DE1608340C - Vorrichtung und Verfahren zum Stützen eines Stranges in Stranggießanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stützen eines Stranges in Stranggicßanlagen mit einem kurzen, zwischen der im wesentlichen vertikalen Kokille und einer nachgeordneten mit der Anlage starr verbundenen Strangführung angebrachten Träger mit am Strang gegenüberliegenden und ihre gegenseitig festgelegte Lage beibehaltenden Stützelementen und ein Verfahren zum Einstellen der Kühlung in der Vorrichtung.

Beim Stranggießen von Metall wird dieses in flüssigem Zustand in eine gekühlte Durchlaufkokille gegossen, der in der Kokille entstehende Strang ausgezogen und in der nachgeordneten Strangführung weitcrgekühlt. Der aus der Kokille austretende Strang weist eine noch dünne Kruste auf, die durch den im flüssigen Kern des Stranges wirkenden hydrostatischen Druck belastet wird. Um Ausbauchungen der Kruste auf ein Minimum zu Teduzieren, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Strang zwischen Kokille und Strangführung durch Rollen oder Kühlplatten gesondert zu stützen.

Es ist bekannt, den Strang zwischen Kokille und der mit der Struktur der Anlage verbundenen Strangführung durch die Anordnung von an der Kokille befestigten, mit an den Seitenflächen des Stranges anliegenden und auf Trägern gelagerten Stütz- oder Leitwalzen zu stützen. Es hat sich gezeigt, daß die den Formhohlraum der Kokille begrenzenden Teile, wie z. B. der als Rohr ausgebildete Innenmantel oder die als Platten angeordneten Teile, sich infolge ihrer hohen unterschiedlichen thermischen Beanspruchungen während des Gießens verziehen und ihre Form ändern. Eine solche Formänderung bewirkt auch eine Bewegung der den Austritlsquerschnitt des Formhohlraumes der .Kokille begrenzenden Partien quer zur Strangachse. Da aber der Rahmen der Kokille keinen hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist und sich demzufolge nicht bewegt, wird eine

ίο Relativbewegung zwischen den mit dem Rahmen der Kokille verbundenen Stützwalzen und dem Innenmantel auftreten. Eine solche Relativbewegung bewirkt ein ungleichmäßiges Andrücken des Stranges an den Innenmantel und damit ein ungleichmäßiges Anliegen über den Strangumfang. Durch dieses ungleichmäßige Anliegen und dadurch bedingtem ungleichmäßigem Kühlen des Stranges in der Kokille, und zwar in einem Bereich, in welchem die Strangkruste im Entstehen begriffen ist und die gebildete Stranghaut noch wenig Festigkeit besitzt, können Risse, Durchbrüche und bei Knüppeln Rhombusbildungen entstehen. Im weiteren wird die Kokille ungleichmäßig abgenützt, was sich in einer kürzeren Standzeit auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ungleichmäßige Kühlen des Stranges in der Kokille, das zu Rissen, Durchbrüchen, Rhombusbildung, übermäßiger Kokillenabnutzung usw. Anlaß gibt, auf ein Minimum zu reduzieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Träger während des Gießbetriebes in mindestens einer Richtung senkrecht zur Strangachse beweglich ist.

Durch die beschriebene, quer zur Stranglängsachse in mindestens einer Richtung beweglich angeordneten Abstützung des Stranges zwischen Kokille und Strangführung kann die Beanspruchung des noch eine dünne Kruste aufweisenden Stranges vermindert werden, weil die auftretenden Kräfte durch den größeren Abstand der starren Führungen (Kokille-Strangführung) reduziert werden. Dadurch kann die Strangqualität verbessert und der Kokillenverschleiß vermindert werden.

Damit sich der Träger auch bei Verdrehungen des Formhohlraumes entsprechend einstellen kann, ist, nach einem Merkmal der Erfindung, der Träger um eine Achse, die im Abstützbereich im wesentlichen der Stranglängsachse entspricht, drehbar.

In vielen Fällen, besonders bei größeren Gießgeschwindigkeiten ist es vorteilhaft, den Träger mit der Kokille zu verbinden. Dabei ist es dienlich, den Träger und die Kokille unter Beibehaltung ihres Abstandes oszillieren zu lassen.
TMach einem Kennzeichen der Erfindung ist der Träger zwangläufig bewegbar, wenn er über einen Kolben senkrecht zur Stranglängsachse einstellbar ist.

