LOTZ, Horst, K. (Robert-Bosch-Strasse 3, Hofheim-Wallau, 65207, DE)
Patentansprüche
1. Strangbrennschneidmaschine (1) zum Brennschneiden von gegossenen kalten und heißen Knüppeln, Blöcken und Brammen aus Stahl in und nach Stahlstranggießanlagen mit einem Kranturm (2) und einem quer zur Gießstrangrichtung ausgerichteten Ausleger (4), auf dem ein oder zwei Brennerwagen (5) mit Schneidbrennern (6) quer zum Gießstrang (3) verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kranturm (2) ortsfest neben dem Gießstrang (3) angeordnet ist und einen in einem bestimmten Winkelbereich horizontal verschwenkbaren Gelenkarm (13) aufweist, an dem horizontal drehbar der Ausleger (4) angelenkt ist, wobei der Ausleger (4) mit einem entlang des Gelenkarms (13) und/oder des Auslegers (4) verfahrbaren Hubwagen (15) mit Drehlager (16) verbunden ist, um welches der Ausleger (4) derart drehbar ist, dass dieser während des Brennschneidens NC-gesteuert stets im rechten Winkel zur Gießstrangrichtung ausgerichtet ist und der Gelenkarm
(13) gleichzeitig die Betriebsmittel- und gegebenenfalls Kühlwasserzufuhr sowie Versorgungsleitungen und Steuerkabel als Sammelleitung (21) aufnimmt.
2. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkarm (13) in einem Winkel von mindestens 90° über den Gießstrang (3) verschwenkbar ist .
3. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (4) zu Reparatur- und Wartungszwecken nach außerhalb des Gießstranges (3) verschwenkbar ist.
4. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubwagen (15) vorzugsweise auf Rädern (20) auf der Oberseite des Gelenkarms (13) bzw. des Auslegers (4) verfahrbar ist.
5. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranturm (2) eine vertikale Säule
(9) aufweist, an welcher der Gelenkarm (13) drehbeweglich angelenkt und die Säule (9) mit Seil, Kette, Zahnstange, Hubkolbenzylinder (10) oder dergleichen zum Heben und Senken des Auslegers (4) höhenverstellbar ausgebildet ist.
6. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Säule (9) des Kranturms (2) drehbar ausgebildet ist.
7. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Brennschneiden erforderlichen Elemente, wie Schneidbrenner (6), motorischer Schneidantrieb mit Getriebe und Elektromotor, eine Halterung für die Sammelleitung (21), sowie Gassteuerungsteile, wie Ventile, Messgeräte sowie Kantentaster (7) und Wegbegrenzungsschalter am Ausleger (4) angeordnet sind.
8. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (4) mit einer Wärmeisolierung und Aufsetzkufen (8) für den Gießstrang (3) versehen ist.
9. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (4) zur Wärmerisolierung aus einer Kühlwasser durchflossenen, rahmenartigen Fachwerkkonstruktion besteht.
10. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Kranturm (2) im Wesentlichen ein Drehantrieb (14), Hubantrieb (17), Elektrostation (11), Gasstation (12) und gegebenenfalls weitere Steuermittel angeordnet sind.
11. Strangbrennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkarm (13) aus zwei halben ineinander gelegten und verschweißten Rohren (22,23) besteht, deren mondsichelförmiger Hohlraum (24) als Kühlwasserraum und der darüber liegende halbkreisförmige Freiraum (25) zur Aufnahme der Sammelleitung (21) dienen . |
STRANGBRENNSCHNEIDMASCHINE MIT EINEM ORTFEST DREHBAREN KRANTURM
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Strangbrennschneidmaschine zum Brennschneiden von gegossenen kalten und heißen Knüppeln, Blöcken und Brammen aus Stahl in und nach Stahlstrang- gießanlagen mit einem Kranturm und einem quer zur Gießstrang- richtung ausgerichteten Ausleger, auf dem ein oder zwei Brennerwagen mit Schneidbrennern quer zum Gießstrang verfahrbar sind.
Endlos vergossene Stränge aus Stahl in Stranggießanlagen müs- sen zur Weiterverarbeitung in transportable und den Endprodukten entsprechende Längen unterteilt werden. Diese überwiegend heißen Knüppel, Blöcke oder Brammen werden üblicherweise durch SauerstoffSchneidbrenner an einer Strangbrennschneidmaschine abgetrennt. Bei einer solchen Strangbrennschneidma- schine verwandelt ein Schneidsauerstoffstrahl den auf Zündtemperatur gebrachten Stahl in eine abfließende Oxydschlacke und erzeugt so eine Fuge, die bei Bewegung in einen Schnitt auswächst .
