DE19547780B4 - Stranggießkokille - Google Patents

Abstract

Stranggießkokille mit einer Oszillationseinrichtung (13, 20, 23, 24) und einer die Stranggießkokille gegenüber einer ortsfesten Stützkonstruktion (5) abstützenden und als scheibenförmige Feder (8, 9) ausgebildeten Führungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung von zwei in Richtung der Längsmittelachse (6) der Stranggießkokille im Abstand (7) voneinander angeordneten, als Ringscheiben (8, 9) ausgebildeten scheibenförmigen Federn gebildet ist, welche die Stranggießkokille peripher umgeben, wobei die Ringscheiben (8, 9) mit dem inneren Randbereich mit der Stranggießkokille und mit dem äußeren Randbereich mit der ortsfesten Stützkonstruktion (5) verbunden sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine Stranggießkokille dieser Art ist aus der AT 383.521 B bekannt. Hierbei ist, damit ein einziger leichter materialsparender Federträger ausreicht, der Federträger seitlich der Kokille exzentrisch zu dieser angeordnet und trägt eine ein- oder mehrschichige Feder, die mit ihrem Umfang am Federträger abgestützt ist. Mittig der Feder greift eine Stütze an, die am Stützgerüst befestigt ist. Der Federträger hingegen ist mit dem Hubtisch der Stranggießkokille verbunden.
• Bei dieser Konstruktion ist die Oszillationseinrichtung von über Eckgetriebe angetriebenen Exzenterwellen gebildet, die über Gelenklaschen an den Ecken des rechteckigen Hubtisches angreifen und den Hubtisch in vertikal gerichtete Schwingungen versetzen. Der Aufwand für die Konstruktion des Oszillationsantriebes ist hier entsprechend groß, da dieser zur Aufnahme von infolge der exzentrischen Anordnung des Federträgers auftretenden Kippkräften besonders steif und robust ausgebildet sein muss. Die exzentrische, Anordnung des Federträgers benötigt zudem an einer Seite der Kokille Platz.
• Aus der DE 694 02 205 T2 ist eine Kokille zum Stranggießen bekannt, bei der die Stranggießkokille über einen zentral gelagerten Doppelhebel im Sinne einer Hubbewegung oszilliert. Ein Ende des Doppelhebels ist mit der Stranggießkokille verbunden und das entgegengesetzte Ende mit dem Antrieb. In zwei parallelen Ebenen befinden sich zwischen einer ortsfesten Stützeinrichtung und der Stranggießkokille Dichtungselemente in Form von einer oberen und einer unteren Membran metallischer Art. Diese Membranen sind bei einer Ausführungsform fest eingespannt. Im Bereich der oberen Membran übernimmt der vorerwähnte Doppelhebel die Aufnahme der Querkräfte. Wenn gemäß einer anderen Ausführungsform die Membranen oben und/oder unten leicht verschiebbar angebracht sind, erhöht dies die Flexibilität der Membranen und vermindert die transversalen Kräfte, die sie von dem Kokillen-Rohr auf den Kokillen-Körper übertragen sollen. Zur Übertragung dieser transversalen Kräfte werden getrennte Elemente verwendet, z.B. eine oder mehrere Blattfedern, die zwischen dem Kokillen-Rohr und dem Kokillen-Körper angeschlossen sind. Wenn die obere Membran mit ihren zwei Rändern eingespannt ist, hat dies keine größeren Nachteile zur Folge, da das obere Ende des Kokillen-Rohrs 12 transversale Kräfte über die Drehzapfen direkt auf den Doppelhebel überträgt. Bei jeder der dargestellten Ausführungsformen ist dies der Fall, so dass die obere Membrane keine transversalen Kräfte (Querkräfte) übernimmt.
