Vorrichtung zur Zentrierung des Giessstrahles bei einer Stahl-Stranggiessanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zentrierung des Giessstrahles bei einer Stahl-Strang- giessanlage mit einer Durchlaufkokille, dieser nachfol gende, den Strang auf kurzer Strecke führende sowie auf den Kokillenausgang zentrierende Führungselemente und nachgeordneter,
gekrümmter Strangführung mit Kühleinrichtung. Solche Stranggiessanlagen werden als Bogenanlagen bezeichnet und weisen vertikal angeord nete, gekrümmte oder gerade Kokillen auf.
Es ist bekannt, dass die Strömung des Giessstrahles im flüssigen Kern die Ausbildung der erstarrenden Kruste beeinflusst, indem Erosionen auftreten können. Diese Erosionen schwächen die Kruste, so dass dieselbe dem hydrostatischen Druck nicht mehr widerstehen kann und die gefürchteten Durchbrüche auftreten.
Findet die Erosion im Bereich der Kokille statt, so erwärmt sich die Kokillenwand an dieser Stelle über mässig, was zur Beschädigung der Kokille führen kann. Erosionen begünstigen aber auch eine ungleichmässige Kristallisation und führen zu Spannungen und Gefüge fehlern. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird der Giessstrahl in bezug auf den Kokillenquerschnitt so ein gestellt, dass die im Sumpf auftretende Strömung keine massgebenden Erosionen der Kruste verursachen kann.
Es ist für Einstranganlagen bekannt, die Lage des Giessstrahles durch Bewegen des als Zwischenbehälter ausgebildeten Giessgefässes auf die Kokille auszurichten, indem der Zwischenbehälter in zwei Richtungen quer zum Strahl einstellbar gelagert wird. Es ist aber kon struktiv aufwendig, solche schwere Gefässe innerhalb kleiner Grenzen in zwei Richtungen einstellbar zu la gern.
Beim Giessen von kleinen Querschnitten auf Mehr stranganlagen mit gemeinsamen Zwischenbehältern ist zwecks Vermeidung oben erwähnter Nachteile eine ge naue Einstellung des Giessstrahles von besonderer Be deutung. Bei solchen Zwischenbehältern ist jedoch beim Einsetzen der Düsen eine genaue Einstellung derselben schwierig.
Ausserdem verzieht sich dieser Zwischenbe- hälter unter dem Einfluss der Hitze beim Anwärmen und während des Giessens, so dass sich die Düsenabstände verändern und die Giessstrahlen in Lagen gelangen kön nen, bei denen die vorher aufgezeigten Schwierigkeiten auftreten.
Beim Giessen eines Stranges, der unterhalb der Ko kille in einer gebogenen Strangführung geführt wird, ist eine genaue Einstellung des Giessstrahles von beson derer Bedeutung, da die Tiefenwirkung desselben und der Einfallswinkel seiner Strömung auf die Kruste am äusseren Radius ein Erodieren begünstigen. Ein grösserer Abstand des Giessstrahles von dieser Kruste kann diese Gefahr vermindern.
Gemäss einer bekannten Giessstrahlzentrierung für eine Vertikalanlage ist die Kokille und der Kokillentisch mit der nachfolgenden Strangführung als Einheit um einen Drehpunkt schwenkbar gelagert. Der Drehpunkt liegt einerseits zwischen den Ausziehwalzen und ander seits auf der Verlängerung der Längsachse des Form hohlraumes.
Da bei modernen Stranggiessanlagen die Kokillen oszillierbar gelagert sind, wird gemäss dieser Lösung der Oszillationsantrieb auf der schwenkbaren Einheit montiert, was eine aufwendige Konstruktion er gibt.
Im weitem ist eine kugelige Lagerung der Einheit Bedingung, was fertigungstechnisch unwirtschaftlich ist. Durch die Befestigung der Strangführung am Kokillen tisch wird die kugelig ausgebildete Lagerung sehr gro ssen Belastungen ausgesetzt, da schon bei relativ kleinen Strangabmessungen das Gewicht der Strangführung einige Tonnen beträgt.
Diese bekannte Lösung ist aber für Bogenanlagen mit kreisförmigen Kokillen nicht anwendbar, da die Verlängerung der Kokillenachse, auf welcher der Mit telpunkt der Kugelfläche liegen muss, nicht geradlinig verläuft und somit eine Querbewegung der Kokille in horizontaler Richtung nicht möglich ist.
