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PATENTANSPRÜCHE
1. Horizontal-Stranggiessmaschine für Metalle, die auf einem Rahmen aufeinanderfolgend montiert und miteinander verbunden ein Gefäss zur Aufnahme der zugeführten Metallschmelze. Leitungen aus feuerfestem Material für die Schmelze, die am Austritt am Gefäss waagrecht angeordnet sind, Horizontalkokillen und Vorrichtungen zum Ausziehen der erstarrten Metallstränge aus den Kokillen aufweist, wobei das Gefäss auf dem Rahmen bezüglich der ortsfesten Kokillen verschiebbar und mit einer vorbestimmten Kraft gegen diese angedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (2) länglich und mit mehreren Austrittsöffnungen zum parallelen Vergiessen der Schmelze ausgebildet ist, dass jede Austritts öffnung über eine Leitung (5) an einer Kokille (4) angeschlossen ist,
wobei eine Spannvorrichtung einerseits mit der Kokille (4) und anderseits unmittelbar mit der Leitung (5) in Verbindung steht und eine Vorrichtung zum Einstellen der Anpresskraft der Leitung (5) an die Kokille (4) und zur Ge währleistung einer dichten metallundurchlässigen Stossstelle derselben aufweist.
2. Horizontal-Stranggiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung eine Gruppe von parallelen Stäben (6,20), die sich von der Kokille (4) zur Leitung (5) hin erstrecken, sowie einen Ring (8) mit Öffnungen aufweist, welcher diese Leitung (5) umfasst, die mit einer äusseren Anschlagschulter (17) ausgeführt ist, gegen die der Ring (8) abgestützt ist, welcher mit seinen Öffnungen auf die Enden der Stäbe (6, 20) aufgesteckt ist.
3. Horizontal-Stranggiessmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einstellen der Anpresskraft eine Gruppe von Andrückteilen (10) enthält, die in an den Enden der parallelen Stäbe (6) der Kokille (4) ausgeführten Längsschlitzen (9) eingesetzt sind und die Leitung über den Ring (8) zur Kokille (4) hin verschieben.
4. Horizontal-Stranggiessmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (8) mit einer zentralen Kegelbuchse (7) starr verbunden ist, die auf eine entsprechend ausgebildete kegelige Aussenfläche der Leitung (5) dicht aufgesetzt ist und als Abstandshalter zwischen der Kokille (4) und dem Gefäss (2) dient, wobei sich die Kegelbuchse zur Kokille (4) hin erweitert.
5. Horizontal-Stranggiessmaschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (2) mit dem Rahmen über eine regelbare Kraftandrückvorrichtung in Verbindung steht, die mit dem Gefäss (2) gelenkig verbunden ist, um es gleichmässig gegen alle Leitungen (5) zu drücken.
6. Horizontal-Stranggiessmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einstellen der Anpresskraft Muttern aufweist, die auf den leitungsseitigen Enden der parallelen Stäbe (20) aufgeschraubt sind, welche Enden über den auf die Leitung aufgesetzten Ring (8) hinausragen.
7. Horizontal-Stranggiessmaschine nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (20) mit der zugeordneten Kokille an am Umfang deren Stirnpartie verteilt liegenden Stellen gelenkig verbunden, aus ihren parallel zur Kokillenachse verlaufenden Stellungen ausschwenkbar und mit Arbeitszylindern (22) zur Verschiebung der leitungsseitigen Stabenden bezüglich der Stirnpartie versehen sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Horizontal Stranggiessmaschine für Metalle, die auf einem Rahmen aufeinanderfolgend montiert und miteinander verbunden ein Gefäss zur Aufnahme der zugeführten Metallschmelze, Leitungen aus feuerfestem Material für die Schmelze, die am Austritt am
Gefäss waagrecht angeordnet sind, Horizontalkokillen und
Vorrichtungen zum Ausziehen der erstarrten Metallstränge aus den Kokillen aufweist, wobei das Gefäss auf dem Rahmen bezüglich der ortsfesten Kokillen verschiebar und mit einer vorbestimmten Kraft gegen diese angedrückt ist.