Bei den meisten bekannten Ausführungen von Strangbrennschneidmaschinen handelt es sich um robuste, überwiegend portalartige, mit Wasserplatten gegen die starke vom Strang abgestrahlte Hitze geschützte, auf zu beiden Seiten des Stranges angeordneten Schienen verfahrende Maschinengehäuse aus zusammengeschweißten schweren Profilen und Stahlplatten. Eine ebenso erzeugte Brennerwagenlaufbahn an diesem Portal trägt die im Wesentlichen ungeschützten Brennerwagen mit den Schneidbrennern und die versorgenden Schläuche und Kabel, die in Schlauch- und Kabelschleppketten geführt werden.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 020 415.8 wird eine Strangbrennschneidmaschine beschrieben, die im Wesentlichen aus einem am Werkstück, d.h. dem Gießstrang, entlang verfahrbaren Turmwagen mit Fahrantrieb, Gegengewicht, Hubantrieb, Elektrostation, Gasstation, Höhenwagen und einem mit Scharnieren zum Ausschwenken eines mit einem Schwenkantrieb drehbar gelagerten, rahmenartigen Auslegers besteht, auf dem ein oder zwei in rundum Wasser durchflossene Kühlmäntel ein- geschobene Brennerwagen mit Schneidbrenner quer zum Werkstück verfahrbar sind.
Bei notwendigen Reparatur- und Wartungsarbeiten an der Strangbrennschneidanlage kann es infolge von Betriebsstörun- gen aller Art zum Stillstand der Anlage kommen, was mit enormen Kosten- und Zeitaufwand verbunden ist. Beim Reparatur- und Wartungspersonal kann es wegen der unmittelbaren Arbeitsnähe am heißen Strang und der damit verbundenen Hitzeabstrah- lung zu mehr oder weniger starken Verletzungen führen. Um dies zu vermeiden und Wartungsarbeiten durchführen zu können kann der Ausleger der Strangbrennschneidmaschine in einer horizontalen Ebene aus dem Rollengang des Gießstranges herausgeschwenkt werden, so dass der Ausleger parallel zur Gießstrangrichtung ausgerichtet ist.
Des Weiteren wird gezeigt, dass der mit Rädern und einem Fahrantrieb versehene Turmwagen auf relativ langen Schienen als Rollenbahn verfahren wird, die auf einem entsprechenden Fundament befestigt sind. Ein solches mit Schienen versehenes Fundament ist technisch sehr aufwändig und kostenintensiv, da dieses extrem viele Kräfte und Drücke aufnehmen muss.
Aus der DE 36 07 027 Al ist eine Vorrichtung zum Wärmeschneiden von Metallschrott und -abfall bekannt, die eine Säule
aufweist, an der ein Schlitten montiert und an dem wiederum ein Ausleger befestigt ist, an dem ein Brenner und eine Schwenkvorrichtung zum Schwenken des Auslegers angebracht sind. Der Schlitten mit dem Ausleger ist an der Säule an ei- nem nachgiebigen Seilzug aufgehängt. Das eine Ende des Seilzugs ist mit einem Mittel zur Bewegung des Schlittens an der Säule verbunden, und das andere Ende ist über ein Ablenkungsglied am Ausleger derart befestigt, dass am Ausleger standig ein Drehmoment relativ zu der Schwenkachse des Auslegers an- gelegt ist. Weiterhin ist gezeigt, dass Säule mit Radern auf einem Schienenstrang quer zur Schneidrichtung des Brenners verfahrbar ist. Auch hier tritt der Nachteil des sehr aufwandigen und kostenintensiven Schienenstranges mit entsprechendem Fundament auf. Darüber hinaus ist ein quer zum Werkzeug gerichtetes Schneiden nur durch Verfahren der Säule auf den Schienen möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Strangbrennschneidmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die aufwandige und kostenintensive Verfahreinrichtungen eingespart werden können und dennoch stets ein Synchronlauf der Brenner quer zur Gießstrangrichtung beim Schneidbrennen gewahrleistet ist.
