device
fiber composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07818432A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Von Wyl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Siemag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Siemag AG filed Critical SMS Siemag AG
Publication of EP2081712A1 publication Critical patent/EP2081712A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/053—Means for oscillating the moulds

Definitions

  • the invention relates to an oscillating device for continuous casting molds for casting of liquid metal, in particular of liquid steel material, with at least one extending between a stationary mold frame and Anlenkungs- or clamping points, the continuous casting mold-carrying spring made of fiber composite material; and at least one drive device for displacing the spring and the continuous casting mold carried by the spring into controlled vibrations, such as, for example, resonant vibrations. Furthermore, the invention relates to a method for producing a spring.
  • EP 0 468 607 B2 discloses a liquid-cooled, oscillatably mounted mold for the continuous casting of metals, in particular for steel, with a shaping wall of a particularly metallic material which is fastened to support plates and provided with connections for a cooling liquid for cooling the wall is, wherein on opposing support plates on the side facing away from the wall side of the broad sides directly or via the support plates connected to the flanges spring elements which have in the same direction with the casting a significantly lower stiffness relative to the two transverse directions, are fixed in a uniform distribution on one side, the Spring elements extend in a direction transverse to the casting direction, the opposite ends of the spring elements are fastened to support plates, the support plates are connected to a stationary base frame, to the support plates an oscillating device, and the position of the spring elements is aligned at the center of curvature of the mold in the manner and the point of articulation of the spring elements on the support plate is offset by the amount of static deflection such that they occupy such a position in the loaded state, as in
  • the invention is a development of the prior art according to WO 2005/105 341 A1.
  • Oscillating devices for continuous casting molds in which springs, spring assemblies or spring bundles made of fiber composites are used, have proven themselves.
  • the ratio of tensile strength and high modulus of elasticity to the lowest compressive strength of the fiber composite in the known embodiments is unfavorable and disadvantageous.
  • the invention is therefore based on the object to provide an apparatus and a method by which the o.g. Disadvantages are avoided.
  • the decisive advantage of the oscillating device according to the invention is that the two-layered spring according to the invention, with its shape made of endless fibers, has a higher spring stiffness than the known ones Execution of steel and the prior art according to WO 2005/105 341 A1.
  • An embodiment of the invention provides that the cavity at the ends of the spring, which is produced in the manufacture by an inserted winding core, which is removed after manufacture, is filled by means of an elastomer. As a result, a direct pressing together of the two layers is avoided and the friction is reduced. In the Einspan Symposiumen example, an adhesive layer is present. The gap between the two clamping ends can, but need not, be filled with an elastomer.
  • a large part of the longitudinal tension is transmitted by shear stresses in the joint between fiber composite stratification and steel core.
  • the ratio of low pressure to high tensile strength depends on the selected fiber composite and is not changed by the described embodiment. He is only taken into account by longitudinal forces are removed not by normal force but by adhesion / cohesion in the joint. The risk of destruction of the material matrix is reduced.
  • the spring or the springs are tensioned with the webs in the longitudinal direction.
  • the articulation or clamping point is moved over a screw in the longitudinal direction.
  • the invention also relates to a method for producing a spring for an oscillating device for continuous casting molds for the casting of liquid metal, in particular of liquid steel material.
  • the method is characterized in that the spring is wound in one piece with at least two mutually spaced layers of fiber composites endlessly.
  • the production of the spring according to the invention is carried out such that two hubs are fixed in a mounting device to a predetermined distance and then the spring is constructed by winding the endless fibers or the endless fiber composite.
  • 1 is a perspective view of an oscillating device, in
  • Figure 2 is a side view in the direction "A" against the spring - attachment.
  • FIG. 3 is a sectional side view of a Anschungs- or clamping point at the left end of the spring with view of section A - A;
  • FIG. 4 shows a perspective view of a spring with inserted winding core.
  • FIG. 5 is a sectional side view of a Anschungs- or clamping point at the left end of the spring with view of section A - A in the embodiment of Figure 4 and 6 shows a sectional side view of a Anschungs- or clamping point at the right end of the spring in a special embodiment.
  • a continuous casting mold 1 is mounted so that it can vibrate in a stationary mold frame 2, which also carries water tanks 3 for the supply and removal of cooling water.
  • the mold frame 2 has at both ends of the rectangular basic shape in each case upper and lower pairs of articulation or clamping points 4 for springs 5.
  • the springs are so-called leaf springs and consist of a fiber composite material.
  • the springs 5 have a right end 6 and a left end 7. The ends 6, 7 are located in the Anlenkungs- or clamping points 4 and are clamped there by means of screws 8 firmly.
  • the spring 5 is connected by means of a clamping point 10 with the continuous casting mold 1.
  • the oscillating device consists of at least one upper spring 5a and one lower spring 5b.
  • the length of the springs 5 corresponds approximately to the distance from the outer edges of the Anschungs- or clamping points. 4
  • FIG 3 the left end 7 of the spring 5 according to the invention is shown.
  • four springs 5 are clamped and clamped by means of screws 8.
  • the screws 8 are located next to the springs 5, the fiber flow of the springs 5 is not destroyed.
  • the two two-ply springs 5 thus form four parallel layers 11, wherein each two adjacent layers 11 are connected at their ends 6 and 7. This is made possible by the endless formation of the fibers. Every feather is almost endless.
  • an elastomer is inserted at the ends 6, 7 between the two-ply springs 5 to fill the post-winding cavity 12 created by the removal of the winding core 13 and to minimize friction.
  • the spring according to the invention is produced, for example, such that two winding cores 13 are fixed in a mounting device to a predetermined distance and then the spring is constructed by winding the fibers or the fiber composite.
  • FIG. 4 shows a spring 5 with a winding core 13 arranged between the layers 11 and having webs 14 on its longitudinal edges.
  • the webs 14 are designed so that they project beyond the tops of the layers 11. This allows a different form of clamping of the spring fifth
  • FIG. 5 shows this form of clamping.
  • two springs 5 that is to say four layers 11 fiber composite material, are firmly clamped by means of the webs 14. The four layers 11 are not clamped.
  • FIG. 6 A special feature is shown in FIG 6.
  • the springs 5 can be clamped with the webs 14 in the longitudinal direction.
  • the Anlenkungs- or clamping point 4 is moved via a screw 15 in the longitudinal direction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Bei einer Oszillationsvorrichtung für Stranggießkokillen (1) zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Stahlwerkstoff, mit mindestens einer zwischen einem ortsfesten Kokillenrahmen (2) und Anlenkungs- bzw. Einspannstellen (4) verlaufenden, die Stranggießkokille (1) tragenden Feder (5) aus Faserverbundwerkstoff; und mit mindestens einer Antriebsvorrichtung zum Versetzen der Feder (5) und der von der Feder (5) getragenen Stranggießkokille (1) in geregelte Schwingungen, wie bspw. Resonanzschwingungen, ist die Feder (5) einteilig mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Lagen (11) aus Faserverbundwerkstoff endlos gewickelt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Feder.

