DE202014009367U1

DE202014009367U1 - Horizontale Stranggießanlage

Info

Publication number: DE202014009367U1
Application number: DE201420009367
Authority: DE
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2024-11-27

Abstract

Stranggießanlage (100) zum horizontalen Gießen einer Metallschmelze (200), aufweisend:
einen Vorratsbehälter (110) mit einer senkrechten Einlassöffnung (112) und einer horizontalen Auslassöffnung (114) für die Metallschmelze;
eine horizontale Stranggießkokille (120) mit einer Einlassöffnung (122) zum Aufnehmen der Metallschmelze (200) aus der Auslassöffnung (114) des Vorratsbehälters (110) und einer Auslassöffnung (124) zum horizontalen Ausgeben eines aus der Metallschmelze gebildeten teilerstarrten Gießstrangs (220); und
eine Oszillationseinrichtung (130) zum horizontalen Oszillieren der Stranggießkokille (120);
dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorratsbehälter (110) und die Stranggießkokille (120) eine bauliche Einheit bilden, wobei die Auslassöffnung (114) des Vorratsbehälters unmittelbar und fest mit der Einlassöffnung (122) der Stranggießkokille kommunizierend verbunden ist; und
die Oszillationseinrichtung (130) ausgebildet ist zum horizontalen Oszillieren der gesamten baulichen Einheit bestehend aus Vorratsbehälter (110) und Stranggießkokille (120).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage zum horizontalen Gießen einer Metallschmelze.
Derartige horizontale Stranggießanlagen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 34 11 769 A1 , der europäischen Patentanmeldung EP 0 092 539 A1 sowie den japanischen Anmeldungen JP 3032449 A1 und JP 63242444 A .
Insbesondere die letztgenannte Druckschrift JP 63242444 A offenbart eine Stranggießanlage mit sämtlichen Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, nämlich mit einem Vorratsbehälter, welcher eine senkrechte Einlassöffnung und eine horizontale Auslassöffnung für die Metallschmelze aufweist, mit einer horizontalen Stranggießanlage mit einer Einlassöffnung zum Aufnehmen der Metallschmelze aus der Auslassöffnung des Vorratsbehälters und mit einer Auslassöffnung zum horizontalen Ausgeben eines aus der Metallschmelze gebildeten teilerstarrten Gießstrangs. Darüber hinaus umfasst die bekannte Stranggießanlage eine Oszillationseinrichtung zum horizontalen Oszillieren der Stranggießkokille. Nachteiligerweise befindet sich jedoch zwischen dem Vorratsbehälter und der eigentlichen horizontalen Stranggießkokille ein Brechring.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik alternative Stranggießanlage bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Schutzanspruchs 1 gelöst. Demnach ist die Stranggießanlage dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter und die Stranggießkokille eine bauliche Einheit bilden, wobei die Auslassöffnung des Vorratsbehälters unmittelbar und fest mit der Einlassöffnung der Stranggießkokille kommunizierend verbunden ist und dass die Oszillationseinrichtung ausgebildet ist zum horizontalen Oszillieren der gesamten baulichen Einheit bestehend aus Vorratsbehälter und Stranggießkokille.
Der Begriff „unmittelbar” meint im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine direkte konstruktive Verbindung von Vorratsbehälter und Stranggießkokille ohne Zwischenschaltung dritter Bauelemente. Der Begriff „fest” meint in diesem Zusammenhang eine starre Verbindung zwischen Vorratsbehälter und Stranggießkokille, welche insbesondere keine Relativbewegung zwischen Vorratsbehälter und Stranggießkokille zulässt. Der Begriff „kommunizierend” meint „fluid-kommunizierend” und bezieht sich auf die Metallschmelze als Fluid.
Wie bereits gesagt, bietet die beanspruchte konstruktive Ausgestaltung der Stranggießanlage den Vorteil, dass keine unerwünschten Relativbewegungen zwischen dem Vorratsbehälter und der Stranggießkokille auftreten; auf diese Weise werden Instabilitäten während des Gießprozesses vermieden.
