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Die Erfindung betrifft eine Kühl- bzw. Nachkühleinrichtung einer Horizontal-Stranggussanlage für Metalle, insbesondere für Stähle, welche, gegebenenfalls mehrere Nachkühler umfassend, in Strangabzugsrichtung auf die mit der Schmelze des zu vergiessenden Metalls beschickte, formgebende Stranggiesskokille folgend angeordnet ist.
Beim horizontalen Stranggiessen gelangt die aus dem Schmelzeverteiler kommende Metallschmelze, beispielsweise Stahlschmelze, in die aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigte, üblicherweise mit einem Kühlmedium gekühlte, horizontal angeordnete Stranggiesskokille, wo unter Formgebung der sich ausbildende Metallstrang von seiner Oberfläche her zu erstarren und sich zu verfestigen beginnt. Die bei diesem Vorgang sich ausbildende, feste Strangschale nimmt während des Durchganges des Stranges durch die Kokille an Stärke zu. Die Schale ist jedoch nach Verlassen der Kokille bei den üblicherweise vergossenen Metallen und Legierungen noch relativ dünn, der frisch abgezogene Strang ist daher mechanisch noch nicht ganz stabil.
In Bewegungsrichtung des Stranges stromabwärts von der Kokille ist bzw. sind daher ein bzw. mehrere Nachkühler angeordnet, in welchem bzw. welchen eine die Festigkeit des Stranges erhöhende Verstärkung der Strangschale erreicht wird, so dass der in seinem Zentrum schmelzflüssige Strang ohne Gefährdung durch Bruch od. dgl. von einer Strangabzugseinrichtung erfasst und in jeweils gewünschter Weise bewegt und manipuliert werden kann.
Es ist beispielsweise aus der DE-AS 2415224 bekannt, bei Plattenkokillen für Stahlstrangguss deren Schmalseiten-Wände verstellbar auszubilden. Damit ist eine gewisse Anpassung der Geometrie der Kokille an die Form, insbesondere die Konizität des in der Kokille auskühlenden und daher üblicherweise in seinem Querschnitt sich verringernden Stranges versucht worden, allerdings nur durch Verstellung der Lage der Schmalseiten der Kokille. Diese und ähnliche Einrichtungen betreffen jedoch nur eine Anpassung der Geometrie der Kokille an die infolge von Änderungen hinsichtlich der Giessparameter, Metall- bzw. Legierungsqualität bzw. bei gewünschten Querschnitts- änderungen des Stranges auftretenden bzw. zu erwartenden Dimensionsänderungen im Strang, wobei aber eben nur die Lage der Schmalseitenwände verändert wird.
Diese bekannten Einrichtungen nehmen jedoch nicht auf das Verhalten des Stranges nach dem Verlassen der Giesskokille Rücksicht, betreffen also nicht die weitere Kühlung des Stranges.
Gerade bei diesem weiteren Abkühlen nach dem Verlassen der formgebenden Giesskokille, für das die Nachkühleinrichtung Sorge tragen soll, kommt es zu weiteren Strangquerschnitts-Änderungen, wobei diese Änderungen infolge von bei verschiedenen Temperaturen auftretenden Phasenumwandlungen auch in ihrem zeitlichen Verlauf ungleichmässig auftreten können, also beispielsweise Dimensionskonstanz trotz Abkühlung eintreten kann.
Aus dem Stand der Technik sind ausser den auf die Konizität des Stranges in beschränktem Ausmass anpassbaren Kokillen weiters auch Nachkühleinrichtungen für Vertikal-, Bogen- und Schräg- - Stranggiessanlagen bekanntgeworden, bei welchen an sich unabhängig von den genannten Dimensionsänderungen immer eine gewünschte Kühlung erreicht werden kann. Bei diesen Anlagen wird das Kühlmedium nicht innerhalb einer Nachkühleinrichtung, an deren Kühlflächen sich der Strang bzw. dessen Mantel-Oberfläche vorbeibewegt, geführt, sondern vielmehr direkt auf den die Kokille verlassenden Strang aufgebracht. Derartige Nachkühleinrichtungen sind z. B. der AT-PS Nr. 303987, der DE-OS 1932884 und der GB-PS Nr. 1, 108, 167 zu entnehmen.
