Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stranggiessen von Metall, insbesondere Stranggiessen gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.
Beim Stranggiessen von Aluminium wird das geschmolzene Metall einem oben offenen Formhohlraum zügeführt, in dem eine teleskopartig verschiebbare Einrichtung wie ein Giessgespann angeordnet ist. Die Schmelze wird abgekühlt und die Form und die Stützeinrichtung werden relativ zueinander in axialer Richtung des Formhohlraums hin-und hergeschoben, um einen länglichen Metallkörper in Form eines Barrens herzustellen. Normalerweise wird die Metallschmelze der Oberseite des Formhohlraums durch eine \ffnung zugeführt, die einen kleineren Durchmesser als der Formhohlraum hat. Auf der Oberfläche bildet sich ein Schmelzmeniskus aus, der die Innenwand des Formhohlraums in der Ebene maximaler Divergenz des Metalls berührt.
Die metallische Masse nimmt divergent-konvergente Umriss-Querschnittsformen an, deren mittleres Kontinuum zwischen den Ebenen maximaler Divergenz und minimaler Konvergenz davon liegt und einen Umriss bildet, welcher im wesentlichen der Umrisslinie des Formhohlraums an dessen Wand entspricht. Ferner bildet sich eine durch Metall nicht ausgebildete Tasche zwischen dem Schmelzmeniskus und der Oberkante des Formhohlraums an dessen Überhang um die \ffnung.
Es ist bereits bekannt (US-PS 4 157 728), der Oberseite dieser Tasche Druckluft zuzuführen, wobei die Bedienungsperson einen geeigneten Druckaufbau in der Tasche innerhalb des Formhohlraums erzielen muss, damit unter gegebenen idealisierten Bedingungen in der Tasche ein hülsenförmiger Druckluftstrom nach unten um die metallische Masse im Umfangsbereich des Formhohlraums strömt.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung, welche nicht diesen Nachteil aufweisen und bei welchen das Druckgas einer Stelle ausserhalb des Formhohlraumes oder der Vertiefung zugeführt wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss im Kennzeichnungsteil der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Im allgemeinen wird die Ringströmung unter der Unterseite der Tasche erzeugt, so dass das Gas nach oben in diese strömen kann. Der Ring aus Druckluft wird jedoch auch normalerweise über dem Boden des Formhohlraums erzeugt, so dass die Druckluft auch nach unten strömen kann, also in axialer Richtung des Formhohlraums nach oben als auch nach unten.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Gas in den Formhohlraum an einer Stelle angrenzend an die Ebene maximalen Auseinanderlaufens des Metalls eingeleitet. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird das Gas von der Umfangswand des Formhohlraums an einer Stelle gegenüber der Umfangslinie des mittleren Überganges der metallischen Masse eingeleitet. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird jedoch das Gas an Stellen der Umfangswand des Formhohlraums eingeleitet, die den gesamten Umfang des erwähnten Überganges umgibt, und zwar vorzugsweise an Stellen an der Wand, die über der gesamten Höhe des dazwischenliegenden Übergangs liegt.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Druckverringerung und/oder eine Diffusion des Gases bei der Strömung zwischen der Zuführstelle und der Abgabestelle. Beispielsweise wird in gewissen Ausführungsbeispielen ein massives, aber für Gas durchlässiges Strukturmedium zwischen der Stelle der Zufuhr und der Stelle der Abgabe vorgesehen, um eine relative Druckverringerung und Diffusion des Gases und eine Einleitung in den Formhohlraum an einer Stelle angrenzend an die Ebene der maximalen Divergenz der metallischen Masse zu erzielen. In einigen Fällen wird dieses Medium an der Umfangswand des Formhohlraums angeordnet, und das Gas wird diesem zugeführt, so dass eine Abgabe an einer Stelle gegenüber dem Umfang des dazwischenliegenden Kontinuums der metallischen Masse erfolgt.
In vielen Fällen wird ferner das gasdurchlässige Medium entlang dem gesamten Umfang des Formhohlraums angeordnet, und das Gas wird diesem zugeführt, so dass eine Abgabe an Stellen erfolgt, die entlang dem gesamten Umfang des dazwischenliegenden Kontinuums der metallischen Masse vorgesehen sind. Bei vielen der letzteren Ausführungsbeispiele ist ferner das Strukturmedium in axialer Richtung des Formhohlraums verlängert, und das Gas wird derart zugeführt, dass es an Stellen abgegeben wird, die entlang der gesamten Höhe des Kontinuums vorgesehen sind.
Normalerweise wird in die Tasche des Formhohlraums Schmieröl zugeführt. Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird das \l in den Formhohlraum durch den Überhang auf der Oberseite der Tasche zugeführt. Ferner wird in gewissen Ausführungsbeispielen ein Teil des \ldampfs entlang der Oberkante der Tasche während des Giessvorgangs eingeschlossen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem der Tasche \l zugeführt wird, wird ein für Gas durchlässiger Ring auf der Oberseite des Formhohlraums angeordnet, um die Oberkante der Tasche an einer Ringschulter darin zu begrenzen, die koplanar mit dem Überhang über der oberen \ffnung des Formhohlraums vorgesehen ist. Der Ring ist in axialer Richtung des Formhohlraums länglich ausgebildet, so dass die oberen und unteren Endteile davon gegenüber der Tasche beziehungsweise dem Umriss des mittleren Kontinuums der metallischen Masse angeordnet sind. \l und Gas werden dem Ring zugeführt, so dass Gas an Stellen entlang dem inneren Umfang auf dem Ring angrenzend an das Kontinuum abgegeben wird und das \l in die Tasche an darüberliegenden Stellen gelangt, einschliesslich an Stellen auf der Stufe.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird Schmieröl unter Druck an eine Stelle ausserhalb des Formhohlraums zugeführt, das in einer bei hoher Temperatur verdampfbaren Trägerflüssigkeit suspendiert ist. Das \l wird in die Tasche des Formhohlraums an einer Stelle auf dessen Umfang zugeführt, und Mittel sind zwischen der Zuführstelle und der Abgabestelle ausserhalb des Formhohlraums angeordnet, um den Träger in einen Ring aus Dampf umzuwandeln, der sich um die metallische Masse entlang dem Umfang des Formhohlraums erstreckt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Giessvorrichtung der erwähnten Art, bei der Metallschmelze der Oberseite eines Formhohlraums mit einem offenen Bodenbereich zugeführt wird, an dem eine teleskopartige Stützeinrichtung vorgesehen ist. Die Metallschmelze wird abgekühlt, und die Form und die Stützeinrichtung werden in axialer Richtung des Formhohlraums relativ zueinander hin- und her bewegt, um eine Umformung in einen länglichen Metallkörper zu erzielen.
Gemäss der Erfindung ist ferner eine Einrichtung vorgesehen, um Druckgas an eine Stelle ausserhalb des Formhohlraums zuzuführen, eine Einrichtung zur Abgabe des Gases in den Formhohlraum an einer Stelle an dem Umfang davon sowie eine Einrichtung zwischen der Stelle der Zufuhr und der Stelle der Abgabe, die ausserhalb des Formhohlraums vorgesehen ist, um die Gasströmung in eine Ringströmung umzuwandeln, die sich um die metallische Masse entlang dem Umfang des Formhohlraums erstreckt.
Wie bereits erwähnt wurde, wird bei gewissen bekannten Vorrichtungen dieser Art die Metallschmelze von der Oberseite des Formhohlraums durch eine \ffnung zugeführt, die einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser des Formhohlraums ist, so dass sich die Metallschmelze in eine metallische Masse verteilt, deren Meniskus dazu tendiert, die Umfangswand des Formhohlraums in der Ebene maximaler Divergenz des Metalls zu berühren, wodurch sich eine Tasche entsprechend einem praktisch von Metall freien Zwischenraum ergibt, die zwischen dem Meniskus des Metalls und der Oberkante des Formhohlraums an deren Überhang um die \ffnung vorhanden ist. Wenn dies der Fall ist, arbeiten gemäss der Erfindung die Gasabgabeeinrichtung und die äussere Umwandlungseinrichtung vorzugsweise gemeinsam, um den Ring unter der Oberseite der Tasche auszubilden, aber über dem Boden des Formhohlraums.
