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Verfahren zum Stranggiessen von Metall und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggiessen von Metall, insbesondere von Stahl, wobei flüssiges Metall in eine gekühlte Durchlaufkokille mit rechteckigem Querschnitt gegossen, der gebildete, eine erstarrte Randschicht aufweisende Strang mittels eines Anfahrstranges mit Kopfstück ausgezogen und der Strang von diesem Kopfstück getrennt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Stranggiessanlagen mit Durchlaufkokille sind vor Giessbeginn die Kokillen an der Unterseite durch einen Anfahrstrang mit aufgesetztem Kopfstück abgeschlossen. Durch diesen Verschluss wird das einfliessende Metall gestützt und nach Füllung der Kokille in Strangform durch Inbetriebsetzung der Ausziehwalzen aus der Kokille gezogen.
Es ist bekannt, zur Aufnahme der beim Ausziehen auftretenden Zugkräfte dieses Kopfstück pilzförmig auszubilden. Um den erstarrten Stahl vom Kopfstück trennen zu können, werden feuerfeste Plättchen eingelegt, welche den Kokillenhohlraum bis auf Kopfstückhöhe in zwei Hohlräume unterteilt.
Um ein Anschweissen des Stahles am Kopfstück zu verhindern, soll dasselbe mit einem Anstrich versehen werden. Trotzdem das Kopfstück grösser als die halbe Kokillenquerschnittsfläche sein soll, kann nicht vermieden werden, dass zwischen dem runden Kopfstück und den Kanten der Kokille grosse Hohlräume entstehen. Neben der längeren Erstarrungszeit des Stahles in diesen grossen Hohlräumen wirkt sich die Biegebeanspruchung des über dem Kopfstück erstarrten Metalls mit der heissesten und daher schwächsten Zone des Strangquerschnittes nachteilig aus, was oftmals zum Ausreissen des Kopfstückes aus dem erstarrenden Strang führt. Auch kann trotz des Anstriches ein Verschweissen des aus Stahl bestehenden Kopfstückes nicht vermieden werden. Im weitern muss der Boden des Anfahrkopfes durch Späne vor dem flüssigen Metall geschützt werden.
Es ist bekannt, dass diese Späne nicht vollständig aufschmelzen und die Kokillenwände und allfällige nachfolgende Kühlplatten zerkratzen.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile durch ein Verfahren eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Strang und Anfahrstrang über ein Kopfstück zu schaffen, wobei die Trennung des Kopfstückes vom Strang leicht und schnell vor sich geht und der gebildete Strang durch die Ausziehkraft nicht an unzulässiger Stelle beansprucht wird.
Erfindungsgemäss sind nun ein Verfahren und eine Vorrichtung entwickelt worden, die ein einwandfreies Ausziehen des Stranges und Trennung vom Kopfstück ermöglichen. Das Verfahren besteht darin, dass durch eine pyramidenstumpfartige Ausbildung des Kopfstückes mit an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen befindlichen Ausnehmungen und einer den Kokillenquerschnitt grösstenteils ausfüllenden Basisfläche ein sich gegen den Anfahrstrang hin verjüngender Hohlraum zwischen Kokillenwand und Kopfstück gebildet wird, der Hohlraum gegen das Eindringen von Metall zum Anfahrstrang hin abgedichtet und dem eingegossenen Metall durch die Begrenzungswände des Hohlraumes so viel Wärme entzogen wird, dass mit dem Kopfstück ohne Verschweissung eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird,
über welche der beim Ausziehen entstehende Kraftfluss vorwiegend in Stranglängsrichtung durch die bereits erstarrte Randschicht des Stranges ohne schädliche Biegebeanspruchung auf das erstarrende Metall geleitet wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Kopfstück aus einem Pyramidenstumpf mit vier seitlichen, zur Strangachse unter einem Winkel geneigten Seitenflächen besteht und eine beschränkt kleinere Basisfläche als der Strangquerschnitt besitzt, wobei zwei gegenüberliegende Seiten querlaufende Ausnehmungen aufweisen.
Nachfolgend wird an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen die Erfindung näher erläutert und weitere Merkmale beschrieben.
Es zeigen : Fig. 1 einen Schnitt durch den unteren Teil einer Kokille mit eingebrachtem Anfahrstrang, Fig. 2 einen Schnitt durch das Kopfstück des Anfahrstranges nach der Linie 11-11 der Fig. 1, Fig. 3 das Kopfstück und das umgebende Metall nach Trennung vom Strang und Lösen vom Anfahrstrang.
In eine Kokille-l-mit rechteckigem Querschnitt wird ein Kopfstück-2-mit seitlichen querlaufenden Ausnehmungen --3-- an zwei gegenüberliegenden Seiten --6-- eingesetzt. Beim Giessen von Strängen mit ungleichseitigem Querschnitt werden die Ausnehmungen vorteilhaft an den beiden längeren Seiten liegen. Das Kopfstück-2-wird an der Unterseite mit einem Anfahrstrang --4-, beispielsweise durch einen Bajonettverschluss mit einem T-förmigen Bolzen-S-- verbunden.