Der bei diesen Anlagen erfolgende, von der Strangdimension bzw. deren Änderungen an sich unabhängige, direkte Kontakt zwischen Kühlmedium und Strang bringt jedoch erhebliche Nachteile, wie freie Dampfentwicklung, ungleichmässige Kühlwirkung und gegebenenfalls Reaktionen zwischen Mantel und Kühlmedium mit sich.
Aus der CH-PS Mr. 559074 ist eine Stranggiesseinrichtung bekannt, bei welcher bei den Nachkühlern einzelne an den Strangmantel bzw. an Flächenteile des Mantels anliegende Kühlflächen aufweisende Kühlelemente vorgesehen sind, welche mittels Federn gegen die genannten Flächenteile gedrückt werden. Wesentlicher Nachteil der bekannten Konstruktionen ist, dass durch die zwischen den einzelnen Kühlelementen bestehenden Spalte im Falle von Störungen bei der Stranghautbildung ein ungehindertes Austreten von Metallschmelze erfolgen kann, und somit eine wesentliche Gefährdung für Anlage und Personal gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine von der Kokille im wesentlichen unabhängige, ihr nach-
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geschaltete eigene Nachkühleinrichtung zu schaffen, wobei jedoch die Übergangsstelle zwischen der Stirnfläche, an welcher der Strang aus der Kokille austritt, und der ihr benachbarten eintrittsseitigen Stirnfläche des auf sie folgenden Nachkühlers und/oder die einander zugekehrten Stirnflächen an den Übergangsstellen zwischen den einzelnen Kühlern einer mehrere Kühler umfassenden Nachkühleinrichtung so gestaltet sind, dass für den Fall einer gerade bei horizontalem Strangguss gelegentlich auftretenden Störung bei der Stranghautbildung, z. B. durch lokale Rissbildung oder Bruch, ein Austreten der Metallschmelze aus den im wesentlichen vertikal verlaufenden Spalten an den Übergangs- bzw. Stossstellen vermieden wird.
Die Aufgabe lässt sich, wie gefunden wurde, dadurch lösen, dass an den Übergangs- bzw.
Stossstellen schikanen-bzw. labyrinthartige Spaltverläufe vorgesehen werden, so dass eventuell austretendes flüssiges Metall auf seinem Weg nach aussen zumindest einmal in seiner Richtung abgelenkt wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine Kühl- bzw. Nachkühleinrichtung einer Horizontal-Stranggussanlage für Metall, insbesondere für Stähle, welche, gegebenenfalls mehrere Nachkühler umfassend, in Strangabzugsrichtung auf die mit der Schmelze des zu vergiessenden Metalls beschickte, formgebende Stranggiesskokille folgend angeordnet ist, wobei der bzw. die Nachkühler der Nachkühleinrichtung bewegliche, an die Einzelflächen des Mantels des ihn bzw. sie durchlaufenden Metall-Stranges mit ihren Kühlflächen anliegende, vorzugsweise mit im wesentlichen senkrecht zur Strangachse gerichteter Kraft beaufschlagbare, Kühlelemente aufweist bzw.
aufweisen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die einander zugewendeten Stirnflächen an der Austrittsseite der Kokille und der ihr zugekehrten Eintrittsseite der Kühlelemente des der Kokille folgenden Nachkühlers und/oder die einander zugekehrten Stirnflächen der Kühlelemente mehrerer Nachkühler jeweils mindestens einen Vorsprung aufweisen, welcher in mindestens eine im wesentlichen entsprechend geformte Ausnehmung in den jeweils benachbarten Stirnflächen ragend ausgebildet ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung erlaubt die Vorteile eines sich anpassenden Anliegens der bzw. deren Kühlflächen der Kühlelemente an die Strangoberfläche für eine über den gesamten Strangumfang und in Stranglängsrichtung auch bei unregelmässigen Dimensionsänderungen während des Abkühlvorganges gleichmässige Kühlung ohne direkten Kotakt zwischen Kühlmedium und Strang zu nutzen und dabei gleichzeitig die Nachteile der bei dieser Bauart von Nachkühlern notwendigerweise vorhandenen Abstände bzw. Spalte an den Übergangsstellen zwischen Kokille und "erstem" Nachkühler und zwischen den einzelnen Nachkühlern und deren Kühlelementen untereinander zu vermeiden.