Am vorteilhaftesten kann eine solche Maschine in Stranggussanlagen verwendet werden, welche Giesspfannen mit grossen Abmessungen aufweisen. Die Horizontal-Stranggiessmaschine der genannten Art ist aus der GB-PS Nr. 1 312 243 bekannt. Bei der Vorbereitung der Maschine zum Giessen setzt man an die Kokille eine Ausgusshülse an, an die das Metallaufnahmegefäss von Hand gestossen wird. Diese Einheit wird mittels eines Brenners erhitzt, und danach wird das Metall in das Metallaufnahmegefäss gegossen. Hiernach wird eine Ziehvorrichtung in Betrieb gesetzt, die mit einem in der Kokille befindlichen Kaltstrang verbunden ist. Aus der Kokille wird der erstarrte Strang herausgezogen.
Der Hauptnachteil dieser Anlage ist die unzuverlässige Verbindung der Kokille mit der feuerfesten Ausgusshülse.
Während des Giessen von Metall bildet sich nämlich zwischen der Kokille und der Ausgusshülse ein Spalt, der auf die ungleichmässige Ausdehnung des Materials der Ausgusshülse und der Kokille bei der Erwärmung sowie auf die Einwirkung des Strangs auf die Ausgusshülse zurückzuführen ist.
In diesen Spalt fliesst das Metall hinein und kristallisiert dort in Form einer Dünnschicht, die mit dem Strang verbunden ist und das Herausziehen des Strangs erschwert. Während des weiteren Herausziehens kommt es zum teilweisen Herausziehen und Abscheren der im Spalt erstarrten Metalldünnschicht. Im Zusammenhang mit diesem bilden sich Risse im Strang und die Ausgusshülse wird allmählich zerstört. Mit immer grösser werdender Beschädigung der Ausgusshülse nimmt auch die Grösse des Spaltes zwischen der Ausgusshülse und der Kokille sowie die Dicke der in diesem Spalt verlaufenden Dünnschicht zu.
Sobald die Festigkeit der dicker gewordenen Metallschicht die Festigkeit der Hülle des Stranges überschritten hat, reisst die Hülle, und der Stranggiessvorgang hört auf.
Da die Auskleidung des Metallaufnahmegefässes und die Ausgusshülse selbst aus einem feuerfesten Stoff bestehen, der allerdings mechanisch nicht besonders ist, und da der Mantel des Metallaufnahmegefässes nicht mit Wasser gefüllt ist, kommt es beim Eindringen des flüssigen Metalls in den Spalt zwischen der Ausgusshülse und dem Metallaufnahmegefäss zu einer allmählichen Zerstörung des feuerfesten Materials der Ausgusshülse und der Auskleidung des Metallaufnahmegefässes, was dann zur Folge hat, dass das Metall den Spalt durchdringt und der Strangguss aufhört.
Damit das Metall in den Spalt zwischen der Kokille und der Ausgusshülse sowie in den Spalt zwischen dem Metallaufnahmegefäss und der Ausgusshülse nicht eindringen kann, werden feuerfeste Anstriche aus Aluminium- und Siliziumoxiden verwendet, die mit Wasser oder flüssigem Wasserglas angemacht und auf die Abschnitte der Verbindung der Ausgusshülse mit der Kokille und dem Metallaufnahmegefäss aufgetragen werden, Bei der Erwärmung der Ausgusshülse und des Metallaufnahmegefässes trocknet die Anstrichmasse aus und bildet einen Schutzüberzug.
Dieser Überzug wird jedoch während des Stranggiessens wegen einer unzureichenden Haftung desselben am Werkstoff der Ausgusshülse und des Metallaufnahmegefässes entfernt, was wiederum zum Durchdringen des flüssigen Metalls in den Spalt zwischen der Ausgusshülse und der Kokille sowie in den Spalt zwischen der Ausgusshülse und dem Metallaufnahmegefäss führt.
Die Gefahr der Entstehung eines Spaltes zwischen der Kokille und der das flüssige Metall leitenden, feuerfesten Ausgusshülse gestattet es in den bekannten Einrichtungen zudem
nicht, das Metallaufnahmegefäss getrennt von der Maschine aufzuheizen, was die Giessleistung ebenfalls wesentlich herabsetzt.
Es werden nunmehr die Hauptnachteile der Konstruktionen der bekannten Giessmaschinen etwas eingehender beschrieben.
Beim Andrücken der feuerfesten Ausgusshülse an die Kokille wird auf die Hülse über das Gehäuse des Metallaufnahmegefässes eine Kraft übertragen, die kleiner als der anfängliche Anpressdruck ist, und zwar um die Reibungskraft, die durch das massive Metallaufnahmegefäss bewirkt wird. Weil die Reibungskraft recht gross ist, kann man annehmen, dass auf die Ausgusshülse eine nur kleine Kraft übertragen wird, die zu einem dichten Schliessen der Stossstelle der Elemente unzureichend ist. Falls die anfängliche Anpresskraft vergrössert wird, können Deformationen der Wandung des Metallaufnahmegefässes und eine Zerstörung des feuerfesten Materials auftreten.
