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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum horizontalen Stranggiessen von Bändern mit einer an ein Aufnahmegefäss für eine Metallschmelze anschliessbaren Kokille, deren mit einer Grafitauskleidung versehener, zwischen Kühlkörpern gebildeter Giessspalt einen formgebenden Erstarrungsabschnitt und einen daran anschliessenden Nachkühlabschnitt bildet.
Der aus dem Aufnahmegefäss in die Kokille einer horizontalen Stranggiessanlage fliessenden Metallschmelze wird über zwischen sich einen Giessspalt bildenden Kühlkörpern Wärme entzogen, so dass die Metallschmelze erstarrt und als Strang aus der Kokille gezogen werden kann. Um eine vor allem die Grafitauskleidung des Giessspaltes angreifende Oxidation im Bereich der Kokille zu vermeiden, wird die Kokille im Bereich des Giessspaltes mit einer Schutzgasatmosphäre beauf- schlagt, die naturgemäss auch eine Oxidation des gegossenen Stranges in diesem Bereich verhin- dert. Mit dem Austritt des Stranges aus der Kokille kann jedoch der Strang mit dem Luftsauerstoff reagieren, was zur Forderung führt, den Strang innerhalb der Kokille unter eine obere Grenz- temperatur von beispielsweise 300 C abzukühlen, um eine übermässige Oberflächenoxidation des Stranges zu unterbinden.
Dies bedeutet, dass innerhalb der Kokille für eine ausreichende Wärme- abfuhr entlang des Giessspaltes gesorgt werden muss. Da aufgrund des erstarrungsbedingten Schwindens der Strang mit zunehmender Erstarrung von den Wänden des Giessspaltes abhebt, wird der in einem formgebenden Erstarrungsabschnitt des Giessspaltes zunächst gute, vor allem durch Wärmeleitung bestimmte Wärmeübergang vom Strang auf die Kokille im Bereich eines anschliessenden Nachkühlabschnittes wegen der auftretenden Spalte zwischen dem Strang und der Giessspaltwandung erheblich verschlechtert, was zwangsläufig zu einer Verlängerung der Kokil- le führt, wenn der Strang entsprechend abgekühlt werden soll.
Diese grundsätzlichen Verhältnisse treten auch bei einer verstärkten Sekundärkühlung des aus der Kokille austretenden Stranges durch eine aufgesprühte Kühlflüssigkeit auf, weil der gegossene Strang diesbezüglich eine unzu- reichende Wärmeleitfähigkeit mit sich bringt.
Um beim horizontalen Stranggiessen den Durchtrittsquerschnitt der Kokille auch während des Giessvorganges verstellen zu können, ist es bekannt (EP 0 359 348 A2) die Kokillenwände, die gekühlt werden, gegeneinander zu verstellen. Diese Verstellung betrifft den formgebenden Kokil- lenabschnitt, wobei nach der Einstellung des jeweiligen Durchtrittsquerschnittes der Kokille dieser beibehalten werden muss, um den gewünschten Strangquerschnitt zu erreichen. Die Verstellung der Kokillenwände im Erstarrungsabschnitt nimmt jedoch keinen Einfluss auf das Nachkühlver- halten.
Darüber hinaus ist es bekannt (EP 0 268 143 A2), die aus gekühlten Kupferplatten bestehen- den Kokillenwände im Erstarrungsbereich federnd an den Strang anzudrücken, um eine aus- reichende Erstarrung der Strangschale zu gewährleisten und Durchbrüche zu vermeiden. Da je- doch im Einlaufbereich des Erstarrungsabschnittes die Strangschale noch keine ausreichende Festigkeit aufweisen kann, müssen die gekühlten Kokillenwände im Einlaufbereich starr abgestützt werden, um ein Strangsollmass sicherstellen zu können. Dementsprechend ist nur eine Verschwen- kung der gekühlten Kokillenwände möglich, was jedoch beim Stranggiessen von Bändern zu ver- meiden ist, um eine Oberflächenbeeinträchtigung zufolge einer verstärkten Reibung zwischen Strang und Kokillenwand auszuschliessen.
