DE1458005C - Drucksteuervorrichtung an einer oszil herenden Stranggießkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucksteuervorrichtung an einer oszillierenden Stranggießkokille, mit einem im Erstarrungsgebiet zwischen Kokille und Strang befindlichem Bereich, der mit verschiedenen Drücken beaufschlagbar ist.

Bei einer bekannten Drucksteuervorrichtung ist der im Erstarrungsgebiet zwischen Kokille und Strang befindliche Bereich ständig mit einer Einrichtung verbunden, die einen Unterdruck erzeugt, und außerdem können in den Bereich über ein einstellbares Ventil irgendwelche Hilfsmedien eingeleitet werden, die beispielsweise als Schmiermittel zwischen Kokille und Strang wirken sollen. Je nach der Einsteilung dieses Ventils ergeben sich in dem Bereich verschiedene Drücke; es wird jedoch bei der Beschreibung der bekannten Drucksteuervorrichtung stets darauf hingewiesen, daß die ständige Einhaltung eines Unterdrucks vorteilhaft sei. Durch diesen Unterdruck soll ein besserer Kontakt zwischen dem erstarrenden und dabei schrumpfenden Strang und der Kokillen-Innenwand erzielt und dadurch der beim Erstarren des Stranges entstehende Schrumpfspalt, der die Wärmeabfuhr verschlechtert und dabei die Gießzeiten erhöht, verkleinert oder ganz vermieden werden. Der gleiche Zweck soll nach einem anderen Vorschlag dadurch erreicht werden, daß man das flüssige Metall mit merklichem Überdruck in die Kokille einführt, so daß sich der Strang, solange seine erstarrenden Randbereiche noch verhältnismäßig weich und verformbar sind, möglichst dicht an die Innenwand der Kokille anlegt. Nachteilig ist bei diesen bekannten Vorrichtungen, daß durch den verbesserten Kontakt zwischen Strang und Kokille auch die Reibungskräfte stark vergrößert werden, die bei Relativbewegungen zwischen Kokille und Strang zu überwinden sind. Da der Strang normalerweise zwangläufig mit einer bestimmten Kraft aus der Kokille abgezogen wird, erhöht sich infolge der vergrößerten Reibung zwischen Strang und Kokille die Gefahr, daß im Erstarrungsbereich die verhältnismäßig dünne, erstarrte Wandschicht des Stranges einreißt.

Man hat deshalb auch versucht, die durch die Bildung des Schrumpfspalts hervorgerufene Verschlechterung der Wärmeableitung durch andere Mittel auszugleichen, die die Reibung zwischen Kokille und Strang nicht oder wenigstens nur verhältnismäßig wenig vergrößern. So ist vorgeschlagen worden, ein gut wärmeleitendes Fluid, beispielsweise Dampf, Wasserstoff, Salzschmelze u. dgl., unter Überdruck in den Schrumpfspalt einzuführen, und auch die Einführung von Graphit ist schon vorgeschlagen worden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch derartige Maßnahmen mit vertretbarem Aufwand der Wärmeübergang im Schrumpfspalt nur unvollkommen verbessert werden kann, so daß sich insgesamt kein ins Gewicht fallender Vorteil ergibt.

Die beschriebenen und ähnliche Maßnahmen sind in zahlreichen Varianten angewandt oder vorgeschlagen worden; der dabei grundsätzlich erforderliche Kompromiß zwischen möglichst guter Wärmeabfuhr und möglichst geringer Reibung konnte jedoch aus den dargelegten Gründen grundsätzlich nicht voll befriedigen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Druckstcuervorrichtung an einer oszillierenden Stranggießkokille zu schaffen, mit der in erheblich vollkommenerer Weise als bei älteren Vorrichtungen sowohl gute Wärmeableitung als auch geringe Reibung zwischen Strang und Kokille vorhanden sind und die Gefahr von Durchbrüchen entscheidend herabgesetzt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Drucksteuervorrichtung der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie derart mit der Oszillationsvorrichtung gekoppelt ist, daß der im Erstarrungsgebiet zwischen Kokille und Strang befindliche Bereich bei gegenläufiger Bewegung von

ίο Kokille und Strang mit einem Überdruckraum und bei gleichläufiger Bewegung mit einem Unterdruckraum verbunden ist.

Mit der erfindungsgemäßen Drucksteuervorrichtung wird infolge der Arbeitsweise im Rhytmus der Kokillenbewegung erreicht, daß nur während der zum Strang gegenläufigen Bewegung der Kokille die Kokille durch das zwischen Kokille und Strang eingepreßte Druckmedium, z. B. Luft oder ein Schutzgas, vom Strang abgehoben wird, so daß die Reibung zwischen Kokille und Strang entscheidend vermin-. dert wird, wogegen während der mit dem Strang gleichsinnigen Bewegung der Kokille, wenn eine erhöhte Reibung zwischen Kokille und Strang nicht stört, durch den Unterdruck ein besseres Anliegen der Kokille an den Strang und damit ein guter Wärmeübergang erhalten wird. Es hat sich gezeigt, daß die während der gegenläufigen Bewegung der Kokille zwangläufig auftretende Verschlechterung des Wärmeüberganges zwischen Strang und Kokille ohne merkliche Nachteile in Kauf genommen werden _t kann, da normalerweise die gegenläufige Bewegung mit einem Mehrfachen der Geschwindigkeit der gleichläufigen Bewegung erfolgt und somit die beschriebene Verschlechterung des Wärmeüberganges nur während eines verhältnismäßig" geringen Bruchteiles der Gesamt-Gießzeit vorhanden ist.