Bei Bogenanlagen mit geraden Kokillen ist die Ver längerung der Kokillenachse nur in einem kleinen Be reich unterhalb der Kokille mit der Strangachse iden tisch, was eine Anwendung obgenannter Einrichtung ebenfalls verunmöglicht, da das Zentrum für die kuge lige Lagerung zu nahe an der Kokille liegt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentriervorrichtung für den Giessstrahl ohne kompli zierte und teure Zwischengefässe, Kokillen oder Ko- killentischlagerungen zu erhalten, wobei die Strangfüh- rung mit Kühleinrichtung direkt auf der Struktur der Anlage gelagert und eine Verschiebung der Kokille bei Bogenanlagen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ko kille zusammen mit den Führungselementen geradlinig quer zur Stranglängsachse in mindestens einer Richtung verschiebbar angebracht ist, wobei der Strang zwischen den Führungselementen und der auf der Struktur der Anlage gelagerten Strangführung auf einer Biegung ohne Beschädigung des Stranges zulassenden Strecke ungeführt ist.
Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes ge hen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen hervor, die durch schematische Figuren erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Bogenanlage mit ge krümmter Kokille, Fig. 2 einen Schnitt durch die Kokille entlang der Linie Il-lI der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Bogenanlage mit beweglich gelagertem, den Strang stützenden Träger und Fig. 4 einen Schnitt durch eine Bogenanlage mit ge rader Kokille.
Gemäss Fig. 1 und 2 gelangt Stahl aus einem Zwi schenbehälter 1 unter Bildung eines Giessstrahles 2 in eine einen gekrümmten Formhohlraum 4 aufweisende vertikale Durchlaufkokille 3. Die Kokille wird mit Hilfe von Wasser gekühlt. Ein die Kokille verlassender, eine erstarrte Randzone 5 aufweisender Strang 6 wird in einer gebogenen, mit der Struktur der Anlage starr verbundenen Strangführung 7 geführt, durch nicht ge zeichnete Kühlmittel weiter gekühlt und durch Aus ziehwalzen 8 ausgezogen.
Die Kokille 3 ist auf einem oszillierbaren Hebel 9 in zwei Richtungen quer zur Stranglängsachse verschieb bar angeordnet. Unterhalb der Kokille sind den Strang auf den Kokillenausgang zentrierende, aus Rollen 10 bestehende Führungselemente 11 mit der Kokille starr verbunden. Die Kokille 3 ist auf einem Zwischenele ment 12 in Richtung der Pfeile 13 in einer Führung 24 geradlinig verschiebbar angebracht. Die Verschie bung erfolgt durch einen mit der Kokille verbundenen Plunger 14.
Durch die Verschiebung der Kokille in Richtung 13 wird die Auftreffstelle 15 des Giessstrahles 2 auf den Badspiegel, relativ zu den gekrümmten Ko- killenwänden eingestellt. Da die Strangführung 7 starr mit der Struktur der Anlage verbunden ist, wird der Strang durch die Verschiebung der Kokille 3 zusammen mit den Führungselementen 11 quer zur Stranglängs- achse auf Biegung beansprucht.
Die Biegekräfte werden über die Rollen 10 auf den Strang übertragen, während die Reaktionskräfte bzw. das Biegemoment von in der Strangführung 7 gelagerten Rollen 16 aufgenommen werden. Die Kühlung des Stranges 6 zwischen Kokille 3 und Strangführung 7 erfolgt durch Aufsprühen von Wasser durch nicht gezeichnete Sprühdüsen.
Demzu folge weist der Strang 6 beim Eintritt in die Strang führung 7 eine erstarrte Randzone 17 auf, die wesent lich grösser ist als diejenige beim Austritt aus der Kokille. Die von der Biegung herrührenden Dehnungen können deshalb vom Strang unter Vermeidung von schädlichen Wirkungen, wie Risse usw. ertragen werden, wenn die ungeführte Länge des Stranges zwischen Ko kille und Strangführung ein minimales Mass nicht unter schreitet. Dieses Mass ist unter anderem abhängig von der Qualität des vergossenen Stahls, der Giessgeschwin digkeit, des Strangquerschnittes und der Kühlung.
Es wurde ermittelt, dass der kleinste mögliche Wert etwa 1,5 d beträgt, wenn d als kürzeste, in einem Querschnitt vorhandene Strecke parallel zur Biegerichtung definiert wird. Für einen Quadratknüppel bedeutet d die Länge der Knüppelseite.
Zwecks Erleichterung des Einführens des zum Aus giessen notwendigen Anfahrstranges in die Kokille ist auf der ungeführten Länge eine Anfahrstrangführung 18 angeordnet. Nach dem Einführen des Anfahrstran- ges in die Kokille kann die Führung 18 durch Kolben 19 zurückgezogen werden.
Zwecks Einstellung der Stelle 15 in der andern Rich tung quer zur Stranglängsachse ist das Zwischenelement 12 auf dem Hebel 9 in Führungen 20, 21 in Richtung der Pfeile 22 verschiebbar gelagert. Die Einstellung erfolgt über einen mit dem Element 12 verbundenen Plunger 23. Die durch die Biegung des Stranges infolge Verschiebung der Kokille in Richtung 22 auftretenden Reaktionen werden von der Strangführung 7 durch an beiden Seiten des Stranges angeordnete Rollen 24 auf genommen.
