DE1508882C3 - Ofenabhängige Stranggießkokille mit einer ortsfesten Kühleinrichtung und eine Vorrichtung zum Auswechseln der Stranggießkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ofenabhängige Stranggießkokille mit einer ortsfesten Kühleinrichtung in dem dem Gießtrichter zugewandten Teil der Kokille.

Das zuerst von Siegfried J u η g h a η s mit Erfolg in die Technik eingeführte Stranggießverfahren arbeitet mit metallischen Kokillen, in die das Gießgut in freiem Strahl fortlaufend eingegossen wird. Die American Smelting and Refining Company hat das Verfahren unter Verwendung von Graphitkokillen dahin abgewandelt, daß das Gießgut direkt aus einem Warmhalteofen abgezogen wird, ohne mit der Luft in Berührung zu kommen, wodurch eine Oxydation des Metalls weitgehend vermieden wird und geringere Abmessungen gegossen werden können als nach dem Junghans-Verfahren.

Jedoch konnte man bisher nur solche Metalle mit gutem Erfolg gießen, die die Kokillen nicht oder nur ganz schwach angreifen, unabhängig davon, ob der Angriff chemisch durch im'Metall gelöste Metalloide, wie z. B. Sauerstoff, oder suspendierte Metallverbindungen, wie z. B. Oxyde, oder physikalisch durch Auflösung des

ίο Graphits der Kokille in dem flüssigen Metall geschieht. Solche aggressiven Metalle weiten die Kokille oberhalb und innerhalb der Erstarrungszone mehr oder weniger schnell auf, wodurch sich in der Erstarrungszone ein Pfropfen aus Metall bildet, der durch den nicht aufgeweiteten Teil der Kokille unterhalb der Erstarrungszone nicht mehr durchgezogen werden kann und dadurch den Strang zum Abreißen bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Folgen der Abnutzung der Kokille zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird eine Stranggießkokille vorgesehen, die während des Betriebes nach Maßgabe ihrer Abnutzung in einer entgegengesetzt zur Strangabziehrichtung zeigenden Richtung verschiebbar ist. Vorzugsweise besteht die Stranggießkokille aus einem Graphit- rohr, das im Bereich des Warmhalteofens (Tiegels) in einem Graphitstopfen geführt ist. Um das Verschieben des Graphitrohres in dem Graphitstopfen zu bewerkstelligen, sitzt das dem Tiegel abgewandte Ende der Kokille nach einer bevorzugten, im folgenden näher beschriebenen Ausführungsform der Erfindung auf einem Gewinderohr auf, das seinerseits mit einer Antriebsvorrichtung zum Drehen und dadurch zum Verschieben des Gewinderohres in Axialrichtung verbunden ist. Es sind aber auch andere Vorrichtungen zum Verschieben denkbar, z. B. eine mit Ritzel und Motor bewegte hohle Zahnstange oder ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb mittels eines glatten Rohres, welches in den Antriebskolben eingesetzt wird.
Durch die belgische Patentschrift 682 814 und die britische Patentschrift 1040 273 sind bewegliche Stranggießkokillen an sich bekannt. Diese Kokillen sind aber nicht so wie die gemäß der Erfindung in einer Richtung fortschreitend beweglich, sondern hin- und herbeweglich, und zwar, um das Anhaften des Metalls zu verhüten, nicht der Abnutzung wegen. Außerdem handelt es sich dabei um ofenabhängige und nicht um ofenunabhängige Kokillen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 das Prinzip der Vorrichtung zum Verschieben der Stranggießkokille während des Betriebes,

F i g. 2 die Vorrichtung, die es erlaubt, die verbrauchte Kokille während des Betriebes auszuwechseln.

Im Boden des Tiegels 1 im Warmhalteofen, der auf dem-Untersatz 2 steht, ist ein Graphitstopfen 3 mit seinem oberen konischen Teil eingekittet. In seinem unteren mit Gewinde versehenen Teil ist er in eine Kupferhülse 4 eingeschraubt, die ihrerseits wasserdicht in den Kühlmantel 5 eingelötet ist. Zur Wärmeisolation ist der (glühende) Tiegel 1 gegen den (kalten) Kühlmantel 5 mittels einer Einlage 6 aus Asbest oder einem ähnlichen feuerfesten Isoliermittel abgeschirmt.

In den Kühlmantel 5 wird durch die Rohre 7 und 8 Kühlwasser zu- bzw. aus ihm abgeleitet.

In dem Graphitstopfen 3 und der Kupferhülse 4 sitzt

■.' ein in ihr gleitendes Graphitrohr 9. Da Graphit besser auf Kupfer als wiederum auf Graphit gleitet, wird der

Sitz für das Graphitrohr soweit wie möglich aus Kupfer hergestellt und nur der der Hitze ausgesetzte Stopfen aus Graphit.