Die Anwendung eines intermittierenden Druckes ist zwar schon bei einer Stranggießkokille vorgeschlagen worden, doch lediglich in der Weise, daß auf die am Umfang erstarrte Kruste· des gegossenen Stranges eine in der Strang- oder Gießrichtung wirkende mechanische Kraft ausgeübt wird, beispielsweise mit Hilfe eines in Strangrichtung hin und her bewegten Metallringes. Diese bekannte Anordnung hat mit der vorliegenden Erfindung keine Ähnlichkeit.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksteuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der im Erstarrungsgebiet zwischen Kokille und Strang befindliche Bereich in mehrere in der Bewegungsrichtung des Stranges aufeinanderfolgende Teilkammern unterteilt ist, die je mit eigenen Leitungen versehen sind. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß wegen des geringeren Volumens der einzelnen Teilkammern ein rascheres Einstellen des gewünschten Druckes möglich ist, insbesondere bei Speisung aus verhältnismäßig kleinen Druckreservoirs.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksteuervorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Druckmodulationseinrichtung zur periodischen Modulation des in dem Bereich herrschenden Druckes mit einer Frequenz, die größer ist als die der Kokillenbewegung. Im. Gegensatz zu bekannten Vibrationseinrichtungen, die beispielsweise mit mechanischen Antrieben arbeiten, läßt sich diese Ausgestaltung der' vorliegenden Erfindung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln verwirklichen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von

Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform an einer Horizontal-Stranggieß-Kokille,

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform an einer Vertikal-Stranggieß-Kokille und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform, ebenfalls an einer Vertikal-Stranggieß-Kokille.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anlage handelt es sich um eine solche mit horizontalem Strangauszug. Die gleiche Anordnung ist auch mit vertikaler Strangrichtung oder mit anders geneigter Strangrichtung ausführbar. Das in einem Tiegel 12 befindliche geschmolzenen Metall strömt durch eine Zuführdüse 14 in die Kokille 10. Die Zuführdüse 14 paßt mit ihrem Stutzen in die Eingangsöffnung der Kokille 10. Die Kokille 10 wird in bekannter Weise in Richtung der Pfeile 16 oszilliert, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die in Ausziehrichtung des Stranges etwa der Ausziehgeschwindigkeit entspricht. Der Rückkehrhub der Kokille erfolgt mit der etwa dreifachen Geschwindigkeit.

Am Ausgang der Kokille ist der im Erstarrungsgebiet zwischen Kokille und Strang befindliche Bereich als eine den Strang umhüllende Druckkammer 18 ausgebildet. Zur Druckbeaufschlagung dieser Kammer sind hier zwei Räume 20 bzw. 22 vorgesehen, die über Leitungen 26 bzw. 28 und ein Ventil 30 sowie eine Leitung 24 wahlweise mit der Druckkammer 18 verbunden werden können. Eine Saugpumpe 25 bzw. eine Druckpumpe 27 dienen dazu, in den Räumen 20 bzw. 22 gewünschte Drücke vorzugeben.

Das Ventil 30 ist so mit dem Oszillationsmechanismus für die Kokille gekoppelt, z. B. durch mechanische, elektrische oder pneumatische Mittel 32, daß die Druckkammer 18 im Rhythmus der Kokillenbewegung wechselweise mit dem Raum 20 oder mit dem Raum 22 verbunden wird, und zwar wird die Druckkammer 18 während der Bewegung von Kokille und Strang in der gleichen Richtung mit dem unter Unterdruck stehenden Raum 20 verbunden und während des Hubes, in welchem Kokille und Strang sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, mit dem unter Überdruck stehenden Raum 22.

Die Größe des Über- bzw. Unterdrucks richtet sich

ίο nach den jeweiligen Umständen. Zum Beispiel ist festgestellt worden, daß ein unteratmosphärischer Druck im Bereich von 40 bis 65 mm Hg und ein überatmosphärischer Druck im Bereich von 1 bis 4atü befriedigende Resultate ergeben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drucksteuervorrichtung an einer oszillierenden Stranggießkokille, mit einem im Erstarrungsgebiet zwischen Kokille und Strang befindlichem

so Bereich, der mit verschiedenen Drücken beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuervorrichtung derart mit der Oszillationsvorrichtung gekoppelt ist, daß der Be-. reich bei gegenläufiger Bewegung von Kokille und

a5 Strang mit einem Überdruckraum und bei gleichläufiger Bewegung mit einem Unterdruckraum verbunden ist.

2. Drucksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (18) in mehrere in der Bewegungsrichtung des Stranges aufeinanderfolgende Teilkammern (34, 36, 38) unterteilt ist, die je mit eigenen Leitungen (50, 52, 54) versehen sind.

3. Drucksteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Druckmodulationseinrichtung (56) zur periodischen Modulation des in dem Bereich (18) herrschenden Druckes mit einer Frequenz, die größer ist als die der Kokillenbewegung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen