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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten eines Anfahrkopfes und zum Angiessen einer
Stahlstranggiesskokille, bei dem die Fuge zwischen dem Anfahrkopf und der Kokillenwandung vor dem Angiessen durch eine in diese Fuge eingebrachte, wärmeisolierende Dichtung verschlossen und anschliessend Stahl eingegossen wird, und eine Dichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Stranggiessen von Stahl wird vor Giessbeginn die untere Öffnung einer beidseitig offenen Kokille durch den Kopf eines Anfahrstranges verschlossen. Ein störungsfreies Einfahren des Anfahrkopfes in die Kokille wird gewährleistet, wenn der Kopf gegenüber den Querschnittmassen des Formhohlraumes der Kokille je nach Strangformat ein Spiel von etwa 3 bis 10 mm pro Seite aufweist. Nach dem Einfahren des Einfahrkopfes muss die durch das Spiel bedingte Fuge zwischen dem Anfahrkopf und den Kokillenwänden vor Giessbeginn so verschlossen werden, dass beim Angiessen des Stranges kein flüssiger Stahl durch die Fuge ausfliessen kann. Es ist bekannt, das Ausfliessen des Stahles durch überdecken dieser Fuge zu verhindern. Dabei wird die Fuge und die dem flüssigen Stahl zugekehrte Seite des Anfahrkopfes mit Metallspänen, Metallpulver oder Metallgranulat überdeckt.
Diese Metallspäne usw. sollen vorteilhaft die gleiche oder eine ähnliche Zusammensetzung wie das Giessgut aufweisen. Beim Eingiessen des Stahles bilden sich durch Verschmelzung und Sinterung grössere, scharfkantige Agglomerate, die dann beim Ausziehen des Stranges die Kokillenwände zerkratzen. Dieses Abdichtverfahren hat wegen seiner Unzuverlässigkeit in der Praxis keinen Eingang gefunden.
Es ist weiter bekannt, die Fuge einerseits durch das Einlegen und Feststampfen von Asbest oder durch das Einbringen von feuerfesten Massen abzudichten und anderseits den Asbest oder die feuerfeste Masse durch Abdecken mit Kühlschrott vor einer Berührung mit dem flüssigen Stahl zu schützen. Um jedoch einen wirksamen Schutz der Dichtung durch Kühlschrott zu erreichen, ist ein verhältnismässig grosser zeitlicher Aufwand nötig, was sich auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage nachteilig auswirkt. Auch bei dieser Art der Abdichtung bildet sich durch Verschmelzung und Sinterung des Kühlschrottes zwischen dem Warmstrang und dem Anfahrkopf eine mit scharfkantigen Teilen durchsetzte Schicht, die beim Ausziehen des Stranges die Kokillenwände zerkratzen.
Ein weiterer Nachteil dieses Abdichtungsverfahrens besteht darin, dass beim Ausziehen aus der Kokille in der anschliessenden Strangführung der teilweise noch lose Kühlschrott herausfällt und den Rollen oder Kühlplattenverschleiss fördert. Bei der Anwendung dieses Abdichtverfahrens ergibt sich eine weitere Schwierigkeit, wenn zu den waagrecht angeordneten Dichtfugen auch geneigte, senkrechte oder Dichtfugen von hakenartig hinterschnittenen Profilen abgedichtet und mit Kühlschrott überdeckt werden müssen. Der Kühlschrott ist dabei durch spezielle Vorrichtungen zu befestigen, damit er nicht wegrutschen oder weggeschwemmt werden kann.
