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TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine und ein Verfahren zur Prüfung des Zustandes von Walzlagern, die auf einer Welle einer Walze einer Stranggiessanlage mit einer einzelnen Walze oder eine Reihe separater Walzensegmente, die um die Welle angeordnet sind, montiert sind, welche Walze für Transport und Formung von Material in einer Stranggiessanlage sorgt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Stranggiessanlage erzeugt Stahimaterial aus Stahlschmelze, welches Stahimaterial bei- spielsweise als Ausgangsmaterial in Walzverfahren zur Herstellung von Blech verwendet werden kann.
In der Stranggiessanlage fliesst Stahlschmelze aus einem Giesslöffel abwärts in einen Zwischen- behälter, aus welchem sie weiter nach unten in eine Form geleitet wird, In der Form, die wasserge- kühlt ist, beginnt die Bramme aus stranggegossenem Material eine feste Schale zu bilden. Dann wird die Bramme kontinuierlich entlang einer gekrümmten Bahn mittels einer grossen Anzahl von
Walzen transportiert, die die Formung und Kühlung der Bramme bis zur endgültigen Dicke des
Stahlmaterials fortsetzen. Am Ende der Bahn wird das Material in geeignete Stücke geschnitten.
Die Walzen der Stranggiessanlage sind mit den Achsen im wesentlichen normal zur Längsrich- tung der gekrümmten Bahn montiert, und, um die Bramme aus stranggegossenem Material führen, formen und abstützen zu können, sind sie paarweise angeordnet.
Üblicherweise umfasst eine Walze in einer Stranggiessanlage eine Welle, die in einer Anzahl von Wälzlagern abgestützt ist und die eine einzige Walze oder eine Reihe von Walzensegmenten, die mit der Welle drehbar oder nicht drehbar verbunden sind, aufweist.
Infolge der grossen Belastungen der Walzensegmente durch das gegossene Material werden grosse Kräfte auf die Lager und die Lagergehäuse, die die Welle abstützen, ausgeübt, und ausserdem ist die Umgebung in einer Stranggiessanlage allgemein sehr übel für Lager, die hohen Tempe- raturen, Kühlwasser und Resten von Stahischmeize ausgesetzt sind.
Wenn der Zustand der Lager schlecht ist, können einige Lager versagen. Ein solcher Ausfall kann zu einem Walzenkollaps führen, was bedeutet, dass die Walzensegmente der Welle, die In dem kollabierten Lager abgestützt ist, die Bramme nicht so sehr wie zuvor abstützen können.
Infolgedessen nimmt die Qualität des gegossenen Materials dramatisch ab, da Spannungen und Risse im Material infolge des Verlustes einer Abstützung der Bramme auftreten.
Der Zustand der Lager ist daher von grossem Interesse und man muss die Lager regelmässig prüfen, um ihren Zustand festzustellen.
Üblicherweise werden die Prüfungen des Lagerzustandes in speziellen Versuchsanordnungen ausgeführt, wo die Lager Belastungen ausgesetzt werden, während sie rotieren.
Beispielsweise offenbart die Schweizer Patentschrift CH 604155 eine Maschine zur Prüfung des Friktionsverschleisses verschiedener Materialien zur Herstellung von Gleitlagern. Obwohl der Friktionsverschleiss ein Faktor der Zustandsprüfung von Lagern ist, ist der Zweck der Prüfung des Friktionsverschleisses hier der Vergleich verschiedener Arten von Lagermaterial. Die Maschine umfasst eine Welle, auf welcher das Gleitlager während des Versuchs montiert ist, und eine Anordnung, die das Gleitlager stillhält. Während des Versuchs wird das Gleitlager durch eine radiale Kraft gegen die Welle gepresst.
Ferner beschreiben die US-PS 5, 889, 218 und eine UK-Patentanmeldung 2 288 211 Testanordnungen für Kugellager. Wie in der oben beschriebenen Testanordnung müssen die Lager von Ihren Wellen abmontiert und auf Testwellen in diesen Anordnungen montiert werden. Dasselbe kann über die Einrichtung in der UK-PS 1 523 369 gesagt werden, welche Einrichtung verwendet wird, um Wellenlager im Hochvakuum zu prüfen.