Description

Vorrichtung für Resonanzoszillation und Verfahren zu deren Herstellung.
Die Erfindung betrifft eine Oszillationsvorrichtung für Stranggießkokillen zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Stahlwerkstoff, mit mindestens einer zwischen einem ortsfesten Kokillenrahmen und Anlenkungs- bzw. Einspannstellen verlaufenden, die Stranggießkokille tragenden Feder aus Faserverbundwerkstoff; und mit mindestens einer Antriebsvorrichtung zum Versetzen der Feder und der von der Feder getragenen Stranggießkokille in geregelte Schwingungen, wie bspw. Resonanzschwingungen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Feder.
Aus EP 0 468 607 B2 ist eine flüssigkeitsgekühlte, oszillierbar gelagerte Kokille für das Stranggießen von Metallen bekannt, insbesondere für Stahl, mit einer formgebenden Wandung aus einem insbesondere metallischen Werkstoff, die an Stützplatten befestigt ist und mit Anschlüssen für eine Kühlflüssigkeit zur Kühlung der Wandung versehen ist, wobei sich an sich gegenüberliegenden Stützplatten an der der Wandung abgekehrten Seite der Breitseiten direkt oder über den mit den Stützplatten verbundene Flansche Federelemente, die gleichsinnig mit der Gießrichtung eine wesentlich geringere Steifigkeit gegenüber den beiden Querrichtungen aufweisen, in gleichmäßiger Verteilung einseitig befestigt sind, die Federelemente sich in einer Richtung quer zur Gießrichtung erstrecken, die gegenüberliegenden Enden der Federelemente an Tragplatten befestigt sind, die Tragplatten mit einem ortsfesten Grundrahmen verbunden sind, an den Stützplatten eine Oszillationsvorrichtung angreift, und die Lage der Federelemente auf dem Krümmungsmittelpunkt der Kokille in der Weise ausgerichtet ist und der Anlenkpunkt der Federelemente an der Stützplatte um den Betrag der statischen Durchsenkung derart versetzt ist, dass sie im belasteten Zustand eine derartige Lage einnehmen, wie sie im unbelasteten Zustand bei Ausrichtung auf den Krümmungsmittelpunkt bzw. eine durch den Krümmungs- mittelpunkt gelegten Achse einnehmen würde. In der WO 2005 / 105 341 A1 wird eine Oszillationsvorrichtung für Stranggießkokillen zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Stahlwerkstoff, beschrieben, mit mehreren zwischen einem ortsfesten Kokillenrahmen und Anlenkungs- bzw. Einspannstellen verlaufenden, die Stranggießkokille tragenden und in geregelte Schwingungen, wie bspw. Resonanzschwingungen, mittels Antriebspaaren versetzenden Federn oder Federpaketen. Zur Anwendung gelangen Federn, Federpakete oder Federbündel aus Faserverbundwerkstoffen mit bei Arbeitstemperaturen von ca. 20 - 80 0 C hoher Korrosionsbeständigkeit, hoher Dauerstandsfestigkeit, mechanischer Beständigkeit bei gegebener Steifigkeit und mit mechanischen Eigenschaften ähnlich denen von Federstahl.
Die Erfindung ist eine Weiterbildung des Standes der Technik nach der WO 2005 / 105 341 A1.
Oszillationsvorrichtungen für Stranggießkokillen, bei denen Federn, Federpakete oder Federbündel aus Faserverbundwerkstoffen eingesetzt sind, haben sich bewährt. Es hat sich aber herausgestellt, dass das Verhältnis von Zugfestigkeit und hohem Elastizitätsmodul zu geringster Druckfestigkeit des Faserverbundes bei den bekannten Ausführungen ungünstig und von Nachteil ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit dem die o.g. Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Oszillati- onsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 die Feder einteilig mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Lagen aus Faserverbundwerkstoff endlos gewickelt ist.
Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Oszillationsvorrichtung liegt darin, dass die erfindungsgemäße zweilagige Feder mit ihrer aus endlosen Fasern hergestellten Form eine höhere Federsteifigkeit gegenüber den bekannte Ausführungen aus Stahl und dem Stand der Technik nach WO 2005 / 105 341 A1 aufweist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlraum an den Enden der Feder, der bei der Herstellung durch einen eingelegten Wickelkern, der nach der Fertigung entfernt wird, entsteht, mittels eines Elastomers ausgefüllt wird. Hierdurch wird ein direktes Aufeinanderpressen der beiden Lagen vermieden und die Reibung wird reduziert. In den Einspanbereichen ist beispielsweise eine Kleberschicht vorhanden. Der Spalt zwischen den beiden Einspannenden kann, muss aber nicht, mit einem Elastomer gefüllt werden.
Weiterhin ist bei einer speziellen Ausbildung vorgesehen, den Wickelkern zwischen den beiden Lagen der Feder zu belassen. Anstatt den Hohlraum mit einem Elastomer auszufüllen bleibt der Wickelkern an Ort und Stelle. Zum besseren Festklemmen und um die Enden der Federn nicht zu stark zu belasten sind an den Längskanten der Wickelkerne Stege ausgebildet. Diese nehmen die Klemmkraft auf und tragen die Kräfte in die Anlenkungs- und Einspannstellen ab. Die Feder ist unbelastet.
Gemäß der Erfindung wird ein großer Teil des Längszuges durch Schubspan- nungen in der Klebefuge zwischen Faserverbund-Schichtung und Stahlkern übertragen. Das Verhältnis von geringer Druck- zu hoher Zugfestigkeit ist vom gewählten Faserverbund abhängig und wird durch die beschriebene Ausführung nicht verändert. Ihm wird nur Rechnung getragen, indem nicht per Normalkraft sondern über Adhäsion / Kohäsion in der Fuge Längskräfte abgetragen werden. Die Gefahr einer Zerstörung der Werkstoffmatrix wird reduziert.
In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass mittels der rechten oder der linken Anlenkungs- bzw. Einspannstelle die Feder bzw. die Federn mit den Stegen in Längsrichtung gespannt werden. Hierzu wird die Anlenkungs- bzw. Ein- spannstelle über eine Schraube in Längsrichtung bewegt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Feder für eine Oszillationsvorrichtung für Stranggießkokillen zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Stahlwerkstoff. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feder einteilig mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Lagen aus Faserverbundwerkstoffen endlos gewickelt wird.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Feder erfolgt derart, dass zwei Wickelkerne in einer Montagevorrichtung auf einen vorgegebenen Abstand fixiert werden und dann die Feder durch Wickeln der endlosen Fasern oder des endlosen Faserverbundes aufgebaut wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von sehr schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Oszillationsvorrichtung, in
Form von einem Rahmen mit Wasserkästen und Federn, jedoch ohne die (nur strichpunktiert angedeutete) Stranggießkokille;
Fig. 2 eine Seitenansicht in Richtung "A" gegen die Feder - Befestigung;
Fig. 3 in geschnittener Seitenansicht eine Anlenkungs- bzw. Einspannstelle am linken Ende der Feder mit Ansicht von Schnitt A - A;