Es ist ferner bekannt, diese Fugen nur durch das Einlegen und Feststampfen von Asbest abzudichten. Beim Stranggiessen von hochschmelzenden Metallen wie Eisen und Stahl hat sich aber Asbest nicht bewährt, weil durch die hohen Schmelztemperaturen dieser Metalle die Dichtwirkung des Asbestes durch Rissbildung und Verschlackung zerstört wird und flüssiges Metall durchtreten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Dichtung zum Abdichten eines Anfahrkopfes in einer Stranggiesskokille zu schaffen, die den zum Abdichten notwendigen Zeitaufwand verkürzen und dadurch die Stillstandszeiten der Maschine reduzieren. Gleichzeitig soll auch der durch die bekannten Abdichtverfahren hervorgerufene Kokillenverschleiss und die Verschmutzung der Maschine durch losen Schrott vermieden und das Abdichten von Anfahrköpfen mit hakenartigen Profilen usw. erleichtert werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Dichtung mit abwechselnd aufeinanderfolgenden wärmeisolierenden und wärmeableitenden Zonen verwendet wird, durch welche vor der Erstarrung einer brückenartigen selbstdichtenden Stahlkruste zwischen der Kokillenwand und dem Anfahrkopf eine Penetration des flüssigen Stahles in die Dichtung verzögert wird.
Bei Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, einen Anfahrkopf mit einer mit Verzögerungselementen versehenen Asbestschnur, beispielsweise bei Brammenanlagen, innerhalb von etwa 2 min abzudichten, wobei auf jegliches Abdecken der Dichtung mit Kühlschrott verzichtet werden kann. Dabei reduziert sich der Kokillenverschleiss, und eine Verschmutzung der nachfolgenden Strangführung durch losen Kühlschrott ist ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt zusätzlich noch darin, dass die Dichtung ausserhalb der Kokille vorformbar ist. Dabei können Anfahrköpfe mit z. B. hakenartigem Profil rasch und mit grosser Sicherheit abgedichtet werden.
Die Dichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass die Verzögerungselemente gegenüber dem wärmeisolierenden Bestandteil der Dichtung eine mindestens fünfzigfache Wärmeleitfähigkeit und eine etwa sechsfache Wärmeaufnahmekapazität pro Volumeneinheit aufweisen.
Die Penetration des Stahles in die Dichtung kann nach einer vorteilhaften Ausbildung besonders rasch zum Stillstand gebracht werden, wenn die Dichtung aus Asbestschnur mit metallischen Verzögerungselementen besteht. Dabei sollen 5 bis 50 Vol.-% der gesamten Dichtung aus Verzögerungselementen gebildet sein.
Um die Tragfähigkeit der Dichtung gegenüber dem ferrostatischen Druck des Stahles zu erhöhen und um eine gute Verformbarkeit der Dichtung zu erreichen, können nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Verzögerungselemente aus weichen Stahldrähten bestehen.
Eine weitere Verkürzung des Penetrationsweges ist zu erreichen, wenn nach einer zusätzlichen Ausbildung
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das wärmeisolierende Dichtungsmaterial die einzelnen über den Querschnitt verteilten Verzögerungselemente allseitig umgibt.
Die Zeit zum Abdichten der Fugen speziell bei grossen Brammenformaten und bei Anfahrköpfen mit hakenförmigem Kupplungsprofil kann nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung stark verkürzt werden, wenn die Dichtung vor dem Einbringen in die Kokille der Form und dem Umfang des Anfahrkopfes entsprechend vorgeformt ist.
Beispiele des Erfindungsgegenstandes werden im nachfolgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt : Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine teilweise dargestellte Kokille mit eingefahrenem Anfahrkopf und Fig. 2 eine vorgeformte Dichtung für einen Anfahrkopf mit hakenartigem Profil.
Ein teilweise dargestellter Anfahrkopf--l--versehliesst die untere Öffnung einer Stranggiesskokille
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Begrenzungskante mit einer Anschrägung-5-versehen. In diese durch die Kokillenwand --3-- und der Anschrägung--5--gebildeten Dichtfuge--6--ist eine Dichtung--8--eingestampft. Diese Dichtung --8-- besteht aus Asbest und aus im Inneren des Querschnittes der Dichtung --8-- verteilten metallischen Verzögerungselementen --10-- in der Form von Drähten aus weichem Stahl.