Beim Stranggiessen von Bändern fällt ja das Schwind- mass vergleichsweise klein aus, so dass ein konisches Zusammenlaufen des Giessspaltes in Ab- zugsrichtung zu Oberflächenbeschädigungen des Bandes führt. In diesem Zusammenhang ist zusätzlich die Belastung der erstarrenden Strangoberfläche durch den hydrostatischen Druck der Schmelze beim horizontalen Stranggiessen zu berücksichtigen.
Schliesslich ist es bekannt (DE 32 39 291 A1), die Grafitauskleidung einer Kokille an die Kühl- körper anzudrücken, um ein wärmebedingtes Durchbiegen dieser Grafitauskleidung zu vermeiden.
Eine solche Massnahme unterstützt aber ein Abheben der Grafitauskleidung vom Strang, was für die Nachkühlung des Stranges nachteilig ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum horizontalen Strang- giessen von Bändern der eingangs geschilderten Art so auszubilden, dass mit einem vergleichs- weise kurzen Nachkühlabschnitt des Giessspaltes eine ausreichende Abkühlung des gegossenen Stranges sichergestellt werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Grafitauskleidung im Bereich des
Nachkühlabschnittes unter einer Vorspannung an den Strang andrückbar ist.
Durch die an den Strang im Bereich des Nachkühlabschnittes andrückbare Grafitauskleidung
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kann trotz des erstarrungsbedingten Schwindens des Stranges eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung erreicht werden, weil die unter Vorspannung an den Strang angedrückte Grafitaus- kleidung dem Schwindmass des Stranges entsprechend nachgestellt wird, so dass sich keine eine Wärmeleitung unterbindenden Spalte zwischen der Giessspaltwandung und der Strangoberfläche bilden können. Die dadurch verbesserte Wärmeübertragung erlaubt eine raschere Wärmeabfuhr aus dem Strang im Bereich des Nachkühlabschnittes, der aus diesem Grund kurzer ausfallen kann. Bei unveränderter Länge des Nachkühlabschnittes ergibt sich eine entsprechend höhere Kühlleistung.
Damit die Grafitauskleidung im Bereich des Nachkühlabschnittes unter einer Vorspannung an den Strang angedruckt werden kann, kann der Nachkühlabschnitt wenigstens einen quer zur an- liegenden Oberfläche des gegossenen Stranges verschiebbar gelagerten und im Andrücksinn an den Strang beaufschlagbaren Kühlkörper aufweisen, über den die an ihm befestigte Grafitausklei- dung gegen den Strang gedrückt wird. Um mit nur einem verschiebbar gelagerten Kühlkörper eine symmetrische Strangkühlung zu erreichen, ist für ein das erstarrungsbedingte Schwinden berück- sichtigendes Anstellen des diesem verschiebbaren Kühlkörper bezüglich des Stranges gegenüber- liegenden Kühlkörpers zu sorgen, was allerdings eine Justiermöglichkeit dieses nicht im Andrück- sinn beaufschlagbaren Kühlkörpers erfordert.
Einfachere Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn im Nachkühlabschnitt zwei einander vertikal gegenüberliegende, vertikal verschiebbare Kühlkörper vorgesehen sind, die gegen den zwischen ihnen geführten Strang gedrückt werden. Die verschiebbar gelagerten Kühlkörper können hydraulisch beaufschlagt oder einer Gewichtsbelastung unterworfen werden. Besonders vorteilhafte Konstruktionsbedingun- gen ergeben sich allerdings, wenn zur Beaufschlagung des Kühlkörpers bzw. der Kühlkörper Druckfedern vorgesehen sind, die gegebenenfalls in ihrer Vorspannung einstellbar aus-gebildet sein können.