Es ist ferner oft vorgesehen, dass die Gasabgabeeinrichtung das Gas in den Formhohlraum an einer Stelle angrenzend an die Ebene der maximalen Divergenz der metallischen Masse abgibt. Wo die metallische Masse divergent-konvergente Umriss-Querschnitte zwischen der Oberseite und dem Boden des Formhohlraums einnimmt, hat das mittlere Kontinuum zwischen den Ebenen maximaler Divergenz und minimaler Konvergenz einen Umfangsumriss, der im wesentlichen dem Umfang des Formhohlraums an dessen Wand entspricht. Die Gasabgabeeinrichtung ermöglicht in vielen Fällen die Abgabe des Gases aus der Wand des Hohlraums an einer Stelle, die gegenüber dem Umriss des mittleren Kontinuums der metallischen Masse angeordnet ist.
In vielen Fällen arbeitet die Gasabgabeeinrichtung derart, dass das Gas an Stellen entlang der Wand des Formhohlraums abgegeben wird, die den gesamten Umfang des mittleren Kontinuums der metallischen Masse umgeben, vorzugsweise an Stellen, die über der gesamten Höhe des mittleren Kontinuums entlang der Wand angeordnet sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die äussere Umwandlungseinrichtung derart ausgebildet, dass der Druck des Gases verringert wird und/oder eine Diffusion des Gases erfolgt, während es von der Zuführstelle zu der Abgabestelle strömt. Beispielsweise wird in gewissen Ausführungsbeispielen ein massives aber gasdurchlässiges Medium zwischen der Zufuhrstelle und der Abgabestelle vorgesehen, das eine relative Druckverringerung und Diffusion des Gases und eine Abgabe in den Formhohlraum an einer Stelle angrenzend an die Ebene maximaler Divergenz der metallischen Masse ermöglicht.
Bei einigen dieser Ausführungsbeispiele ist das gasdurchlässige Medium in der Umfangswand des Formhohlraums angeordnet und die Gaszuführeinrichtung ist derart ausgebildet, dass das Gas so zugeführt wird, dass es an einer Stelle gegenüberliegend der Umfangslinie des mittleren Kontinuums der metallischen Masse abgegeben wird. Ferner erstreckt sich in vielen Fällen dieses Medium entlang dem gesamten Umfang des Formhohlraums, und die Gaszuführeinrichtung ermöglicht eine derartige Gaszufuhr, dass die Abgabe an Stellen erfolgt, die entlang dem gesamten Umfang des mittleren Kontinuums der Masse vorgesehen sind. Ferner wird dabei in vielen Fällen das Medium in axialer Richtung des Formhohlraums verlängert ausgebildet, und die Gaszufuhreinrichtung ermöglicht, dass eine Abgabe an Stellen über der gesamten Höhe des Kontinuums erfolgt.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel wird ferner eine Einrichtung zur Zufuhr von Schmieröl zu der Tasche in dem Formhohlraum vorgesehen. In einigen Fällen ermöglicht die \lzufuhreinrichtung eine Abgabe des \ls in den Hohlraum durch den Überhang auf der Oberseite der Tasche. In gewissen Fällen sind ferner Mittel vorgesehen, um einen Teil des \ldampfs entlang der Oberkante der Tasche während des Giessvorgangs einzufangen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein gasdurchlässiger Ring aus Graphit oder dergleichen Material auf der Oberseite des Formhohlraums angeordnet, welcher Ring eine ringförmige Abstufung aufweist, die koplanar zu dem Überhang um die obere \ffnung des Formhohlraums vorgesehen ist und die Ecke der Tasche abgrenzt. Der Ring ist ebenfalls in axialer Richtung des Formhohlraums verlängert ausgebildet, so dass die oberen und unteren Endteile davon gegenüber der Tasche beziehungsweise der Umfangslinie des mittleren Kontinuums der metallischen Masse angeordnet sind. Die Einrichtung zur Zufuhr von \l und Gas ist derart betätigbar, dass die Zufuhr zu dem Ring erfolgt und das Gas entlang inneren Umfangsstellen des Rings angrenzend an das Kontinuum austritt, während das \l in die Tasche von darüberliegenden Stellen eintritt, einschliesslich von Stellen auf der Abstufung.
Ferner ist in vielen Fällen eine Stützeinrichtung oder ein Giessgespann vorgesehen, welche teleskopartig in eine Giessvorrichtung der beschriebenen Art vorschiebbar ist. Die Stützeinrichtung weist gemäss der Erfindung zwei koaxial angeordnete Kappen- und Basisglieder auf, die gleitend gegeneinander verschiebbar sind und zusammenwirkende Führungseinrichtungen an betreffenden Oberflächen aufweisen. Die Einführungseinrichtungen werden durch eine seitlich versetzte Nut auf der Achse der Glieder gebildet, und die anderen Führungseinrichtungen sind in die ersteren einsetzbar, wenn die Glieder miteinander an Oberflächenstellen exzentrisch zu der Achse in Eingriff gebracht werden, und es wird ein Eingriff in die Nut ermöglicht, wenn die Glieder seitlich relativ zueinander in eine Lage bewegt werden, in der sie konzentrisch zu der Achse angeordnet sind.
Die Stützeinrichtung enthält ferner eine erste und zweite Verriegelungseinrichtung, die seitlich beziehungsweise in axialer Richtung der Achse verschiebbar sind, um die Glieder gegen relative axiale beziehungsweise seitliche Verschiebungen zu verriegeln beziehungsweise zu entriegeln, wenn die Glieder miteinander an den Oberflächen in Eingriff gebracht werden und relativ seitlich zu und von diesem Punkt bewegt beziehungsweise in diesem Punkt gehalten werden. Die zweite Verriegelungseinrichtung und das Kappenglied können miteinander in dem verriegelten Zustand des Kappenglieds in Eingriff gelangen, um eine seitliche Bewegung davon unter selbständiger Ausrichtung mit der Einheit zu ermöglichen.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Die Zeichnung betrifft eine Anlage, die mehrere Stationen mit Giesskokillen zur Herstellung von Barren aufweist. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Giessstation,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 3,
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 eine teilweise auseinandergezogen dargestellte Schnittansicht der Giessstation,
Fig. 5 eine vergrösserte Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 2,
Fig. 6 einen vergrösserten Teilschnitt der Giessstation im Bereich des öl- und gasdurchlässigen Rings,
Fig. 7 bis 10 ähnliche Schnittansichten, die abgewandelte Ausführungsbeispiele des Rings in Fig. 6 zeigen,
Fig. 11 eine perspektivische Teilansicht des Rings in Fig. 10,
Fig.
12 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Stützeinrichtung in der Giessstation,
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Kappe in Fig. 12 von der Unterseite her,
Fig. 14 eine Schnittansicht der Stützeinrichtung in dem verriegelten Zustand der Kappe,
Fig. 15 eine Fig. 14 entsprechende Schnittansicht nach der Entriegelung der Kappe; und
Fig. 16 eine entsprechende Schnittansicht nach der Entfernung der Kappe.
Fig. 1 zeigt eine Giessstation 2 einer Giessanlage mit Kühlkasten und mehreren Giessstationen, die einen Heisskopf 4 zur Beschickung und eine Stützvorrichtung 8 für einen länglichen Barren 10 aufweist, der fortschreitend in der Station ausgeformt wird. Die Giessvorrichtung enthält ferner einen grossen Kasten 12 mit einer entsprechend gross ausgebildeten Kammer 14 für die Zirkulation eines Kühlmittels wie Kühlwasser durch die betreffende Giessstation. Der Kasten 12 hat in seinem Boden 18 gleich ausgebildete \ffnungen 16, deren Anzahl und Anordnung der Giessstation entspricht, sowie gleich ausgebildete \ffnungen 20 in der Oberseite davon, die in vertikaler Richtung mit den unteren \ffnungen 16 des Kastens fluchten und kleiner als diese sind. Die oberen \ffnungen 20 weisen eine Ringnut 40 (Fig. 3) entlang der inneren Umfangskante auf.
Die vertikale Wand davon ist ebenfalls mit einer Ringnut am Boden davon versehen, um eine Ringschulter 42 zu bilden. Die unteren \ffnungen 16 weisen einen Satz von Gewindebohrungen 24 (Fig. 4) auf, die entlang dem Umfang davon in einem Abstand angeordnet sind, um eine noch zu erläuternde Befestigung zu ermöglichen. Ein weiterer Satz von Gewindebohrungen 26 (Fig. 5) ist in radialer Richtung versetzt davon vorgesehen, die zum Anschluss von Leitungen für die Zufuhr von Luft und Schmieröl vorgesehen sind, wie ebenfalls noch näher erläutert werden soll.