Keine dieser Testanlage ist geeignet, um den Zustand von Wälzlagern auf einer Welle einer Stranggiesswalze zu prüfen, da eine Stranggiessanlage eine sehr grosse Anzahl von Wälzlagern aufweist und da die Lager relativ schwierig von der Maschine abzumontieren sind ; infolge des grossen Gewichts der Welle und Walzensegmente wäre es zu zeitaufwändig, den Zustand der Lager mittels dieser Gattungen bekannter Testanlage regelmässig zu prüfen.
Ein anderer Nachteil, der den oben erwähnten bekannten Testanlage gemeinsam ist, ist der
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komplizierte Aufbau mit verschiedenen Elementen, um die Lager in Drehung zu versetzen und zu belasten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Ziel vorliegender Erfindung, eine Anlage und ein Verfahren vorzuschlagen, um den
Zustand von Wälzlagern einer Stranggiesswalze zu prüfen, ohne Notwendigkeit, die ganze Walze zu zerlegen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anlage mit unkomplizierter Konstruktion vor- zuschlagen, worin die Elemente, die die Lager während der Zustandsprüfung in Drehung versetzen und belasten, dieselben sind.
Um diese Aufgaben zu lösen, umfasst die erfindungsgemässe Maschine bzw. Anlage zur Prüfung des Lagerzustandes eine Anzahl von Basisplatte, die Wiegen für die Unterbringung von
Lagergehäusen abstützen, welche Wiegen mit Sensoren zur Prüfung des Zustandes der Wälzlager versehen sind. Die Maschine ist auch mit einer Anzahl von Druck- und Antriebswalzen versehen, die die Walzensegmente der Welle druckbeaufschlagen und gleichzeitig die Walzensegmente bis zu einer für die Zustandsprüfung geeigneten Geschwindigkeit in Drehung versetzen sollen.
Diese Maschine wird nach einem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt, welches folgende Schritte umfasst : Ausbauen der Welle mit den Walzensegmenten aus der Anlage, Anordnen der
Einheit mit den Walzensegmenten, Lagern und Lagergehäusen in der Testmaschine, wobei die Lagergehäuse auf den Basisplatte angeordnet werden, Herstellen des Kontakts von Druck und Antriebswalzen mit der Umfangsfläche der Walzensegmente, um die Walzensegmente und, über die Weite, die Lager zu drehen und unter radialen Druck zu setzen. Die Parameter für den Lagerzustand werden mittels Sensoren gemessen, die in Verbindung mit den Wiegen oder den Lagergehäusen vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Sensoren mit Magneten ausgestattet, sodass die Sensoren leicht in oder an den Lagergehäusen angebracht werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Testmaschine mit Einrichtungen zur maschinellen Bearbeitung der Walzensegmente zu versehen, da die Umfangsfläche der Walzensegmente gleichzeitig eine leichte Reparatur brauchen könnte. Indem die Testmaschine mit einer Anordnung für eine derartige Behandlung versehen wird, kann viel Zeit gespart werden, da es nicht notwendig ist, die Welle mit den Walzensegmenten in eine zusätzliche Behandlungseinrichtung zu transferieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 zeigt in einer schematischen perspektivische Darstellung einen Walzensatz einer Strang- giessaniage.
Fig. 2 ist eine schematische Stirnansicht einer Walze, umfassend eine Welle, Wälzlager, Lagergehäuse und Walzensegmente.
Fig. 3 ist eine Stirnansicht der erfindungsgemässen Maschine, worin eine Walze entsprechend jener der Fig. 2 angeordnet ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Fig. 1 zeigt schematisch in Perspektive eine Reihe von Walzen 10 eines typischen Abschnittes einer Stranggiessanlage. Die Walzen 10 sind paarweise angeordnet, weiche Paare die Bramme 12 des stranggegossenen Materials führen und abstützen. Im oberen Abschnitt hat die Bramme 12 einen mehr oder weniger flüssigen Kern, aber während der Speisung unter kontinuierlicher Bewegung in der durch den Pfeil gezeigten Richtung erstarrt die Bramme 12, wie sie abgekühlt wird. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Walzen 10 mit ihren Achsen im wesentlichen normal zur Längs-
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Walzensegmente 16 axial hintereinander auf einer Welle 18 beispielsweise durch Aufschrumpfen, Keilverbindung oder konische Verbindung positioniert sind. Alternativ kann die Walze aus nur
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einem Walzensegment bestehen.