Das Verfahren zur Einstellung der Vorrichtung der obengenannten Art mit einer aus mehreren Kühlkammern bestehenden Kokille besteht darin, daß die Kühlleistung der einzelnen Kühlkammern gemessen und der Strang in Richtung der geringeren Kühlleistung verschoben wird.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfall

6g rens ist bei gesteuerter Verschiebebewegung des Trä gers ein gleichmäßiges oder ein vorbestimmtes Anlie gen des Stranges an den Kokillenwänden einstellbar Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstande

gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die durch schematische Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine vertikale Stranggießanlage,

F i g. 2 einen Schnitt durch den unterhalb der Kokille angeordneten Träger entlang der Linie II-II der Fig.l,

F i g. 3 einen gleichen Schnitt durch den Träger, aber mit an den Kanten des Stranges angeordneten Rollenpaaren,

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer geradlinigen Bewegung des Trägers,

F i g. 5 eine Drehbewegung des Trägers,

F i g. 6 eine Kombination einer geradlinigen und einer Drehbewegung des Trägers,

F i g. 7 einen Schnitt durch eine Kreisbogenanlage mit einem, unterhalb der Kokille angeordneten, geradlinig beweglichen Träger,

Fig. 8 einen Schnitt durch den oberen Teil der Stranggießanlage gemäß Fig.7 mit einem drehbar beweglichen Träger,

F i g. 9 einen Schnitt durch den Träger entlang der Linie IX-IX der F i g. 8 und

F i g. 10 einen Schnitt durch die Kokille entlang der Linie X-X der F i g. 8.

Gemäß Fig.l wird flüssiges Metall, beispielsweise Stahl, aus einem Zwischenbehälter 1 in eine im wesentlichen vertikale, oszillierbare Kokille 2 gegossen. Unter einer im wesentlichen vertikalen Kokille wird eine solche mit geradem oder gebogenem offenen Formhohlraum 15 verstanden. Im gezeichneten Beispiel handelt es sich um eine gerade Kokille. Ein die Kokille verlassender, eine erstarrte Randzone 19 aufweisender Strang 11 wird von einem auf einem Träger 7 angeordneten Stützelement 8 gestützt, hierauf in einer mit der Anlage fest verbundenen Strangführung 12 geführt, durch nicht dargestellte Kühlelemente weiter gekühlt und mittels Ausziehwalzen 14 ausgezogen.

Der Strang 11 wird zwischen Kokille 2 und der aus allseitig um den Strangumfang angeordneten Führungsrollen 13 bestehenden Strangführung 12 durch einen quer zur Stranglängsachse in jeder Richtung beweglich gelagerten Träger 7 gestützt. Dadurch wird die noch dünne Kruste gehalten und schädliche Ausbauchungen werden vermieden. Die Stützelemente bestehen aus — wie in F i g. 1 und 2 gezeigt — an den Flächen des Stranges anliegenden Rollen 8 oder — wie in F i g. 3 dargestellt — an den Kanten des Stranges angeordnete, in einem beweglichen Träger 20 gelagerte Rollen 21. Die letztere Anordnung ist besonders geeignet, die Rhombusbildung des Stranges zu verhindern, da sie Diagonalen des Strangquerschnittes mit unerwünschter unterschiedlicher Länge nicht zuläßt. Die Lagerung des Trägers 7 durch Gleit- oder Walzlagerung, z. B. durch die Kugeln 9, die auf dem Ring 10 aufliegen, oder durch eine Aufhängung erfolgen.

In Fig.4 ist mit 30 die Lage eines quadratischen Strangquerschnittes mit Zentrum 31 bei Gießbeginn bezeichnet. Während des Gießens kann sich beispielsweise der Kokillenmantel verziehen und sich in Richtung 32 bewegen. Die Lage des Querschnittes des verschobenen Mantels bei Kokillenaustritt ist mit 34 bezeichnet. Die beiden Querschnitte 30 und 34 liegen in der gleichen Ebene beim Kokillenaustritt. Durch den beweglich angeordneten Träger 7 erhält der Strang die Gelegenheit, sich ohne Verlust der Stützwirkung ebenfalls in die Lage 34 zu bewegen. Nachdem der Strang den stützenden Träger 7 verlassen hat, gelangt er in die auf den anfänglichen Kokillenquerschnitt ausgerichtete Strangführung 12. Da aber durch die zwischen Kokillenaustritt und Beginn der Strangführung 12 auftretende Kühlung, beispielsweise durch nicht gezeichnete Sprührohre, der Strang nach Austritt aus dem Träger 7 eine wesentlich größere Krustendicke und Festigkeit aufweist, wird er durch das Zurückbiegen in die Strangführung 12 praktisch keinen Beschädigungen ausgesetzt sein.

F i g. 5 zeigt das ebenfalls mögliche Verdrehen des Querschnittes 30 mit dem Zentrum 31, in Richtung 40 in die Endlage 41. Durch die Drehbarkeit des Trägers um eine Achse, die im wesentlichen der Stranglängsachse entspricht, wird eine beanspruchungslose Stützung des Stranges ebenfalls möglich. Bei starrer Verbindung des Trägers 7 mit der Anlage würde dieser in der Lage 30 verharren, wodurch der Strang relativ zur Kokille verdreht, und durch die ungleiche Kühlwirkung die Rhombusbildung des Stranges begünstigt würde.