Es muss beachtet werden, dass beim Betrieb der Giessmaschine die Stossstelle zwischen der Kokille und der feuerfesten Flüssigmetalleitung intensiver Erosion, thermischen und mechanischen Einwirkungen ausgesetzt ist, die durch den Strom des flüssigen Metalls verursacht werden. Die mechanischen Einwirkungen werden vor allem durch die Reibung der Hülle des Strangs beim Herausziehen desselben aus der Kokille erzeugt. Das Herausziehen des Stranges verläuft nicht stetig. Der Strang wird ruckartig ausgezogen, wodurch die Verbindungsstelle zwischen der feuerfesten Ausgusshülse und der Kokille gelockert wird.
Eine Überdeckung der Stossstelle, indem die Berührungsstelle als eine längs einer zur Strangachse geneigte Oberfläche (Kegel, Kugel) verläuft, erscheint nicht zweckmässig, weil das Metall in die schrägen Abschnitte fliesst und einen festen Grat bildet, welcher das Ziehen des Stranges hemmt und den Betrieb der Maschine stört.
Und schliesslich ist es ein Nachteil der bekannten Maschine zum horizontalen Strangguss, dass ein gleichzeitiges Vergiessen von Metall in mehrere Horizontalkokillen aus einem Metallaufnahmegefäss unmöglich ist. Indessen ist zurzeit im Hüttenwesen eine Tendenz zur Verminderung der Höhe der Stranggiessmaschine und der Übergang zu Horizontal-Giesseinrichtungen zu verzeichnen. Hierbei entfällt nämlich die Notwendigkeit zum Bau von Schächten oder Türmen zur Unterbringung der Ausrüstung. Bei einer horizontalen Anordnung befinden sich alle Teile der Maschine auf der Flurebene.
Anderseits wächst mit der Vergrösserung der Pfannenmasse die Anzahl von Giessströmen zum Austritt des Metalls aus der Maschine an, während es unmöglich ist, nach dem alten Schema das Metallaufnahmegefäss an mehr als zwei Flüssigmetalleitungen anzudrücken. In den modernen Maschinen kann die Zahl der Giessströme acht erreichen, und in diesem Fall ist es schwer, einen zuverlässigen Kontakt einer jeden Flüssigmetalleitung mit der Kokille zu gewährleisten.
Selbstverständlich ist es zweckmässiger, über ein gemeinsames Metallaufnahmegefäss für alle Giessströme zu verfügen.
Dabei wird die ganze Ausrüstung der Maschine längs einer genauen technologischen Achse aufgestellt einschliesslich der Kokille, der Nachkühlzone, der Ziehvorrichtung und des Gasbrenners. In diesem Fall ist es unmöglich, die Kokille vor jedem Guss zu verschieben, um dadurch die Gesamtanordnung der Maschine nicht zu stören.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die aufgezählten Nachteile der bekannten Einrichtung der genannten Art zu beseitigen und eine vervollkommnete Horizontal-Stranggiessmaschine für Metalle zu schaffen.
Der vorliegenden Erfindung war die Aufgabe zugrunde gelegt, die Anschlusselemente für die Hauptbestandteile der Maschine, d. h. für die Kokille, die Flüssigmetalleitung und das Metallaufnahmegefäss, derart zu verändern, dass eine zuverlässige Entnahme der Stränge aus den Kokillen, eine Qualitätssteigerung der Strangoberfläche und vor allem eine hohe Arbeitsleistung der Maschine erreicht werden.
Diese Aufgabe wird bei der Stranggiessmaschine der eingangs genannten Art derart gelöst, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.
Dies ermöglicht, dass bei der horizontalen Variante des Giessens von Metallen ein gleichzeitiges paralleles Vergiessen in mehrere Kokillen aus nur einem einzigen Metallaufnahmegefäss durchgeführt werden kann. Die Verlegung der Spannvorrichtungen unmittelbar auf die Flüssigmetalleitungen bietet die Möglichkeit, die Wirksamkeit des Andrucks der Flüssigmetalleitung an die Kokillen zu erhöhen, das Eindringen des flüssigen Metalls in die Spalte sowie die Bildung eines Grates zu verhindern und die Anpresskraft entsprechend dem Zustand der in Berührung stehenden Abschnitte der Maschine zu regeln, wobei die Grösse des Anpressdrucks an den Stossstellen bei jeder Giesseinheit individuell wählbar ist.