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, dass der Kranturm ortsfest neben dem Gießstrang angeordnet ist und einen in einem bestimmten Winkelbereich horizontal verschwenkbaren Gelenkarm aufweist, an dem horizontal drehbar der Ausleger angelenkt ist, wobei der Ausleger mit einem entlang des Gelenkarms und/oder des Auslegers verfahrbaren Hubwagen mit Drehlager verbunden ist, um welches der Ausleger derart drehbar ist, dass dieser wahrend des Brennschneidens NC-gesteuert stets im rechten Winkel zur Gießstrangrichtung ausgerichtet ist und der Gelenkarm gleichzeitig die Betriebsmittel- und
gegebenenfalls Kühlwasserzufuhr sowie Versorgungsleitungen und Steuerkabel als Sammelleitung aufnimmt.
Zunächst ermöglicht der ortsfeste Kranturm neben dem Gieß- sträng das Eliminieren von mit Schienen versehenen Fundamenten, die technisch sehr aufwändig und kostenintensiv sind und auf denen die gesamte Strangbrennschneidmaschine mit ihrem vollen Gewicht und allen Einrichtungen und Zusatzaggregaten verfahren werden müsste. Dieses mit Schienen versehene Funda- ment macht einen Großteil der Kosten der Stahlstranggießanla- gen aus, so dass ein großes Einsparpotential an Kosten erreicht wird.
Der am Kranturm angeordnete Gelenkarm verschwenkt mit einem entsprechenden elektromotorischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb in einer horizontalen Ebene in einem Winkelbereich von mindestens 90° über den Gießstrang derart, dass die Brennerwagen beim Schneidbrennen quer zur Gießstrangrichtung die gesamte Breite des Gießstranges überfahren können.
Entlang auf dem Gelenkarm bzw. dem Ausleger ist ein Hubwagen verfahrbar, der ein Drehlager aufweist, welches den Gelenkarm mit dem Ausleger horizontal drehbar verbindet. Der Drehpunkt des Gelenkarms und des Auslegers befindet sich somit auf dem Hubwagen. Dadurch bilden der Gelenkarm und der Ausleger ein Gelenkpaar. Durch NC- (Numerical Control) -gesteuertes Verfahren des Hubwagens während des Brennschneidvorganges wird dabei gewährleistet, dass der Ausleger und somit die Brennerwagen mit den Schneidbrennern immer einen 90°-Winkel zur Gieß- Strangrichtung einnehmen, der für einen rechtwinkligen Schnitt des Gießstranges erforderlich ist.
Darüber hinaus dient der Gelenkarm gleichzeitig zur Aufnahme einer Sammelleitung für die Betriebsmittel- und gegebenen-
falls Kühlwasserzufuhr sowie die Versorgungsleitungen und Steuerkabel für die Schneidmedien, wie Sauerstoff, Brenngas und Schneidgas, sowie elektrische Leitungen und gegebenenfalls Kühlwasser für insbesondere den Ausleger und/oder die Brennerwagen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Strangbrennschneidmaschine besteht darin, dass kein konstruktiv aufwändiger Maschinenturm oder Turmwagen notwendig sind, der bei einer entlang des Gießstranges verfahrbaren Strangbrennschneidmaschine Transportelemente, wie Räder und Fahrantriebe aufweisen müssten, um auf einem Schienenfundament verfahren zu werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dem gemäß kann vorgesehen sein, dass der Ausleger zu Reparatur- und Wartungszwecken nach außerhalb des Gießstranges verschwenkbar ist. Das bedeutet, dass der verschwenkbare Winkelbereich des Gelenkarms so groß gestaltet wird, dass der Gelenkarm zusammen mit dem Ausleger ausschwenkbar ist, so dass diese beispielsweise parallel zur Gießstrangrichtung platziert werden können. Damit befinden sich der Gelenkarm und der Ausleger außerhalb des Hitze- und Gefahrenbereich des Gießstranges, so dass Wartungs- und Reparaturarbeiten einfacher durchgeführt werden können. Die Ausführung als ausschwenkbarer Ausleger ermöglicht eine schnelle und sichere Wartung, entsprechende Reparaturen und den Austausch aller an und auf dem Ausleger befindlichen Teile wie Düsen, Brenner, Schläuche, Brennerwagen, Brennerwagenteile und Sammelleitungen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Strangbrennschneidma-
schine ist der Hubwagen vorzugsweise auf Rädern auf der Oberseite des Gelenkarms bzw. des Auslegers verfahrbar. Vorzugsweise kann der Hubwagen Räder/Radpaare oben und gegebenenfalls unten haben und kann z.B. auf den obersten waagerechten Rohren des rohrgerüstartigen Auslegers oder des Gelenkarms abrollen.