F i g. 6 zeigt eine Kombination der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Bewegungen. Durch die Verschiebung 50 kommt der Strang aus der ursprünglichen Lage 30 in die neue Lage 52, wobei das Zentrum des Stranges von 31 nach 51 verschoben wird. Hierauf erfolgt eine Verdrehung des Stranges in Richtung 53, worauf der Strang eine endgültige Lage 54 einnimmt. Die Beweglichkeit des Trägers 7 in jeder Richtung quer zur Stranglängsachse ermöglicht immer noch ein einwandfreies Stützen, ohne daß der Strang durch die beschriebenen schädlichen Wirkungen beansprucht wird.

In F i g. 7 wird ein Strang 65 durch Rollen 67 zwischen einer Strangführung 77 und einer einen kreisförmigen Formhohlraum aufweisenden Kokille 62, die an einem Hebel 80 oszilliert, gestützt. Die Rollen 67 sind in einem quer zur Strangachse beweglichen Träger 66 unter Beibehaltung eines konstanten Rollenabstandes gelagert. Durch die Verbindung des Trägers 66 mit der Kokille 62 mittels eines Zapfens 85, einer Lasche 84 und Schrauben 83 einerseits und mittels eines Kolbens 68, einem Gehäuse 69 und einem Support 88 andererseits oszillieren diese gemeinsam.

Die Kokille 62 weist den Formhohlraum begrenzende Platten 86, 87 auf, welche durch zwei getrennte Kühlkammern 89 und 91 gekühlt werden. Das Kühlmittel tritt bei 63 bzw. 90 in die Kühlkammern 89 bzw. 91 ein und bei 64 bzw. 92 daraus aus. Hebt der Strang infolge ungleicher Schrumpfung nicht von allen Kokillenwänden gleichzeitig ab, wie

z. B. in F i g. 7 von der Innenwand 87 bei 75 und von der Innenwand 86 bei 74, so wird in der Kammer 89 infolge des längeren Anliegens mehr Wärme abgeführt als in der Kammer 91. Durch Messen dieser Abweichungen und Auswerten der Meßsignale wird der Träger 66 mittels des Kolbens 68 quer zur Strangachse bewegt, bis über den Umfang gleichmäßige Kühlung vorhanden ist.

Da bei Bogenanlagen aus geometrischen Gründen die beiden gekrümmten Seiten des Stranges ungleiche Kühlung aufweisen können, kann die Bewegung des Trägers so gesteuert werden, daß der Strang an eine Innenwand, beispielsweise an der Wand 87, mehr anliegt, wodurch die Kühlung an dieser Seite des Stran-

ges größer wird. Da die nachfolgende Sekundärkühlung auf der Innenseite in solchen Fällen kleiner ist, wird die ungleiche Erstarrung ausgeglichen.

An Hand von Fig. 8, 9 und 10 wird ein weiteres Beispiel zum Bewegen des stützenden Trägers beschrieben. Nach Fig. 8 wird flüssiges Metall in eine Kreisbogenkokille 198 gegossen. Zwischen der Kokille 198 und einer nicht gezeichneten Strangführung ist ein den Strang stützender Träger 193 drehbar auf Kugeln 195 in einem Käfig 196 gelagert. Der Kugelkäfig 196 ist ferner in den Richtungen des Pfeiles 209 gemäß F i g. 9 beweglich auf Kugeln 197 gelagert, die auf einer mit der Anlage fest verbundenen Führung 199 abgestützt sind. Im Träger 193 sind Stützrollen 194 angebracht. Die Kühlkammer 190 der Kokille 198 ist — wie F i g. 10 zeigt — in mehrere in Strangrichtung verlaufende und um den Strangumfang getrennt angeordnete Kühlmittelkanäle 211 bis 218 unterteilt.

Durch diese Lagerung des Trägers 193 ist eine gesteuerte Drehbewegung und nicht gesteuerte Verschiebebewegung möglich. Die Drehbewegung wird durch einen Kolben 202 über einen Zapfen 201 auf

ίο den Träger 193 übertragen. Der Kolben 201 ist in einem Zylinder 208 gelagert, welcher mit der Struktur 207 der Anlage fest verbunden ist. Dies ermöglicht, entstehende Wärmedifferenzen durch Steuern des Kolbens 206 zu eliminieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

i 608 340 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Stützen eines Stranges in Stranggießanlagen mit einem kurzen, zwischen der im wesentlichen vertikalen Kokille und einer nachgeordneten mit der Anlage starr verbundenen Strangführung angebrachten Träger mit am Strang gegenüberliegenden und ihre gegenseitig festgelegte Lage beibehaltenden Stützelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7, 20, 66, 193) während des Gießbetriebes in mindestens einer Richtung senkrecht zur Strangachse beweglich gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7, 20, 193) um eine Achse, die im Abstützungsbereich im wesentlichen der Stranglängsachse entspricht, drehbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (66) und die Kokille unter Beibehaltung ihres Abstandes oszillieren.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger über einen Kolben (68) senkrecht zur Stranglängsachse einstellbar ist.

5. Verfahren zum Einstellen der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei einer aus mehreren Kühlkammern bestehenden Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleistungen der einzelnen Kammern gemessen werden und der Strang in Richtung auf die Kammer mit geringerer Kühlleistung verschoben wird.