Ferner kann das Walzensegment oder können die Walzenseg- mente mittels Lagern drehbar mit der Welle verbunden sein.
In Fig. 2 ist eine typische Walze 10 der Stranggiessanlage gezeigt. Die Walze 10 umfasst eine
Welle 18, die in mehreren Rollenlagern 14 mit Lagergehäusen abgestützt ist und eine Reihe von
Walzensegmenten 16 aufweist, die nicht drehbar mit der Welle 18 verbunden sind. Meistens sind die Lager 14 zwischen den Walzensegmenten 16 der Welle 18 und den Enden der Welle 18 ange- ordnet.
Wie zuvor erwähnt, sind die Lager 14 beträchtlichem Verschleiss infolge der grossen Belastun- gen und der ungünstigen Umgebung mit Kühlwasser, Stahlschmelze, Hitze usw. ausgesetzt. Da die Qualität des stranggegossenen Materials 12 in hohem Ausmass vom Funktionieren der Walzen- segmente 16 und daher der Lager 14, die die Welle 18 mit den Walzensegmenten abstützen, abhängt, wird es für notwendig erachtet, den Zustand der Lager 14 von Zeit zu Zeit zu prüfen.
Zur Prüfung des Zustandes der Lager 14 kann eine erfindungsgemässe Testmaschine 20 ver- wendet werden, und im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine Ausführungsform der
Maschine 20 beschrieben.
Die Maschine 20 umfasst eine Anzahl von Basisplatte 22 zur Unterbringung der Lagergehäu- se 14 der Stranggiesswalze 10. Die Anzahl der Basisplatte 22 soll daher derart gewählt sein, dass sie der Anzahl der Lagergehäuse 14, die auf der Welle 18 vorgesehen sind, entspricht und sodass die Abstände zwischen den Basisplatte 22 den tatsächlichen Abständen zwischen den Lagerge- häusen 14 entsprechen. Die Maschine ist daher mit zumindest einer Führung 24 versehen, auf welcher die Basisplatte 22 verschiebbar angeordnet sind, sodass sie axial entlang der Führung 24 bewegt werden können.
Da die Basisplatte 22 während der Zustandsprüfung nicht entlang der Führung 24 verschoben werden sollen, ist jede Basisplatte 22 mit einem ersten Feststellelement (nicht dargestellt) verse- hen, mit dem die Basisplatte 22 auf der Führung verriegelt werden können. Diese Feststellele- mente können beispielsweise aus einer irreversiblen Schrauben- und Mutter-Verbindung bestehen, wenn die Führung 24 als Schraube und die verstellbaren Basisplatte 22 als Muttern ausgebildet sind.
Ferner sind die Basisplatte mit Wiegen 26 versehen, die zur Unterbringung der Lagergehäuse
14 der Stranggiesswalze 10 bestimmt sind. Um die Lagergehäuse 14 während der Zustandsprüfung der in den Lagergehäusen angeordneten Lager 14 an den Wiegen 26 zu befestigen, sind die Wiegen 26 mit zweiten Feststellelementen (nicht dargestellt), z. B. Schrauben oder Klemmelementen versehen.
Ausserdem sind die Wiegen 26 mit geeigneten Sensoren 28 zur Prüfung des Zustandes der Wälzlager 14 versehen. Vorzugsweise sind die Sensoren frei mit den Wiegen verbunden und mit Magneten versehen, sodass sie an oder in den Lagergehäusen angebracht werden können.
Je nach den verschiedenen Arten von Zustandsprüfungen, die an den Lagern 14 vorgenommen werden können, können die Sensoren 28 von verschiedenen bekannten Gattungen sein.
Beispielsweise können die Sensoren 28 zur Messung von Vibration, Druck, Feuchtigkeit und Strömung dienen.