Eine übliche Grafitauskleidung des Giessspaltes einer Kokille besteht aus starren Grafitplatten, die sich nicht an die sich erstarrungsbedingt ändernden Strangabmessungen angleichen. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, im Bereich des Nachkühlabschnittes der Kokille den Giessspalt mit einer Grafitauskleidung aus einem Kohlefaservlies vorzusehen, das sich elastisch zusammen- drücken lässt, so dass sich dieses Kohlefaservlies unter der Einwirkung der Druckbeaufschlagung der verschiebbaren Kühlkörper flächig an den gegossenen Strang anschmiegt. Über ein solches Kohlefaservlies lässt sich aber auch eine entsprechende Vorspannung ohne ein Verschieben des zugehörigen Kühlkörpers aufbauen, wenn das Kohlefaservlies zwischen dem Strang und dem Kühlkörper unter einer elastischen Vorspannung gehalten wird.
Zu diesem Zweck könnte der Giess- spalt im Bereich des Nachkühlabschnittes entsprechend abgesetzt oder verjüngt ausgebildet sein.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum horizontalen Stranggiessen von Bändern ausschnittsweise in einem vertikalen Längsschnitt gezeigt.
Eine Vorrichtung zum horizontalen Stranggiessen von Bändern weist gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen dem aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellten Aufnah- megefäss für die Metallschmelze zugehörigen Anschlussrahmen 1 für eine Kokille 2 auf, die einen Giessspalt 3 zwischen Kühlkörpern 4 und 5 bildet. Diese Kühlkorper 4, 5, die zwischen Druckplatten 6 eines Kokillengehäuses 7 angeordnet sind, werden von einem Kühlmittel durchstromt, für das Strömungskanäle 8 vorgesehen sind. An das Kokillengehäuse 7 ist in herkömmlicher Weise ein Stampfrahmen 9 angeflanscht, dessen Stampfmasse 10 eine feuerfeste Auskleidung der Kokille 2 gegenüber dem Anschlussrahmen 1 bzw. dem Aufnahmegefäss bildet.
Zur Befestigung des Stampf- rahmens 9 am Anschlussrahmen 1 dienen an diesem vorgesehene Schraubbolzen 11, zwischen denen und dem Stampfrahmen 9 Tellerfederpakete 12 vorgespannt werden, um den Stampfrah- men 9 gegen eine ringförmige, zwischen Stampfrahmen 9 und Anschlussrahmen 1 eingefügte Dichtung 13 aus einem Kohlefaservlies anzudrücken
Zum Unterschied zu herkömmlichen Kokillen dieser Art sind nicht alle Kühlkörper 4,5 starr zwi- schen den Druckplatten 6 des Kokillengehäuses 7 eingespannt, sondern lediglich die Kühlkörper 4 im Bereich eines formgebenden Erstarrungsabschnittes 3a des Giessspaltes 3.
Im Bereich des auf diesen Erstarrungsabschnitt 3a folgenden Nachkühlabschnitt 3b des Giessspaltes 3 sind die einan- der vertikal gegenüberliegenden Kühlkörper 5 vertikal verschiebbar gelagert und mit einer Beauf- schlagungsemrichtung 14 verbunden. Diese Beaufschlagungseinrichtung 14 besteht im Falle des
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Ausführungsbeispiels aus Druckstempeln 15, die mit Hilfe von Druckfedern 16 gegen die Kühlkör- per 5 gedrückt werden.