Weiterhin weist der Kranturm eine vertikale Säule auf, an welcher der Gelenkarm drehbeweglich angelenkt und die Säule mit Seil, Kette, Zahnstange, Hubkolbenzylinder oder dergleichen zum Heben und Senken des Auslegers höhenverstellbar ausgebildet ist. Dabei sind alle Gelenkpunkte möglichst stabil und spielfrei ausgeführt, um spätestens beim Aufsetzen des Auslegers ein Verwinden zu vermeiden.
Ferner kann die Säule des Kranturms drehbar ausgebildet ist. Dadurch wird beispielsweise ein Verschwenken des Auslegers zur Wartungs- und Reparaturzwecken nach außerhalb des Gießstranges unterstützt.
Des Weiteren sind die zum Brennschneiden erforderlichen Elemente, wie Schneidbrenner, motorischer Schneidantrieb mit Getriebe und Elektromotor, Halterungen für die Sammelleitung, sowie Gassteuerungsteile, wie Ventile, Messgeräte sowie Kan- tentaster und Wegbegrenzungsschalter am Ausleger angeordnet.
Darüber hinaus ist der Ausleger mit einer Wärmeisolierung und Aufsetzkufen für den Gießstrang versehen. Bevorzugt besteht der Ausleger zur Wärmerisolierung aus einer Kühlwasser durch- flossenen, rahmenartigen Fachwerkkonstruktion. Gegenüber anderen bekannten Strangbrennschneidmaschinen ist der Ausleger in einer offenen Rohrkonstruktion ausgeführt, die robust und wartungsgünstig ist. Die Ausführung als wasserdurchflossene Rohrkonstruktion der Strangbrennschneidmaschine verhindert
eine unnötige Erhitzung oder gar überhitzung tragender Bauteile und verringert einen noch notwendigen Hitzeschutz für die Brennerwagen und die Medien- und Energie-Sammelleitungen und damit die Gesamtmenge des benötigten Kühlwassers.
Weiterhin sind am Kranturm im Wesentlichen ein Drehantrieb, Hubantrieb, Elektrostation, Gasstation und gegebenenfalls weitere Steuermittel angeordnet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Gelenkarms der Strangbrennschneidmaschine besteht dieser aus zwei halben ineinander gelegten und verschweißten Rohren, deren mondsichelförmiger Hohlraum als Kühlwasserraum und der darüber liegende halbkreisförmige Freiraum zur Aufnahme der Sammelleitung die- nen. Die Sammelleitung ist über die Gelenkachsen mit einer
überlänge verlegt, wobei ein störungsfreies Abknicken des Gelenkarms und des Auslegers ermöglicht wird. Von besonderem Vorteil ist der Verlauf der Sammelleitung im halbkreisförmigen Freiraum oberhalb des Kühlwasseraumes . Dadurch ist ein separates Kühlen der Sammelleitung, welches technisch und kostenmäßig sehr aufwändig wäre, nicht mehr notwendig. Darüber hinaus können separate Führungswalzen und -gestänge zur Führung der Sammelleitung entfallen.
Der der Erfindung zu Grunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Strangbrennschneidmaschine in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Draufsicht der Strangbrennschneidmaschine gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht der Strangbrennschneidmaschine in einer zweiten Ausführungsform, und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Gelenkarms entlang der Linie A-A gemäß Fig. 3.
Die Strangbrennschneidmaschine 1 " gemäß den Fig. 1 und 2 besteht in ihren Hauptbaugruppen aus einem Kranturm 2 und einem quer zur Längsrichtung des Gießstranges 3 ausgerichteten Ausleger 4, in dem ein oder zwei Brennerwagen 5 mit Schneidbrennern 6 quer zum Gießstrang 3 auf Laufbahnen verfahrbar sind. Weiterhin sind am Ausleger 4 zwei zueinander beabstandete und in Bezug zu den Kanten des Gießstranges 3 einstellbare Kantentaster 7 sowie zwei zueinander beabstandete Aufsetzkufen 8 zum Aufsetzen auf den Gießstrang 3 angebracht. Der Ausleger 4 besteht zur Wärmerisolierung aus einer Kühlwasser durchflos- senen, offenen rahmenartigen Fachwerkkonstruktion.
