DE102021213770A1

DE102021213770A1 - Abdichtsystem für eine Stranggießanlage

Info

Publication number: DE102021213770A1
Application number: DE102021213770.9A
Authority: DE
Inventors: Jan Heimann
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-07
Also published as: WO2023099141A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abdichtsystem (10) zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf (1) einer Stranggießanlage, umfassend ein insbesondere plattenförmiges Kopfelement (12), an dessen Randbereich (13) eine umlaufende Dichtung (14) angebracht ist, und ein Adapterelement (18) aus Metall, das mit seiner Unterseite (19) an einer oberen Stirnfläche (2) des Kaltstrangkopfs (1) befestigbar ist, wobei das Kopfelement (12) an einer Oberseite (20) des Adapterelements (18) befestigbar und dadurch mit dem Kaltstrangkopf (1) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abdichtsystem zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zur Herstellung von metallischen Produkten mittels Stranggießen ist es nach dem Stand der Technik bekannt, zu Beginn des Stranggießprozesses an einem Kaltstrangkopf eine Dichtung vorzusehen, mit der beim Angießen ein Spalt zwischen dem Kaltstrangkopf und den Innenwänden einer Kokille einer Stranggießanlage geeignet abgedichtet wird. Entsprechende Abdichtsysteme mit einer solchen Dichtung sind beispielsweise in EP 2 127 780 B1 , DE 20 2005 001 310 U1 , EP 0 234 299 B2 , DE 44 01 825 A1 oder DE 600 04 848 T2 gezeigt.
Bei den Abdichtsystemen nach dem vorstehend genannten Stand der Technik verhält es sich so, dass ein oberer Teil hiervon stets genau an einen unteren Teil in Form des Kaltstrangkopfs angepasst ist. Dies führt zu dem Nachteil, dass ein solcher oberer Teil, an dem die Dichtung bereits angebracht ist oder der zum Fixieren einer darunter befindlichen Dichtung dient, stets nur auf eine bestimmte Form eines Kaltstrangkopfs passt und sich nicht zur Verwendung mit andersartigen Kaltstrangköpfen eignet. Dies kann nachteilig zu erhöhten Produktionskosten führen.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abdichtsystem, welches sich zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage eignet, zu schaffen, mit dem der Prozessbeginn beim Stranggießen einfacher und kostengünstiger sowie die zugehörigen Arbeitsvorbereitungen schneller ausgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Abdichtsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Abdichtsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage vorgesehen, und umfasst ein insbesondere plattenförmiges Kopfelement, an dessen Randbereich eine umlaufende Dichtung angebracht ist. Für dieses Abdichtsystem ist ein Adapterelement aus Metall charakteristisch, das mit seiner Unterseite an einer oberen Stirnfläche eines Kaltstrangkopfs befestigt werden kann, wobei das Kopfelement an einer Oberseite des Adapterelements befestigt werden kann und dadurch mit dem Kaltstrangkopf verbindbar ist.
Für das erfindungsgemäße Abdichtsystem ist es zweckmäßig, wenn das Kopfelement als standardisiertes Bauteil ausgebildet ist.
In Bezug auf das Adapterelement, welches Teil des erfindungsgemäßen Abdichtsystem ist, darf an dieser Stelle gesondert hervorgehoben werden, dass es sich hierbei um ein separates Bauteil handelt, das zwischen dem Kopfelement und einer oberen Stirnfläche eines Kaltstrangkopfs angeordnet werden kann. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Kopfelement mit Hilfe des Adapterelements an bzw. mit der oberen Stirnfläche des Kaltstrangkopfs verbunden werden kann. Diesbezüglich ist es von Vorteil, wenn eine Oberseite des Adapterelements, in gleicher Weise wie das Kopfelement, standardisiert ausgebildet ist, so dass damit stets eine Anbringung des Kopfelements an der Oberseite des Adapterelements möglich ist.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass es mittels des Adapterelements möglich ist, ein Kopfelement auch mit ggf. unterschiedlichen Kaltstrangköpfen einer Stranggießanlage zu verbinden. Insbesondere für den Fall, dass das Kopfelement mit der daran angebrachten Dichtung als standardisiertes Bauteil ausgebildet ist, ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass ein solcherart ausgebildetes Kopfelement für eine Vielzahl von ggf. unterschiedlichen Kaltstrangköpfen verwendet werden kann. Damit ist gewährleistet, dass das Kopfelement mit der daran angebrachten Dichtung sehr preisgünstig hergestellt und für eine Vielzahl von ggf. unterschiedlichen Kaltstrangköpfen vorgehalten werden kann, nämlich wie erläutert dank des charakteristischen Adapterelements, mit dem eine Verbindung des Kopfelements mit einem Kaltstrangkopf realisierbar ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Kopfelement mit einer daran angebrachten Dichtung, die aus Kunststoff bestehen kann oder eine Kunststoffkomponente aufweist, als „Einweg-Artikel“ ausgebildet. Dies bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass ein solches Kopfelement, wenn es zu Beginn eines Stranggießprozesses in Kontakt mit der Stahl- bzw. Metallschmelze und dem sich hieraus bildenden gegossenen Metallstrang bzw. Stranggießprodukt gelangt, dann eine zunächst dauerhafte Verbindung mit dem Warmband eingeht und erst nach einem ausreichenden Erstarren eines hieraus gebildeten Zwischen- oder Endprodukts, z.B. einer Bramme, von diesem Produkt durch Schneiden abgetrennt wird.