Bei dem alten Verfahren in dem das Metallaufnahmegefäss über dem Gehäuse angeordnet wurde, war die Grösse der Anpresskraft durch die Festigkeit des Gehäuses des Metallaufnahmegefässes begrenzt, und die Richtung der Kraft gewährleistete keine entsprechende Wirksamkeit des Andrucks der Flüssigmetalleitung an die Kokille. Es dürfte jedem Fachmann klar sein, dass es viel zuverlässiger ist, einen innigen Kontakt der Oberflächen bei denjenigen Baugruppen zu gewährleisten, die zwangsweise direkt aneinander angedrückt werden, und nicht bei denjenigen, an die die Anpresskraft über sperrige, schwer und unstabile Zwischenelemente vom Typ eines Metallaufnahmegefässes übertragen wird.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Horizontal-Stranggiessmaschine zum gleichzeitigen parallelen Vergiessen in mehrere Kokillen,
Fig. 2 die Maschine nach Fig. 1 im Längsschnitt II-II, die eine zentrale Abstandsbuchse und regelbare Keilvorrichtungen zum Andruck der Metalleitung an die Kokille,
Fig. 3 eine Variante der Giesseinheit der Maschine gemäss Fig. 1 mit einem Aufsteckring, und
Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Maschine mit durch Schrauben bewirkten Andruck des Ringes und die Metalleitung und mit gelenkig ausschwenkbaren Stäben an der Kokille.
Die vorliegende Horizontal-Stranggiessmaschine für Metalle enthält einen Tragrahmen 1 (Fig. 1 und 2), auf dem auf einem Wagen 3 ein Gefäss 2 mit verlängertem krummlinigem Querschnitt aufgesetzt ist. Das Volumen dieses Gefässes ist so bemessen, dass es zum Mehrfach-Stranggiessen von Metall ausreicht. Es sind parallel angeordnete Giesseinheiten vorgesehen, die Kokillen 4 enthalten, welche mit dem Gefäss 2 mittels dazwischenliegenden, aus einem feuerfesten Material bestehenden Leitungen 5 verbunden sind. Jede Leitung 5 hat die Form eines stumpfen Kegels, der sich in Richtung zu seiner Kokille 4 hin erweitert. An jeder Kokille 4 ist eine Spannvorrichtung angebracht, die die Dichtheit der Stossstelle zwischen der Kokille 4 und ihrer Leitung 5 sicherstellt. Diese Spannbaugruppe weist parallele Stäbe 6 auf, die von der Stirnseite der Kokille 4 in Richtung zum Gefäss 2 hin vorstehen.
Auf die kegelförmigen Leitungen 5 sind Abstandsbuchsen 7 aus Stahl aufgesetzt, die im Mittelpunkt eines Spannringes 8 befestigt sind und sich von der Kokille 4 bis zum Gefäss 2 erstrecken. Der Spannring 8 weist am Kreisumfang Öffnungen auf, mit denen er auf die Enden der parallelen Stäbe 6 aufgesteckt ist. Ausserdem stützt sich der Ring 8 mittels seiner zentralen Abstandsbuchse gegen den Körper der Leitung 5 ab.
Zur Veränderung der Grösse des Andrucks des Ringes an die Leitung und dementsprechend der letzteren an die Kokille 4 ist eine Vorrichtung vorhanden, die in Schlitze 9, welche an den nach aussen vorstehenden Enden der Stäbe 20 ausgeführt sind, einsetzbare Keile 10 enthält, die je nach ihrer Lage den Ring 8 immer mehr in Richtung zur Kokille 4 andrücken.
An der entgegengesetzten Seite der Kokille 4 wird das Gefäss 2 an die Leitungen 5 mittels Kraftzylindern 11 angedrückt, die mit ihrem einen Ende an dem Tragrahmen 1, genauer an dessen nach oben abgebogener Tragstütze 12, die mit Gelenkeinheiten 13 versehen ist, befestigt sind. Die Kolbenstangen 14 eines jeden Kraftzylinders 11 stehen ebenfalls mittels Gelenkeinheiten 15 mit dem Wagen 3 und dem Gefäss 2 in Verbindung. Die Anzahl der Giesseinheiten wird je nach Bedarf gewählt, wobei zu bemerken ist, dass die vorhandenen individuellen Spannbaugruppen gestatten, bei mehreren parallelen Leitungen ein und desselben Gefässes 2 ein zuverlässiges regelbares Schliessen der Stossstelle zwischen der Leitung 5 und ihrer Kokille 4 zu gewährleisten.