Während der Zustandsprüfungen müssen die Lager 14 rotieren, und ein geeigneter radialer Druck muss auf die Lager 14 ausgeübt werden. Dazu ist die Maschine 20 mit einer Anzahl von Press- und Antriebswalzen 30 versehen, weiche Druck auf die Walzensegmente 16 der Welle 18 ausüben und gleichzeitig die Walzensegmente 16 bis zu einer geeigneten Geschwindigkeit für die Zustandsprüfung in Drehung versetzen sollen. Um radiale Drücke auf die Walzensegmente 16 auszuüben, welche Drücke im wesentlichen den Drücken des zu giessenden Materials 12 entsprechen können, sind die Press- und Antriebswalzen 30 vertikal einer Antriebseinheit zugeführt wird, die die Press- und Antriebsrollen 30 in Drehung versetzt. Vorzugsweise misst man den elektrischen Strom, den die Antriebseinheit benötigt, um die Walzensegmente 16 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in Drehung zu versetzen.
Vorteilhafterweise sind die Press- und Antriebswalzen 30 auf Rahmen 32 (teilweise dargestellt) vorgesehen, die, während sie nicht in Gebrauch sind, von der Maschine 20 entfernbar sind, sodass die Unterbringung der Walze 10 in der Testmaschine erleichtert ist. Die Entfernung der Press- und Antriebswalzen 30 kann auf verschiedene Weise gestaltet sein, beispielsweise kann sie axial, radial oder durch eine bogenförmige Bewegung ausgeführt werden. Wesentlich ist jedoch, dass die
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Press- und Antriebswalzen 30 aus dem Weg sein können, wenn die Welle 18 mit den Walzensegmenten 16 in die oder aus der Testmaschine 20 gehoben wird.
Erfindungsgemäss ist die Maschine 20 auch mit Elementen (nicht dargestellt) zur maschinellen Behandlung der Walzensegmente 16 versehen. Ziemlich oft muss die Mantelfläche 34 der Walzensegmente 16 infolge von Beschädigungen in Form von z. B. Kerben, hervorgerufen durch das gegossene Material 12, maschinell bearbeitet, beispielsweise in einer Drehbank abgedreht werden.
Indem Elemente zur maschinellen Behandlung in der Testmaschine 20 vorgesehen sind, kann dadurch Zeit gespart werden, dass die Welle 18 mit den Walzensegmenten 16 nicht in eine zusätzliche Maschine zur Behandlung transferiert werden muss.
Die Elemente für die maschinelle Behandlung können einen Werkzeughalter umfassen, der auf einer zweiten Führung, im wesentlichen parallel zur Basisplatten-Führung 24, angeordnet ist, worauf der Werkzeughalter entlang der Walzensegmente bewegt werden kann. Der Werkzeughalter kann mit verschiedenen Werkzeugtypen, beispielsweise Drehwerkzeug und Schleifwerkzeug, bestückt sein.
Vorteilhafterweise kann die Drehung der Walzensegmente 16, die für die maschinelle Bearbeitung benötigt wird, einfach durch die Press- und Antriebswalzen 30 bewirkt werden, und in diesem Fall darf der Druck von den Walzen 30 auf die Walzensegmente 16 nicht höher sein, als dass die Walzen 16 ohne Schlupf rotieren können.
Die erfindungsgemässe Maschine 20 wurde nun beschrieben, und im folgenden wird ein Verfahren zum Prüfen des Zustandes von Wälzlagern, die auf einer Welle einer Stranggiessanlage befestigt sind, beschrieben, in welchem die erfindungsgemässe Maschine benutzt wird.
Der erste Schritt ist die Abnahme und der Transport der gesamten Welle 18 mit ihren Walzensegmenten 16, Lagergehäusen und Lagern 14 von der Bahn der Stranggiessmaschine und zur oben beschriebenen Testmaschine 20. Vorzugsweise wird dies am besten mit Hilfe beispielsweise eines schwenkbaren Krans getan, da die Walze sehr schwer ist.
Dann ist es Zeit, die Walze 10 in der Testmaschine 20 anzuordnen, sodass die Lagergehäuse 14 in den Wiegen 26 der Basisplatte 22 untergebracht werden können. Daher werden, bevor die Welle 18 in ihre präzise Lage in der Testmaschine abgesenkt wird, die Basisplatte 22 entlang der Führung 24 eingestellt, sodass sie den Positionen der Lagergehäuse 14 der Welle 18 entsprechen, d. h., sodass jede Basisplatte 22 vertikal gegenüber einem Lagergehäuse 14 ausgerichtet ist, Anschliessend werden die Basisplatte 22 mittels der ersten Feststellmittel verriegelt, sodass sie ihre Position während der Zustandsprüfung nicht verändern können.