Während im Erstarrungsabschnitt 3a die Grafitauskleidung aus Grafitplat- ten 17 besteht, die mit Hilfe von federbelasteten Zugankern 18 befestigt sind, wird die Grafitaus- kleidung im Bereich des Nachkühlabschnittes 3b aus einem Vlies 19 aus Kohlefasern gebildet Durch in den Giessspalt 3 eingesetzte Formleisten 20 wird der Giessspalt 3 im Einlaufbereich gegenüber dem anschliessenden Erstarrungsabschnitt 3a abgesetzt, um vorteilhafte Giessverhält- nisse zu schaffen. Ausserdem kann der Giessspalt 3 im Bereich der Formleisten 20 durch Einsätze 21 der Breite nach in mehrere Abschnitte unterteilt werden, was sich vorteilhaft auf den Verlauf der Erstarrungsfront des zu giessenden, bandförmigen Stranges 22 auswirkt, der strichpunktiert ange- deutet ist.
Die im Bereich des formgebenden Erstarrungsabschnittes 3a über die Kühlkörper 4 aus dem Strang 22 abgezogene Wärme bedingt nicht nur ein Erstarren der aus dem Aufnahmegefäss zuflie- #enden Metallschmelze, sondern auch ein erstarrungsbedingtes Schwinden mit der Wirkung, dass sich der Strang 22 gegen das Ende des Erstarrungsabschnittes 3a hin von den Grafitplatten 17 abzuheben beginnt. Bei über die Giessspaltlänge konstanten Giessspaltabmessungen bedeutet dies, dass die Wärmeübertragung vom Strang 22 auf die Kühlkörper 5 im Bereich des Nachkühl- abschnittes 3b nicht durch Wärmeleitung, sondern lediglich über Konvektion und Strahlung erfol- gen kann.
Um den damit verbundenen, verminderten Wärmeübergang und die davon abhängige geringere Kühlleistung nicht in Kauf nehmen zu müssen, werden die Kühlkörper 5 im Bereich des Nachkühlabschnittes 3b über die Druckfedern 16 gegen den Strang 22 gedrückt, so dass auch im Bereich des Nachkühlabschnittes 3b ein Wärmeübergang durch Wärmeleitung sichergestellt wer- den kann. Das in diesem Bereich zur Grafitauskleidung des Giessspaltes 3 dienende Vlies 19, das beim Andrücken der Kühlkörper 5 an den Strang 22 elastisch verdichtet wird, sorgt für eine gute, flächige Anlage am Strang 22, und zwar unabhängig von seinem Oberflächenverlauf.
Durch die verbesserte Kühlung im Nachkühlabschnitt 3b des Giessspaltes 3 kann der Strang 22 innerhalb der mit einem Schutzgas beaufschlagten Kokille 2 soweit abgekühlt werden, dass der aus der Kokille 2 austretende Strang 22 nur mehr in einem tragbaren Umfang mit dem Luftsauerstoff reagiert. Die weitere Abkühlung des Stranges 22 erfolgt über eine Sekundärkühlung durch auf den Strang 22 aufgesprühte Kühlflüssigkeit, die über Sprühbalken 23 zugeführt wird.
Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, dass sich die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, das vielfältig abgewandelt werden kann, weil es ja vor allem darum geht, das erstarrungsbedingte Abheben des Stranges 22 von der Wandung des
Giessspaltes 3 im Bereich des Nachkühlabschnittes 3b dadurch zu verhindern, dass die Grafitaus- kleidung in diesem Abschnitt 3b entweder über eine Beaufschlagung wenigstens eines Kühlkörpers oder zufolge ihrer Eigenelastizität unter einer entsprechenden Vorspannung an den Strang ange- drückt wird.
PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum horizontalen Stranggiessen von Bändern mit einer an ein Aufnahmegefäss für eine Metallschmelze anschliessbaren Kokille, deren mit einer Grafitauskleidung verse- hener, zwischen Kühlkörpern gebildeter Giessspalt einen formgebenden Erstarrungsab- schnitt und einen daran anschliessenden Nachkühlabschnitt bildet, dadurch gekennzeich- net, dass die Grafitauskleidung im Bereich des Nachkühlabschnittes (3b) unter einer Vor- spannung an den Strang (22) andrückbar ist.