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Die Erfindung betrifft eine Kokille
mit zwei einander gegenüberliegenden, überwiegend
aus Kupfer bestehenden, kühlbaren
Breitseitenwänden, zwischen
welchen zwecks Formatbreiteneinstellung relativ zu einander verschiebbare,
kühlbare
Schmalseitenwände
einspannbar gehalten und für
deren Einspannung Kraftmittel, insbesondere Hydraulikzylinder vorgesehen
sind, deren Spannweg und/oder Spannkraft einstellbar ist, wobei
die Kokille mit ihren die Kupferplatten der Breitseitenwände tragenden Wasserkästen innerhalb
eines formstabilen Außenrahmens
angeordnet ist.
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Eine Kokille dieser Bauart bildet
mit vier wassergekühlten
Kupferplatten, umfassend zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten,
eine viereckige Gussform, die dem zu erzeugenden Stahlband seine
Form gibt. Sie umfasst einen umlaufenden Außenrahmen, in welchem Wasserkästen, auf
denen die Breitseiten-Kupferplatten montiert sind, verschiebbar
gelagert sind. Die Schmalseiten-Kupferplatten sind auf sogenannten
Stützplatten
montiert, die ebenfalls in dem umlaufenden Außenrahmen verschiebbar gelagert
sind. Das Konstruktionsprinzip dieser Kokillenbauart ist in dem
Dokument
DE 197 53
959 A1 beschrieben.
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Während
des Gießprozesses
werden die vier Kupferplatten fest miteinander verspannt. Zu diesem
Zweck wird zunächst
einer der beiden Wasserkästen,
der eine der Breitseiten-Kupferplatten trägt, nämlich der Festseiten-Wasserkasten,
mit Hilfe von Hydraulikzylindern auf Anschläge der Schmalseiten-Kupferplatten
gedrückt,
die Bestandteil des umlaufenden Außenrahmens sind. Weil dabei
der Festseiten-Wasserkasten
auf ortsfeste Anschläge
gedrückt
wird, wird diese Anordnung als "Festseite" bzw. "Festseiten-Wasserkasten" bezeichnet.
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Anschließend wird der zweite der beiden Wasserkästen, der
die andere der beiden Breitseiten-Kupferplatten trägt, nämlich der
sogenannte Losseiten-Wasserkasten,
ebenfalls mit Hilfe von Hydraulikzylindern auf die zwischen den
beiden Breitseiten-Kupferplatten befindlichen Schmalseiten-Kupferplatten
gedrückt.
Auf diese Weise wird schließlich
die viereckige Gussform für
den folgenden Gießprozess ausgebildet.
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Bei dieser Kokillen-Bauart wird die
Lage der Gussform durch die Festseite definiert, während die Losseite
die Schmalseiten einklemmt und verhindert, dass sich die Gussform
während
des Gießprozesses öffnet. Die
erforderliche Klemmung der Schmalseiten findet dabei über die
Schmalseiten-Kupferplatten statt. Die Hydraulikzylinder, welche
zum Öffnen
und Schließen
sowie zum Klemmen der Kupferplatten dienen, sind bei der beschriebenen
bekannten Bauart einer Kokille in dem umlaufenden Außenrahmen befestigt.
Dadurch stellt sich im geschlossenen Zustand ein Kräftegleichgewicht
ein, wobei der Außenrahmen
ein in sich geschlossenes Kräftesystem
darstellt. Die so bekannte Bauart stellt bereits gegenüber früheren Bauarten
von Kokillen eine wesentliche Verbesserung dar.
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Dabei sieht die bekannte Ausführung vor, dass
die Zylinder, mit denen die Wasserkästen im umlaufenden Außenrahmen
bewegt und geklemmt werden, im Außenteil des Rahmens angebracht
sind. Zum Schließen
und Klemmen werden daher mit Hilfe der Hydraulikzylinder Druckkräfte aufgebracht,
die nach außen
gerichtete Reaktionskräfte
erzeugen und im umlaufenden Außenrahmen
aufgefangen werden müssen.