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine Feder mit eingelegtem Wickelkern;
Fig. 5 in geschnittener Seitenansicht eine Anlenkungs- bzw. Einspannstelle am linken Ende der Feder mit Ansicht von Schnitt A - A in Ausführung nach Figur 4 und Fig.6 in geschnittener Seitenansicht eine Anlenkungs- bzw. Einspannstelle am rechten Ende der Feder in einer speziellen Ausgestaltung.
Gemäß den Figuren 1 und 1A ist eine Stranggießkokille 1 in einem ortsfesten Kokillenrahmen 2, der auch Wasserkästen 3 für die Zu- und Abfuhr von Kühlwasser trägt, schwingungsfähig gelagert. Der Kokillenrahmen 2 weist an beiden Enden der rechteckigen Grundform jeweils obere und untere Paare von Anlenkungs- bzw. Einspannstellen 4 für Federn 5 auf. Die Federn sind sogenannte Blattfedern und bestehen aus einem Faserverbundwerkstoff. Die Federn 5 haben ein rechtes Ende 6 und ein linkes Ende 7. Die Enden 6, 7 befinden sich in den Anlenkungs- bzw. Einspannstellen 4 und werden dort mittels Schrauben 8 fest geklemmt. In der Mitte 9 ist die Feder 5 mittels einer Spannstelle 10 mit der Stranggießkokille 1 verbunden. Wie dargestellt besteht die Oszillationsvorrich- tung aus mindestens einer oberen Feder 5a und einer unteren Feder 5b. Die Länge der Federn 5 entspricht in etwa dem Abstand von den Außenkanten der Anlenkungs- bzw. Einspannstellen 4.
In Figur 3 ist das linke Ende 7 der erfindungsgemäßen Feder 5 dargestellt. In der Anlenkungs- bzw. Einspannstelle 4 werden zwei Federn 5 eingespannt und mittels Schrauben 8 fest geklemmt. Die Schrauben 8 befinden sich dabei neben den Federn 5, der Faserverlauf der Federn 5 wird nicht zerstört. Die zwei zwei- lagigen Federn 5 bilden somit vier parallel verlaufende Lagen 11 , wobei je zwei benachbarte Lagen 11 an ihren Enden 6 und 7 verbunden sind. Dieses wird durch die endlose Ausbildung der Fasern ermöglicht. Jede Feder ist quasi endlos. In der in Figur 3 dargestellten Ausführung ist an den Enden 6, 7 zwischen den zweilagigen Federn 5 beispielsweise ein Elastomer eingefügt, um den nach dem Wickeln vorhandenen Hohlraum 12, der durch das Entfernen des Wickelkernes 13 entsteht, zu füllen und die Reibung zu minimieren. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Feder erfolgt beispielsweise derart, dass zwei Wickelkerne 13 in einer Montagevorrichtung auf einen vorgegebenen Abstand fixiert werden und dann die Feder durch Wickeln der Fasern oder des Faserverbundes aufgebaut wird.
Figur 4 zeigt eine Feder 5 mit zwischen den Lagen 11 angeordnetem Wickelkern 13, der an seinen Längskanten Stege 14 aufweist. Die Stege 14 sind so ausgelegt, dass sie die Oberseiten der Lagen 11 überragen. Dieses ermöglicht eine andere Form des Einspannens der Feder 5.
In Figur 5 ist diese Form des Einspannens dargestellt. In der Anlenkungs- bzw. Einspannstelle 4 sind zwei Federn 5, also vier Lagen 11 Faserverbundstoff, mit- tels der Stege 14 fest geklemmt. Die vier Lagen 11 werden nicht geklemmt.
Eine Besonderheit zeigt Figur 6. Gemäß der dort gezeigten Ausführung einer rechten Anlenkungs- bzw. Einspannstelle 4 können die Federn 5 mit den Stegen 14 in Längsrichtung gespannt werden. Hierzu wird die Anlenkungs- bzw. Einspannstelle 4 über eine Schraube 15 in Längsrichtung bewegt.
Bezugszeichenliste
1 Stranggießkokille
2 Kokillenrahmen
3 Wasserkasten
4 Anlenkungs- bzw. Einspannstelle
5 Feder
6 rechtes Ende
7 linkes Ende
8 Schraube
9 Mitte
10 Spannstelle
11 Lage
12 Hohlraum
13 Wickelkern
14 Steg
15 Schraube