Bei der nut- und federartigen Ausbildung der die Spalte zwischen den Kühlelementen begrenzenden Flächen ist die Gefahr eines Durchbruches von flüssigem Metall nach aussen, die als Folge einer im Nachkühler bzw. in der Kokille erfolgenden Rissbildung oder eines Strangbruches auftreten kann, wie sich zeigte, praktisch vollständig gebannt.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die genannten Vorsprünge bzw. die ihnen entsprechende (n) Ausnehmungen als vorzugsweise im wesentlichen parallel zur den jeweiligen Kühlflächen der einzelnen Kühlelemente ausgerichtete, sich von einer seitlichen Begrenzung der genannten Flächen bis zur andern seitlichen Begrenzung hin erstreckende Rippen bzw. Nuten oder Rinnen ausgebildet sind.
Diese Anordnung einer die gesamte "Breite" der Stirnfläche des einzelnen Kühlelementes überbrückenden Rippe bzw. Nut oder Rinne gewährleistet die Ausbildung einer nur an wenigen Stel- len - nämlich dort, wo die einzelnen Kühlelemente des jeweiligen Nachkühlers aneinandergrenzzen-unterbrochenen Schikane zur Verhinderung eines eventuellen Austrittes von schmelzflüssigem Metall. Gleichzeitig bleibt aber die Relativbewegung bzw. Gelenkigkeit der Kühlelemente einander benachbarter Nachkühler untereinander und auch an der Übergangs- bzw. Stoss stelle vom ersten der Kokille folgenden Nachkühler zur Kokille hin erhalten. Die Rippen bzw.
Nuten in den Stirnflächen müssen allerdings keineswegs unbedingt im wesentlichen parallel zu den Einzeloberflächen des Strangmantels bzw. zu den jeweiligen Kühlflächen der Kühlelemente verlaufend ausgerichtet sein, sie können auch bogen-, gegebenenfalls kreisbogenartig von einer Seite jedes der Kühlelemente zur andern Seite hin sich erstrecken, wobei aus geometrischen Gründen etwa flachbogiger Verlauf günstig ist.
Als vorteilhafte Querschnittsformen für die Vorsprünge, insbesondere Rippen, und die Ausneh-
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mungen, insbesondere Nuten oder Rinnen, in den Stirnflächen von Kokillenaustrittsseite und Nachkühlern seien Rechtecks-, Trapez-Formen und etwa halb (kreis) rundartige Formen genannt, wobei die halbrundartige Form auf der Rechteck- oder Trapez-Form "aufgesetzt" sein kann. Die eckigen Querschnittsformen lassen sich einfach herstellen, die halbrunden ermöglichen leichte Beweglichkeit der Kühlelemente. Vorteilhaft weisen die erstgenannten, von Geraden begrenzten Querschnittsformen an ihren Ecken Abrundungen auf, und/oder die Übergänge von den Vorsprüngen, insbesondere Rippen bzw. von den Ausnehmungen, insbesondere Rinnen oder Nuten, zu den Stirnflächen sind vorteilhaft abgerundet.
Auch bei den bogen-bzw. etwa halb (kreis) rundartigen Querschnitten sind vorteilhafterweise die gesamten Übergänge zur Stirnfläche hin abgerundet gestaltet. Weiters bevorzugte Querschnittsformen stellen die oben genannten durch Gerade begrenzten Querschnittsformen dar, auf welche zusätzlich eine bogen-bzw. halb (kreis) rundartige Form aufgesetzt ist.
