Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Strangführungsrollen für Stranggießanlagen.

Beim Stranggießen bildet sich in der Kokille der Stranggießanlage aus einer flüssigen Metallschmelze (typischerweise Stahl) ein Strang mit einer dünnen Strangschale aus. Der Strang wird in den meisten Fällen kontinuierlich aus der Kokille ausgezogen und in der nachfolgenden Strangführung durch Strangführungsrollen gestützt, geführt und weiter abgekühlt. Strangführungsrollen sind deshalb hohen Temperaturen, hohen mechanischen Belastungen (durch das sog. bulging des Strangs, das Abbiegen des Strangs in die bogenförmige Strangführung sowie das Rückbiegen des bogenförmigen Strangs in die Horizontale) sowie insbesondere im oberen Bereich der Strangführung (z.B. bei den sog. Fußrollen direkt unterhalb der Kokille oder beim sog. Segment 0) hohen chemischen Belastungen ausgesetzt. Je nach der ehern. Zusammensetzung des verwendeten Gießpulvers kann das Spritzwasser in der Sekundärkühlung der Stranggießanlage mit dem Gießpulver Salz- oder Flusssäure bilden, was zu einer hohen chemischen Belastung der Strangführungsrollen führt. Aufgrund der Umweltbedingungen (Temperatur und ehern. Einflüsse) sowie den vorherrschenden mechanischen Belastungen sind Strangführungsrollen im Allgemeinen nicht dauerfest ausgeführt, sondern einem Verschleiß unterworfen.

Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst. Hierzu sind drei Verfahren bekannt:

Das erste Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:

- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht;

- Aufschieben des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt;

- Abkühlen des Rohrs, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird. Hierbei wird auf eine Strangführungsrolle mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff ein dünnwandiges Rohr mit einer verschleißfesten Laufschicht aufgeschrumpft. Dazu wird das Rohr auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu aktiv erwärmt. Anschließend wird das Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschoben bzw. aufgepresst, sodass das Rohr den zylindrischen Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt. Schließlich wird das dünnwandige Rohr abgekühlt, wodurch das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgesch rümpft wird.

Das zweite Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:

- Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T ₂ < der Umgebungstemperatur Tu,

- Aufschieben eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht und das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt,

- Wiedererwärmen des zylindrischen Rollenmantels der Strangführungsrolle in etwa auf die Umgebungstemperatur Tu, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird.

Hierbei wird der zylindrische Rollenmantel auf eine zweite Temperatur T ₂ < der Umgebungstemperatur Tu abgekühlt und dann das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel aufgeschoben bzw. aufgepresst. Schließlich wird der zylindrische Rollenmantel in etwa auf die Umgebungstemperatur Tu erwärmt, wodurch das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird. Das Erwärmen kann entweder vorzugsweise passiv (d.h. durch einen langsamen Temperaturausgleich mit der Umgebungstemperatur) oder auch aktiv erfolgen.

Schließlich umfasst das dritte Verfahren die Verfahrensschritte:

- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht,

- Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T ₂ < der Umgebungstemperatur Tu,

- Aufschieben des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt, - Abkühlen des Rohrs und Wiedererwärmen des Rollenmantels der Strangführungsrolle, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird.

Das Erwärmen des zylindrischen, dünnwandigen Rohrs und das Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle erfolgen typischerweise durch aktives Erwärmen bzw. Abkühlen. Das Abkühlen des Rohrs und das Wiedererwärmen des Rollenmantels im letzten Schritt erfolgt typischerweise passiv.