Der Heisskopf 4 enthält eine Pfanne 32 für Metallschmelze, die einen Satz von \ffnungen 34 aufweist, welche zur Halterung einer gleichen Anzahl von isolierenden hitzebeständigen Überlaufstutzen 28 dienen. Die \ffnungen haben einen kleineren Durchmesser als die entsprechenden oberen \ffnungen des Kastens und fluchten mit diesem. Sie sind derart bemessen, dass darin die Überlaufstutzen gleitend verschiebbar sind. Jeder Überlaufstutzen weist eine sich verjüngende Bohrung 36 und eine zylindrische äussere Ausbildung auf, in deren mittlerem Bereich ein Flansch ausgebildet ist. Der Flansch 38 ist derart ausgebildet, dass er in die \ffnung 20 der Kastens passt. Wenn die Pfanne 32 angeordnet ist, werden die Überlaufstutzen daran angeordnet, indem sie durch die betreffenden unteren \ffnungen 16 des Kastens und dann in die entsprechende obere \ffnung 20 davon eingesetzt werden.
Beim Durchtritt durch die \ffnungen 20 erfolgt ein Eingriff mit den \ffnungen 34 der Pfanne. Der Flansch 38 wird in die \ffnungen derart eingesetzt, dass nur der Bodenteil 28 min des Überlaufstutzens in die Kammer vorragt.
Jede Giessstation enthält ferner eine Giessform 30, die durch die untere \ffnung 16 des Bodens eingesetzt wird. Die Form wird in Anlage mit der Oberseite 22 des Kastens gebracht und zwischen den herabragenden Teilen 28 min der Über Iaufstutzen und den Ringnuten 40, 42. Bei einer derartigen Anordnung erfolgt eine Abdichtung mit der Oberseite des Kastens, und der Flansch 38 des Überlaufstutzens wird in der \ffnung 20 des Kastens gehaltert. Es erfolgt auch ein Eingriff mit der Unterseite des Kastens, so dass auch hier eine Abdichtung erfolgt, wie noch näher erläutert werden soll. Die Schraubkappen 44 dienen zur Befestigung der Form unter Verwendung der Gewindebohrungen 24 entlang der \ffnung 16.
Jede Form 30 (Fig. 4) enthält einen tiefen metallischen Giessring 46 mit einer zylindrischen Innenwand, einen flacheren, aber innen ähnlich ausgebildeten Zufuhrring 48 aus Graphit mit einem etwas kleineren Innendurchmesser, einen relativ flachen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden oberen Ring 30 mit einer zylindrischen Innenwand, der aus isolierendem hitzebeständigem Material besteht, einen Haltering 52 zwischen den Ringen 46 und 50 sowie einen Befestigungsring 54 mit einem breiten Flansch, der in den Giessring 46 eingesetzt wird, um einen Kühlkanal 56 (Fig. 3) dazwischen zu begrenzen, wie noch näher erläutert werden soll. Der Giessring 46 weist eine Ringnut 58 auf der Oberseite davon und auf der Unterseite eine schmale und flachere Ringnut 60 entlang dem Innenumfang auf. Die vertikale Wand der breiteren Ringnut 58 ist auf der Oberseite davon mit einem Gewinde versehen.
Nach dem Einsetzen des Zufuhrrings 48 und des oberen Rings 50 in die Ringnuten 60 und 58 in dieser Reihenfolge, wird der Haltering 52 in eine äussere Ringnut 62 auf der Oberseite des oberen Rings 50 aufgeschraubt, um die Anordnung zusammenzuhalten. Ferner ist eine schmalere äussere Ringnut 64 auf der Oberseite des Giessrings, eine Ringnut 66 entlang der Kante und eine Ringnut 68 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt auf der Oberseite des Rings unmittelbar innerhalb der Ringnut 64 vorgesehen. Zwei O-Ringe 69 und 70 aus elastomerem Material sind in die betreffenden Nuten eingesetzt, um zwischen der Oberseite des Giessrings und der anliegenden Oberfläche der Ringnut 40 auf der Oberseite des Kastens einerseits abzudichten und andererseits zwischen der Kante der Ringnut 64 des Rings 46 und der Schulter 42 des Kastens.
Der obere Ring 50 mit dem kleineren Durchmesser ist gleitend verschiebbar um den Überlaufstutzen angeordnet und bildet zusammen mit dem Boden des Überlaufstutzens einen weiten Überhang 71 direkt über dem Zufuhrring. Der obere Ring und der Haltering stossen jedoch normalerweise nicht gegen die Oberseite des Kastens an.
Am Boden hat der Giessring 46 eine Umfangsnut 72, deren vertikale Wand 74 radial etwas vergrössert in Höhen über denjenigen ist, welche dem Boden der Kammer 14 entsprechen, wenn die Form eingesetzt ist. Die Oberseite der Schulter 74 der Ringnut ist um den Ring 46 in einer Höhe angeordnet, welche die Abgabe eines Vorhangs aus Kühlmittel auf den aus der Kammer austretenden Barren ermöglicht. Auf der Oberseite ist ferner eine gewölbte Ausnehmung 76 vorgesehen, die kurz vor dem Innenumfang des Rings endet. Auf der Unterseite weist die Abstufung eine flache, in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung 78 auf, die eine Anzahl von \ffnungen 80 in der äusseren Umfangswand besitzt, die mit der äusseren Umfangsfläche des Rings in Verbindung stehen.
Ein Befestigungsring 54 (Fig. 3) hat einen grösseren Durchmesser als die \ffnung 16 des Kastens, hat aber eine tiefe äussere Umfangsnut 82 um die Oberseite davon, so dass die Oberseite in die Schulter 74 des Giessrings eingeschoben werden kann, wenn der verbleibende Flansch 84 des Befestigungsrings gegen den Boden des Kastens anliegt. Fluchtende \ffnungen 86 und 88 in dem Flansch beziehungsweise dem Boden des Giessrings ermöglichen die Verwendung von Schraubkappen 90 zur Befestigung der Ringe ineinander, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Ferner ist eine schwalbenschwanzförmige Ringnut 92 in dem Flansch des Befestigungsrings an dem Radius der Verbindung zwischen dem Giessring und der \ffnung 16 des Kastens vorgesehen, um einen abdichtenden O-Ring 94 aufzunehmen.
Der Befestigungsring 54 hat ferner zusätzliche \ffnungen 108 in dem Flansch 84 davon, die symmetrisch in einem Abstand entlang dem Aussenteil des Flanschs angeordnet sind, um mit den Gewindebohrungen 24 am Boden des Kastens zu fluchten. Wenn die Form 30 in den Kasten eingeschoben ist, werden die Schraubkappen 44 durch die \ffnungen 108 eingesetzt und in die \ffnungen 24 eingeschraubt, um eine Halterung an dem Kasten zu erzielen.
Auf seiner Oberseite hat der Befestigungsring 54 eine Abrundung entsprechend derjenigen der Ausnehmung 76 der Schulter in dem Ring 46, hat aber einen kleineren Radius als die Ausnehmung, so dass eine gewölbte Fortsetzung 56 min des Ringkanals 56 zwischen den beiden Ringen bei den Ringnuten 82, 72 davon gebildet wird. Der Befestigungsring hat ferner eine Ausnehmung entlang dem Innenumfang, um eine leicht konische Ausnehmung 96 um den oberen Endteil davon zu bilden, welcher zu einer Ausnehmung 98 mit einem grösseren Durchmesser vorragt. Die Ausnehmung 96 hat einen grösseren Innendurchmesser als die abgerundete Oberseite des Rings, so dass beim Austritt von Kühlmittel durch den Kanal 56, 56 min ein freier Austritt auf den Barren zwischen der verbleibenden Lippe 100 und dem Vorsprung 102 der betreffenden Ringe 46, 54 erfolgt.
Die Ausnehmung 98 hat eine Anzahl von symmetrisch winkelig getrennten Rippen 104, die als Führungen für die Kappe 106 der Stützeinrichtung dienen, wie noch näher erläutert werden soll.
Es sind ferner vier symmetrisch versetzte Paare von zusammenarbeitenden Strömungskanälen 110 und 112 (Fig. 5) in den Ringen 54 beziehungsweise 56 vorgesehen, die einzeln miteinander von einem Ring zu dem anderen verbunden sind, um Luft beziehungsweise Schmiermittel zwei Umfangsnuten 114 und 116 in der vertikalen Wand der Ringnut 60 des Rings zuzuführen. Zu den betreffenden Paaren von Kanälen erfolgt eine Zufuhr durch eine entsprechende Anzahl von radial nach aussen gerichteten \ffnungen 118 in dem Mundstück der \ffnung 16 des Kastens, zu denen eine Zufuhr durch die Gewindebohrungen 26 in dem Boden des Kastens erfolgt. Jeder Kanal 110 in dem Ring 54 weist eine radial nach innen gerichtete \ffnung 120 in der äusseren Umfangskante des Flanschs 84 davon auf, welche an deren innerem Ende mit einer vertikalen \ffnung 122 in der anstossenden Stirnfläche des Flanschs steht.
Jeder Kanal 112 in dem Ring 46 weist eine vertikal nach oben gerichtete \ffnung 124 in dem Boden des Rings auf, welche mit einer schräg nach innen gerichteten \ffnung 126 oder 126 min in der Aussenfläche davon steht. Jede zweite schräg verlaufende \ffnung 126 endet in der Nut 114, während die restlichen \ffnungen 126 min in der Nut 116 enden. Im übrigen sind die entsprechenden Paare von Kanälen 110, 112 entsprechend ausgebildet, indem die \ffnungen 118 und 120 in dem Kasten und Flansch des Rings 54 durch fluchtende vertikale \ffnungen 128 und 130 in dem Boden des Kastens beziehungsweise der Anlagefläche des Flanschs verbunden sind. Die \ffnungen 122 und 124 in dem Flansch und Ring 46 fluchten miteinander durch die Oberfläche des Flanschs. Die \ffnungen 118, 120, 126 und 126 min sind an ihren Mundstücken mit Anschlussstücken versehen.
Wenn eine teleskopartige Verschiebung der Form 30 in dem Kasten erfolgt, gelangt ein der betreffenden \ffnung 26 in dem Kasten zugeführtes Fluid durch die betreffenden Paare von Kanälen 110, 112 entweder zu der Nut 114 oder zu der Nut 116, je nachdem, um welches Ende des Kanals 112 in dem Ring 46 es sich handelt.
Ein Zufuhrschlauch 134, der mit einem Gewindenippel 136 in jeder der \ffnungen 26 verbunden ist, dient zur Zufuhr des betreffenden Fluids. Die \ffnungen 130 und 122 weisen eine Gegenbohrung an der Stirnfläche des Flanschs 84 auf, um zwei O-Ringe 132 aufzunehmen, die zur Abdichtung der Verbindungsstellen zwischen den \ffnungen 128, 130 und 122, 124 dienen.
Wie aus den Fig. 1, 5 und 6 ersichtlich ist, verteilt sich die aus dem Überlaufstutzen 28 austretende Metallschmelze 138 in eine metallische Masse, deren Meniskus 140 die Tendenz zeigt, die Umfangswand 142 des Hohlraums 143 der Form 30 in der Ebene maximaler Divergenz des Metalls zu berühren. Die metallische Masse hat ferner einen divergent-konvergenten Querschnittsumriss zwischen der Oberseite und der Unterseite des Formhohlraums, wobei das mittlere Kontinuum 144 davon zwischen den Ebenen maximaler Divergenz und minimaler Konvergenz einen Umfangsumriss aufweist, der im wesentlichen dem Umfangsumriss des Formhohlraums der Umfangsfläche 142 des Formhohlraums entspricht.
Zwischen dem Meniskus 140 der Schmelze und der durch die Wände 71, 142 des Formhohlraums an dem Überhang 71 der \ffnung 20 gebildeten Ecke ist eine Tasche 146 vorgesehen, die nicht durch die Metallschmelze ausgebildet ist. Beim bekannten Stand der Technik wird der Oberseite dieser Tasche Druckluft zugeführt und die Druckerhöhung in der Tasche, also innerhalb des Formhohlraums, wurde derart gesteuert, dass eine hülsenförmige Gasströmung 148 erzeugt wurde, die um die metallische Masse entlang dem Umfang des Formhohlraums nach unten strömt, wenn ideale Bedingungen in der Tasche aufrechterhalten werden können.
Gemäss der Erfindung wird dagegen Druckluft oder ein sonstiges Druckgas in die ausserhalb des Formhohlraums vorgesehene Nut 114 gepumpt, und eine Einrichtung wie der Graphitring 48 ist zwischen der Nut und dem Umfang des Formhohlraums vorgesehen, um die Druckluftströmung in eine hülsenförmige Druckluftströmung 148 entlang der Innenwand 142 des Rings umzuwandeln, wenn aus dem Ring Druckluft in den Formhohlraum austritt. In dem Graphitring erfolgt eine derartige Diffusion und eine Druckverringerung der Druckluft, dass sie in den Formhohlraum angrenzend an die Ebene maximaler Divergenz eingeleitet wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.
Die Druckluft kann in den Folmhohlraum gegenüber der Stelle des mittleren Kontinuums 144 selbst in den Formhohlraum eingeleitet werden, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, so dass die hülsenförmige Druckluftströmung direkt an der Stelle erzeugt wird, an der sie benötigt wird, unabhängig von den in der Tasche vorhandenen Bedingungen.
In die obere Ringnut 116 wird Schmieröl gepumpt und der Tasche 146 über den oberen Endteil des Zufuhrrings 48 zugeführt.
Die Nuten 114 und 116 weisen eine symmetrische Anordnung mit einem vertikalen Abstand voneinander und von den Bodenteilen der Ringnuten 58 und 60 des Rings 46 auf. Druckluft und \l werden gemeinsam in die Nuten bei einem Druck von etwa 1,4 bis 2,1 kg/cm<2> (20 bis 30 psi) gepumpt. Der Graphit ring besteht aus einem geformten, sehr feinkörnigen, im wesentlichen fehlerlosen Graphitmaterial mit hoher Festigkeit, wie beispielsweise ATJ-Graphit der Firma Union Carbide Corporation. Vorzugsweise ist der Graphitring poliert und hat eine hohe thermische Leitfähigkeit.
In Fig. 1 bis 6 werden Druckluft und \l den Ringnuten 114, 116 im Bereich des Aussenumfangs des Zufuhrrings 48 aus Graphit zugeführt. In Fig. 7 ist ein Graphitring 151 vorgesehen, der Zufuhröffnungen 150 und 152 in seinem Aussenumfang aufweist, die mit den Nuten 114 und 116 in Verbindung stehen und sich in radialer Richtung nach innen erstrecken, aber kurz vor der inneren Umfangsfläche 142 des Rings enden. In dieser Weise werden Druckluft und \l an Stellen innerhalb des Körpers des Graphitrings zugeführt, von wo sie durch die innere Umfangsfläche des Graphitrings entlang Bogenlinien mit geringerem Radius diffundieren können.
Gewünschtenfalls können die Zufuhröffnungen geneigt zu der horizontalen Richtung angeordnet sein, wie die Zufuhröffnungen 154 und 156 bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8, wobei die Kanäle flach oben beginnend neben den Nuten 114 und 116 geneigt sind und ebenfalls kurz vor der inneren Umfangsfläche 142 des Graphitrings 157 enden. Ferner muss je nach der Stelle des mittleren Kontinuums 144 des Metalls \l und Druckluft nicht in der bisher beschriebenen Zufuhrverteilung zugeführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 wird das \l der unteren Ringnut 114 zugeführt und stark nach oben ansteigende \ffnungen 158 in dem Graphitring 159 werden dazu verwandt, das \l in eine Höhe zu führen, in der es über die \ffnungen 160 für die Druckluft gelangt, so dass es sich in der Höhe entsprechend der Tasche des Formhohlraums befindet.
Dabei wird die Druckluft der oberen Ringnut 116 zugeführt, aus der die Druckluft in die \ffnungen 160 gelangt.
Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 10 und 11 wird die Druckluft einer Ringnut 162 entlang dem Aussenumfang des Graphitrings 164 selbst zugeführt, und das \l wird einer höherliegenden Ringnut 166 zugeführt, die einen aus Fig.10 und 11 ersichtlichen Ansatzkanal 168 aufweist, der sich etwas nach unten erstreckt. Der Boden des oberen Rings 50 min bildet eine Ringnut 170, in die der Graphitring eingesetzt ist, der am oberen Ende einen seitlichen Vorsprung aufweist, auf dessen Unterseite eine gewölbte Ringnut 174 ausgebildet ist. Die Ausnehmung der Ringnut 174 liegt etwas vor dem vorderen Ende des Ansatzkanals 168 der Nut 166. Deshalb gelangt bei diesem Ausführungsbeispiel \l in die Oberseite der Tasche 146 am Überhang selbst sowie in die Seite der Tasche, wie bei den früheren Ausführungsbeispielen.
Die Ausbildung der nach oben gewölbten Fläche der Ringnut 174 für das \l trägt auch dazu bei, mehr \ldampf auf der Oberseite der Tasche einzuschliessen, um den Kühleffekt an dieser Stelle zu erhöhen.
Gemäss einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann das Schmieröl, das einer der beiden Ringnuten 116 und 166 zugeführt wird, in einer leicht verdampfenden Trägerflüssigkeit wie Alkohol suspendiert werden, wobei die in dem Graphitring während des Giessvorgangs erzeugte Wärme die Trägerflüssigkeit beim Durchtritt zu dem Innenumfang des Rings verdampft. Der Dampf der Trägerflüssigkeit wird dann Bestandteil des Rings um die metallische Masse und kann das normalerweise den Ringnuten 114 und 162 zugeführte Druckgas vollständig ersetzen, so dass keine Gaszufuhr erforderlich ist. Wahlweise oder zusätzlich kann der Dampf der Trägerflüssigkeit dazu verwandt werden, den Gas-Dampfzustand in dem Ringraum zu ändern, und/oder die Kühlung der metallischen Masse von der Oberseite zu erhöhen.
Die Fig. 12 bis 16 zeigen, dass jede Kappe 106 der Stützeinrichtung 8 in Fig. 1 auf einem Basisteil 176 abgestützt wird und mit der Oberseite 178 des Basisteils in Eingriff steht, damit innerhalb gewisser Grenzen eine seitliche Verschiebung des Basisteils möglich ist, wenn die Stützeinrichtung in den Formhohlraum 30 vorgeschoben wird. Das obere Ende des Basisteils ist hohl ausgebildet und hat einen sich verjüngenden Halsteil 180 entlang dem Boden davon. Auf der Oberseite ist ferner eine Ringnut 182 um die Oberfläche 184 gebildet. In der Oberfläche ist eine Verriegelungsöffnung 186 ausgebildet, die zu der Bohrung 188 der Oberseite am Umfang davon geöffnet ist. Die \ffnung 186 hat einen kreisförmigen Hauptabschnitt 190 am Umfang der Bohrung und einen angrenzenden kreisförmigen Seitenabschnitt 192 radial innerhalb davon, dessen Zentrum auf der vertikalen Achse des Basisteils liegt.
Die Oberseite 193 der Kappe ist zylindrisch ausgebildet und derart ausgebildet, dass sie in die Bohrung des Rings 46 vorgeschoben werden kann. Der Bodenteil 194 der Kappe ist vergrössert und gelangt nur bei der Verschiebung in den Kreis der Rippen 104 an dem Befestigungsring 54. Es ist eine Schulter 196 zwischen den beiden Teilen der Kappe vorgesehen, die sich radial nach aussen und nach unten davon mit derselben Neigung wie die Bodenteile 104 min der Rippen verjüngen. Die Schulter 196 ist ebenso in einer solchen Höhe auf der Kappe angeordnet, dass sie mit den Bodenteilen 104 min der Rippen in Eingriff gelangt, bevor die Oberseite der Kappe in den Giessring eintritt, so dass gewährleistet ist, dass die Kappe mit dem Ring ausgerichtet ist, bevor sie in diesem verschoben wird.
Die Kappe ist ferner mit einer breiten Ringnut 198 in der Bodenfläche 200 davon versehen, welche derart angeordnet ist, dass sie mit der Ringnut 182 auf der Oberseite 178 des Basisteils 176 fluchtet, wenn die beiden Glieder koaxial miteinander sind. Im Zentrum der Oberfläche 200 ist ein geflanschtes Verriegelungsglied 202 vorgesehen, das derart im Flanschbereich 204 ausgebildet ist, dass es in den Hauptabschnitt 190 der \ffnung 186 in dem Basisteil eingeführt werden kann.
Der Flansch ist ausreichend unter der Bodenoberfläche der Kappe vorgesehen, um einen gleitenden Eingriff mit der Unterseite 208 der Oberseite 178 des Basisteils zu ermöglichen, wenn die Oberflächen 200, 184 der Kappe und des Basisteils in Eingriff gelangen und die Kappe seitlich nach innen relativ zu dem Basisteil verschoben wird, um einen Eingriff zur Verhinderung einer axialen Verschiebung zu ermöglichen, wie noch näher erläutert werden soll. Der Schaft 206 des Verriegelungsglieds ist derart bemessen, dass er in den Seitenabschnitt 192 passt, wenn die Kappe entsprechend verschoben wird.
Ausser der Kappe 106 und dem Basisteil 176 enthält die Stützeinrichtung 8 einen Ring 210, welcher derart bemessen ist, dass er gleitend um die Oberseite des Basisteils in dessen Ringnut 182 angreift. Wenn der Ring sich in dieser Lage befindet, steht er aufgrund entsprechend gewählter Abmessungen über die Oberfläche 184 des Basisteils vor und passt in die Ringnut 198 der Kappe, wenn die Kappe auf die Oberfläche 184 des Basisteils koaxial aufgesetzt ist. Der Ring 210 ist ferner derart ausgebildet, dass er in die Nut fluchtend mit der Oberfläche 200 der Kappe angehoben werden kann, wie noch näher erläutert werden soll.
Die Nut 198 ist hinsichtlich der Breite gegenüber dem Ring ausreichend gross ausgebildet, so dass beim Absetzen der Kappe auf den Basisteil und nach der Ausrichtung des Rings mit der Ringnut die Kappe seitlich zu dem Ring verschiebbar ist, um eine Ausrichtung mit dem Giessring in der erwähnten Art zu ermöglichen. Es ist jedoch eine Stelle vorhanden, an der die Kappe und der Ring aneinander anstossen, welche Stelle vor derjenigen liegt, an der das Verriegelungsglied in die vertikale Ausrichtung mit dem Hauptabschnitt 192 der \ffnung 186 in der Oberseite des Basisteils gelangt.
Die Stützeinrichtung 8 wird zusammengebaut, indem der Ring 210 in die Ringnut 198 der Kappe gesetzt wird, das Verriegelungsglied 202 in die \ffnung 186 des Basisteils gesetzt wird, und nach dem Absetzen der Kappe auf die Oberseite des Basisteils eine seitliche Verschiebung erfolgt, damit der Schaft 206 des Verriegelungsglieds in den Seitenabschnitt 192 der Verriegelungsöffnung eingreift. Der Ring wird dann freigegeben, so dass er an der Schulter 212 der Ringnut 182 angreift, wie in Fig. 14 dargestellt ist. In diesem Zustand sind die Kappe und der Basisteil gegen eine relative axiale Verschiebung verriegelt, aber die Kappe kann seitlich zu dem Basisteil auf dessen Oberfläche 184 gleiten, innerhalb der durch den losen Eingriff zwischen dem Ring 210 und der Ringnut 198 vorgegebenen Grenzen.
Wenn die Kappe entfernt werden soll und beispielsweise durch eine Kappe unterschiedlicher Grösse ersetzt werden soll, wird der Ring 210 in die Nut 198 angehoben, und die Kappe wird zum Ausrichten mit dem Hauptabschnitt 190 der \ffnung 186 verschoben, so dass sie von dem Basisteil abgehoben werden kann, wie aus Fig. 15 und 16 ersichtlich ist.
Die Erfindung ist auf das Giessen von Brammen mit an sich beliebigen Querschnittsformen wie beispielsweise kreisförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnittsformen anwendbar. Ferner ist sie sowohl auf vertikale als auch auf horizontale Giessverfahren anwendbar, einschliesslich auf kontinuierliche Stranggiessverfahren. Ferner wird nur ein einziger Nippel 136 und Kanal 110, 112 für jedes Fluid benötigt.
The invention relates to a method and a device for the continuous casting of metal, in particular continuous casting according to the preamble of claims 1 and 6.
When aluminum is continuously cast, the molten metal is fed into a mold cavity which is open at the top and in which a telescopically displaceable device, such as a casting team, is arranged. The melt is cooled and the mold and the support device are pushed back and forth relative to each other in the axial direction of the mold cavity in order to produce an elongated metal body in the form of an ingot. Typically, the molten metal is fed to the top of the mold cavity through an opening that has a smaller diameter than the mold cavity. A melting meniscus forms on the surface, which touches the inner wall of the mold cavity in the plane of maximum divergence of the metal.
The metallic mass assumes divergent-convergent outline cross-sectional shapes, the middle continuum of which lies between the levels of maximum divergence and minimal convergence thereof and forms an outline which essentially corresponds to the outline of the mold cavity on its wall. Furthermore, a pocket not formed by metal is formed between the melting meniscus and the upper edge of the mold cavity on its overhang around the opening.
It is already known (US Pat. No. 4,157,728) to supply compressed air to the top of this pocket, the operator having to achieve a suitable pressure build-up in the pocket within the mold cavity, so that under given idealized conditions in the pocket a sleeve-shaped compressed air flow down around the metallic mass flows in the peripheral region of the mold cavity.