• Die Erfindung bezweckt eine Weiterentwicklung einer Stranggießkokille der eingangs genannten Art dahingehend, dass eine konstruktiv sehr einfache Oszillationseinrichtung ausreicht und trotzdem eine einwandfreie Führung sowie eine einwandfreie exakte Hubbewegung der Stranggießkokille sichergestellt ist. Insbesondere sollen die vom Oszillationsantrieb zu bewegenden Massen. stark reduziert werden und der Platzzubedarf seitlich der Kokille deutlich vermindert werden. Weiters soll ein Umrüsten einer bestehenden Stranggießanlage auf eine erfindungsgemäße Stranggießkokille einfach bewerkstelligbar sein, ohne große Umbauten zu erfordern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Dadurch, dass die scheibenförmige Feder als die Kokille peripher umgebende Ringscheibe ausgebildet ist, genügt ein konstruktiv wenig aufwendig gestalteter Oszillationsantrieb. Die erfindungsgemäße scheibenförmige Feder kann anstelle der üblicherweise vorhandenen Kokillenkopfplatte vorgesehen werden, wodurch eine Reduktion der bewegten Massen erzielt wird und ein Umbau einer herkömmlichen Stranggießkokille ohne großen Aufwand und mit nur wenig auszutauschenden Teilen bewerkstelligbar ist. Zudem kommt der Hubtisch in Fortfall. Beide Ringscheiben bilden die Führungseinrichtung für eine exakte Hubbewegung der Stranggießkokille und nehmen die Querkräfte auf.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei in Richtung der Längsmittelachse der Stranggießkokille im Abstand voneinander angeordnete scheibenförmige Federn vorgesehen. In diesem Fall kann der Oszillationsantrieb besonders einfach gestaltet sein. Dieser kann seine die Stranggießkokille in Oszillationsbewegung versetzten Kräfte auf die Stranggießkokille auch hinsichtlich der Längsmittelachse der Stranggießkokille asymmetrisch aufbringen.
• Zweckmäßig sind die scheibenförmigen Federn in senkrecht zur Längsmittelsachse der Stranggießkokille liegenden Ebenen angeordnet, wodurch eine besonders einfache radialsymmetrische Ausbildung der scheibenförmigen Federn, nämlich als Scheiben mit über ihre gesamte Ausdehnung gleicher Dicke, möglich ist.
• Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Federn sowohl mit der Stranggießkokille als auch mit der ortsfesten Stützkonstruktion flüssigkeitsdicht verbunden sind und der Raum zwischen den scheibenförmigen Federn von Kühlmittel durchströmt ist.
• Hierbei ist es möglich - wenn die scheibenförmigen Federn unterschiedliche Federkonstante entweder durch unterschiedliche geometrische Abmessungen und/oder unterschiedliche Materialien aufweisen -, dass die Oszillationseinrichtung einen das Kühlmittel für die Stranggießkokille in pulsierenden Druckverlauf versetzenden Pulsator aufweist.
• Dieser Pulsator weist dann zweckmäßig eine das Kühlmittel unter Druck setzende Pumpe, vorzugsweise eine Kreiselpumpe, und eine verstellbare Drossel auf, wobei die Drossel zwischen zwei Drosselstellungen hin- und herschaltbar ist.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung von einem zwischen der Stranggießkokille und der ortsfesten Stützkonstruktion wirkenden Pulsator, wie einem Druckmittelzylinder oder einem Exzenterantrieb, gebildet ist.
• Um eine besonders einfache Ein- und Ausbaubarkeit der Stranggießkokille zu erzielen, weist die ortsfeste Stützkonstruktion einen die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger sowie ein ortsfestes Stützgerüst auf, wobei der Stützträger am Stützgerüst lösbar befestigt ist und zusammen mit der Stranggießkokille und der scheibenförmigen Feder eine vom ortsfesten Stützgerüst abhebbare und in dieses einsetzbare Baueinheit bildet.
• Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Oszillationseinrichtung zwischen dem die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger und der Stranggießkokille angeordnet ist und zusammen mit der Baueinheit, gebildet von dem die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger, der Stranggießkokille und der scheibenförmigen Feder, vom ortsfesten Stützgerüst entfernbar und in dieses einsetzbar ist.
• Zur optimalen Abstimmung der Federkonstante mit der Stranggießkokille ist vorzugsweise die scheibenförmige Feder mit radial orientierten Wanddünnstellen oder Öffnungen, wie Schlitzen, versehen, insbesondere in Eckbereichen.
• Für gewisse Strangquerschnitte, wie z.B. quadratische oder rechteckige Knüppel- oder Brammenquerschnitte, kann es zweckmäßig sein, dass die scheibenförmige Feder eine über ihren Umfang und/oder ihre radiale Erstreckung ungleiche Dicke aufweist.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen anhand mehrerer schematisch dargestellter Ausführungsformen näher erläutert, wobei die 1 bis 4 jeweils einen Querschnitt durch eine Stranggießkokille nach jeweils einer Ausführungsform veranschaulichen. 5 zeigt ein Diagramm der Kühlmittelmenge in Abhängigkeit des Kühlmitteldruckes für eine bevorzugte Variante. Die 6, 7 und 8 veranschaulichen jeweils eine Ansicht einer Stranggießkokille von oben nach jeweils einer Ausführungsform.
• Die in 1 dargestellte Stranggießkokille weist ein einen Gießhohlraum 1 begrenzendes Innenrohr 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf, das einen Querschnitt zum Gießen eines runden oder quadratischen oder rechteckigen Knüppels umgrenzt. Dieses Innenrohr 2 ist mit seinem oberen Ende in einen Kopfflansch 3 und mit seinem unteren Ende in einen Fußflansch 4 flüssigkeitsdicht eingesetzt.
• Zur exakten Führung der Stranggießkokille gegenüber einer ortsfesten, die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützkonstruktion 5 dienen zwei im vertikalen, d.h. in Richtung der Kokillen-Längsmittelachse 6, liegenden Abstand 7 voneinander angeordnete, als Ringscheiben ausgebildete scheibenförmige Federn 8, 9.
• Jede der Ringscheiben 8, 9 ist mit ihrem äußeren Randbereich mit der ortsfesten Stützkonstruktion 5 verbunden, beispielsweise durch Schraubenverbindungen 10. Der innere Randbereich der oberen Ringscheibe 8 ist mit dem äußeren Randbereich des Kopfflansches 3 verbunden, und der innere Randbereich der unteren Ringscheibe 9 mit einem mit dem Fußflansch 4 verbundenen und von diesem aufragenden Ringflansch 11. Die Verbindungen zwischen den Ringscheiben 8, 9 und dem ortsfesten Stützgerüst 5 bzw. dem Kopfflansch 3 und dem Ringflansch 11 sind flüssigkeitsdicht, z.B. ebenfalls als Schraubenverbindungen 10, ausgebildet, so dass der Innenraum 12 der Stranggießkokille, gebildet von der ortsfesten Stützkonstruktion 5, den beiden Ringscheiben 8, 9 und dem Innenrohr 2 sowie dem Kopfflansch 3, dem Fußflansch 4 und dem Ringflansch 11, vom Kühlmittel durchströmt werden kann.
• Beide scheibenförmigen Federn 8, 9 sind radialsymmetrisch ausgebildet und weisen über ihre gesamte Erstreckung eine konstante Wanddicke auf, die derart bemessen ist, dass das Innenrohr 2 der Stranggießkokille gegenüber der ortsfesten Stützkonstruktion 5 eine Oszillationsbewegung durchführen kann, ohne dass die maximal zulässige elastische Dehnung des Materials der Ringscheiben 8, 9 überschritten wird. Die Ringscheiben 8, 9 sind in Ebenen senkrecht zur Längsmittelachse 6 der Stranggießkokille angeordnet.
• Eine Oszillationseinrichtung weist zwei oder mehrere, ebenfalls radialsymmetrisch zur Längsmittelachse 6 der Stranggießkokille angeordnete Pulsatoren 13 auf, die beispielsweise von Druckmittelzylindern gebildet sind, die sich einerseits an der ortsfesten Stützkonstruktion 5 und andererseits an vom Fußflansch 4 der Stranggießkokille aufragenden Stützen 14 abstützen. Im Innenraum 12 der Stanggießkokille ist neben Einbauten 15 zur Kühlmittelumlenkung noch ein Rührer 16 vorgesehen.
• Die ortsfeste Stützkonstruktion 5 weist einen die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger 17 – mit dem die Ringscheiben 8, 9 verbunden sind – auf, der an einem ortsfesten Stützgerüst 18, wie der Gießbühne oder einem Hallengerüst, lösbar befestigt ist. Nach Lösen dieser Befestigung zwischen Stützträger 17 und ortsfestem Stützgerüst 18 ist die Stranggießkokille samt dem Stützträger 17 aus der Stranggießanlage ausbaubar.
• Um diesen Aus- und Einbau der Stranggießkokille nach oben bzw. von oben zu ermöglichen, ist die die Stranggießkokille aufnehmende Öffnung in dem Stützgerüst 18 größer bemessen als die größte Horizontalabmessung der unterhalb des Stützgerüstes 18 liegenden Teile der Stranggießkokille.
• Wenn sich die Oszillationseinrichtungen 13 an dem Stützträger 17 abstützen, wie dies in 1 dargestellt ist, bildet die Stranggießkokille mit ihrer Führungseinrichtung (Ringscheiben 8, 9) und ihren Oszillationseinrichtungen 13 eine kompakte und besonders einfach aus- und einbaubare Baueinheit.