Hierbei werden die Verfahrensschritte nach dem zweiten und dritten Verfahren miteinander kombiniert. Konkret wird das dünnwandige Rohr erwärmt und der zylindrische Rollenmantel abgekühlt. Nach dem Aufschieben bzw. Aufpressen des dünnwandigen Rohrs auf den zylindrischen Rollenmantel wird das dünnwandige Rohr abgekühlt und der zylindrische Rollenmantel wiedererwärmt, wodurch das dünnwandige Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, aufweisend einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einem ersten Lagerzapfen, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einen zweiten Lagerzapfen.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, aufweisend einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einer Aufnahme für ein erstes Lager, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einer Aufnahme für ein zweites Lager.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, auf einen zylindrischen Rollenmantel, der aus einem metallischen Grundwerkstoff besteht, eine verschleißfeste, ein- oder mehrlagige Laufschicht durch Auftragschweißen aufzubringen (siehe z.B. WO 2009/130079 A1, EP 2667996 B1 oder DE 4027225 C2). Hierzu wird ein Schweißzusatzstoff (z.B. in Drahtoder Elektrodenform) mit dem metallischen Grundwerkstoff des Rollenmantels durch Auftragschweißen verschweißt. Obwohl das Auftragschweißen weit verbreitet ist, ist es i.A. wenig vorteilhaft, da nicht jeder Grundwerkstoff schweißbar ist und auch nicht jeder Schweißzusatzstoff durch Auftragschweißen verschweißt werden kann. Außerdem bildet sich zwischen dem Grundwerkstoff und der Laufschicht eine sog. „Schweißeinflusszone“ aus, welche weder die Eigenschaften des Grundwerkstoffs noch die des Schweiß- Zusatzstoffs aufweist. Mit anderen Worten weist die Schweißeinflusszone andere bzw. gänzlich neue mechanische bzw. chemische Eigenschaften auf. Zudem ist das Auftragschweißen zeitaufwändig, sodass diese Art, eine Strangführungsrolle mit einer verschleißbeständigen Laufschicht herzustellen bzw. nach erfolgter Abnutzung wiederherzustellen, eher ungünstig ist. Schließlich ist es beim Auftragschweißen oftmals notwendig, die aufgeschweißte Schicht einer Wärmebehandlung (z.B. durch Glühen) zu unterziehen, um die Sprödigkeit der Laufschicht zu reduzieren. Neben dem Auftragschweißen (z.B. durch Lichtbogenschweißen oder Laserschweißen) ist bspw. auch das Aufsprühen bzw. Aufspritzen einer verschleißfesten Schicht bekannt.

Aus der AT 10449 T, der DE 4027224 C1 und der JP 49039525 A ist es jeweils bekannt, auf den links- und rechtsseitigen Achsstummeln einer Strangführungsrolle einen Rollenmantel aufzuschrumpfen. Mit anderen Worten wird durch das Aufschrumpfen des Rollenmantels die Strangführungsrolle komplettiert, bzw. dadurch erst eine funktionsfähige Strangführungsrolle mit einem geschlossenen Rollenmantel ausgebildet, da eine Strangführungsrolle ohne Rollenmantel nicht dazu geeignet ist, einen Strang in einer Stranggießanlage zu stützen, zu führen und weiter abzukühlen.

Die US 4538668 A offenbart eine Walze für Hochtemperaturanwendungen. Dabei wird auf die Walze mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel (2) aus einem metallischen Grundwerkstoff ein dünnwandiges Rohr (6) aus einem verschleißfesten Material aufgeschrumpft. Das „Zusammenfügen“ von Rollenmantel und dünnwandigem Rohr erfolgt derart, dass das dünnwandige Rohr (6) zuerst auf 400 °C erwärmt, anschließend über den zylindrischen Rollenmantel (2) geschoben und durch abkühlen lassen des dünnwandigen Rohres aufgeschrumpft wird. Weiters wird die Stirnfläche des dünnwandigen Rohres (6) mit dem metallischen Grundwerkstoff durch eine Schweißnaht verbunden.