Eine Anbringung des Adapterelements an dem Kaltstrangkopf wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch gewährleistet, dass die Unterseite des Adapterelements an die obere Stirnfläche des Kaltstrangkopfs angepasst ist und durch erste Befestigungsmittel an der oberen Stirnfläche des Kaltstrangkopfs befestigbar ist. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die ersten Befestigungsmittel formschlüssig ausgebildet sind, wodurch eine hohe Betriebssicherheit für den Beginn des Stranggießprozesses erreicht wird.
In vorteilhafter Weiterbildung kann für die vorstehend genannten ersten Befestigungsmittel vorgesehen sein, dass diese zumindest einen Steg, der an seinem freien Ende einen Wulst oder Haken aufweist, und zumindest eine Ausnehmung aufweisen. Hierbei können der Wulst bzw. Haken einerseits und die Ausnehmung andererseits miteinander in Eingriff gebracht werden, um dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Adapterelement und dem Kaltstrangkopf zu erreichen. Beispielsweise kann der Steg als auskragendes bzw. abragendes Teil an einer Unterseite des Adapterelements vorgesehen sein, wobei an einem freien Ende hiervon der Wulst oder Haken ausgebildet ist. Des Weiteren kann die Ausnehmung in dem Kaltstrangkopf ausgebildet sein, vorzugsweise an oder angrenzend zu dessen oberen Stirnfläche, und hierbei einen geweiteten Bereich umfassen. Somit kann die Ausnehmung in dem Kaltstrangkopf angrenzend zu dessen oberen Stirnfläche ausgebildet sein und in diese Stirnfläche hinein münden. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn der Wulst und der geweitete Bereich der Ausnehmung komplementär zueinander ausgebildet sind.
Zum Erreichen einer betriebssicheren Verbindung zwischen dem Adapterelement und dem Kaltstrangkopf ist es zweckmäßig, wenn an der Unterseite des Adapterelements eine Mehrzahl von Stegen angebracht sind, die dann formschlüssig in den Ausnehmungen des Kaltstrangkopfs eingehakt werden können. Beispielsweise können drei, vier oder ggf. > 4 solcher Stege an der Unterseite des Adapterelements vorgesehen sein, mit einer entsprechend hieran angepassten Anzahl an Ausnehmungen in dem Kaltstrangkopf angrenzend zu dessen oberen Stirnfläche.
Bei den vorstehend genannten ersten Befestigungsmitteln kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Ausnehmung einen flaschenhalsartigen engen Abschnitt aufweist, der ausgehend von der oberen Stirnfläche des Kaltstrangkopfs in den geweiteten Bereich der Ausnehmung führt. Komplementär zu dem flaschenhalsartigen Abschnitt der Ausnehmung umfasst der Steg einen schlanken Halsbereich, der sich zwischen dem pilzartigen Wulst des Stegs und der Unterseite des Adapterelements befindet. Jedenfalls ist ein sicherer Formschluss zwischen Adapterelement und Kaltstrangkopf in Richtung einer Transportrichtung des Kaltstrangkopfs gewährleistet, wenn der pilzartige Wulst des Stegs in dem geweiteten Bereich der Ausnehmung eingerastet ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Ausnehmung an zumindest einer Seitenfläche des Kaltstrangkopfs offen ist, so dass der Steg mit seinem Wulst (oder alternativ: mit seinem Haken) von dieser Seitenfläche her in die Ausnehmung eingebracht werden kann. In dieser Weise ist einerseits ein insbesondere werkzeugfreies Verbinden des Adapterelements mit bzw. an der oberen Stirnfläche des Kaltstrangkopfs möglich, als auch ein Trennen des Adapterelements von dem Kaltstrangkopf bei fortgeschrittenem Stranggießprozesses, indem auf das Adapterelement eine Kraft (Zug- oder Druckkraft) quer zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs ausgeübt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist für das Kopfelement und das Adapterelement vorgesehen, dass diese in einer orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs verlaufenden Ebene jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, der eine Längsseite und einer Kurzseite hat. Ein solcher rechteckiger Querschnitt zeichnet sich dadurch aus, dass dessen Längsseite um einen vielfachen Betrag größer ist als die Kurzseite. Jedenfalls ist in diesem Zusammenhang hervorzuheben, dass sowohl das Kopfelement als auch das Adapterelement mit ihrem Querschnitt in der Ebene orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs jeweils an einen Querschnitt einer Kokille einer Stranggießanlage angepasst sind. Hinsichtlich des vorstehend genannten Längenverhältnisses, wonach die Längsseite des rechteckigen Querschnitts um ein Vielfaches größer ist als die Kurzseite, darf darauf hingewiesen werden, dass dies typisch ist beim Stranggießen von Brammen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kurzseite des rechteckigen Querschnitts des