Dann werden, wenn die Welle 18 mit dem schwenkbaren Kran abgesenkt wird, die Lagerge-
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Die letzte Vorbereitung, bevor die Zustandsprüfung begonnen wird, besteht darin, dass die Press- und Antriebsrollen 30 in Kontakt mit der Mantelfläche 34 der Walzensegmente 16 zwecks Drehung und Ausübung eines radialen Drucks auf die Walzensegmente 16 und, über die Welle 18, auf die Lager 14, gebracht werden. Daher wird zumindest eine Press- und Antriebswalze 30 über einem jeweiligen Walzensegment 16 angeordnet, weiche Press- und Antriebswalzen 30 zu den Walzensegmenten hin 16 bewegbar sind, um mit ihnen in Kraftschluss zu kommen.
Durch Absenken der Press- und Antriebswalzen 30 vertikal nach unten zu den Walzensegmenten 16 werden die Lager 14 einem Druck ausgesetzt, der für die Messung geeignet ist.
Während der Prüfung des Lagerzustandes bewirken die Press- und Antriebswalzen 30, dass die Walzensegmente 16 mit einer Geschwindigkeit rotieren, die für die Tests geeignet ist.
Vorteilhafterweise ist die gewählte Geschwindigkeit viel höher als die Geschwindigkeit die die Walze 10 hat, wenn sie in der Giessanlage arbeitet.
Die Parameter für den Lagerzustand werden mittels der Sensoren 28 gemessen, die in den Wiegen 26 vorgesehen sind. Die Sensoren 28 können beispielsweise Strömung, Druck, Feuchtigkeit und Vibration messen, und wenn die Testmaschine 20 läuft, werden die Werte der verschiedenen Sensoren 28 gesammelt und bewertet. Wenn ein beschädigtes Lager entdeckt wird, kann es ausgetauscht werden, bevor die Welle 18 zurück in die Stranggiessmaschine bewegt wird.
Ferner kann die Reibung in den Lagern festgestellt werden, indem der elektrische Strom gemessen wird, den die Antriebseinheit der Press- und Antriebswalzen 30 benötigt, um die Walzensegmente 16 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu drehen.
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herausgehoben und zur Stranggiessanlage zurückbewegt werden kann.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der angeschlossenen Patentansprüche variiert werden. Beispielsweise kann die Testmaschine fixierte Basisplatten haben, d. h. die Maschine ist an die Walzen einer gewissen Stranggiessanlage angepasst und kann mit der richtigen Anzahl von Basisplatte und mit dem korrekten Abstand dazwischen versehen sein.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
10 Walze
12 Bramme
14 Lager/Lagergehäuse
16 Walzensegment
18 Welle
20 Testmaschine
22 Basisplatte
24 Führung
26 Wiege
28 Sensor
30 Press- und Antriebswalze
32 Rahmen
34 Mantelfläche
PATENTANSPRÜCHE :
1. Maschine (20) zur Prüfung des Zustandes von Wälzlagern (14), die auf einer Welle (18) einer Stranggiessanlage (10) mit einer einzelnen Walze oder einer Reihe separater Wal- zensegmente (16), die um die Welle (18) angeordnet sind, welche Walze (10) Material (12) in einer Stranggiessanlage transportieren und formen soll, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (20) zur Prüfung des Lagerzustandes eine
Anzahl von Basisplatte (22), die Wiegen (26) zur Unterbringung von Lagergehäusen (14) abstützen, aufweist, weiche Wiegen (26) mit Sensoren (28) zur Prüfung des Zustandes von Wälzlagern (14) versehen sind, und dass die Maschine (20)
mit einer Anzahl von
Press- und Antriebswalzen (30) versehen ist, die die Walzensegmente (16) der Welle (18) unter Druck setzen und gleichzeitig die Walzensegmente (16) bis zu einer für den Zu- standstest geeigneten Geschwindigkeit in Drehung versetzen sollen.