Die Wirkungsweise des Verfahrens ist folgende : Nach dem Eingiessen des Stahles in die Kokille-2- beginnt die Erstarrung im Bereich der Fuge einerseits an der Kokillenwand--3--und anderseits am Anfahrkopf --1--. Der mit der Dichtung--8--in Berührung stehende Stahl erwärmt zuerst die wärmeisolierende äusserste Asbestschicht-11-der Dichtung-8-. Die unter dieser Schicht--l l-- liegenden Verzögerungselemente--10--leiten einen Teil der in diese Schicht--11--eindringenden Wärme ab, so dass die Beschädigung dieser Schicht durch Aufschmelzen, Verschlacken oder Zerfallen um einige Sekunden verzögert wird.
Diese Beschädigung kann aber nicht verhindert werden und der flüssige Stahl kommt mit der dem einfliessenden Stahl zugekehrten äussersten Schicht der Verzögerungselemente in Berührung.
Dadurch wird zwischen dem Stahl und den Verzögerungselementen Kontakt geschaffen, was die Wärmeaufnahme der Elemente beschleunigt und damit eine Annäherung des penetrierten Stahles an die Erstarrungstemperatur zur Folge hat. Dabei erhöht sich die Oberflächenspannung des flüssigen Stahles und das weitere Eindringen desselben in die Dichtung wird erschwert. Die Erhitzung der genannten äussersten Schicht der Verzögerungselemente hat meistens ein Schmelzen derselben zur Folge. Je nach der Fugenbreite, der Kühlwirkung der Umgebung, der Stahltemperatur, der Art des Dichtungsmaterials, der Art der Verzögerungselemente usw. kann sich der beschriebene Ablauf bei einer oder mehreren weiteren Schichten wiederholen.
Dabei kühlt sich der in die
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Bereich der Fuge befindliche Stahl an der Kokillenwand --3-- und am Anfahrkopf--l--ab. Es bildet sich brückenartig eine Strangkruste oberhalb der Dichtung, so dass bei der weiteren Erwärmung oder auch Zerstörung der Dichtung keine schädlichen Wirkungen mehr eintreten können. Die Aufgabe der erfindungsgemässen Dichtung ist dann erfüllt, wenn ihre Dichtfähigkeit so lange verzögert wird, bis die darüberliegende Strangkruste genügend stark ist und selbst gegenüber dem flüssigen Kern abdichtet.
Bei Anwendung der Kombination von Asbest als Dichtungsmaterial und von Eisen als Verzögerungselement hat das Verzögerungselement eine etwa 250fache Wärmeleitfähigkeit des Asbestes und eine etwa siebenfache Wärmeaufnahmekapazität pro Volumeneinheit.
Es können aber auch andere Dichtungsmaterialien wie Glasfaser, Schlackenfaser, feuerfeste Filze, feuerfeste Pasten usw. verwendet werden. Auch können die Verzögerungselemente pulverförmig oder in körniger Form usw. in der Dichtung vorhanden sein. Ferner können an Stelle von metallischen Verzögerungselementen keramische z. B. Quarzsand in die Dichtung eingefügt werden. Solche Elemente sind nicht aufschmelzbar, behindern aber das penetrieren des flüssigen Stahles, wodurch Zeit für die Brückenbildung im Bereich der Fuge gewonnen wird.
Bei der in Fig. l dargestellten Dichtung sind die Stahldrähte-10-allseitig mit Asbest umgeben, um eine vorteilhafte verzögernde Wirkung zu erhalten. Der Durchmesser des Drahtes beträgt 0, 8 mm und der Abstand von Mitte Draht zu Mitte Draht beträgt etwa 2 mm. Der Anteil der Verzögerungselemente an der Dichtung beträgt dabei etwa 10 Vol.-%.
Fig. 2 zeigt eine der Form und dem Umfang eines Anfahrkopfes--21--entsprechend vorgeformte
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entsprechendenDichtung--20--ist auch bei Anfahrköpfen mit hinterschnittenen Stellen bei kleinem Zeitaufwand möglich.
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