DE1508898A1

DE1508898A1 - Kokille zum kontinuierlichen Giessen von Metallen und Metallegierungen

Info

Publication number: DE1508898A1
Application number: DE19661508898
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: MACHIN ANSTALT
Current assignee: MACHIN ANSTALT
Priority date: 1965-05-14
Filing date: 1966-05-13
Publication date: 1969-11-06
Also published as: CH430068A

Description

Dr. Expl.

Anmelderin i Firma MAOHIN ANSTALT Vaduz, (Liechtenstein)

"Kokille zum kontinuierlichen Giessen von Metallen und Metallegierungen"

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Kokille zum kontinuierlichen Giessen von Metallen oder Metallegierungen, "beispielsweise der kontinuierlichen Herstellung von Stahlsträngen mit vieleckigem Querschnitt, z.B. mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt mit abgerundeten Kanten. Die erfindungsgemässe Kokille kann sowohl in senkrechter und schräger als auch in waagerechter Stellung eingebaut und verwendet werden.

Bekanntlich hat das Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Strängen aus Metallen und Metallegierungen zahlreiche Vorteile gegenüber den herkömmlichen diskontinuierlichen Verfahren. Beim kontinuierlichen Giessverfahren wird durch einen Kanal mit geschlossenem Querschnitt und gekühlten Wänden die Schmelze in die Eintrittst)ffnung des Kanals gegossen, die dann in

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Form eines erstarrten kontinuierlichen Strangs am entgegengesetzten Ende aus dem Kanal austritt.

Es ist ebenfalls bekannt, dass die Mittel und Verfahren zum kontinuierlichen Giessen Nachteile aufweisen und sich "bei ihrer Anwendung Schwierigkeiten ergeben, die bisher noch nicht auf befriedigende Weise beseitigt werden konnten. Dadurch wurde die Produktion ocvclil im Hinblick auf die Menge als auch auf die Regelmässigkeit und Gleichförmigkeit des erzielten Strangs in hohem Masse beeinträchtigt.

Das Hauptproblem litgt in der Erzielung einer wirksamenund gleichmässigen Kühlung der Schmelze in der Kokille, was auf den Wärmeaustausch zwischen dem gegossenen Material und den Wänden des Kanals für die Herstellung des Strangs zurückzuführen ist. Bekanntlich schwinden die meisten Metalle und Metallegierungen, beispielsweise Stahl, während des Erstarrens. Wenn die geschmolzenen Giessmetalle durch einen Kanal mit gleichmassigem Querschnitt vorwärtsbewegt und gekühlt werden, ist es offensichtlich, dass sich durch die Schwindung des L'laterials aufgrund der Kühlung das Metall von den Wänden der Κοκille löst, so dass der Koeffizient der Wärmeübertragung plötzlich sinkt und somit keine ausreichende oder gleichmässige Kühlung gewährleistet ist. Es ist schon vorgeschlagen worden, die Wände des Kanals zwischen Ein- und Austrittsöffnung einander anzunähern, um die durch die Kühlung verursachte Schwindung auszugleichen. Aufgrund der vielen variablen Faktoren ist jedoch festgestellt worden, dass es nicht möglich ist, im voraus den genauen Grad der Annäherung der Kanalwände festzulegen, der

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dem von der Eintritts- zur Austrittsöffnung der Kokille fliessenden Giessmetall entspricht.

Die Erfindung betrifft eine Kokille zum kontinuierlichen Giessen von Metallen und Liet alle gierungen, beispielsweise Stahl, mit einem Kanal mit gekühlten Wänden und vieleckigem Querschnitt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Innenwände und Winkelstücke in Längsrichtung der Kokille vorgesehen sind und die Wände und Ecken einer im wesentlichen pyramidenstumpfförmigen Giessform bilden, deren kleinere Basis die Kokillenaustrittsöffnung ist, deren Abmessungen wesentlich geringer als die des in die Eintrittsöffnung der Kokille gegossenen Materials sind, das progressiv in derselben gekühlt wird, wobei die Innenwände und die Winkelstücke an der Eintrittsöffnung miteinander verbunden sind und sich über den restlichen Teil ihrer Länge beträchtlich voneinander entfernen können und sich beim Austritt des Giessmetalls spreizen, so dass das Giessmetall mit den Innenflächen der Teile im wesentlichen über die gesamte Länge der Kokille in Berührung bleibt,'