The object of the invention is to provide a method and a device which do not have this disadvantage and in which the compressed gas is supplied to a point outside the mold cavity or the depression.
This object is achieved in the characterizing part of claims 1 and 6.
In general, the ring flow is generated under the bottom of the pocket so that the gas can flow up into it. However, the ring of compressed air is also normally generated above the bottom of the mold cavity, so that the compressed air can also flow downwards, that is to say upwards and downwards in the axial direction of the mold cavity.
According to a preferred embodiment of the invention, the gas is introduced into the mold cavity at a point adjacent to the plane of maximum metal diverging. In some embodiments, the gas is introduced from the peripheral wall of the mold cavity at a location opposite the peripheral line of the central transition of the metallic mass. In some embodiments, however, the gas is introduced at locations on the peripheral wall of the mold cavity that surrounds the entire periphery of the transition mentioned, preferably at locations on the wall that lie above the entire height of the intermediate transition.
In one embodiment, the pressure is reduced and / or the gas diffuses in the flow between the feed point and the discharge point. For example, in certain embodiments, a solid, but gas permeable structural medium is provided between the point of supply and the point of discharge to provide a relative pressure reduction and diffusion of the gas and an introduction into the mold cavity at a point adjacent to the maximum divergence level of the to achieve metallic mass. In some cases, this medium is placed on the peripheral wall of the mold cavity and the gas is supplied to it so that it is dispensed at a location opposite the circumference of the intermediate continuum of the metallic mass.
Furthermore, in many cases the gas permeable medium is placed along the entire circumference of the mold cavity and the gas is supplied to it so that it is dispensed at locations which are provided along the entire circumference of the intermediate continuum of the metallic mass. In many of the latter embodiments, the structural medium is also elongated in the axial direction of the mold cavity and the gas is supplied so that it is released at locations provided along the entire height of the continuum.
Typically, lubricating oil is fed into the pocket of the mold cavity. In some preferred embodiments, the oil is fed into the mold cavity through the overhang on the top of the pocket. Furthermore, in certain embodiments, part of the steam is trapped along the top edge of the pocket during the pouring process.
In a preferred embodiment in which the bag is fed, a gas permeable ring is placed on top of the mold cavity to define the top edge of the bag on an annular shoulder therein which is coplanar with the overhang over the top opening of the Mold cavity is provided. The ring is elongated in the axial direction of the mold cavity, so that the upper and lower end parts thereof are arranged opposite the pocket or the outline of the middle continuum of the metallic mass. \ l and gas are supplied to the ring so that gas is released at locations along the inner circumference of the ring adjacent to the continuum and \ l enters the pocket at locations above, including at the step.
In one embodiment, lubricating oil is supplied under pressure to a location outside the mold cavity, which is suspended in a carrier liquid that can be evaporated at high temperature. The \ l is fed into the pocket of the mold cavity at a location on the circumference thereof, and means are arranged between the supply point and the delivery point outside the mold cavity to convert the carrier into a ring of vapor that surrounds the metallic mass along the circumference of the mold cavity extends.
The invention further relates to a casting device of the type mentioned, in which molten metal is fed to the top of a mold cavity with an open bottom area on which a telescopic support device is provided. The molten metal is cooled and the mold and the support device are moved back and forth in the axial direction of the mold cavity relative to one another in order to achieve a deformation into an elongated metal body.
According to the invention, a device is also provided for supplying pressurized gas to a location outside the mold cavity, a device for delivering the gas into the mold cavity at a location on the circumference thereof, and a facility between the location of the supply and the location of the delivery is provided outside the mold cavity to convert the gas flow into an annular flow that extends around the metallic mass along the circumference of the mold cavity.
As already mentioned, in certain known devices of this type the molten metal is fed from the top of the mold cavity through an opening which has a diameter which is smaller than the diameter of the mold cavity, so that the molten metal is distributed into a metallic mass. the meniscus of which tends to touch the circumferential wall of the mold cavity in the plane of maximum divergence of the metal, resulting in a pocket corresponding to a practically metal-free space between the meniscus of the metal and the upper edge of the mold cavity at its overhang around the opening is available. If this is the case, according to the invention the gas delivery device and the outer conversion device preferably work together to form the ring under the top of the pocket but above the bottom of the mold cavity.
It is also often provided that the gas delivery device delivers the gas into the mold cavity at a location adjacent to the plane of maximum divergence of the metallic mass. Where the metallic mass occupies divergent-convergent outline cross-sections between the top and bottom of the mold cavity, the middle continuum between the levels of maximum divergence and minimal convergence has a circumferential contour that essentially corresponds to the circumference of the mold cavity on its wall. The gas dispenser in many cases allows the gas to be dispensed from the wall of the cavity at a location that is opposite the outline of the central continuum of the metallic mass.
In many cases, the gas dispenser operates such that the gas is dispensed at locations along the wall of the mold cavity that surround the entire circumference of the central continuum of the metallic mass, preferably at locations that are located across the entire height of the central continuum along the wall .
In a preferred exemplary embodiment, the outer conversion device is designed in such a way that the pressure of the gas is reduced and / or the gas diffuses as it flows from the supply point to the delivery point. For example, in certain embodiments, a solid but gas-permeable medium is provided between the supply point and the discharge point, which enables a relative pressure reduction and diffusion of the gas and a discharge into the mold cavity at a point adjacent to the plane of maximum divergence of the metallic mass.
In some of these exemplary embodiments, the gas-permeable medium is arranged in the peripheral wall of the mold cavity and the gas supply device is designed in such a way that the gas is supplied in such a way that it is discharged at a position opposite the peripheral line of the central continuum of the metallic mass. Furthermore, in many cases this medium extends along the entire circumference of the mold cavity, and the gas supply device enables such a gas supply that the dispensing takes place at locations which are provided along the entire circumference of the central continuum of the mass. Furthermore, in many cases the medium is extended in the axial direction of the mold cavity, and the gas supply device enables it to be dispensed at locations over the entire height of the continuum.
According to an exemplary embodiment, a device for supplying lubricating oil to the pocket in the mold cavity is also provided. In some cases, the oil delivery device allows the oil to be dispensed into the cavity through the overhang on the top of the bag. In some cases, means are also provided to trap some of the vapor along the top of the pocket during the pouring process.
In a preferred embodiment, a gas-permeable ring made of graphite or similar material is arranged on the upper side of the mold cavity, which ring has an annular step which is coplanar with the overhang around the upper opening of the mold cavity and delimits the corner of the pocket. The ring is also elongated in the axial direction of the mold cavity, so that the upper and lower end parts thereof are arranged opposite the pocket or the circumferential line of the central continuum of the metallic mass. The device for supplying gas and gas can be actuated in such a way that the feed takes place to the ring and the gas exits along inner circumferential points of the ring adjacent to the continuum, while the pocket enters from pockets above, including places of gradation.
Furthermore, a support device or a casting combination is provided in many cases, which can be pushed telescopically into a casting device of the type described. According to the invention, the support device has two coaxially arranged cap and base members which are slidably displaceable against one another and have cooperating guide devices on relevant surfaces. The insertion devices are formed by a laterally offset groove on the axis of the links, and the other guide devices can be inserted into the former if the links are brought into engagement with one another at surface locations eccentrically to the axis, and an engagement in the groove is made possible, when the links are moved laterally relative to one another in a position in which they are arranged concentrically to the axis.
The support means further includes first and second locking means which are displaceable laterally or in the axial direction of the axis in order to lock or unlock the links against relative axial or lateral displacements when the links are brought into engagement with one another on the surfaces and relatively laterally be moved to and from this point or held at this point. The second locking device and the cap member can engage with each other in the locked state of the cap member to allow lateral movement thereof under self-alignment with the unit.
The invention will be explained in more detail, for example, with reference to the drawing. The drawing relates to a plant that has several stations with casting molds for the production of ingots. Show it:
1 is a partially sectioned side view of a casting station,
2 is a sectional view taken along the line 2-2 in Fig. 3,
3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2,
4 is a partially exploded sectional view of the casting station,
5 is an enlarged sectional view taken along the line 5-5 in Fig. 2,
6 is an enlarged partial section of the casting station in the area of the oil and gas permeable ring,
7 to 10 are similar sectional views showing modified embodiments of the ring in Fig. 6,
11 is a partial perspective view of the ring in Fig. 10,
Fig.
12 is an exploded perspective view of the support device in the casting station,
13 is a perspective view of the cap in FIG. 12 from the bottom,
14 is a sectional view of the support device in the locked state of the cap,
15 shows a sectional view corresponding to FIG. 14 after the cap has been unlocked; and
Fig. 16 is a corresponding sectional view after removal of the cap.