Wie auf eine Strangführungsrolle mit einem zylindrischen Rollenmantel aus einem Grundwerkstoff mittels einer metallurgischen Verbindung (engl. metallurgical bonding) ohne Zusatzwerkstoff eine beständige, verschleißfeste Laufschicht aufgebracht werden kann, geht aus dem Stand der Technik nicht hervor.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf einen zylindrischen Rollenmantel einer Strangführungsrolle eine verschleißfeste, zylindrische Laufschicht zum Stützen, Führen und Abkühlen eines heißen Strangs in einer Stranggießmaschine aufzubringen, wobei die Strangführungsrolle bzw. die Laufschicht nach dem Aufbringen nicht wärmebehandelt werden muss, die Strangführungsrolle zwischen dem Rollenmantel und der Laufschicht keine Schweißeinflusszone mit intermetallischen Gefügeanteilen wie beim Schweißen aufweist, die ehern. Zusammensetzung und die mech. und ehern. Eigenschaften der Laufschicht durch das Aufbringen nicht verändert werden, der Rollenmantel durch das Aufbringen der Laufschicht nicht thermisch verändert wird, zum Aufbringen der Laufschicht kein spezielles Schweißgerät benötigt wird, durch das Aufbringen zwei völlig verschiedenartige metallische Materialien dauerhaft miteinander verbunden werden können, und die Laufschicht nach dem Aufbringen nicht mechanisch bearbeitet werden muss.

Der verfahrensmäßige Aspekt der techn. Aufgabe wird jeweils durch die Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Nach Anspruch 1 erfolgt das Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, durch die Verfahrensschritte:

- Erwärmen eines dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht;

- Aufschieben des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt;

- Abkühlen des Rohrs, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, sodass das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden wird.

Nach Anspruch 2 erfolgt das Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, durch die Verfahrensschritte: - Abkühlen des Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T ₂ < der Umgebungstemperatur Tu,

- Aufschieben eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht und das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt,

- Wiedererwärmen des zylindrischen Rollenmantels der Strangführungsrolle in etwa auf die Umgebungstemperatur Tu, sodass das Rohr auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, sodass das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden wird.

Nach Anspruch 3 erfolgt das Aufbringen einer verschleißfesten Laufschicht auf eine Strangführungsrolle, wobei die Strangführungsrolle einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel aus einem metallischen Grundwerkstoff, vorzugsweise Stahl, umfasst, durch die Verfahrensschritte:

- Erwärmen eines zylindrischen, dünnwandigen Rohrs auf eine erste Temperatur Ti > der Umgebungstemperatur Tu, wobei zumindest die äußere Oberfläche des Rohrs aus einem verschleißfesten Material besteht,

- Abkühlen des zylindrischen Rollenmantels der Strangführungsrolle auf eine zweite Temperatur T ₂ < der Umgebungstemperatur Tu,

- Aufschieben des Rohrs auf den zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle, wobei das Rohr den zylindrischen Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt,

- Abkühlen des Rohrs und Wiedererwärmen des Rollenmantels der Strangführungsrolle, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel vor oder nach dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle, sodass das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden wird.

Bei allen drei Lösungen wird durch Erwärmen und/oder Abkühlen ein Spalt zwischen dem zylindrischen, dünnwandigen Rohr und dem zylindrischen Rollenmantel der Strangführungsrolle geschaffen. Anschließend wird das Rohr auf den Rollenmantel aufgeschoben bzw. aufgepresst. Im Anschluss daran wird durch Erwärmen und/oder Abkühlen der Spalt zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel der Strangführungsrolle reduziert, sodass das Rohr auf den Rollenmantel der Strangführungsrolle aufgeschrumpft wird. Außerdem wird das dünnwandige Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel der Strangführungsrolle verbunden, wodurch eine noch festere bzw. noch dauerhaftere Verbindung zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel der Strangführungsrolle geschaffen wird.

Hierbei wird vor oder nach, vorzugsweise vor, dem Aufschrumpfen des Rohrs auf den Rollenmantel eine Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem zylindrischen Rollenmantel aufgebracht, bspw. durch das Rotieren der Strangführungsrolle mit dem zylindrischen Rollenmantel um dessen Längsachse gegenüber dem stillstehenden Rohr. Durch das Abkühlen des Rohrs oder das Wiedererwärmen des Rollenmantels kommt es zu einem Reibkontakt zwischen dem Rollenmantel und dem Rohr, sodass das Rohr mit dem Rollenmantel verschweißt wird. Das Aufbringen einer Relativbewegung vor dem Aufschrumpfen ist deswegen vorteilhaft, weil dadurch bereits bestehende Brücken zwischen dem Rohr und dem Rollenmantel nicht aufgebrochen werden müssen.