In den Zeichnungen, die ein Ausführungsbtispiel der Erfindung zeigen, ist bzw, sinds

Fig. 1 und 2 Querschnitte durch die Kokille auf der Linie I-*I bzw, II-II in Fig. 3f

Fig. 3 ein Längsschnitt in kleinerem Masestab durch die Kokille auf der Symmetrielinie III-III in Fig. 1 und 2, und

Fig. 4 ein Teil einer Zusatzvorrichtung, die vorteilhaft

an der Austrittsöffnung der Kokille angeordnet ist, 909845/0288

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Die in den Zeichnungen dargestellte Kokille ist zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen mit quadratischem Querschnitt und mit abgerundeten Kanten bestimmt. Die Konstruktion ^besteht nur aus einem Ausführungs"beispiel, deren nachfolgend beschriebene Teile leicht abgeändert werden können, um sie der Herstellung von Strängen mit verschiedenen vieleckigen Querschnitten anzupassen.

Die Giessform besteht aus einer Reihe von im wesentlichen flachen Innenwänden 1, die mit ihren nach innen gerichteten Oberflächen die Wände einer im wesentlichen pyramidenstumpfförmigen Giessform mit quadratischer Basis bilden. Zwischenwände 2 bilden zusammen mit den Innenwänden 1 Kanäle 3 zum Zirkulieren von beispielsweise Kühlwasser. Alle Teile sind vorteilhaft als getrennte Teile ausgebildet und durch Winkelstücke 4 miteinander verbunden, die mit länglichen Kanälen 5 für das Kühlwasser versehen sind. Die Innenfläche der Winkelstücke 4 .ist so gebogen, dass eie mit den Innenwänden 1 bündig abschliesst.. Die Innenwände 1 und die Winkelstücke 4 bestehen vorzugsweise aus Metall oder einer Metallegierung, die die Wärme gut leitet, wie beispielsweise Kupfer, und sind, wie in Pig. 1 und 2 dargestellt ist, über Nut und Feder miteinander verbunden, so dass sie sich in der Ebene der Innenwände 1 aufeinander zu und voneinander weg bewegen können,

Die in den Innenwänden 1 und den Winkelstücken 4 angeordneten Kanäle 3 und 5 sind mit Rohren 12, 13 und H verbunden, die für die Aufnahme und Abgabe des Kühlmittel«, "beispielsweise des Kühlwassers, vorgesehen sind.

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■ Die Innenwände 1 und die Winkelstücke 4 sind an der Innenseite von Aussenwänden 6 befestigt und durch Schrauben 7 über (Fig, 1 und 3) über eine bestimmte Strecke K (Fig. 3) der Kokille fest miteinander verbunden, während im übrigen Teil der Kokille sich die restlichen Teile unter dem Druck, der 'im Innern des Kanals herrscht, elastisch nach aussen biegen können» Dadurch wirken sie etwa wie Blattfedern, die an ihrem einen Ende befestigt sind und das Bestreben haben, sioh an das aufgrund der Kühlung geschrumpfte Material anzulegen.

Es ist offensichtlich, dass die erfindungsgemässe Kokille sich augenblicklich auf die verschieden starken Zusammenziehungen des G-iessmetalls während des Kühlprozesses einstellen kann, d.h. während es sich durch die Kokille hindurchbewegt, wobei die Innenflächen der Innenwände 1 und Winkelstücke 4 ständig mit dem Material in Berührung bleiben. Dies ist unabhängig davon gewährleistet, wie hoch der &rad der Schwindung des Materials ist, der wiederum von der Zusammensetzung , der Schmelze, der Eintrittstemperatur, dem Wärmeübertragungskoeffi·-.. zienten und von anderen, nicht genau vorherbestimmbaren Faktoren abhängig ist.