1 shows a casting station 2 of a casting plant with a cooling box and several casting stations, which has a hot head 4 for charging and a support device 8 for an elongated ingot 10, which is progressively formed in the station. The casting device also contains a large box 12 with a correspondingly large chamber 14 for the circulation of a coolant such as cooling water through the relevant casting station. The box 12 has openings 16 of the same design in its bottom 18, the number and arrangement of which corresponds to the casting station, and openings 20 of the same design in the upper side thereof, which are aligned in the vertical direction with the lower openings 16 of the box and are smaller than these are. The upper openings 20 have an annular groove 40 (FIG. 3) along the inner peripheral edge.
The vertical wall thereof is also provided with an annular groove at the bottom thereof to form an annular shoulder 42. The lower openings 16 have a set of threaded bores 24 (Fig. 4) spaced along the circumference thereof to allow attachment to be explained. Another set of threaded bores 26 (FIG. 5) is provided offset in the radial direction thereof, which are provided for connecting lines for the supply of air and lubricating oil, as will also be explained in more detail.
The hot head 4 contains a pan 32 for molten metal, which has a set of openings 34 which serve to hold an equal number of insulating, heat-resistant overflow connections 28. The openings have a smaller diameter than the corresponding upper openings of the box and are flush with it. They are dimensioned such that the overflow nozzles are slidably displaceable therein. Each overflow nozzle has a tapered bore 36 and a cylindrical outer configuration, in the central region of which a flange is formed. The flange 38 is designed such that it fits into the opening 20 of the box. When the pan 32 is arranged, the overflow nozzles are arranged thereon by being inserted through the respective lower openings 16 of the box and then into the corresponding upper opening 20 thereof.
When passing through the openings 20, there is an engagement with the openings 34 of the pan. The flange 38 is inserted into the openings such that only the bottom part protrudes 28 minutes into the chamber of the overflow nozzle.
Each casting station also contains a casting mold 30 which is inserted through the lower opening 16 of the base. The mold is brought into abutment with the top 22 of the box and between the protruding parts 28 min the overflow connector and the annular grooves 40, 42. With such an arrangement, a seal is made with the top of the box and the flange 38 of the overflow connector is in the opening 20 of the box held. There is also an engagement with the underside of the box, so that a seal also takes place here, as will be explained in more detail. The screw caps 44 are used to fasten the shape using the threaded bores 24 along the opening 16.
Each mold 30 (FIG. 4) contains a deep metallic casting ring 46 with a cylindrical inner wall, a flatter but similarly shaped inside feed ring 48 made of graphite with a slightly smaller inner diameter, a relatively flat, small diameter upper ring 30 with a cylindrical one Inner wall, which is made of insulating, heat-resistant material, a retaining ring 52 between the rings 46 and 50 and a fastening ring 54 with a wide flange, which is inserted into the casting ring 46 to define a cooling channel 56 (FIG. 3) therebetween, as still should be explained in more detail. The casting ring 46 has an annular groove 58 on the top thereof and on the underside a narrow and flatter annular groove 60 along the inner circumference. The vertical wall of the wider annular groove 58 is threaded on the top thereof.
After inserting the feed ring 48 and the top ring 50 into the ring grooves 60 and 58 in that order, the retaining ring 52 is screwed into an outer ring groove 62 on the top of the top ring 50 to hold the assembly together. Furthermore, a narrower outer annular groove 64 is provided on the upper side of the casting ring, an annular groove 66 along the edge and an annular groove 68 with a dovetail cross section on the upper side of the ring directly inside the annular groove 64. Two O-rings 69 and 70 made of elastomeric material are inserted into the grooves in question, on the one hand to seal between the top of the casting ring and the adjacent surface of the ring groove 40 on the top of the box and on the other hand between the edge of the ring groove 64 of the ring 46 and the Shoulder 42 of the box.
The upper ring 50 with the smaller diameter is slidably arranged around the overflow nozzle and, together with the bottom of the overflow nozzle, forms a wide overhang 71 directly above the feed ring. However, the top ring and retaining ring do not normally abut the top of the box.
At the bottom, the casting ring 46 has a circumferential groove 72, the vertical wall 74 of which is enlarged radially somewhat at heights above those which correspond to the bottom of the chamber 14 when the mold is inserted. The top of the shoulder 74 of the ring groove is disposed around the ring 46 at a height that allows a curtain of coolant to be dispensed onto the ingots exiting the chamber. A curved recess 76 is also provided on the top, which ends shortly before the inner circumference of the ring. On the underside, the step has a flat, circumferential recess 78 which has a number of openings 80 in the outer circumferential wall which are connected to the outer circumferential surface of the ring.
A mounting ring 54 (Fig. 3) has a larger diameter than the opening 16 of the box, but has a deep outer circumferential groove 82 around the top thereof so that the top can be inserted into the shoulder 74 of the casting ring if the remaining flange 84 of the fastening ring against the bottom of the box. Aligned openings 86 and 88 in the flange or the bottom of the casting ring enable the use of screw caps 90 for fastening the rings to one another, as shown in FIG. 3. Furthermore, a dovetail-shaped annular groove 92 is provided in the flange of the fastening ring at the radius of the connection between the casting ring and the opening 16 of the box in order to receive a sealing O-ring 94.
The mounting ring 54 also has additional openings 108 in the flange 84 thereof which are symmetrically spaced along the outer portion of the flange to align with the threaded holes 24 at the bottom of the box. When the mold 30 is inserted into the box, the screw caps 44 are inserted through the openings 108 and screwed into the openings 24 to achieve retention on the box.
On its upper side, the fastening ring 54 has a rounding corresponding to that of the recess 76 of the shoulder in the ring 46, but has a smaller radius than the recess, so that an arched continuation 56 min of the ring channel 56 between the two rings in the ring grooves 82, 72 of it is formed. The mounting ring also has a recess along the inner circumference to form a slightly conical recess 96 around the upper end portion thereof which projects toward a recess 98 of larger diameter. The recess 96 has a larger inner diameter than the rounded top of the ring, so that when coolant emerges through the channel 56, 56 min there is a free exit on the ingot between the remaining lip 100 and the projection 102 of the relevant rings 46, 54.
The recess 98 has a number of symmetrically angularly separated ribs 104, which serve as guides for the cap 106 of the support device, as will be explained in more detail.
There are also four symmetrically staggered pairs of cooperating flow channels 110 and 112 (Fig. 5) in the rings 54 and 56, respectively, which are individually connected from one ring to the other, for air or lubricant two circumferential grooves 114 and 116 in the vertical Supply wall of the ring groove 60 of the ring. To the pairs of channels in question there is a supply through a corresponding number of radially outwardly directed openings 118 in the mouthpiece of the opening 16 of the box, to which a supply takes place through the threaded holes 26 in the bottom of the box. Each channel 110 in the ring 54 has a radially inward opening 120 in the outer peripheral edge of the flange 84 thereof, which is at its inner end with a vertical opening 122 in the abutting end face of the flange.
Each channel 112 in the ring 46 has a vertically upward opening 124 in the bottom of the ring, which stands with an obliquely inward opening 126 or 126 minutes in the outer surface thereof. Every second sloping opening 126 ends in the groove 114, while the remaining openings 126 min end in the groove 116. Otherwise, the corresponding pairs of channels 110, 112 are formed accordingly by the openings 118 and 120 in the box and flange of the ring 54 being connected by aligned vertical openings 128 and 130 in the bottom of the box or the contact surface of the flange. Openings 122 and 124 in flange and ring 46 are aligned with one another through the surface of the flange. Openings 118, 120, 126 and 126 min are provided with connecting pieces on their mouthpieces.
When the mold 30 is telescopically displaced in the box, fluid supplied to the relevant opening 26 in the box passes through the respective pairs of channels 110, 112 to either the groove 114 or the groove 116, depending on which end of the channel 112 in the ring 46.
A supply hose 134, which is connected to a threaded nipple 136 in each of the openings 26, serves to supply the relevant fluid. Openings 130 and 122 have a counterbore on the end face of flange 84 to receive two O-rings 132, which serve to seal the connection points between openings 128, 130 and 122, 124.
1, 5 and 6, the metal melt 138 emerging from the overflow nozzle 28 is distributed into a metallic mass, the meniscus 140 of which shows the tendency to extend the peripheral wall 142 of the cavity 143 of the mold 30 in the plane of maximum divergence of the Touching metal. The metallic mass also has a divergent-convergent cross-sectional contour between the top and bottom of the mold cavity, the middle continuum 144 thereof between the levels of maximum divergence and minimum convergence having a circumferential contour that substantially corresponds to the circumferential contour of the mold cavity of the circumferential surface 142 of the mold cavity .