Eine gängige
Bezeichnung für
diese Bauart der Kokille lautet "O-Rahmen-Kokille", weil der umlaufende,
geschlossene Außenrahmen,
von oben betrachtet, wie ein eckiges "O" aussieht.
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Die vorbeschriebene bekannte Zylinderanordnung
bewirkt, dass sich im geschlossenen, geklemmten Zustand Kräfte ausbilden,
von welchen jeweils ein Kraftvektor nach außen gerichtet ist. Hierdurch
ergibt sich eine Kraftauswirkung auf den umlaufenden Außenrahmen,
die sich in einer Formänderung
bemerkbar macht. Der Festseiten-Wasserkasten wird auf seinen Anschlag
gedrückt,
während sich
zwischen dem Losseiten-Wasserkasten und dem umlaufenden Außenrahmen
ein Spalt befindet. Dieser Spalt ist erforderlich, weil andernfalls
der Losseiten-Wasserkasten
nicht die Schmalseiten-Kupferplatten einklemmen könnte.
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Weil beim vorgenannten Stand der
Technik die Hydraulikzylinder außen im O-Rahmen angebracht sind, werden die Wasserkästen in
ihre Position gedrückt.
Dabei wird der Festseiten-Wasserkasten von den Festseiten-Hydraulikzylindern
gegen einen Anschlag gedrückt
und es entsteht eine gleich große,
nach außen
gerichtete Reaktionskraft. Der Losseiten-Wasserkasten wird von den
Losseiten-Hydraulikzylindern
gegen die Schmalseiten-Kupferplatten gedrückt und es entsteht eine gleich
große,
nach außen
gerichtete Reaktionskraft. Weil es sich bei dieser Anordnung um
einen geschlossenen Außenrahmen
handelt, ist somit ein in sich geschlossenes Kräftesystem entstanden, welches
sich im Gleichgewicht befindet. Die nach außen gerichteten Reaktionskräfte werden
dabei vom Außenrahmen
aufgenommen und bewirken daher eine Verformung dieses Außenrahmens.
Dieser muss infolgedessen außerordentlich
steif ausgeführt
sein, wodurch die Bauart der Kokille aufwendig und mit erheblichem
Aufwand an Material und Gewicht konstruiert sein muss.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand
der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bauart
der Kokille zu verbessern, um die vorgenannten Nachteile und Schwierigkeiten
zu überwinden und
ohne grundlegende Änderung
des Funktionsprinzips der Kokille eine leichtere und insgesamt kostengünstigere
Konstruktion derselben zu verwirklichen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird bei einer
Kokille der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der
Erfindung vorgeschlagen, dass der Festseiten-Wasserkasten von innerhalb des Außenrahmens angeordneten
Hydraulikzylindern in seine Position bewegbar und der Losseiten-Wasserkasten
von in seinem Innern angeordneten Hydraulikzylindern ebenfalls in
seine Position bewegbar angeordnet wird.
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Die Festseiten-Hydraulikzylinder
sind nunmehr im Innenteil des Außenrahmens angebracht und von
außen
nicht mehr sichtbar. Dabei sind im außen umlaufenden Teil des O-Rahmens
keine Hydraulikzylinder mehr angebracht. An der Wirkungsweise des
Gesamtaufbaus der Konstruktion wurde dabei nichts geändert, nach
wie vor hat der Festseiten-Wasserkasten Kontakt zu den Anschlägen, während der
Losseiten-Wasserkasten die Schmalseiten-Kupferplatten einklemmt
und daher der erforderliche Spalt zwischen Losseiten-Wasserkasten
und Außenrahmen
erhalten bleibt.
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Weil mit der Erfindung vorgesehen
ist, dass Hydraulikzylinder innen im O-Rahmen für den Festseiten-Wasserkasten
und Hydraulikzylinder im Losseiten-Wasserkasten angebracht sind, werden
die Wasserkästen
unter Last in ihre Positionen gezogen, statt gedrückt zu werden.
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Der Festseiten-Wasserkasten wird
von den Festseiten-Hydraulikzylindern gegen den Anschlag gezogen.