Während des G-iessens kann die Kokille mit bekannten Mitteln vorzugsweise in Längsrichtung in Schwingungen versetzt werden. Zu diesem Zweck werden die starren Aussenwände 6 auf einen Sockel 10 mittels Pfosten ti gelagert, die mit elastischen Lagern 9 versehen sind, die seitliche, mit den starren Aussenwänden 6 fest verbundene Zapfen tragen.

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In Fig. 3 ist die Kokille in senkrechter Stellung dargestellt. Sie kann jedoch auch vorteilhaft in Schrägstellung und waagerechter oder fast waagerechter Stellung vorgesehen werden. In diesem Fall können die Wirkungen der Schwerkraft Verschiebungen und Spreizungen der elastischen Teile verursachen, die nicht symmetrisch zu ihrer Achse verlaufen. Aus diesem G_runde müssen die unteren Teile auf elastischen Mitteln gelagert sein, wie "beispielsweise auf Federn 11, die in Fig. 2 dargestellt sind, um die Wirkung des Eigengewichts der Teile und des Materials, das durch die Kokille läuft, auszugleichen.

Um das erstarrte Giesemetall kontinuierlich aus der Kokille herauszuziehen, wird vorzugsweise ein Walzenzug 15, dessen Walzen sioh gegeneinander drehen, verwendet, der in Pig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Walzen sind in solchem Abstand voneinander angeordnet, dass sich eine geringe Toleranz j (Fig. 3) im Hinblick-auf die theoretische (durchschnittliche) Breite_Ndes herausgezogenen Materials ergibt. In Fig. 3 ist die geringere Breite r der Austrittsöffnung der Kokille dargestellt, wenn die Teile 1 und 4 nicht gespreizt sind; die Breite r ist^ ein Beispiel der durchschnittlichen Spreizung der Innenwände 1 bei der sofort eine Anpassung der Kokille an das sich während des Kühlprozesses vorwärts bewegende Material vorgenommen wird.

Es ist offensichtlich, dass sich durch das Spreizen der Innenwände 1 und der Winkelstücke 4, die in den Fig. 1 und in Anlage gezeigt sind, öffnungen bilden, die an der Strecke K

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"beginnen und sich progressiv vergrössern, "bis sie die grösste Breite r an der Austrittsöffnung erreicht haben. Diese Öffnurt-gen, die längsgerichtet und im wesentlichen schmal sind und am Ende der Strecke K "beginnen, wo das Material aussen schon mit einer erstarrten "Haut" versehen ist, stören nicht die normale Arbeitsweise der Kokille, weil das G-iessmetall nicht in die öffnungen eindringt.

Wenn man jedoch in Betracht zieht, dass zu Beginn des kontinuierlichen Giessvorgangs die Schmelze in die gesamte Kokille eindringt, kann die Kokille vorteilhaft mit der in Pig. 4 dargestellten Vorrichtung versehen werden. Diese Vorrichtung ist solange in Funktion, bis die bekannte Manschette 21, mit deren Hilfe das erstarrte gegossene Material herausgezogen wird, vor die Austrittsöffnung der Kokille gebracht ist.