Adapterelements bzw. des Kopfelements eine Länge von zumindest 100 mm, vorzugsweise von 120 mm, weiter vorzugsweise von mehr als 150 mm hat. Diesbezüglich ist für die vorliegende Erfindung zu verstehen, dass mit der Länge der Kurzseite des rechteckigen Querschnitts die Dicke einer späteren erstarrten Bramme beeinflusst wird, bzw. dass die Länge dieser Kurzseite der Dicke einer erstarrten Bramme entspricht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zweite Befestigungsmittel vorgesehen, durch die das Kopfelement und das Adapterelement miteinander verbindbar sind. In gleicher Weise wie die ersten Befestigungsmittel ist es auch für diese zweiten Befestigungsmittel zweckmäßig, wenn diese nach dem Formschlussprinzip funktionieren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann für die vorstehend genannten zweiten Befestigungsmittel vorgesehen sein, dass in dem Kopfelement eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, vorzugsweise in gleichem Abstand zueinander. Entsprechend können an der Oberseite des Adapterelements eine Mehrzahl von Bolzen, Schrauben oder dergleichen angebracht sein, vorzugsweise ebenfalls in gleichem Abstand zueinander und insbesondere an den Abstand der Durchgangsöffnungen angepasst. Anders ausgedrückt, können an der Oberseite des Adapterelements eine Mehrzahl von Bolzen, Schrauben oder dergleichen angebracht sein, wobei der Abstand dieser Bolzen, Schrauben o.ä. relativ zueinander in gleicher Weise gewählt ist wie ein Abstand der in dem Kopfelement ausgebildeten Durchgangsöffnungen relativ zueinander. Dies macht es möglich, dass das Kopfelement von oben her mit seinen darin ausgebildeten Durchgangsöffnungen auf die an der Oberseite des Adapterelements angebrachten Bolzen bzw. Schrauben aufgesteckt werden kann.
Falls an der Oberseite des Adapterelements Schrauben angebracht sind, kann ein Verbinden des Kopfelements an dem Adapterelement, nachdem das Kopfelement wie erläutert von oben her auf das Adapterelement aufgesteckt worden ist und dabei die Schrauben die in dem Kopfelement ausgebildeten Durchgangsöffnungen durchgreifen, in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass auf die freien Enden der Schrauben Muttern aufgeschraubt werden, die dann jeweils in Kontakt mit der Oberseite des Adapterelements gelangen und damit das Kopfelement gegen das Adapterelement drücken.
In Bezug auf die vorstehend genannten zweiten Befestigungsmittel ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung - alternativ zu den vorstehend genannten Schrauben - vorgesehen, dass in den Bolzen, die wie erläutert an der Oberseite des Adapterelements angebracht sind, jeweils ein Langloch ausgebildet ist. Im Zusammenspiel mit einem solchen Langloch ist ein Keil vorgesehen, der in dieses Langloch hineingesteckt werden kann. Ein solcher Keil erfüllt hierbei die Funktion, dass damit, nachdem das Kopfelement von oben her mit seinen darin ausgebildeten Durchgangsöffnungen auf die an der Oberseite des Adapterelements angebrachten Bolzen aufgesteckt worden ist, ein Verklemmen des Kopfelements an bzw. mit dessen Oberseite möglich ist, indem der Keil in das Langloch eines Bolzens hineingetrieben wird. Das einzige Werkzeug, das hierzu ggf. erforderlich ist, ist ein Hammer zum Hineintreiben des Keils in das Langloch.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Produkts mittels Stranggießen vorgesehen, bei dem ein Abdichtsystem mit den vorstehend genannten Merkmalen zum Einsatz kommt. Zu Beginn eines solchen Verfahrens erfährt die Metallschmelze beim Einfüllen in die Kokille einer Stranggießanlage durch einen Kontakt mit der Oberseite des Kopfelements und der dort vorgesehenen Erhebung(en) eine ausreichende Kühlung, so dass dieser Beginn des Verfahrens ohne Kühlschrott durchgeführt werden kann.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile werden durch folgende Merkmale gebildet:

- Verringerung von Beschädigungen durch Kühlschrott, weil die Gefahr durch Beschädigung der nachgelagerten Teile einer stützenden Strangführung einer Stranggießanlage durch bisher genutzten Kühlschrott zur Abdichtung entfällt.
- Verringerung der Gefahr von Durchbrüchen beim Angießen.
- Prozessverkürzung, insbesondere hinsichtlich der Arbeitsvorbereitung zum Abdichten der Kokille an ihrer unteren Öffnung vor Beginn (bzw. Fortsetzung) eines Stranggießprozesses.
- Vereinfachung der notwendigen Abdichtung der Kokille an deren unteren Öffnung, durch eine geringere Anzahl von Prozessschritten.
- Die Dauer der Vorbereitungsschritte zum Angießen und die Verweildauer der Mitarbeiter an der Kokille wird minimiert.
- Vereinfachung beim Angießen im Brammen-Strangguss inklusive Abdichtung der Kokille.