Während der in dem Graphitrohr 9 aus dem in dem Tiegel stehenden flüssigen Metall in der Erstarrungszone kurz oberhalb des Kühlmantels 5 sich bildende Metallstrang 10 mittels der Abziehwalzen 11 nach unten abgezogen wird, wird gleichzeitig das Graphitrohr 9 mittels des Gewinderohres 12 nach oben geschoben. Die Aufwärtsbewegung des Gewinderohres 12 wird mit Hilfe einer Mutter 13 bewerkstelligt, die ihrerseits von einem Getriebemotor 14 langsam gedreht wird.

Statt eines Walzenpaares kann man zum Abziehen des Stranges auch andere bekannte Vorrichtungen benutzen, z. B. auf einem pneumatisch oder hydraulisch hin- und herbewegten Schlitten sitzende pneumatisch oder hydraulisch betätigte Backen.

An Stelle des Gewinderohres 12 nebst der von dem Getriebemotor 14 angetriebenen Mutter 13 kann auch eine hohle Zahnstange verwendet werden, welche von einem entsprechenden Getriebemotor über ein Ritzel bewegt wird. Statt des elektrischen Antriebes beim Schieben des Graphitrohres 9 kann auch ein pneumatischer oder ein hydraulischer Antrieb benutzt werden. Dabei wird an Stelle des Gewinderohres 12 ein glattes Rohr verwendet, welches in den pneumatischen oder hydraulischen Kolben eingesetzt wird.

Auf diese Möglichkeiten muß man insbesondere zurückgreifen, wenn der Metallstrang 10 einen nicht kreisförmigen Querschnitt haben soll.

Bei der in der F i g. 1 dargestellten Anordnung kann das Graphitrohr 9 nur so lange nach oben geschoben werden, bis das Gewinderohr 12 an die Kupferhülse 4 anschlägt. Wie weiter unten noch näher ausgeführt wird, genügt das in vielen Fällen, zumal man durch entsprechende Wahl der Länge des Gewinderohres 12, des Abstandes zwischen der Getriebemutter 13 und der Kupferhülse 4 sowie der Länge des Graphitrohres 9 einen gewissen Spielraum für die Strecke, über die sich das Graphitrohr 9 schieben läßt, hat. Immerhin läßt sich auf diese Weise nur ein diskontinuierlicher Betrieb erreichen.

Um zu einem kontinuierlichen Betrieb über Tage, Wochen oder sogar Monate zu kommen, muß die Anordnung nach F i g. 1 durch eine Anordnung ergänzt werden, wie sie in der F i g. 2 im Prinzip dargestellt ist.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß unterhalb der Abziehwalzen 11 noch weitere Abziehwalzen 16 und gegebenenfalls 17 angeordnet werden. Die Abzieh walzen 11 und 16 sind mit Anstellvorrichtungen 18 und 19 ausgestattet, welche ein rasches Öffnen und Schließen der Walzen gestatten; diese werden zweckmäßig hydraulisch, pneumatisch oder mittels Motor betätigt. Der Abstand der beiden Abziehwalzen 11 und 16 voneinander wird so bemessen, daß zwischen ihnen das neue Graphitrohr 15 samt dem Gewinderohr 12 Platz hat.

Das Einführen des neuen Graphitrohres 15 geht in folgender Weise vor sich: Sobald das Gewinderohr 12 den Anschlag an der Kupferhülse 4 erreicht hat, wird die Bewegung der Mutter 13 mittels des Getriebemotors von langsamem Aufwärtsgang auf schnellen Abwärtsgang umgeschaltet. Um die erforderlichen großen Unterschiede in der Geschwindigkeit zu erzielen, kann man statt mit nur einem Getriebemotor 14 auch mit zwei Motoren arbeiten, die z. B. an die Spindel eines Getriebes, welches die Mutter 13 antreibt, wechselweise rechts und links angeflanscht werden können. Der Motor für den Aufwärtsgang ist ein langsam laufender Getriebemotor, der für den Abwärtsgang ein schnellaufender normaler. Aber auch durch nur zeitweises Einschalten des Getriebemotors für den Aufwärtsgang mit Hilfe einer Schaltuhr kann man die Geschwindigkeit des Aufwärtsganges in weiten Grenzen variieren. Das alles spielt bei dem weiter unten zu besprechenden Verfahren zum Stranggießen gemäß der vorliegenden Erfindung eine Rolle.