Diese Vorrichtung besteht aus Paaren von L-förmigen Hebeln 17, die bei 18 mit einem Ende an der starren Aussenwand 6 angelenkt sind und deren gegenüberliegende freie Enden sich gegen das vergrösserte Kopfstück der Manschette 21 legen. Unter diesen Bedingungen drücken die Hebel 17 Zapfen 19 gegen die Innenwände 1 an der Austrittsöffnung der Kokille, wobei die Innenwände 1 in ihrer Stellung in Anlage an den Winkelstücken 4 gehalten werden, was in Pig. 2 dargestellt ist, so dass zwischen den anliegenden Teilen kein Zwischenraum besteht, bis die Manschette entfernt wird, d.h. bis sich an

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der Austrittsöffnung der Kokille genügend erstarrtes Giessmetall befindet, das nicht mehr in die durch das Spreizen und das Entfernen der Teile voneinander entstandene Zwischenräume eindringen kann, während die Kokille in Gebrauch ist. Federn 20 können vorteilhaft dazu verwendet werden, um das Spreizen der Hebel 17 zu gewährleisten und zu bewirken, dass die Innenwände 1 nach dem Entfernen der Manschette 21 zum Herausziehen des Strangs wieder in ihre Stellung gebracht werden.

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Claims

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Patentansprüche

1. Kokille zum kontinuierlichen Giessen von Metallen und Metallegierungen, "beispielsweise Stahl, mit einem Kanal mit gekühlten Wänden und vieleckigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass Innenwände (i) und Winkelstücke (4) in Längsrichtung der Kokille vorgesehen sind und die Wände und Ecken einer im wesentlichen pyramidenstumpfförmigen Giessform "bilden, deren kleinere Basis die Kokillenaustrittsöffnung ist, deren Abmessungen wesentlich geringer als die des in die Eintrittsoffnung der Kokille gegossenen Materials sind, das progressiv in derselben gekühlt wird, wobei die Innenwände (i) und die Winkelstücke (4) an der Sintrittsöffnung miteinander verbunden sind und sich über den restlichen Teil ihrtr Länge ■beträchtlich voneinander entfernen können und sich beim Austritt des Giessmetalls spreizen, so dass das Giessmetall mit den Innenflächen der Teile (1,4) im wesentlichen über die gesamte Länge der Kokille in Berührung bleibt.

2. Kokille nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände (1) und Winkelstück (4) miteinander über eine Strecke (K) der Kokille fest verbunden sind und bei ihren Spreizungen und der plötzlichen Anpassung an die Zusammenziehung des sich in der Kokille vorwärtsbewegenden und abkühlenden Materials wie an einem Ende befestigte Blattfedern wirken.

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3. KoKille nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände (i) und die Winkelstücke (4) miteinander über die Strecke (K) mittels Schrauben (7) oder anderen Befestigungs- und Zentriermitteln, die an den Aussenwänden (6) "befestigt sind, verbunden sind.

4. Kokille nach Patentansprüchen 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand! (1) und die Winkelstück· (4) mittels Nut und Feder miteinander verbunden sind, die es gestatten, dass die Teile- gegeneinander in der durch die Innenwände bestimmten Ebene verschiebbar sind.

5. Kokille nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 41 dadurch gekennzeichnet, dass in den Innenwänden (i) und den Winkelstücken (4) jeweils Kanäle (3 und 5) zum Zirkulieren eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, vorgesehen sind.

6. Kokille nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bia 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf elastischen Lagern (9) auf einem Sockel (1O) gelagert isc, um insbesondere Schwingungen in Längsrichtung .der Kokille während des kontinuierlichen Griessens zu gestatten.

7e Kokille nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Mittel, beispielsweise Federn (11), zur Stützung der Teile vorgesehen sind,.die, wenn sich die Kokille in schräger oder waagerechter

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Stellung befindet, Beanspruchungen durch die Schwerkraft ausgesetzt sind, die die Teile asymmetrisch verschieben können.

ö. Kokille nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Feststellen der verschiebbaren Teile Hebel (1Y) und Federn (20) an der Austrittsöffnung der Kokille, in der Stellung der grössten Annäherung, in den Endphasen des kontinuierlichen Giessens vorgesehen sind,

9. Kokille nach Patentanspruch ö, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (17) mittels Zapfen (19) an den spreizbaren Innenwänden (i) wirksam sind, um sie solange festzustellen, bis die Manschette (21) zum Herausziehen des gegossenen Materials gegen die Austrittsöffnung der Kokille gepresst wird.

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