- Beschleunigung der Vorbereitung zum Angießen und Absicherung gegen Durchbruch, indem die Dauer der Vorbereitungsschritte zum Angießen und die Verweildauer der Mitarbeiter an der Kokille minimiert wird.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abdichtsystem im montierten Zustand,
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1,
3 eine Draufsicht (von oben her) auf das Abdichtsystem von 1,
4 eine Perspektivansicht von Einzelteilen des Abdichtsystems von 1, das ein Kopfelement und ein Adapterelement umfasst,
5 eine Perspektivansicht des Abdichtsystems von 4, wenn dessen Adapterelement bereits mit einem Kaltstrangkopf verbunden ist,
6 eine Seitenansicht eines Stegs, der an einer Unterseite eines Adapterelements angebracht ist,
7 eine Seitenansicht einer Ausnehmung, die in einem Kaltstrangkopf angrenzend zu dessen oberen Stirnseite ausgebildet ist,
8 eine Seitenansicht eines Bolzens, der an einer Oberseite des Adapterelements angebracht ist, und
9 eine Perspektivansicht des montierten Abdichtsystems von 1, wenn dieses in eine Kokille einer Stranggießanlage eingebracht ist.

Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 bevorzugte Ausführungsformen für ein Abdichtsystem 10 gezeigt und erläutert, das zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage vorgesehen ist. Gleiche Merkmale in der Zeichnung sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass die Zeichnung lediglich vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab dargestellt ist.
1 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Abdichtsystems 10, wenn es an einem Kaltstrangkopf 1 montiert ist.
Das erfindungsgemäße Abdichtsystem 10 besteht aus mehreren Bauteilen, und umfasst im Einzelnen ein Kopfelement 12 und ein Adapterelement 18.
Das Kopfelement 12 und das Adapterelement 18 bestehen vorzugweise aus Metall, beispielsweise Stahl.
In 4 sind die einzelnen Bauteile des Abdichtsystems 10 perspektivisch in einer Explosionsansicht gezeigt.
Das Adapterelement 18 kann mit seiner Unterseite 19 an bzw. auf einer oberen Stirnfläche 2 des Kaltstrangkopfs 1 (vgl. 4, unterste Darstellung) befestigt werden. Hierzu umfasst die Erfindung erste Befestigungsmittel 22, die nachfolgend noch gesondert erläutert sind.
Das Kopfelement 12 lässt sich von oben her auf eine Oberseite 20 des Adapterelements 18 aufsetzen und dort mittels zweiter Befestigungsmittel 30 geeignet befestigen.
Das Kopfelement 12 gemäß der hier gezeigten Ausführungsform ist plattenförmig ausgebildet. Dies führt zu dem Vorteil, dass das Kopfelement ein geringes Gewicht aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Entlang eines Randbereichs 13 des Kopfelements 12 ist eine umlaufende Dichtung 14 angebracht. Diese Dichtung 14 kann aus Kunststoff gebildet sein und ist an dem Randbereich 13 des Kopfelements 12 angeformt bzw. geeignet befestigt. Insoweit bilden das Kopfelement 12 und die daran angebrachte Dichtung 14 eine Baueinheit.
In Bezug auf die Dichtung 14 wird an dieser Stelle gesondert darauf hingewiesen, dass deren Außenabmessungen geringfügig größer sind als ein Querschnitt einer Kokille einer Stranggießanlage in einer Ebene orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs. Hierzu wird auf die 9 verwiesen, in der eine Kokille 4 vereinfacht dargestellt ist, wobei das erfindungsgemäße Abdichtsystem 10 innerhalb dieser Kokille 4 angeordnet ist und dabei mittels der Dichtung 14 eine untere Öffnung 5 der Kokille abgedichtet werden kann.
Die 2 zeigt einen Querschnitt durch den Kaltstrangkopf 1 entlang der Linie A-A von 1 und verdeutlicht, dass dieser Querschnitt rechteckig ausgebildet ist. Die Proportionen hiervon sind derart gewählt, dass eine Längsseite L um ein Vielfaches größer ist als eine Kurzseite K dieses Querschnitts.
In Bezug auf den in 2 gezeigten Querschnitt des Kaltstrangkopfs 1 darf darauf hingewiesen werden, dass der Querschnitt des Adapterelements 18 in gleicher Weise gewählt ist und somit die gleichen Proportionen aufweist. Ebenso können die Außenabmessungen des Kopfelements 12, die in der Draufsicht von 3 gezeigt sind, mit dem Querschnitt von 2 übereinstimmen.
Jedenfalls sind die Proportionen des Kopfelements 12 und des Adapterelements 18 derart gewählt, dass sie jeweils an einen Querschnitt der Kokille 4 einer (nicht gezeigten) Stranggießanlage angepasst sind (vgl. 9) und damit in die Kokille 4 eingebracht werden können.
An einer Oberseite 15 des Kopfelements 12 sind mehrere Erhebungen 16 angebracht. Diese Erhebungen 16 sind derart ausgebildet, dass sie eine möglichst große Kontaktfläche aufweisen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel können diese Erhebungen jeweils eine mehrteilige Struktur aufweisen, die in Draufsicht (vgl. 3) kreuzförmig ausgebildet ist.
Die Erhebungen 16 dienen zu dem Zweck, zu Beginn eines Stranggießprozesses in Kontakt mit flüssiger Stahlschmelze zu gelangen, die von oben her in die Kokille 4 einer Stranggießanlage eingefüllt wird. Hierbei werden die Erhebungen 16 von der flüssigen Stahlschmelze umströmt, mit der Folge, dass ein sich aus der Stahlschmelze bildender Warmstrang fest mit dem Kopfelement 12 an dessen Oberseite 15 und den dort angebrachten Erhebungen 16 verbindet. Durch die großen Kontaktflächen der Erhebungen 16 wird bei einem Kontakt mit der Stahlschmelze vorteilhaft eine Verminderung der Temperatur der Stahlschmelze erreicht, was zu deren Erstarrung beiträgt.