Hier soll zunächst nur von dem Abwärtsgang die Rede sein. Das Gewinderohr 12 wird im schnellen Ab-' wärtsgang so lange nach unten bewegt, bis es in freiem Fall aus der Mutter 13 herausfällt. Hierbei wird es oberhalb der Abziehwalzen 11 von einem Paar Federn 20 aufgefangen. Diese Federn 20 sind mit den Kontakten einer Schaltuhr verbunden, die durch den Aufprall eingeschaltet wird und nun nacheinanderfolgende Schaltvorgänge auslöst:

1. Die Anstellvorrichtung 19 schließt die Abziehwalzen 16.

2. Die Abziehwalzen 16 werden eingeschaltet und übernehmen das Abziehen des Metallstranges 10.

3. Die Abziehwalzen 11 werden ausgeschaltet.

4. Die Anstellvorrichtung 18 öffnet die Abziehwalzen 11, wodurch gleichzeitig die Federn 20 so weit auseinandergehen, daß das Gewinderohr 12 weiterfallen kann.

Bei diesem Fall wird das Gewinderohr 12 nunmehr wiederum von einem Paar Federn 21 aufgefangen, die ihrerseits nacheinanderfolgende Schaltvorgänge auslösen:

5. Die Anstellvorrichtung 18 schließt die Abziehwalzen 11.

6. Die Abziehwalzen 11 werden eingeschaltet und übernehmen das Abziehen des Metallstranges 10.

7. Die Abziehwalzen 16 werden eingeschaltet.

8. Die Anstellvorrichtung 19 öffnet die Abziehwalzen 16, wodurch gleichzeitig die Federn 21 so weit auseinandergehen, daß das Gewinderohr 12 nochmals weiterfallen kann.

Bei diesem Fall wird das Gewinderohr 12 von einem Paar Federn 22 aufgefangen, die jedoch im Gegensatz zu den beiden oberen Paaren keinen Schaltvorgang auslösen. Vielmehr kann nun der Metallstrang 10 oberhalb des Gewinderohres 12, aber unterhalb der Abziehwalzen 16, z. B. mit einer Säge, einer Schere oder einer Trennscheibe, abgeschnitten werden. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des Gewinderohres 12 und den Abziehwalzen 16 muß so groß bemessen werden, daß bequem Zeit bleibt, um den vorrückenden Metallstrang 10 abzuschneiden, ehe die Schnittstelle in das Gewinderohr 12 eintaucht.

Wenn man den Metallstrang 10 lediglich in gerade Stangen abzuschneiden wünscht, so wird das abgeschnittene Ende nach beendetem Schnitt durch das Gewinderohr 12 in die Tiefe stürzen und es so ermöglichen, das Gewinderohr 12 wegzunehmen, ein neues Graphitrohr 15 über den durch die geöffneten Abziehwalzen 16 weiter nachrückenden Metallstrang 10 überzustreifen, alsdann das Gewinderohr 12 nachzusetzen und ebenfalls über den Metallstrang 10 überzustreifen.

Dieses Vorgehen ist nicht ohne weiteres möglich, wenn der Metallstrang 10 nicht in gerade Stangen geschnitten, sondern zu einem Ring aufgerollt werden soll. In diesem Fall ist es notwendig, unterhalb der Auffangfedern 22 noch ein drittes Paar Abziehwalzen 17 'anzuordnen, welches den abgeschnittenen Metallstrang 10 mit erhöhter Geschwindigkeit abzieht und mit Hilfe

der Einrollvorrichtung 23 einrollt und auf den Stapel 24 fallen läßt. So wird der Platz zwischen den Abziehwalzen 16 und den Auffangfedern 22 frei gemacht, um nun in gleicher Weise wie oben beschrieben ein neues Graphitrohr 15 und das Gewinderohr 12 über den langsam nachrückenden Metallstrang 10 überstreifen zu können.

Das neue Graphitrohr 15 nebst dem Gewinderohr 12 wird nun in folgender Weise wieder nach oben gerückt, damit das neue Graphitrohr 15 den Anschluß an das alte 9 findet: Das Gewinderohr 12 mit dem darüberstehenden Graphitrohr 15 wird durch die geöffneten Abziehwalzen 16 bis oberhalb der Federn 21 gehoben. Dann werden die Abziehwalzen 16 mittels der Anstellvorrichtung 19 geschlossen und übernehmen nun das Abziehen des Metallstranges 10. Nun können die Abziehwalzen 11 mittels der Anstellvorrichtung 18 geöffnet und das Graphitrohr 15 nebst dem Gewinderohr 12 hindurchgeschoben werden, bis das Gewinderohr 12 von der Mutter 13 erfaßt wird, weiche nun die weitere Aufwärtsbewegung in dem gewünschten langsamen so Tempo übernimmt.

Das alte Graphitrohr 9 und das neue 15 stoßen stumpf aneinander. Die Nahtstelle muß sauber planparallel gedreht sein, es ist jedoch im allgemeinen nicht notwendig, sie durch einen Kitt zu verbinden. Vielmehr hat es sich gezeigt, daß die vorrückende Nahtstelle in den meisten Fällen auch so die Erstarrungszone des Metallstranges ohne irgendwelche Anstände durchläuft.