Ebenso wie die beiden Seiten --6-- werden auch die beiden Seiten --9-- zur Basisfläche-13-unter einem Winkel --7-- geneigt ausgebildet, so dass dem Kopfstück mit der oberen Fläche-8-die ungefähre Form eines Pyramidenstumpfes gegeben wird. Die Grösse der Basisfläche wird so gewählt, dass sie den Kokillenquerschnitt grösstenteils ausfüllt. Zur Abdichtung wird zwischen Kokillenwand und Kopfstück Dichtungsmaterial--10--, z. B. Asbest, eingebracht, das infolge der abnehmenden Spaltbreite zum Anfahrstrang hin zwischen Wand und Kopfstückseitenflächen eine gute Dichtung gewährleistet und ein Vordringen des flüssigen Stahles zum Anfahrstrang verhindert.
Durch diese Ausbildung des Kopfstückes wird ein gegen den Anfahrstrang hin verjüngender Hohlraum - geschaffen, in welchem dem eingegossenen Metall durch die Abschreckwirkung der Kokillenwand und des Kopfstückes rasch Wärme entzogen wird. Die grosse Kühlwirkung bzw. der rasche Wärmeentzug ist notwendig, damit kein Aufschmelzen des Kopfstückes stattfinden kann, d. h. keine Verschweissung eintritt. Trotzdem wird durch das in die seitlichen querlaufenden Ausnehmungen eingeflossene und rasch erstarrte Metall eine für den Ausziehvorgang notwendige kraftschlüssige Verbindung hergestellt.
Die beim Ausziehen auftretenden Kräfte werden durch diese Verbindung so übertragen, dass der Kraftfluss bzw. die Wirkungslinie der Kräfte vorwiegend in Stranglängsrichtung durch die bereits erstarrte Randschicht des Stranges geleitet werden bzw. gehen, ohne wesentliche Biegebeanspruchung der heissen, wenig Festigkeit aufweisenden, erstarrten Metallschicht auf der Kopffläche des Kopfstückes.
Der von den Ausziehwalzen ausgezogene Strang wird durch ein beliebiges Schneidaggregat knapp, etwa 1 bis 2 cm, oberhalb des Kopfstückes von diesem abgetrennt. Nach Entfernung des Bolzens --5-- kann das Kopfstück in kurzer Zeit vom Kaltstrang gelöst und auch ausgewechselt werden.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird das das Kopfstück-2-umgebende Metall-11-durch Schnitte in einer annähernd senkrechten Ebene bezin zwei Teile getrennt und kann nun leicht durch Abziehen von den die Ausnehmungen aufweisenden Seitenflächen entfernt werden. Der Vorteil dieser Arbeitsweise liegt darin, dass das Kopftück, da es nicht angegriffen wird, mehrmals verwendet werden kann. Die Wirtschaftlichkeit kann noch weiter erhöht werden, wenn das unbeschädigte Kopfstück ohne Lösen vom Kaltstrang mehrmals verwendet wird. Die Vorbereitungszeit für einen Guss kann auf diese Art unter etwa 3 min gesenkt werden, was einer grossen Zeitersparnis gegenüber der herkömmlichen Arbeitsweise entspricht.
Beim Giessen von Stahl wird als Material für das Kopfstück mit Vorteil Gusseisen verwendet. Es wurde auch gefunden, dass zur Erzielung guter Ergebnisse der Winkel --7-- etwa 700 betragen soll. Die Höhe des Kopfstückes soll mindestens 100 mm betragen, damit ein ausreichend rascher Wärmeentzug bewirkt wird. Ebenso soll der Abstand-14-der Basisfläche-13-von der Kokillenwand möglichst klein, bevorzugt unter 10 mm gehalten werden, wodurch das Abdichten erleichtert wird.
Durch die rasche Erstarrung wird ein Verschweissen des eingegossenen Stahles mit dem Kopfstück verhindert und das Kopfstück kann nach Entfernung des umgebenden Metalls wieder verwendet werden. Da ferner keine Kühlspäne um das Kopfstück eingebracht werden müssen, wird auch die Gefahr des Zerkratzens der Kokillenwand ausgeschaltet. Es hat sich gezeigt, dass die durchschnittliche Verwendbarkeit des Kopfstückes beim Giessen von Stahl zirka 10 Güsse beträgt. Durch Auflegen einer Deckplatte auf die obere Fläche-8-vor dem Eingiessen des Stahles kann die Verwendbarkeit bis über 25 Güsse gesteigert werden. Dabei besteht die Deckplatte mit Vorteil aus einem Material gleicher Qualität wie das zu vergiessende.