Claims

Patentansprüche
1. Oszillationsvorrichtung für Stranggießkokillen (1 ) zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Stahlwerkstoff, mit mindestens einer zwischen einem ortsfesten Kokillenrahmen (2) und
Anlenkungs- bzw. Einspannstellen (4) verlaufenden, die Stranggießkokille (1 ) tragenden Feder (5) aus Faserverbundwerkstoff; und mit mindestens einer Antriebsvorrichtung zum Versetzen der Feder (5) und der von der Feder (5) getragenen Stranggießkokille (1 ) in geregelte Schwingungen, wie bspw. Resonanzschwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) einteilig mit mindestens zwei zueinander beabstande- ten Lagen (11 ) aus Faserverbundwerkstoff endlos gewickelt ist.
2. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an den Anlenkungs- bzw. Einspannstellen (4) zwischen den beiden Lagen (11 ) ein nach dem Wickeln vorhandener Hohlraum (12) mit einem Elastomer gefüllt ausgebildet ist.
3. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an den Anlenkungs- bzw. Einspannstellen (4) zwischen den beiden Lagen (11 ) ein nach dem Wickeln vorhandener Hohlraum (12) mit einem
Wickelkern (13) gefüllt ausgebildet ist.
4. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkern (13) an seinen Längsseiten mit Stegen (14) ausgebildet ist.
5. Oszillationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anlenkungs- bzw. Einspannstelle (4) in Längsrichtung bewegt ausgebildet ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Feder für eine Oszillationsvorrichtung für Stranggießkokillen (1 ) zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Stahlwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) einteilig mit mindestens zwei zueinander beabstande- ten Lagen (11 ) aus Faserverbundwerkstoffen endlos gewickelt wird.
EP07818432A 2006-10-10 2007-09-26 Vorrichtung für resonanzoszillation und verfahren zu deren herstellung Withdrawn EP2081712A1 (de)

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DE200610048086 DE102006048086A1 (de) 2006-10-10 2006-10-10 Vorrichtung für Resonanzoszillation und Verfahren zu deren Herstellung
PCT/EP2007/008348 WO2008043434A1 (de) 2006-10-10 2007-09-26 Vorrichtung für resonanzoszillation und verfahren zu deren herstellung

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EP07818432A Withdrawn EP2081712A1 (de) 2006-10-10 2007-09-26 Vorrichtung für resonanzoszillation und verfahren zu deren herstellung

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EP (1) EP2081712A1 (de)
CN (1) CN101522338A (de)
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WO (1) WO2008043434A1 (de)

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