Nachstehend sind die ersten Befestigungsmittel 22 erläutert, mit denen eine Befestigung des Adapterelements 18 an der oberen Stirnfläche 2 des Kaltstrangkopfs 1 erreicht wird.
Die ersten Befestigungsmittel 22 umfassend zumindest einen Steg 24, der an seinem freien Ende einen pilzförmigen Wulst 25 aufweist, und zumindest eine Ausnehmung 26 mit einem geweiteten Bereich 27.
Ausweislich der mittleren Darstellung von 4 sind an einer Unterseite 19 des Adapterelements 18 drei Stege 24 angebracht, die jeweils von der Unterseite 19 nach unten abragen. In Bezug auf die Ausbildung dieser Stege 24 darf auch auf die Seitenansicht von 6 verwiesen werden: Hierin ist gezeigt, dass ein Steg an seinem freien Ende einen pilzartigen Wulst 25 umfasst.
Ausweislich der unteren Darstellung von 4 ist die Ausnehmung 26 in dem Kaltstrangkopf 1 angrenzend zu dessen oberen Stirnfläche 2 ausgebildet, nämlich derart, dass diese Ausnehmung 26 in diese Stirnfläche 2 hinein mündet. Wie auch in der Ansicht von 7 veranschaulicht, weist die Ausnehmung 26 einen geweiteten Bereich 27 auf. Zwischen diesem geweitetem Bereich 27 und der oberen Stirnfläche 2 des Kaltstrangkopfs 2 umfasst die Ausnehmung 26 einen engen flaschenhalsartigen Abschnitt 28, der ausgehend von der oberen Stirnfläche 2 des Kaltstrangkopfs 1 in den geweiteten Bereich 27 der Ausnehmung 26 führt.
Zur Ausnehmung 26 darf des Weiteren darauf hingewiesen werden, dass diese an zumindest einer Seitenfläche des Kaltstrangkopfs 1 (in der unteren Darstellung von 4 im Bildvordergrund gezeigt) offen ist. In Folge dessen ist es möglich, den Steg 24 mit seinem Wulst 25 von dieser offenen Seitenfläche her seitlich in die Ausnehmung 26 einzuführen. Die 5 zeigt einen montierten Zustand des Adapterelements 18, wenn die Stege 24, die an der Unterseite 19 des Adapterelements 18 angebracht sind, alle in die zugeordneten Ausnehmungen 26 des Kaltstrangkopfs 1 eingebracht worden sind. Diesbezüglich ist hervorzuheben, dass der Wulst 25 des Stegs 24 und der geweitete Bereich 27 der Ausnehmung 26 komplementär zueinander ausgebildet sind, nämlich derart, dass sich der Steg 24 mit seinem Wulst 25 klemmfrei in die Ausnehmung 26 und deren geweiteten Bereich 27 einbringen lässt. In der Transportrichtung des Kaltstrangkopfs 1 gesehen, die in 1 und 9 jeweils mit einem Pfeil „T“ symbolisiert ist, ergibt sich damit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Adapterelement 18 und dem Kaltstrangkopf 1 an dessen oberer Stirnfläche 2, wenn die Stege 24 wie erläutert in den Ausnehmungen 26 eingesetzt sind.
Nachstehend sind die zweiten Befestigungsmittel 30 erläutert, mit denen eine Befestigung des Kopfelements 12 an bzw. auf der Oberseite 20 des Adapterelements 18 erreicht wird.
Die zweiten Befestigungsmittel 30 umfassen eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 31, die in dem insbesondere plattenförmigen Kopfelement 12 ausgebildet sind. Diese Durchgangsöffnungen 31 sind beispielsweise in der oberen Darstellung von 4 und in gleicher Weise in 5 gezeigt.
Des Weiteren umfassen die zweiten Befestigungsmittel 30 bei der hier gezeigten Ausführungsform auch eine Mehrzahl von Bolzen 32, die an der Oberseite 20 des Adapterelements 18 angebracht sind (vgl. 4 + 5).
Zur Anbringung der Bolzen 32 an der Oberseite 20 des Adapterelements 18 kann vorgesehen sein, dass hierzu in der Oberseite 20 jeweils (nicht gezeigte) Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, in denen die Bolzen 32 eingesteckt sind. Fluchtend zu diesen Durchgangsöffnungen sind in dem Adapterelement 18 jeweils „Fenster“ bzw. Durchbrechungen 21 ausgebildet, wie es in der mittleren Darstellung von 4 und auch in 5 zu erkennen ist. Jedenfalls sind die Bolzen 32 in die besagten Durchgangsöffnung an der Oberseite 20 des Adapterelements 18 derart angebracht, dass sie mit ihren unteren freien Enden in die zugeordneten Fenster 21 hineinragen und dort mittels einer Mutter 33 (vgl. 1) geeignet fixiert werden können.