Es ist vorteilhaft, wenn der metallische Grundkörper aus Stahl und die Laufschicht aus einem Material aus der Gruppe rostfreier Stahl, Aluminiumbronze und Nickelbronze sind.

Vorzugsweise weist eine Laufschicht aus Aluminiumbronze einen Aluminium Anteil von AI

> 6 Massen%, bevorzugt 10 Massen% > AI > 6 Massen%, besonders bevorzugt 8 Massen% > AI > 6 Massen%, auf. Bei Aluminiumbronze ist es zusätzlich vorteilhaft, wenn der Nickelgehalt zwischen 1 und 4 Massen%, der Eisengehalt zwischen 0,5 und 3 Massen% und der Mangangehalt < 2 Massen% beträgt.

Vorzugsweise weist eine Laufschicht aus Nickelbronze einen Aluminium Anteil von AI > 6 Massen%, bevorzugt 10 Massen% > AI > 6 Massen%, auf. Dabei ist es zusätzlich vorteilhaft, wenn der Nickelgehalt zwischen 1 und 7 Massen%, der Eisengehalt zwischen 0,5 und 6 Massen% und der Mangangehalt < 1,5 Massen% beträgt.

Eine Laufschicht aus rostfreiem Stahl sollte ein martensitisch, ferritisches Gefüge aufweisen, bspw. mit C < 0,1 Massen%, 0,8 Massen% > Si > 0,3 Massen%, 1,5 Massen%

> Mn > 0,5 Massen%, 7 Massen% > Ni > 4 Massen%, 17 Massen% > Cr > 13,5 Massen%, Co < 2 Massen% und Ti < 0,3 Massen%. Ein Beispiel hierfür wäre folgende Zusammensetzung: C: 0,1%, Si: 0,3-0, 8%, Mn: 0,5-1, 5%, Ni: 4-7%, N: 0,05-0,1%, Cr: 13,5-17,0%, Co: max. 2%, Mo: 1-2%, Ti: max 0,3% und Nb: 1%, wobei alle Prozentangaben in Massen% sind. Für bestimmte Typen von Strangführungsrollen ist es vorteilhaft, wenn die Strangführungsrolle im Anfangszustand einen metallischen Grundkörper mit einem ersten Lagerzapfen, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einen zweiten Lagerzapfen umfasst.

Um die Eigenschaften der Laufschicht in radialer Richtung noch genauer einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn auf die Laufschicht eine weitere Laufschicht durch Aufschrumpfen und/oder Rotationsreibschweißen aufgebracht wird.

Durch das Verschweißen der Stirnfläche des dünnen Rohrs mit dem metallischen Grundwerkstoff der Strangführungsrolle mittels einer Schweißnaht kann auch bei starken Temperaturgradienten in radialer Richtung zwischen der Lauffläche aus einem verschleißfesten Material und dem zylindr. Rollenmantel aus dem metallischen Grundwerkstoff eine feste Verbindung sichergestellt werden. Das Verschweißen kann insbesondere anstelle oder zusätzlich zum Rotationsreibschweißen erfolgen.

Vorzugsweise wird das zylindrische, dünnwandige Rohr ein nahtloses Rohr. Vorteilhafterweise wird bei der Herstellung des Rohrs zuerst ein Vorblock aus einem verschleißfesten Material durch Warmwalzen über einem Dorn zu einem Hohlzylinder warmgewalzt, der Dorn anschließend entfernt und wiederum anschließend ein Streckreduzierwalzen des Hohlzylinders ohne Dorn durchgeführt. Dieses Verfahren ist kostengünstig und erzeugt ein nahtloses dünnwandiges Rohr hoher Qualität.

Die techn. Aufgabe wird ebenfalls durch die Strangführungsrollen nach den Ansprüchen 13 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, weist auf:

- einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einem ersten Lagerzapfen, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einen zweiten Lagerzapfen;

- ein zylindrisches, dünnwandiges Rohr aus einem verschleißfesten Material, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt und das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel verbunden ist.