A pocket 146, which is not formed by the molten metal, is provided between the meniscus 140 of the melt and the corner formed by the walls 71, 142 of the mold cavity on the overhang 71 of the opening 20. In the known prior art, compressed air is supplied to the top of this pocket and the pressure increase in the pocket, that is to say inside the mold cavity, was controlled in such a way that a sleeve-shaped gas flow 148 was generated which flows downward around the metallic mass along the circumference of the mold cavity, when ideal conditions can be maintained in the pocket.
In contrast, according to the invention, compressed air or another compressed gas is pumped into the groove 114 provided outside the mold cavity, and a device such as the graphite ring 48 is provided between the groove and the circumference of the mold cavity in order to convert the compressed air flow into a sleeve-shaped compressed air flow 148 along the inner wall 142 of the ring when compressed air leaks from the ring into the mold cavity. In the graphite ring there is such a diffusion and a reduction in pressure of the compressed air that it is introduced into the mold cavity adjacent to the plane of maximum divergence, as can be seen from the drawing.
The compressed air can be introduced into the film cavity opposite the location of the middle continuum 144 itself into the mold cavity, as can be seen in FIG. 6, so that the sleeve-shaped flow of compressed air is generated directly at the point where it is needed, regardless of the situation in FIGS the bag's existing conditions.
Lubricating oil is pumped into the upper ring groove 116 and supplied to the pocket 146 via the upper end part of the supply ring 48.
The grooves 114 and 116 have a symmetrical arrangement with a vertical spacing from one another and from the bottom parts of the ring grooves 58 and 60 of the ring 46. Compressed air and \ l are together in the grooves at a pressure of about 1.4 to 2.1 kg / cm <2> (20 to 30 psi) pumped. The graphite ring consists of a shaped, very fine-grained, essentially flawless graphite material with high strength, such as ATJ graphite from Union Carbide Corporation. The graphite ring is preferably polished and has a high thermal conductivity.
1 to 6, compressed air and the ring grooves 114, 116 are supplied in the region of the outer circumference of the supply ring 48 made of graphite. In Fig. 7, a graphite ring 151 is provided which has supply openings 150 and 152 in its outer circumference, which are in communication with the grooves 114 and 116 and extend in the radial direction inwards, but end shortly before the inner circumferential surface 142 of the ring. In this way, compressed air and \ l are supplied to locations within the body of the graphite ring, from where they can diffuse through the inner peripheral surface of the graphite ring along curved lines with a smaller radius.
If desired, the feed openings may be inclined to the horizontal direction, such as the feed openings 154 and 156 in the embodiment in FIG. 8, the channels being inclined beginning at the top next to the grooves 114 and 116 and also just before the inner peripheral surface 142 of the graphite ring 157 ends. Furthermore, depending on the location of the middle continuum 144 of the metal, compressed air need not be supplied in the feed distribution described so far. In the exemplary embodiment in FIG. 9, the \ l is fed to the lower annular groove 114 and openings 158 in the graphite ring 159 which rise sharply upward are used to guide the \ l to a height at which it passes over the openings 160 for the compressed air arrives so that it is at the height corresponding to the pocket of the mold cavity.
The compressed air is fed to the upper annular groove 116, from which the compressed air enters the openings 160.
In the exemplary embodiment in FIGS. 10 and 11, the compressed air is fed to an annular groove 162 along the outer circumference of the graphite ring 164 itself, and the oil is fed to a higher-lying annular groove 166 which has an attachment channel 168 which can be seen in FIGS extends slightly downwards. The bottom of the upper ring 50 minutes forms an annular groove 170 into which the graphite ring is inserted, which has a lateral projection at the upper end, on the underside of which an arched annular groove 174 is formed. The recess of the annular groove 174 lies somewhat in front of the front end of the attachment channel 168 of the groove 166. Therefore, in this exemplary embodiment, \ l reaches the top of the pocket 146 on the overhang itself and the side of the pocket, as in the previous exemplary embodiments.
The formation of the upwardly curved surface of the annular groove 174 for the oil also helps to trap more steam on the top of the pocket to increase the cooling effect at this point.
According to a modified exemplary embodiment, the lubricating oil which is supplied to one of the two ring grooves 116 and 166 can be suspended in a readily evaporating carrier liquid, such as alcohol, the heat generated in the graphite ring during the casting process evaporating the carrier liquid as it passes to the inner circumference of the ring. The vapor of the carrier liquid then becomes part of the ring around the metallic mass and can completely replace the compressed gas normally supplied to the ring grooves 114 and 162, so that no gas supply is required. Optionally or additionally, the vapor of the carrier liquid can be used to change the gas-vapor state in the annular space and / or to increase the cooling of the metallic mass from the top.
12 to 16 show that each cap 106 of the support device 8 in FIG. 1 is supported on a base part 176 and engages with the upper side 178 of the base part, so that a lateral displacement of the base part is possible within certain limits if the Support device is advanced into the mold cavity 30. The upper end of the base part is hollow and has a tapered neck part 180 along the bottom thereof. An annular groove 182 is also formed on the upper side around the surface 184. A locking opening 186 is formed in the surface, which is open to the hole 188 at the top at the periphery thereof. The opening 186 has a circular main section 190 at the circumference of the bore and an adjacent circular side section 192 radially inside, the center of which lies on the vertical axis of the base part.
The top 193 of the cap is cylindrical and is designed such that it can be pushed into the bore of the ring 46. The bottom portion 194 of the cap is enlarged and only comes into the circle of the ribs 104 on the fastening ring 54 when it is moved. A shoulder 196 is provided between the two parts of the cap, which extend radially outwards and downwards with the same inclination as taper the bottom parts 104 min of the ribs. The shoulder 196 is also positioned on the cap at such a height that it engages the bottom portions 104 min of the ribs before the top of the cap enters the pour ring to ensure that the cap is aligned with the ring before being moved into this.
The cap is also provided with a wide annular groove 198 in the bottom surface 200 thereof which is arranged to align with the annular groove 182 on the top 178 of the base part 176 when the two members are coaxial with each other. A flanged locking member 202 is provided in the center of the surface 200 and is designed in the flange region 204 such that it can be inserted into the main section 190 of the opening 186 in the base part.
The flange is provided sufficiently below the bottom surface of the cap to allow sliding engagement with the underside 208 of the top 178 of the base when the surfaces 200, 184 of the cap and base engage and the cap laterally inward relative to that Base part is displaced to enable an intervention to prevent axial displacement, as will be explained in more detail. The shaft 206 of the locking member is dimensioned such that it fits into the side section 192 when the cap is shifted accordingly.
In addition to the cap 106 and the base part 176, the support device 8 contains a ring 210 which is dimensioned such that it slidably engages around the top of the base part in its annular groove 182. If the ring is in this position, it projects over the surface 184 of the base part due to the dimensions selected and fits into the ring groove 198 of the cap when the cap is placed coaxially on the surface 184 of the base part. The ring 210 is also designed such that it can be raised into the groove in alignment with the surface 200 of the cap, as will be explained in more detail.
The groove 198 is of sufficient width with respect to the ring, so that when the cap is placed on the base part and after the ring has been aligned with the ring groove, the cap can be moved laterally to the ring for alignment with the casting ring in the aforementioned Kind of allow. However, there is a location where the cap and ring abut one another, which is in front of that where the locking member comes into vertical alignment with the main portion 192 of the opening 186 in the top of the base.
The support device 8 is assembled by placing the ring 210 in the ring groove 198 of the cap, the locking member 202 in the opening 186 of the base part, and after the cap has been placed on the top of the base part, a lateral displacement takes place so that the Shaft 206 of the locking member engages in the side section 192 of the locking opening. The ring is then released so that it engages the shoulder 212 of the ring groove 182, as shown in FIG. 14. In this condition, the cap and base are locked against relative axial displacement, but the cap can slide laterally to the base on its surface 184, within the limits dictated by the loose engagement between ring 210 and ring groove 198.
When the cap is to be removed and replaced, for example, by a cap of different sizes, the ring 210 is raised into the groove 198 and the cap is slid to align with the main portion 190 of the opening 186 so that it is lifted off the base 15 and 16 can be seen.
The invention is applicable to the casting of slabs with any desired cross-sectional shapes, such as circular, square or rectangular cross-sectional shapes. It is also applicable to both vertical and horizontal casting processes, including continuous continuous casting processes. Furthermore, only a single nipple 136 and channel 110, 112 is required for each fluid.