Unter Bezugnahme auf die 8 sind weitere Einzelheiten eines Bolzens 32 gezeigt und erläutert:

An der Außenumfangsfläche eines Bolzens 32 ist im Bereich oberhalb der Oberseite 20 des Adapterelements 18 zumindest ein Nocken N oder dergleichen befestigt oder angeformt. Der Nocken N dient dazu, dass ein Bolzen 32, wenn er in eine zugeordnete Durchgangsöffnung in der Oberseite 10 des Adapterelements 18 eingebracht wird, mit diesem Nocken N auf der Oberseite 20 des Adapterelements 18 aufsitzt und somit in eine definierte Endstellung gelangt, in der dann wie erläutert ein Fixieren des Bolzens 32 mittels der Mutter 33 an seinem unteren freien Ende möglich ist. Im Zusammenhang mit einer solchen Befestigung der Bolzen 32 an der Oberseite 20 des Adapterelements 18 sind die besagten Fenster 21 hilfreich, die in dem Adapterelement 18 angrenzend zu dessen Oberseite 18 ausgebildet sind.

In Bezug auf die Ausführungsform eines Adapterelements 18, wie sie in den 4 und 5 gezeigt ist, darf darauf hingewiesen werden, dass hierbei die Formgebung der Fenster 21 geringfügig von der Ausführungsform gemäß 1 abweicht. Gleichwohl ändert dies nichts an der Funktionsweise dieser Fenster 21, durch die eine Montierbarkeit der Bolzen 32 an der Oberseite 20 des Adapterelements 18 möglich ist.
Der Bolzen 32 weist angrenzend zu einem oberen freien Ende hiervon ein Langloch 34 auf, in das hinein ein Keil 36 gesteckt werden kann. Dies dient zur Befestigung des Kopfelements 12 an dem Adapterelement 18, wie nachfolgend erläutert:

Nachdem die Bolzen 32 an der Oberseite 20 des Adapterelements 18 wie erläutert angebracht sind, kann das Kopfelement 12 von oben her auf die Oberseite 20 des Adapterelements 18 aufgesetzt werden, wobei die Bolzen 32 durch die in dem Kopfelement 12 ausgebildeten Durchgangsöffnungen 31 hindurch gesteckt werden. In seiner auf die Oberseite 20 des Adapterelements 18 aufgelegten Position befindet sich das plattenförmige Kopfelement 12 unterhalb der Langlöcher 34, die in den jeweiligen Bolzen 32 ausgebildet sind. Im Anschluss hieran werden Keile 36 durch die Langlöcher 34 der jeweiligen Bolzen 32 getrieben, so dass damit die Keile 36 auf der Oberseite 15 des Kopfelements (12) aufsitzen. In dieser Weise kann ein formschlüssiges Verklemmen des Kopfelements 12 an bzw. mit der Oberseite 20 des Adapterelements 18 erreicht werden, wobei hierzu allenfalls ein Hammer oder dergleichen erforderlich ist.

Die montierte Position des Kopfelements 12, wenn dieses wie erläutert auf der Oberseite 20 des Adapterelements 18 angebracht und darauf unter Verwendung der Keile 36 verklemmt ist, ist in den Ansichten von 1 und 3 gezeigt.
Wie eingangs bereits an anderer Stelle erläutert, ist es für das Kopfelement 12 zweckmäßig, wenn dieses als standardisiertes Bauteil ausgebildet ist. Mit Hilfe des Adapterelements 18 ist es dann möglich, ein solch standardisiertes Kopfelement 12 mit ggf. unterschiedlichen Kaltstrangköpfen 1 zu verbinden.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:

Zu Beginn eines Stranggießprozesses wird zunächst ein Adapterelement 18 an seiner Oberseite 20 mit den Bolzen 32 ausgestattet.

Sodann wird das Adapterelement 18 formschlüssig an der oberen Stirnfläche 2 des Kaltstrangkopf 1 angebunden, indem die Stege 24 mit den daran angeformten Wülsten 25 von der Seite her in die zugeordneten Ausnehmungen 26 des Kaltstrangkopf 1 eingesetzt werden (vgl. 5).
Im Anschluss hieran wird das Kopfelement 12 (mit der daran bereits angebrachten Dichtung 14) wie erläutert auf die Oberseite 20 des Adapterelements 18 aufgesetzt, wobei die Durchgangsöffnungen 31 des Kopfelements 12 von den Bolzen 32 durchsetzt werden. Ein Verklemmen des Kopfelements 12 auf bzw. an der Oberseite 20 des Adapterelements 18 erfolgt dann unter Verwendung der Keile 36, die in die Langlöcher 34 der jeweiligen Bolzen 32 eingetrieben werden.
Sobald nun das Kopfelement 12 unter Verwendung des Adapterelements 18 mit dem Kaltstrangkopf 1 verbunden worden ist, kann das somit gebildete Abdichtsystem 10 in die Kokille 4 einer Stranggießanlage eingebracht werden, so wie es in 9 veranschaulicht ist. In der Darstellung von 9 ist zur Vereinfachung eine im Bildvordergrund befindliche Platte nur mit Phantomlinien angedeutet, so dass das dahinter befindliche Abdichtsystem 10 zu erkennen ist.