• Gemäß der in 2 dargestellten Stranggießkokille sind zwei ebenfalls im vertikalen – jedoch geringern – Abstand 7 voneinander angeordnete Ringscheiben 8, 9 vorgesehen, die mit ihren inneren Bereichen mit einem an der Stranggießkokille befestigten Tragring 19 und mit ihren äußeren Bereichen mit einem die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger 17 verbunden, der wie gemäß 1 an einem ortsfesten Stützgerüst 18 abgestützt ist. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Ringscheiben 8, 9 nicht vom Kühlmittel benetzt, sondern vom Innenraum 12 der Stranggießkokille isoliert angeordnet. Sie bilden zusammen mit dem innenseitig liegenden Tragring 19 und dem außenseitig angeordneten Stützträger 17 eine einfach aus der Stranggießanlage ein- und ausbaubare Baueinheit. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Rührer 16 außerhalb des vom Kühlmittel durchströmten Innenraumes 12 der Stranggießkokille vorgesehen.
• Gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsform sind ebenfalls zwei Ringscheiben 8, 9 in vertikalem Abstand 7 voneinander angeordnet, jedoch in engerem Abstand als gemäß
• 1. Die beiden Ringscheiben 8, 9 begrenzen hierbei, so wie bei 1, den vom Kühlmittel durchflossenen Innenraum 12 der Kokille, so dass sie ebenfalls mit der Stranggießkokille und mit der ortsfesten Stützkonstruktion 5 – wiederum gebildet von einem Stützträger 17 und Stützgerüst 18 – jeweils flüssigkeitsdicht verbunden sind. Anstelle eines von Druckmittelzylindern 13 gebildeten Oszillationsantriebes ist hier ein Hubkurbeltrieb 20 mit synchron angetriebenen Exzenterwellen vorgesehen.
• Gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform, die vom Baulichen bis auf den Oszillationsantrieb ähnlich gestaltet ist der in 3 dargestellten Ausführungsform, wird die Oszillation der Stranggießkokille von einem Pulsator hervorgerufen, der das Kühlmittel für die Stranggießkokille in einen pulsierenden, d.h. periodisch zwischen einem Minimal- 21 und einem Maximalwert 22 schwankenden Druckverlauf versetzt. Durch eine ungleiche Federkonstante der beiden scheibenförmigen Federn 8, 9 bewirkt das diesen Druckschwankungen ausgesetzte Kühlmittel eine Oszillationsbewegung der Stranggießkokille gegenüber dem ortsfest abgestützten Stützträger 17.
• Der Pulsator ist hierbei von einer Pumpe 23, die vorzugsweise als Kreiselpumpe ausgebildet ist, und einem eine regelbare Drossel 24 darstellenden Regelschaltventil gebildet. Der Kühlmittelkreislauf 25 wird von einem Hochbehälter 26 gespeist und weist einen die vom Gussstrang an das Kühlmittel übertragene Wärme abführenden Wärmeaustauscher 27 auf. Die Drossel 24 schaltet zwischen zwei Druckpunkten 21 und 22. Entsprechend der Kreiselpumpen-Kennlinie 28 stellen sich zwischen den beiden Schaltpunkten Druck und Wassermenge selbsttätig ein. Dies ist im in 5 dargestellten Diagramm veranschaulicht, das auf der Abszisse die durch die Stranggießkokille fließende Kühlmittelmenge Q und auf der Ordinate den zugehörigen Kühlmitteldruck p zeigt.
• Anstelle der Kreiselpumpe kann auch eine Mehrzylinderpumpe vorgesehen sein, wobei einer der Zylinder der Mehrzylinderpumpe zur Erzeugung des pulsierenden Druckverlaufes des Kühlmediums regelbar ist. Die regelbare Drossel 24 kann dann entfallen.
• Die Kühlmittelmengenschwankung hat auf die Kühlleistung nur einen unwesentlichen Einfluss, solange eine Mindest-Kühlmittelmenge nicht unterschritten wird. Mittels einer Messaufnahme der Oszillationsbewegung der Stranggießkokille kann über einen nicht näher dargestellten Regelkreis ein beliebiger Kurvenverlauf nachgefahren werden (z.B. nonsinuider Verlauf).
• Ein Vorteil der Ausführungsform nach 4 ist darin zu sehen, dass der Pulsator in größerer Entfernung von der Stranggießkokille, beispielsweise im Medienversorgungsraum der Stranggießanlage, gut geschützt und leicht zugänglich angeordnet werden kann und hierfür kein Platz unmittelbar im Kokillenbereich benötigt wird.