Es entsteht eine gleich große,
entgegengesetzt gerichtete Reaktionskraft. Der Losseiten-Wasserkasten
wird von den Losseiten-Hydraulikzylindern gegen
die Schmalseiten-Kupferplatten gezogen und es entsteht dabei eine
gleich große,
entgegengesetzt gerichtete Reaktionskraft. Auch hierdurch ist ein
in sich geschlossenes Kräftesystem
verwirklicht, dass sich in sich im Gleichgewicht befindet. Die nunmehr nach
innen gerichteten Reaktionskräfte
werden zwischen den Bauteilen als Druckspannungen aufgenommen; sie
werden nicht mehr vom Außenrahmen aufgenommen
und bewirken daher auch keine Verformung des Außenrahmens.
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Infolgedessen konnte vorteilhafterweise
die Anzahl der Festseiten-Hydraulikzylinder
von vier auf zwei reduziert werden. Dies kann ohne Einschränkung der
Funktion realisiert werden, und der weitere Vorteil dieser Maßnahme besteht
in der vorteilhaften Nutzung der beengten Platzverhältnisse
im Inneren des umlaufenden Außenrahmens.
Der Losseiten-Wasserkasten wird vorteilhafterweise von vier Hydraulikzylindern
in seine Position gezogen.
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Im Folgenden wird eine Kokille vom
Stand der Technik und im Vergleich zu dieser eine Kokille nach der
Erfindung in Zeichnungen dargestellt und anhand der zugehörigen Beschreibungen
näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung eine O-Rahmen-Kokille bisheriger Bauart,
beide Wasserkästen
geöffnet;
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2 die
O-Rahmen-Kokille gemäß 1, beide Wasserkästen geschlossen;
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3 die
O-Rahmen-Kokille bisheriger Bauart in einem horizontalen Schnitt,
aus dem die Anordnung der Hydraulikzylinder im Außenrahmen
mit den von diesen verursachten Kraftvektoren hervorgeht;
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4 in
perspektivischer Darstellung eine O-Rahmen-Kokille nach der Erfindung,
beide Wasserkästen
geöffnet;
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5 die
O-Rahmen-Kokille gemäß 4 mit beidseitig geschlossenen
Wasserkästen;
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6 die
O-Rahmen-Kokille gemäß 4 und 5 mit der erfindungsgemäßen Anordnung
der Hydraulikzylinder, beide Wasserkästen geschlossen, in einem
horizontalen Schnitt mit den zugeordneten Kraftvektoren.
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Die bekannte Ausführung der Kokille nach dem
Stand der Technik sieht vor, wie dies die 1 bis 3 zeigen,
dass die Hydraulikzylinder 3a, 5a mit denen die
Wasserkästen 2a, 4a im
umlaufenden Außenrahmen 1a bewegt
und geklemmt werden, im Außenteil
des Rahmens 1a angebracht sind. Die Wasserkästen tragen
die Breitseiten-Kupferplatten der Kokille. Zum Schließen und
Klemmen der Wasserkästen
und damit der Kokillenplatten werden mit Hilfe der Hydraulikzylinder 3a, 5a Druckkräfte aufgebaut, die
im umlaufenden Außenrahmen 1a aufgefangen werden.
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Die bekannte Zylinderanordnung bewirkt, dass
sich im geschlossenen geklemmten Zustand Kräftepaare ausbilden, von denen
jeweils ein Kraftvektor nach außen
gerichtet ist, wie dies die 3 zeigt.
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2 sowie
die Schnittdarstellung durch die Klemmebene in 3 zeigt, wie der Festseiten-Wasserkasten 2a auf
seinen Anschlag am Brückenelement 6a des
Rahmens gedrückt
wird, während
sich zwischen dem Losseiten-Wasserkasten 4a und dem umlaufenden
Außenrahmen 1a ein
Spalt befindet, der erforderlich ist, weil andernfalls der Losseiten-Wasserkasten 4a nicht
die Schmalseiten-Kupferplatten 6 einklemmen
würde.
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Weil die Hydraulikzylinder 3a, 5a außen im O-Rahmen 1a angeordnet
sind, werden die Wasserkästen 2a, 4a in
ihre Positionen gedrückt.