Die Abstandsbuchse 7 erlaubt es, die Grössen der an die Leitung angelegten Kräfte beträchtlich zu vergrössern, wodurch es wiederum möglich wird, die Schliessdichte der Stossstelle zur Sicherung gegen Verlust am flüssigen Metall zu erhöhen sowie ausserdem die Lebensdauer der mechanisch unfesten, jedoch feuerbeständigen Leitungen zu verlängern.
Die an den beiden Seiten angelenkten Kraftzylinder 11 bieten die Möglichkeit, die Betriebsbedingungen der Maschine zu verbessern.
Eine Variante der Erfindung sieht beim Einsatz von zylinderförmigen Leitungen 16 von Anschlagschultern 17 (Fig. 3) an deren Aussenfläche vor, die zum Verschieben der Druckringe 8 dienen. Diese Variante eignet sich für einfachere und billigere Einrichtungen, bei denen man ohne besonders hohe Anpresskräfte der Leitungen an die Kokillen auskommen kann.
In einzelnen Fällen ist es vorteilhafter, die Vorrichtung zum Regeln der Anpresskraft des Ringes 8 und der Leitung an die Kokille in Form vom Mutter-Schraube-Baueinheiten aus zuführen, in denen Muttern 18 (Fig. 4) auf Gewindeabschnitte 19 von parallel verlaufenden Stäben 20 aufgeschraubt sind.
Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sieht eine solche Befestigung der in ihrer Arbeitsstellung parallelen Stäbe 20 vor, dass sie an Gelenken 21, die an der Stirnseite der Kokille 4 angebracht sind, leicht seitwärts ausgeschwenkt werden können.
Dem Fachmann sind verschiedene Varianten der konstruktiven Ausführung von Spannbaugruppen bekannt, die nützlich sein können.
Beispielsweise können zum Andrücken der Ringe 8 an die Leitungen und weiter an die Kokillen Servozylinder 22 sowie andere bekannte Kraft- und Fixiervorrichtungen verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Stranggiessmaschine arbeitet wie folgt.
Ein Kaltstrang 23 (Fig. 1, 2) wird mit Hilfe von Walzen 24 einer Ziehvorrichtung in die Kokille 4 eingeführt. Die Ausgusshülse der feuerfesten Leitung 5 wird in die Kokille 4 eingesetzt und der Spannring 8 mit seinen Öffnungen auf die parallelen Stäbe 6 der Kokille 4 aufgesteckt. Hierbei fügt sich die Abstandsbuchse 7 dicht auf die Leitung 5 an und schützt deren mechanisch unfestes Gehäuse gegen Zerstörung beim Schliessen der Stossstelle zwischen der Leitung und der Kokille dadurch, dass die Kraftwirkung auf die Leitung sich gleichmässig über die ganze Oberfläche derselben verteilt.
Die aufgezeigten Ausführungsvarianten der Spannbaugruppe mit Mutter-Schraube-Arretierung und mit den einzelnen Servozylindern 22 (Fig. 4) ermöglichen, dass die Giessmaschine vor dem Arbeitsbeginn sehr bequem zusammengestellt werden kann.
Die beschriebene Konstruktion der Giessmaschine gestattet, dass das Gefäss 2 getrennt von den Kokillen 4 erhitzt werden kann, worauf man das Gefäss 2 auf den Wagen 3 aufgesetzt und diese dann zusammen mittels der Kraftzylinder 11 bis zum innigen Kontakt mit den Leitungen 5 in jeder Giesseinheit vorschiebt.
Aus einer Giesspfanne wird das schmelzflüssige Metall in das Gefäss 2 vergossen, aus dem das Metall über die Leitungen 5 in die Horizontalkokillen strömt und dort kristallisiert und in Form von Strängen erstarrt. Die erstarrten Stränge werden durch die Walzen 24 der Ziehvorrichtung herausgezogen.
Der erzeugte Metallstrang ist durch eine verbesserte Qualität seiner Oberfläche gekennzeichnet und wird zuverlässig ohne Kratzer aus der Kokille herausgezogen.