Auf den Stirnflächen kann bzw. können zur Steigerung der Dichtwirkung mehr als ein Vorsprung, insbesondere Rippe, oder aber mindestens ein Vorsprung, insbesondere Rippe, und mindestens eine Ausnehmung, insbesondere Rinne, angeordnet sein, welche jeweils in mindestens eine entsprechend geformte Ausnehmung ein-bzw. mindestens einen entsprechend geformten Vorsprung, umgreift bzw. umgreifen. Die Anordnung von mehreren Vorsprüngen bzw. Rippen in den Stirnflächen bringt den Vorteil, dass der Weg eventuell dazwischen eindringender Metallschmelze gezielt mehrere Male eine Ablenkung erfährt und so das Durchbrechen der Schmelze an die Peripherie der Spalte zwischen den Nachkühlern bzw. zwischen erstem Nachkühler und Kokille mit grossem Sicherheitsfaktor vermieden werden kann.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Rippen und entsprechend geformten Rinnen auch unstetigen Verlauf aufweisen können, also beispielsweise mindestens einmal unterbrochen und versetzt weiterlaufend angeordnet sein können. Auch vielecks-, maänder-, zig-zag- und/oder wellenartiger Verlauf ist möglich, wenn auch mit relativ höherem Aufwand verbunden. Beim oben erwähnten, zur Kühlfläche etwa parallelen Verlauf ist es günstig, wenn im Bereich der seitlichen Ränder der Stirnflächen eine Art Abbiegung vorgesehen ist, so dass die Rippe jeweils nicht mit zu spitzem Winkel an den seitlichen Rändern endet.
Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass eine der genannten Stirnflächen insgesamt als Wölbung, also als konvexer Vorsprung, und die ihr zugekehrte Stirnfläche insgesamt als entsprechend konkav geformte Ausnehmung ausgebildet sind. Die derartig ausgebildeten Stirnflächen tragen vorteilhaft die ineinandergreifenden Vorsprünge, insbesondere Rippen, und/oder Ausnehmungen, insbesondere Rinnen oder Nuten. Die soeben erwähnte Ausbildung der gesamten Stirnflächen hat den Vorteil, dass sie die Forderung nach Gelenkigkeit der einzelnen Kühlelemente von benachbarten Nachkühlern bzw. an der Stelle, wo der erste Nachkühler der Kokille folgt, erfüllt, und ausserdem noch gegebenenfalls zusätzliche Schikanen zur Verhinderung eines Metallaustrittes vorhanden sind.
An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Schnitt durch einen Teil einer mit der erfindungsgemässen Nachkühleinrichtung ausgerüsteten Horizontal- - Stranggusseinrichtung und Fig. 2 die Ansicht der Stirnflächen eines Elementes des Nachkühlers mit den auf ihnen angeordneten Rippen, wobei das umgebende Mantelrohr geschnitten ist.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung gelangt das flüssige Metall --2-- aus dem Schmelzeverteiler --1-- über eine nicht eigens bezeichnete Düse in die vom als strichpunktierte Linie in seinem Verlauf angedeuteten Kühlmedium durchströmte, formgebende Horizontalgiess-Kokille --4--, wo sich von deren mit dem Metall in Berührung kommenden Kühlflächen her die Strangschale auszubilden und zu wachsen beginnt. Bei seiner der Pfeilrichtung entsprechenden Weiterbewegung gelangt der von einer nicht gezeigten, an sich bekannten Strangabzugseinrichtung abgezogene Strang in die zwei Nachkühler mit Kühlelementen --5a, 5b-- umfassende Nachkühleinrichtung --5--.
Die Kühlelemente tragen an ihrer auf dem Strang --3-- aufliegenden Seite wärmeleitfähige Kühlflächen --6a, 6b-- und sind ebenfalls vom-in seinem Verlauf jeweils von --8a, 8b-- nach --9a, 9b-- in strichpunktierten Linien angedeuteten - Kühlmedium durchströmt. Sie sind mittels der in der gezeigten Ausführungsform vorgesehenen, das die Kühleinrichtung umgebende Mantelrohr --7-- durchdringenden Federn --10-- mit ihren Kühlflächen --6a, 6b-- auf die einzelnen Oberflächen des Stranges --3-- gedrückt. In der Figur ist angedeutet, wie die
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Schale --3a-- des Stranges --3-- in Strangbewegungsrichtung infolge der Wirkung der Nachkühler an Stärke gewinnt, während der. flüssige Kern --3b-- immer schmäler wird.