Dabei wird der Festseiten-Wasserkasten 2a von den Festseiten-Hydraulikzylindern 3a gegen
den Anschlag gedrückt;
der Losseiten-Wasserkasten 4a wird von den Losseiten-Hydraulikzylindern 5a gegen
die Schmalseiten-Kupferplatten 6 gedrückt.
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Dabei werden nach außen gerichtete
Reaktionskräfte
vom Außenrahmen 1a aufgenommen
und bewirken eine Verformung desselben.
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Die vorliegende Erfindung verbessert
die oben beschriebene Kokille in der nachfolgend erläuterten
Art und Weise:
In den 4 bis 6 wird gezeigt, dass mit
der Erfindung die Anordnung der Hydraulikzylinder 3n, 5n so geändert wird,
dass die Wasserkästen 2n, 4n,
nicht mehr von außen
in ihre Position gedrückt
werden, sondern dass der Festseiten-Wasserkasten 2n von innen im
Außenrahmen 1a z.
B. im Brückenelement 6n angebrachten
Zylindern 3n in seine Position gezogen wird und dass der
Losseiten-Wasserkasten 4n von
im Losseiten-Wasserkasten 4n angebrachten Zylindern 5n in
seine Position gezogen wird. Wie dies insbesondere die Abbildung 6 im dargestellten Konstruktionsprinzip
verdeutlicht.
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Dabei sind nunmehr die Festseiten-Hydraulikzylinder 3n im
Innenteil des Außenrahmens 1n angebracht
und von außen
nicht mehr sichtbar. Im außen
umlaufenden Teil des O-Rahmens 1n sind nunmehr keine Hydraulikzylinder
angebracht. Die Abbildung 5 zeigt
die Kokille neuer Bauart mit geschlossenen Wasserkästen 2n, 4n.
An der Wirkungsweise des Gesamtaufbaus der Konstruktion wurde nichts
geändert:
Nach wie vor hat der Festseiten-Wasserkasten 2n Kontakt
zu den Anschlägen
am Brückenelement 6n,
während
der Losseiten-Wasserkasten 4n die Schmalseiten-Kupferplatten 6 einklemmt
und dabei einen Spalt zwischen Losseiten-Wasserkasten 4n und
Außenrahmen 6n beibehält.
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Weil nach der Erfindung die Hydraulikzylinder 3n innen
im O-Rahmen 1a und die Hydraulikzylinder 5n im
Losseiten-Wasserkasten 4n angebracht sind, werden die Wasserkästen 2n, 4n in
ihre Positionen gezogen und nicht mehr gedrückt. Dabei wird der Festseiten-Wasserkasten 2n von
zwei Festseiten-Hydraulikzylindern 3n gegen den Anschlag 6n gezogen.
Der Losseiten-Wasserkasten 4n wird von vier Losseiten-Hydraulikzylindern 5n gegen
die Schmalseiten-Kupferplatten 6 gezogen, wie dies insbesondere
die 5 und 6 deutlich zeigen. Die nunmehr
nach innen gerichteten Reaktionskräfte werden zwischen den Bauteilen
als Druckspannungen aufgenommen; sie werden nicht mehr vom Außenrahmen 1n aufgenommen
und bewirken demnach auch keine Verformung desselben. Dabei konnte
auch die Anzahl der Festseiten-Hydraulikzylinder 3n reduziert
werden, und zwar ohne einschränkende Funktion.
(6)
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Durch die Erfindung wird mit großem Vorteil die
Kokille konstruktiv signifikant verbessert, indem die Wasserkästen 2, 4 nicht
mehr von außen
in ihre Positionen gedrückt
sondern von innen in ihre Positionen gezogen werden. Hierdurch wird
erreicht, dass der Außenteil
des umlaufenden Außenrahmens 1 kräfte- und
verformungsfrei bleibt. Somit kann für den Außenrahmen eine leichtere und
dennoch wesentlich stabilere Konstruktionen realisiert werden. Dabei wird
vorteilhaft die Funktion der Kokille nicht verändert, denn im geklemmten Zustand
bildet sich nach wie vor ein in sich geschlossenes Kräftesystem
aus. Die weiteren Konstruktionsmerkmale der erfindungsgemäßen Kokille
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.