Damit das Graphitrohr 9 in der Zeit, während es nicht mehr von dem Gewinderohr 12 abgestützt wird, nicht von dem nach unten gleitenden Metallstrang 10 mitgeführt wird, wird es zweckmäßig während des Einführens des neuen Graphitrohres 15 durch eine Halteeinrichtung 25 in seiner Lage festgehalten.

In der beschriebenen Weise kann ein neues Graphitrohr nach dem anderen eingeschoben werden, ohne daß das Abziehen des Metallstranges unterbrochen wird. Dadurch ist ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet.

Da eine entsprechende Kühlung vorgesehen ist, verläßt der laufende Strang die Kokille bereits bei verhältnismäßig geringer Temperatur, d. h. infolge der Erstarrung und Schrumpfung ist der Durchmesser des Stranges bei einem üblichen Abziehvorgang um etwa 1,5 bis 2% kleiner als die lichte Weite der Kokille. Da der Strang überdies genau gerade ist, weil er ja ständig unter dem Zug der Ziehwalzen steht, läßt sich der Strang gut in die neue Kokille einschieben. Durch die Kühlung wird auch das nachträgliche Auftreten störender Steigerungserscheinungen vermieden, so daß das Einschieben in die neue Kokille auch nicht durch solche Erscheinungen verhindert wird.

Auch bei diskontinuierlichem Betrieb, z. B. mit täglicher Unterbrechung, bietet die Vorrichtung nach F i g. 1 einen wesentlichen Vorteil, da man nicht, wie sonst üblich, die ganze Kokille erneuern muß, sondern lediglich das Graphitrohr 9 vor dem erneuten Anfahren der Anlage mit Hilfe des Gewinderohres 12 ein Stück nach oben zu schieben oder ein neues Teilstück des Graphitrohres 9 einzusetzen braucht.

Als Beispiel sei angeführt, daß beim Vergießen einer Kupfer-Nickel-Legierung mit 55% Kupfer und 45% Nickel zu einem Strang von 20 mm 0 bei einer Temperatur von 1400⁰C im Warmhalteofen und bei einer Gießgeschwindigkeit von 40 kg/Stunde eine Schiebegeschwindigkeit von 15 mm/Stunde ausreicht, um einen einwandfrei verarbeitbaren Strang im Dauerbetrieb zu erhalten. Das bedeutet, daß pro Tag nur eine Länge von 360 mm des Graphitrohres nachgeschoben zu werden braucht. Der erhaltene Strang hat dabei nur etwa 0,03% Kohlenstoff aufgenommen, obwohl die Legierung bei 1400⁰C nicht weniger als 0,5% Kohlenstoff in Lösung aufzunehmen vermag.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. ■ Ofenabhängige Stranggießkokille mit einer ortsfesten Kühleinrichtung in dem dem Gießtrichter zugewandten Teil der Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießkokille während des Betriebs nach Maßgabe ihrer Abnutzung in einer entgegengesetzt zur Strangabziehrichtung zeigenden Richtung verschiebbar ist.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Graphitrohr (9) besteht, das im Bereich des Tiegels (1) in einem Graphitstopfen (3) geführt ist.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Tiegel (1) abgewandte Ende der Kokille auf einem Gewinderohr (12) aufsitzt, das seinerseits mit einer Antriebseinrichtung zum Drehen und dadurch zum Verschieben des Gewinderohres in Axialrichtung verbunden ist.

4. Vorrichtung zum Auswechseln der ofenabhängigen Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch in Ziehrichtung hintereinander angeordnete Abziehwalzenpaare (11, 16), deren Abstand voneinander so bemessen ist, daß zwischen diesen Abziehwalzenpaaren Platz für das Gewinderohr (12), eine neue Kokille und genügend Zwischenraum für die Einführung eines Strangabschneidegeräts vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein drittes Abziehwalzenpaar (17), dessen Abstand von dem in Ziehrichtung vorhergehenden Abziehwalzenpaar (16) so bemessen ist, daß ausreichend Platz für das Gewinderohr (12) und eine neue Kokille ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in Ziehrichtung letzte Abziehwalzenpaar (17) mit einem Antrieb versehen ist, der ein schnelleres Abziehen des geschnittenen Strangs erlaubt, als die vorangehenden beiden Abziehwalzenpaare (11,16) erlauben.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Halteeinrichtung (25) für die Kokille.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den beiden ersten Abziehwalzenpaaren (11 bzw. 16) vorgeschaltete Federn (20 bzwi 21), die in der Bahn des Gewinderohres (12) liegen und mit einer Schalteinrichtung (18, 19) verbunden sind, die jeweils eines der Abziehwalzenpaare (11 oder 16) geschlossen und das andere offen hält.