Der Kaltstrangkopf 1 wird dann zur Vorbereitung des Angießens derart in der Kokille 4 positioniert, dass mittels der Dichtung 14 die untere Öffnung 5 geeignet verschlossen bzw. abgedichtet wird. In Folge dessen wird mit der vorliegenden Erfindung erreicht, dass eine flüssige Metallschmelze, beispielsweise flüssiger Stahl, beim tatsächlichen Angießen nicht nach unten aus der Kokille 4 ausströmen kann.
Durch den Kontakt der flüssigen Metall- bzw. Stahlschmelze mit den Erhebungen 16, die wie erläutert auf der Oberseite 15 des Kopfelements 12 angebracht sind und eine relativ große Kontaktfläche aufweisen, wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Metall- bzw. Stahlschmelze eine Temperaturminderung erfährt, was zu einem gewünschten Erstarren der Schmelze beiträgt. Somit kann erfindungsgemäß beim Angießen bzw. zu Beginn eines Stranggießprozesses auf die Verwendung von Kühlschrott verzichtet werden.
Ein Ausziehen des Kaltstrangkopf 1 heraus aus der Kokille 4 in der Transportrichtung T wird durch (nicht gezeigte) Mittel, beispielsweise in Form einer Kette oder dergleichen, erreicht, die mit der an einem unteren Ende des Kaltstrangkopfs 1 ausgebildeten Hinterschneidung bzw. Nut 4 in Eingriff gebracht wird.
In einem fortgeschrittenen Stadium des Stranggießprozesses, bei dem sich aus der erstarrten Metallschmelze bereits ein Metallstrang bzw. Warmband gebildet hat, kann der Kaltstrangkopf 1 von dem Adapterelement 18 gelöst werden, indem hierauf eine Kraft senkrecht bzw. quer zur Transportrichtung T ausgeübt wird. In Folge dessen werden dann die Stege 24 aus den Ausnehmungen 26 heraus getrieben, wodurch der Kaltstrangkopf 1 und das Adapterelement 18 voneinander getrennt werden und somit zumindest der Kaltstrangkopf 1 ein weiteres Mal eingesetzt werden kann.
Für einen erneuten Stranggießprozess kann auch das Adapterelement 18 wiederholt verwendet werden. Zu diesem Zweck kann ein Abschnitt des erstarrten Warmstrangs, der sich mit dem Kopfelement 12 verbunden hat, abgetrennt werden, wobei anschließend die Muttern 21 von den unteren Enden der Bolzen 32 gelöst werden, so dass damit das Adapterelement 18 von den Bolzen 32 abgenommen werden kann. Bei einer erneuten Verwendung des Adapterelements 18 sind dann lediglich an dessen Oberseite 20 neue Bolzen 32 anzubringen. Dagegen verbleiben die „alten“ Bolzen 32 in dem erstarrten Bereich des Warmstrangs und bilden dann zusammen mit dem Kopfelement 12 „Ausschuss“.
Schließlich darf darauf hingewiesen werden, dass es sich bei der in 4, 6 und 7 gezeigten Ausführungsform der ersten Befestigungsmittel 22, nämlich sowohl in Form des Stegs 24 mit dem pilzförmigen Wulst 25 als auch der Ausnehmung 26 mit dem geweiteten Bereich 27, lediglich um ein mögliches Ausführungsbeispiel dieser ersten Befestigungsmittel 22 handelt. Abweichend hiervon, jedoch mit der gleichen Funktionsweise, können diese formschlüssigen ersten Befestigungsmittel 22 auch einen (nicht gezeigten) Haken oder dergleichen (vorzugsweise an dem freien Ende des Stegs 24) umfassen, der mit einem Teil bzw. Abschnitt an dem Kaltstrangkopf 1, beispielsweise in Form einer Ausnehmung oder einer Hinterschneidung, in Eingriff gebracht werden kann, um dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Adapterelement und dem Kaltstrangkopf zu realisieren, die bei Bedarf auch wieder gelöst werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kaltstrangkopf
2: obere Stirnfläche (des Kaltstrangkopfs 1)
3: Hinterschneidung
4: Kokille
5: untere Öffnung (der Kokille 3)
10: Abdichtsystem
12: Kopfelement
13: Randbereich (des Kopfelements 12)
14: Dichtung
15: Oberseite (des Kopfelements 12)
16: Erhebung(en) (an der Oberseite 15 des Kopfelements 12)
18: Adapterelement
19: Unterseite (des Adapterelements 18)
20: Oberseite (des Adapterelements 18)
21: Fenster bzw. Durchbrechung (in dem Adapterelement 18)
22: erste Befestigungsmittel
24: Steg
25: Wulst
26: Ausnehmung
27: geweiteter Bereich (der Ausnehmung 26)
28: flaschenhalsartiger enger Abschnitt (der Ausnehmung 26)
30: zweite Befestigungsmittel
31: Durchgangsöffnung
32: Bolzen bzw. Schraube
33: Mutter
34: Langloch
36: Keil
L: Längsseite
K: Kurzseite
T: Transportrichtung (des Kaltstrangkopfs 1)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2127780 B1 [0002]
DE 202005001310 U1 [0002]
EP 0234299 B2 [0002]
DE 4401825 A1 [0002]
DE 60004848 T2 [0002]

Claims

Abdichtsystem (10) zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf (1) einer Stranggießanlage, umfassend ein insbesondere plattenförmiges Kopfelement (12), an dessen Randbereich (13) eine umlaufende Dichtung (14) angebracht ist, gekennzeichnet durch ein Adapterelement (18) aus Metall, das mit seiner Unterseite (19) an einer oberen Stirnfläche (2) des Kaltstrangkopfs (1) befestigbar ist, wobei das Kopfelement (12) an einer Oberseite (20) des Adapterelements (18) befestigbar und dadurch mit dem Kaltstrangkopf (1) verbindbar ist.
Abdichtsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (19) des Adapterelements (18) an die obere Stirnfläche (2) des Kaltstrangkopfs (1) angepasst ist und durch erste Befestigungsmittel (22) an der oberen Stirnfläche (2) des Kaltstrangkopfs (1) befestigbar ist.
Abdichtsystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsmittel (22) formschlüssig ausgebildet sind.
Abdichtsystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsmittel (22) zumindest einen Steg (24), der an seinem freien Ende einen Wulst (25) oder Haken aufweist, und zumindest eine Ausnehmung (26) aufweisen, wobei der Wulst (25) oder Haken des Stegs (24) und die Ausnehmung miteinander in Eingriff bringbar sind, vorzugsweise, dass der Steg (24) einen insbesondere pilzförmigen Wulst (25) aufweist und die Ausnehmung (26) einen geweiteten Bereich (27) umfasst und dabei der insbesondere pilzförmige Wulst (25) und der geweitete Bereich (27) der Ausnehmung (26) komplementär zueinander ausgebildet sind, weiter vorzugsweise, dass der Steg (24) an einer Unterseite (19) des Adapterelements (18) angebracht ist und die Ausnehmung (26) in dem Kaltstrangkopf (1) angrenzend zu dessen oberen Stirnfläche (2) ausgebildet ist und in diese Stirnfläche (2) hinein mündet.
Abdichtsystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (26) einen engen flaschenhalsartigen Abschnitt (28) aufweist, der ausgehend von der oberen Stirnfläche (2) des Kaltstrangkopfs (1) in den geweiteten Bereich (27) der Ausnehmung (26) führt.
Abdichtsystem (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (26) an zumindest einer Seitenfläche des Kaltstrangkopfs (1) offen ist, so dass der Steg mit seinem Wulst (25) von dieser Seitenfläche her in die Ausnehmung (26) einbringbar ist.
Abdichtsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfelement (12) und das Adapterelement (18) in einer orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs (1) verlaufenden Ebene jeweils einen rechteckigen Querschnitt mit einer Längsseite (L) und einer Kurzseite (K) aufweisen, wobei eine Längserstreckung der Längsseite (L) um einen vielfachen Betrag größer ist als eine Längserstreckung der Kurzseite (K), vorzugsweise, dass das Kopfelement (12) und das Adapterelement (18) mit ihrem Querschnitt in der Ebene orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs (1) jeweils an einen Querschnitt einer Kokille (3) einer Stranggießanlage angepasst sind.
Abdichtsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurzseite (K) des rechteckigen Querschnitts des Adapterelements (18) bzw. des Kopfelements (12) eine Länge von zumindest 100 mm, vorzugsweise von 120 mm, weiter vorzugsweise von mehr als 150 mm hat.
Abdichtsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfelement (12) als standardisiertes Bauteil ausgebildet ist.
Abdichtsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfelement (12) und das Adapterelement (18) durch zweite insbesondere formschlüssige Befestigungsmittel (30) miteinander verbindbar sind.
Abdichtsystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Befestigungsmittel (30) eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen (31) umfassen, die in dem insbesondere plattenförmigen Kopfelement (12) ausgebildet sind, wobei die zweiten Befestigungsmittel (30) auch eine Mehrzahl von Bolzen, Schrauben oder dergleichen (32) umfassen, die an der Oberseite (20) des Adapterelements (18) angebracht und durch die in dem Kopfelement (12) ausgebildeten Durchgangsöffnungen (31) steckbar sind.
Abdichtsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem freien Ende eines Bolzens (32) oder angrenzend hierzu jeweils ein Langloch (34) ausgebildet ist, durch das ein Keil (36) treibbar ist, der auf einer Oberseite (15) des Kopfelements (12) aufsitzt, wenn es mit seinen Durchgangsöffnungen (31) auf die Bolzen (32) aufgesteckt ist
Abdichtsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Oberseite (15) des Kopfelements (12) zumindest eine Erhebung (16), vorzugsweise eine Mehrzahl von solchen Erhebungen (16) ausgebildet ist bzw. sind.
Abdichtsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (14) aus Kunststoff hergestellt ist, vorzugsweise, dass die Außenabmessungen der Dichtung (14) geringfügig größer sind als ein Querschnitt einer Kokille (3) einer Stranggießanlage in einer Ebene orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs (1).
Verfahren zum Herstellen eines metallischen Produkts mittels Stranggießen unter Verwendung eines Abdichtsystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zu Beginn des Verfahrens die Metallschmelze beim Einfüllen in die Kokille (3) einer Stranggießanlage durch einen Kontakt mit der Oberseite (15) des Kopfelements (12) und der dort vorgesehenen Erhebung(en) (16) eine ausreichende Kühlung erfährt, so dass dieser Beginn des Verfahrens ohne Kühlschrott durchgeführt wird.