Typischerweise weist jeder Lagerzapfen einen Lagersitz zur Aufnahme eines Lagers auf. Eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strangführungsrolle mit einer verschleißfesten Laufschicht, weist auf:

- einen metallischen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl, mit einer Aufnahme für ein erstes Lager, einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Rollenmantel und einer Aufnahme für ein zweites Lager;

- ein zylindrisches, dünnwandiges Rohr aus einem verschleißfesten Material, wobei das Rohr den Rollenmantel zumindest teilweise überdeckt und das Rohr durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel verbunden ist.

Dabei stützt sich der metallische Grundkörper mit dem Rohr über zwei Aufnahmen an einem ersten und einem zweiten Lager ab. Die beiden Lager stützen sich typischerweise an einer stillstehenden Achse ab.

Um die Eigenschaften der Laufschicht in radialer Richtung genauer einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das dünnwandige Rohr in radialer Richtung mit einem zweiten dünnwandigen Rohr durch Aufschrumpfen und/oder Rotationsreibschweißen verbunden ist, wobei das zweite dünnwandige Rohr das dünnwandige Rohr zumindest teilweise überdeckt, und wobei das dünnwandige Rohr aus einem ersten verschleißfesten Material und das zweite dünnwandige Rohr aus einem dazu verschiedenen zweiten verschleißfesten Material ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig 1 eine Strangführungsrolle 1 und ein dünnes Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material im Ausgangszustand,

Fig 2 eine Strangführungsrolle 1 mit einem aufgeschrumpften dünnen Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht,

Fig 3 eine Strangführungsrolle bei der ein dünnes Rohr 3 durch Rotationsreibschweißen mit dem zylindrischen Rollenmantel verbunden wird, Fig 4 eine Strangführungsrolle 1 und ein dünnes Rohr 3a aus einem verschleißfesten

Material im Ausgangszustand,

Fig 5 die Strangführungsrolle 1 aus Fig 4 mit einem aufgeschrumpften dünnen Rohr 3a aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht,

Fig 6 eine Strangführungsrolle 1 mit einem dünnen Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht, und

Fig 7 eine Strangführungsrolle 1 mit einem dünnen Rohr 3 aus einem verschleißfesten Material als Laufschicht, die drehbar gegenüber einer stillstehenden Achse 10 gelagert ist.

Beschreibung der Ausführungsformen

Die Fig 1 zeigt eine Strangführungsrolle 1 aus Stahl mit zwei Lagerzapfen 4 und einem zylindrischen Rollenmantel 2 sowie ein dünnwandiges Rohr 3 aus einer Aluminiumbronze. Die Oberflächen des zylindrischen Rollenmantels 2 sowie die innere Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 weisen einen Rauheitswert Rz < 5 pm auf. Die Passung des zylindrischen Rollenmantels 2 ist r6 und die Passung der innenliegenden Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 ist H7. Sowohl die Strangführungsrolle 1 als auch das dünnwandige Rohr 3 weisen Raumtemperatur (ca. 20°C) auf.

Das dünnwandige Rohr 3 wird anschließend in einem Ofen gleichmäßig auf 150°C erwärmt und anschließend durch eine Presse auf den Rollenmantel 2 aufgeschoben. Durch das Abkühlen des Rohrs 3 in etwa auf Raumtemperatur wird das Rohr 3 auf den Rollenmantel 2 aufgeschrumpft (siehe Fig 2). Somit weist die Strangführungsrolle 1 eine verschleißfeste Laufschicht 6 aus Aluminiumbronze auf.

Alternativ zum Erwärmen des dünnwandigen Rohrs 3 könnte die Strangführungsrolle 1 auch abgekühlt werden, z.B. durch flüssigen Stickstoff. Auch dadurch kann das dünne Rohr 3 ohne große Kräfte auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschoben werden.

Natürlich ist es ebenfalls möglich sowohl das dünnwandige Rohr 3 zu erwärmen und die Strangführungsrolle 1 abzukühlen.

In Fig 3 ist das Herstellen einer verschleißfesten Laufschicht 6 durch Rotationsreibschweißen dargestellt. Im Anfangszustand weisen die Oberflächen des zylindrischen Rollenmantels 2 sowie die innenliegende Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 wiederum einen Rauheitswert Rz < 5 pm auf. Die Passung des zylindrischen Rollenmantels 2 ist s6 und die Passung der inneren Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3 ist H7.