Der Kranturm 2 ist ortsfest neben dem Gießstrang 3 angeordnet. Weiterhin weist der Kranturm 2 eine vertikale und gegebenenfalls drehbare Säule 9 auf, die mit einem Hubkolbenzy- linder 10 in der Höhe verstellbar ist, um den Ausleger 4 Heben und Senken zu können. Am Kranturm 2 sind zumindest eine Elektrostation 11 und eine Gasstation 12 untergebracht.
Zwischen dem Kranturm 2 und dem Ausleger 4 ist ein diese ver- bindender, in einem bestimmten Winkelbereich horizontal verschwenkbarer Gelenkarm 13 drehbeweglich eingesetzt, so dass an diesem horizontal drehbar der Ausleger 4 angelenkt ist. Mittels eines Drehantriebs 14 wird der Gelenkarm 13 um den bestimmten Winkelbereich verschwenkt. Während des Brenn-
Schneidens wird dabei der Ausleger 4 NC-gesteuert stets im rechten Winkel zur Längsrichtung des Gießstrangs 2 ausgerichtet.
Zwischen dem Ausleger 4 und dem Gelenkarm 13 ist ein Hubwagen 15 angebracht, der mit einem Drehlager 16 versehen ist, welches über einen Hubwagenantrieb 17 und beispielsweise einer Zahnstange 18 und ein Zahnrad 19 verdreht werden kann, um den rechten Winkel des Auslegers 4 zur Längsrichtung des Gieß- Stranges 23 während des Brennschneidens zu gewährleisten. Der Hubwagen 15 ist mit Paaren von Rädern 20 versehen, die am o- beren Rahmen des Auslegers 4 entlang rollen, so dass der Hubwagen 15 längsbeweglich am Gelenkarm 13 und am Ausleger 4 verfahren werden kann. Der längsbewegliche Hubwagen 15 mit dem drehbeweglichen Drehlager 16 ist derart mit dem Ausleger 4 verbunden, dass dieser während des Brennschneidens NC- gesteuert stets im rechten Winkel zur Längsrichtung des Gießstranges 3 ausgerichtet ist.
Wie in den Fig. 2 und 3 durch die fette Linie schematisch gezeigt, nimmt der Gelenkarm 3 und in Weiterführung auch der Ausleger 4 gleichzeitig die Betriebsmittel- und gegebenenfalls Kühlwasserzufuhr sowie Versorgungsleitungen und Steuerkabel als flexible Sammelleitung 21 auf.
Bei der schematisch dargestellten Ausführungsform der Strangbrennschneidmaschine 1 gemäß Fig. 3 gleitet der Hubwagen 15 lediglich auf dem Gelenkarm 13 und nicht auf dem Ausleger 4. Entsprechend dem Grad des Verschwenkens des Gelenkarms 13 gleitet somit der Hubwagen 15 auf diesem vor oder zurück. Auch bei dieser Variante wird der Ausleger 4 während des Brennschneidens NC-gesteuert stets im rechten Winkel zur Längsrichtung des Gießstranges 3 ausgerichtet. In den Fig. 3 ist auch durch die punktierten Linien dargestellt, dass der
Ausleger 4 mittels des Gelenkarms 13 nach außerhalb des Gießstranges 3 geschwenkt werden kann, beispielsweise zu War- tungs- und Reparaturzwecken. Das Ausschwenken des Auslegers 4 kann durch den Gelenkarm 13 und/oder die drehbare Säule 9 er- folgen.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Gelenkarm 13 entlang der Linie A-A gemäß Fig. 3. Der Gelenkarm 13 besteht aus zwei halben ineinander gelegten und verschweißten Rohren 22 und 23. Der mondsichelformige Hohlraum 24 dient als Kuhlwasserraum zur Aufnahme und Leitung von Kuhlwasser für den mit Kuhlwasser durchflossenen Ausleger 4. Der darüber liegende halbkreisförmige Freiraum 25 hingegen dient zur Aufnahme der Sammelleitung 21.
Liste der Bezugszeichen
1 Strangbrennschneidmaschine
2 Kranturm
3 Gießstrang
4 Ausleger
5 Brennerwagen
6 Schneidbrenner
7 Kantentaster
8 Aufsetzkufe
9 Säule
10 Hubkolbenzylinder
11 Elektrostation
12 Gasstation
13 Gelenkarm
14 Drehantrieb
15 Hubwagen
16 Drehlager
17 Hubwagenantrieb
18 Zahnstange
19 Zahnrad
20 Rader
21 Sammelleitung
22 Halbrohr
23 Halbrohr
24 Hohlraum
25 Freiraum
34 Sinterkanal