• Wie die 6 bis 8 erkennen lassen, kann die erfindungsgemäße Stranggießkokille sowohl zum Gießen von quadratischen oder rechteckigen oder runden Knüppeln und auch zum Gießen von Brammen eingesetzt werden. Im letzteren Fall kann die Stranggießkokille anstelle als Rohrkokille auch als Plattenkokille – gegebenenfalls mit verstellbaren Seitenwandplatten – ausgebildet sein.
• Der Gusshohlraum 1 kann auch gebogen ausgebildet sein, wobei die Anordnung der scheibenförmigen Federn 8, 9 zweckmäßig in radial zur gebogenen Längsmittelsachse der Stranggießkokille gerichteten Ebenen erfolgt.
• Um eine homogene Beanspruchung in den Eckbereichen 29 der Ringscheiben 8, 9 (im Falle deren – in Draufsicht – von einem Kreisring abweichender Gestaltung) zu erzielen, sind in den Eckbereichen 29 der Ringscheiben Zonen 30 mit geringerem Querschnitt, d.h. geringerer Dicke als die übrigen Bereiche der Ringscheiben, vorgesehen. Hier könnten auch Schlitze vorgesehen sein, die im Falle der Benetzung der scheibenförmigen Federn 8, 9 mit Kühlmittel (1, 3 und 4) flüssigkeitsdicht abzudecken wären. Zur Aufnahme der Gewichtskräfte der Stranggießkokille können die Ringscheiben 8, 9 vorgespannt sein.

Claims (10)

1. Stranggießkokille mit einer Oszillationseinrichtung (13, 20, 23, 24) und einer die Stranggießkokille gegenüber einer ortsfesten Stützkonstruktion (5) abstützenden und als scheibenförmige Feder (8, 9) ausgebildeten Führungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung von zwei in Richtung der Längsmittelachse (6) der Stranggießkokille im Abstand (7) voneinander angeordneten, als Ringscheiben (8, 9) ausgebildeten scheibenförmigen Federn gebildet ist, welche die Stranggießkokille peripher umgeben, wobei die Ringscheiben (8, 9) mit dem inneren Randbereich mit der Stranggießkokille und mit dem äußeren Randbereich mit der ortsfesten Stützkonstruktion (5) verbunden sind.
2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Federn (8, 9) in senkrecht zur Längsmittelachse (6) der Stranggießkokille liegenden Ebenen angeordnet sind.
3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Federn (8, 9) sowohl mit der Stranggießkokille als auch mit der ortsfesten Stützkonstruktion (5) flüssigkeitsdicht verbunden sind und der Raum zwischen den scheibenförmigen Federn (8, 9) von Kühlmittel durchströmt ist.
4. Stranggießkokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Federn (8, 9) unterschiedliche Federkonstante – durch unterschiedliche geometrische Abmessungen und/oder unterschiedliche Materialien – aufweisen und dass die Oszillationseinrichtung einen das Kühlmittel für die Stranggießkokille in pulsierenden Druckverlauf versetzenden Pulsator (23, 24) aufweist.
5. Stranggießkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsator eine das Kühlmittel unter Druck setzende Pumpe (23), insbesondere eine Kreiselpumpe ist, und eine verstellbare Drossel (24) aufweist, wobei die Drossel (24) zwischen zwei Drosselstellungen hin- und herschaltbar ist.
6. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung von einem zwischen der Stranggießkokille und der ortsfesten Stützkonstruktion (5) wirkenden Pulsator, wie einem Druckmittelzylinder (13) oder einem Exzenterantrieb (20), gebildet ist.
7. Stranggießkokille nach einem oder mehrern der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Stützkonstruktion (5) einen die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger (17) sowie ein ortsfestes Stützgerüst (18) aufweist, wobei der Stützträger (18) am Stützgerüst (18) lösbar befestigt ist und zusammen mit der Stranggießkokille und der scheibenförmigen Feder (8, 9) eine vom ortsfesten Stützgerüst (18) abhebbare und in dieses einsetzbare Baueinheit bildet.
8. Stranggießkokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (13, 20) zwischen dem die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger (17) und der Stranggießkokille angeordnet ist und zusammen mit der vom die Stranggießkokille peripher umgebenden Stützträger (17), der Stranggießkokille und der scheibenförmigen Feder (8, 9) gebildeten Baueinheit vom ortsfesten Stützgerüst (18) entfernbar und in dieses einsetzbar ist.
9. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmige Feder (8, 9) mit radial orientierten Wanddünnstellen (30) oder Öffnungen, wie Schlitzen, versehen ist, insbesondere in Eckbereichen (29).
10. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmige Feder (8, 9) eine über ihren Umfang und/oder ihre radiale Erstreckung ungleiche Dicke aufweist.