In Fig. 3 ist eine weitere Giessstrahlzentriervorrich- tung gezeigt, die vorteilhafterweise bei grösseren Strang querschnitten Verwendung findet. Eine gebogene Ko kille 31 ist um ein Lager 32 oszillierbar an einem Hebel 33 befestigt. Durch Verschiebung eines Lagersupports 34 mittels Spindel 35 in Richtung der Pfeile 36 wird der Giessstrahl in eine gewünschte Auftreffstelle 37 gebracht. Eine an der Kokille befestigte Lasche 67 ist in einer Geradführung 38 eines Supports 39 gehalten.
Durch Verschieben des Supports 39 in einer Führung 40 mittels einer Spindel 41 relativ zur Struktur 42 der Anlage wird eine Lageverstellung der Kokille 31 und somit des Giessstrahles in der Richtung senkrecht zur Richtung 36 ermöglicht. Dabei wird der Hebel 33 um ein Lager 43 geschwenkt.
Unterhalb der Kokille sind wiederum den Strang auf den Kokillenausgang zentrierende Führungselemente 45 in Form von Rollen 44 mit der Kokille 31 starr verbunden.
Zwischen den Führungselementen 45 und einer Strangführung 46 ist ein als Stützelement dienender, um den Strangumfang Rollen 47 aufweisender Träger 48 angeordnet. Der Träger ist auf Kugeln 49 allseitig beweglich gelagert. Es ist auch möglich, den Träger nur in jenen Richtungen beweglich zu lagern, in denen die Kokille verschiebbar angeordnet ist, d. h. in Richtung 13 und in einer dazu senkrechten Richtung. Ebenfalls sind andere bewegliche Lagerungen des Trägers 48 möglich, beispielsweise eine Schrägstellung des Trägers zulassende Aufhängung.
Die Anordnung eines solchen, die erstarrte, durch den hydrostatischen Druck des im Stranginnern noch flüssigen Metalls beanspruchte Schale 50 des Stranges 51 stützenden Trägers 48 bezweckt die Verminderung der durch das Ausbauchen der Schale 50 auftretenden schädlichen Wirkungen, wie Risse, Durchbrüche usw.
Es ist auch möglich, den Träger 48 in mehrere, untereinander angeordnete und ebenfalls beweglich ge lagerte Einzelträger zu unterteilen. Auf diese Weise er folgt die Abstützung der Strangschale gleichmässig auf der durch jede eingestellte Biegung des Stranges 51 sich ergebenden Biegelinie. Diese Biegung ist u. a. ab hängig von der durch die Giessstrahlzentrierung benö tigten Verschiebung der Kokille 31.
Die starr mit der Struktur der Anlage verbundene Strangführung 46 entspricht in ihrer Funktion der in Fig. 1 dargestellten Strangführung.
Fig. 4 zeigt eine Anwendung der vorliegenden Giess strahlzentrierung auf eine Bogen-Stranggiessanlage mit einer geraden Durchlaufkokille 71. Die Kokille 71 ist über Rollen 88 in Führungen 89 oszillierbar gelagert.
Der Oszillationsantrieb erfolgt in Richtung der Pfeile 85 und wird über Hebel 86 und 87 auf die Kokille 71 übertragen. Unterhalb der Kokille 71 sind am Kokillen- tisch 72 gelagerte Führungselemente 73 angeordnet, die den Strang 75 auf den Kokillenausgang zentrierende Rollen 74 aufweisen. Der Strang 75 wird unterhalb der Kokille 71, beispielsweise innerhalb der Führungsele mente 73, von einer geradlinigen in eine kurvenförmige Bahn gebogen.
Die Kokille 71 und die Führungsele mente 73 werden zusammen durch Spindel 76 und Handrad 77 in Richtung der Pfeile 84 verschoben.
Wird beispielsweise ein rechteckiges Format mit kleiner Breitseite vergossen, so erübrigt es sich, den Giessstrahl in zwei Richtungen zu verstellen, weil eine Zentrierung desselben in Richtung der Längsseite in folge fehlender Erosion in dieser Richtung unnötig ist. Deshalb ist die Kokille gemäss dem Beispiel nach Fig. 4 nur in Richtung der Pfeile 84 verstellbar.
Um die auf den Strang 75 wirkende Biegebeanspru chung auf ein Minimum zu reduzieren, ist eine Strang- führung 79, welche Rollen 80 aufweist, um eine Achse 81 schwenkbar gelagert. Durch federnde Elemente 82, 83 wird die Strangführung 79 auf die Mittelstellung des Durchgangsquerschnittes der Führungselemente 73 zentriert. Dadurch wird eine bessere Verteilung des auf dem Strang 75 wirkenden Biegemomentes erreicht, indem der Spitzenwert beim Eintritt in die Strangfüh- rung 79 abgebaut wird.
Es ist ebenfalls möglich, die Achse 81 als Kugelgelenk auszubilden, wenn zusätzlich eine Verschiebung der Kokille in einer Richtung senk recht zur Richtung 84 gewünscht wird.