Das dünnwandige Rohr 3 wird anschließend in einem Ofen gleichmäßig auf 150°C erwärmt und anschließend durch eine Presse auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschoben. Anschließend wird das dünnwandige Rohr 3 durch eine Klemme 5 festgehalten und die Strangführungsrolle 1 über die Lagerzapfen 4 in Drehung D versetzt. Durch das Abkühlen kommt es zu einem Kontakt zwischen der Innenfläche des dünnwandigen Rohrs 3 und dem zylindrischen Rollenmantel 2. Durch die Drehung des Grundkörpers der Strangführungsrolle 1 wird das dünnwandige Rohr 3 mit dem zylindrischen Rollenmantel 2 durch Rotationsreibschweißen verschweißt.

Die Fig 4 zeigt die Strangführungsrolle 1 sowie ein dünnes Rohr 3a aus einem rostfreien Stahl. Die Oberflächen des zylindrischen Rollenmantels 2 sowie die innere Oberfläche des dünnwandigen Rohrs 3a weisen einen Rauheitswert Rz < 5 pm auf. Die Passung des zylindrischen Rollenmantels 2 ist r6 und die Passung der innenliegende Oberflächen des dünnwandigen Rohrs 3a ist H7. Sowohl die Strangführungsrolle 1 als auch das dünnwandige Rohr 3a weisen Raumtemperatur (ca. 20°C) auf.

Das dünnwandige Rohr 3a wird anschließend in einem Ofen gleichmäßig auf 150°C erwärmt und anschließend durch eine Presse auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschoben. Durch das Abkühlen des dünnwandigen Rohrs 3a in etwa auf Raumtemperatur wird das dünnwandige Rohr 3a auf den zylindrischen Rollenmantel 2 aufgeschrumpft (siehe Fig 5) und durch Rotationsreibschweißen mit dem Rollenmantel 2 verbunden (siehe auch Fig 3). Somit weist die Strangführungsrolle 1 eine verschleißfeste Laufschicht 6 aus rostfreiem Stahl auf.

In Fig 6 sind zwei Ausführungsformen einer Strangführungsrolle 1 mit einem dünnen Rohr 3 als Laufschicht 6 dargestellt. Die erste Ausführungsform oberhalb der Mittellinie basiert auf der Strangführungsrolle aus Fig 2. Zusätzlich dazu wurde das dünne Rohr 3 durch zwei Schweißverbindungen (hier Kehlnähte) mit dem Grundkörper der Strangführungsrolle 1 verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform unterhalb der Mittellinie wurde das gegenüber oben verlängerte Rohr 3 durch zwei Schweißverbindungen (hier Stumpfnähte) mit dem Grundkörper verbunden. Die Kehl- bzw. Stumpfnähte können vollständig umlaufend oder unterbrochen ausgeführt sein. Das Rohr 3 wird in beiden Fällen durch Rotationsreibschweißen mit dem zylindrischen Rollenmantel 2 des Grundkörpers der Strangführungsrolle 1 verbunden. In Fig 7 sind schließlich zwei zu Fig 6 ähnliche Ausführungsformen einer Strangführungsrolle 1 mit einer stillstehenden Achse 10 dargestellt. Im Unterschied zu Fig 6 weist die Strangführungsrolle 1 keine Lagerzapfen, sondern zwei Aufnahmen für die Lager 8 auf. Im Betrieb dreht sich der zylindrische Rollenmantel 2 mit dem Rohr 3 gegenüber der stillstehenden Achse 10. Die Außenringe der Lager 8 (Wälz- oder Gleitlager) liegen auf Aufnahmen im metallischen Grundkörper auf. Die Achse 10 stützt sich über zwei Lagerböcke 9 an der Hinterkonstruktion der Stranggießmaschine ab. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Strangführungsrolle

2 Zylindrischer Rollenmantel

3, 3a Dünnes Rohr

4 Lagerzapfen

5 Klemme

6 Laufschicht

7 Schweißnaht

8 Lager

9 Lagerbock

10 Stillstehende Achse

D Drehrichtung