Es ist weiters ersichtlich, wie an der Stirnfläche --14-- an der Austrittsseite der formgebenden Kokille--4-eine Ausnehmung --14b-- angeordnet ist, in welche jeweils ein in seiner Form und Dimension entsprechender Vorsprung --15a-- an den der genannten Kokillen-Stirnfläche zugekehrten Stirn- flächen --15-- der Nachkühlelemente --5a-- eingreift. Solche im wesentlichen dem Nut- und Federprinzip entsprechende Ausnehmungen --15b-- und Vorsprünge --25a-- sind auch an den jeweils einander zugekehrten Stirnflächen --15'und 25-- zwischen den Kühlern --5a und 5b--angeord- net.
Die durch diese Ausnehmungen und in sie eingreifenden Vorsprünge gebildeten "Schikanen" in den Spalten zwischen den Kühlern und vom ersten Kühler zur Kokille hin sind imstande, ein eventuelles Austreten von Schmelze aus den Kühlern zu verhindern.
In Fig. 2 sind an einer Ansicht der Stirnflächen --15-- der Kühlelemente --5a-- eines für die Kühlung eines quadratischen Stranges --3-- geeigneten Nachkühlers die rippenartigen, jeweils von einer zur andern Seite der den Strang --3-- umgebenden Kühlelemente --5a--, im wesentlichen parallel zur Kühlfläche --6a-- sich erstreckende Verlauf aufweisenden Vorsprünge --15a-- gezeigt, welche in eine im Querschnitt und Verlauf entsprechend ausgebildete, aus Fig. 1 ersichtliche Nut --14b-- in der austrittsseitigen Stirnfläche --14-- der Kokille --4-- eingreift.
Es sei hier kurz darauf hingewiesen, dass sowohl der Verlauf der Vorsprünge und/oder Ausnehmungen als auch deren Anzahl auf den jeweiligen Stirnflächen jeweils den Gegebenheiten anpassbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
Ferner ist zu erwähnen, dass z. B. die Kühlelemente jeweils eines Nachkühlers jeweils auf beiden Seiten nur Vorsprünge, insbesondere Rippen, oder nur Ausnehmungen, insbesondere Nuten, aufweisen können, und die Kühlelemente jeweils benachbarter Kühler dementsprechend nur Ausnehmungen bzw. Vorsprünge tragen können.
Schliesslich können jeweils die Stirnflächen der Kühlelemente an ein- und derselben Seite des Nachkühlers beispielsweise abwechselnd Vorsprünge, insbesondere Rippen, und gegebenenfalls im gleichen Verlauf sich anschliessende Ausnehmungen, insbesondere Nuten, aufweisen, welchen passenden Ausnehmungen und Vorsprüngen an den ihnen zugekehrten Stirnflächen der Kokille und/oder der Kühlelemente des benachbarten Nachkühlers entsprechen.
PATENTANSPRÜCHE.
1. Kühl- bzw. Nachkühleinrichtung einer Horizontal-Stranggussanlage für Metalle, insbesondere für Stähle, welche, gegebenenfalls mehrere Nachkühler umfassend, in Strangabzugsrichtung auf die mit der Schmelze des zu vergiessenden Metalls beschickte, formgebende Stranggiesskokille folgend angeordnet ist, wobei der bzw. die Nachkühler bewegliche, an die Einzelflächen des Mantels des ihn bzw. sie durchlaufenden Metall-Stranges mit ihren Kühlflächen anliegende, vorzugsweise mit im wesentlichen senkrecht zur Strangachse gerichteter Kraft beaufschlagbare, Kühlelemente aufweist bzw.
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewendeten Stirnflächen (14,15) an der Austrittsseite der Kokille (4) und der ihr zugekehrten Eintrittsseite der Kühlelemente (5a) des der Kokille folgenden Nachkühlers und/oder die einander zugekehrten Stirnflächen (15', 25) der Kühlelemente (5a, 5b) mehrerer Nachkühler jeweils mindestens einen Vorsprung (15a, 25a) aufweisen, welcher in mindestens eine im wesentlichen entsprechend geformte Ausnehmung (14b, 15b) in den jeweils benachbarten Stirnflächen (14, 15') ragend ausgebildet ist.