Die beanspruchte Ausgestaltung der baulichen Einheit gewährleistet eine gleichmäßige Temperaturverteilung der Metallschmelze, insbesondere in dem Vorratsbehälter, aber auch im Übergang zu der eigentlichen Stranggießkokille. Es entstehen keine Dehnungen in der baulichen Einheit, die zu Undichtigkeiten führen könnten. Die bauliche Einheit ermöglicht weiterhin vorteilhafterweise einen schnellen unkomplizierten Bauteilwechsel in Form eines Komplettaustauschs der gesamten baulichen Einheit; dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn andere Gießstrang-Formate gegossen werden sollen. Durch den einfachen Austausch der baulichen Einheit sind die dafür notwendigen Rüstzeiten nur sehr gering. Weiterhin bietet die bauliche Einheit den Vorteil, dass keine Ausrichtung zwischen dem Vorratsbehälter und der Stranggießkokille erforderlich ist, weil kein Versatz zwischen den beiden Bauteilen gegeben ist.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel schließt sich an die Stranggießkokille in Materialflussrichtung eine Strangführungseinrichtung mit einem horizontalen Rollgang an. Die Gießkokille ist komplett unabhängig vom nachfolgenden Rollenteppich. Segmentierungen des Rollenteppichs sind nicht erforderlich. Im Bereich des Rollgangs ist unmittelbar hinter der Stranggießkokille eine (Sekundär-)Kühlstrecke ausgebildet, und hinter der Kühlstrecke schließt sich in Materialflussrichtung eine Soft-Reduction-Strecke an. Die Durcherstarrung des Gießstrangs erfolgt in der Soft-Reduction-Strecke.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen zum Verschieben der Soft-Reduction-Strecke innerhalb der Strangführung in Materialflussrichtung oder entgegengesetzt zur Materialflussrichtung in Abhängigkeit des Gießprozesses. Insbesondere wird die Soft-Reduction-Strecke vorzugsweise so verschoben, dass die Sumpfspitze des Gießstrangs immer im Bereich der Soft-Reduction-Strecke liegt. Diese Lage kann in Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit variieren. Im Bereich der Soft-Reduction-Strecke sind zumindest einzelne Rollen des Rollgangs und oberhalb des Gießstrangs anstellbar ausgebildet. Sie werden mit Hilfe einer Anstelleinrichtung senkrecht zur Oberfläche des Gießstrangs im Bereich von dessen Sumpfspitze angestellt, um dort die obere und die untere Strangschale zusammen zu drücken, um auf diese Weise Seigerungen und Kernporositäten in dem Gießstrang zu vermeiden oder zumindest zu vermindern.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann hinter der Soft-Reduction-Strecke eine Trenneinrichtung vorgesehen sein zum Zerteilen des Gießstrangs in Brammen mit jeweils gewünschter Länge.
Die beanspruchte Oszillationseinrichtung bewirkt vorteilhafterweise, dass die gesamte bauliche Einheit und damit auch die horizontale Stranggießkokille eine horizontale Schwingung bzw. Oszillationsbewegung durchführen, um während des Gießprozesses Anhaftungen der Metallschmelze bzw. des frisch gegossenen Gießstrangs an der Innenseite der Stranggießkokille zu verhindern. Zum Ansteuern der Oszillationseinrichtung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche insbesondere ausgebildet sein kann, den Hubweg, die Frequenz und/oder die Kurvenform der von der Oszillationseinrichtung erzeugten Oszillationsbewegung in Abhängigkeit des Gießprozesses variabel anzustellen.
Um die Bewegungen der Oszillationseinrichtung möglichst unmittelbar und ohne große Reibungsverluste auf die gesamte bauliche Einheit übertragen zu können, ist vorzugsweise eine Verfahreinrichtung vorgesehen, auf welcher die bauliche Einheit horizontal verschiebbar gelagert ist zum Ausführen der Oszillationsbewegung mit Hilfe der Verfahreinrichtung.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Vorratsbehälter aus wärmeisolierendem Material und die Stranggießkokille aus wärmeleitendem Material gebildet. Die wärmeisolierende Ausbildung des Vorratsbehälters bietet den Vorteil, dass die eingefüllte Metallschmelze möglichst heiß, d. h. möglichst ohne allzu große Temperaturverluste der Stranggießkokille zugeführt werden kann. Die Ausbildung der Stranggießkokille aus wärmeleitendem Material bietet dagegen die Vorteil, dass die von einer Primärkühleinrichtung erzeugte Kühlleistung besonders gut auf die Metallschmelze übertragen werden kann, damit sich in der Stranggießkokille eine Strangschale des Gießstrangs ausbilden kann.
Wenn der Vorratsbehälter und die Stranggießkokille aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden, ist es vorteilhaft, dass auf der Innenseite im Übergangsbereich zwischen dem Vorratsbehälter und der Stranggießkokille eine Abdichtung vorgesehen ist, um ein Hineinfließen oder Hineindifundieren der Metallschmelze in den Übergangsbereich verhindert wird.
Der Vorratsbehälter und die Stranggießkokille können unlösbar fest miteinander verbunden sein.
Die bauliche Einheit kann zumindest einen Deckel für die Stranggießkokille, vorzugsweise jedoch einen gemeinsamen Deckel von Stranggießkokille und Vorratsbehälter aufweisen, welcher bezüglich seiner Höhe gegenüber dem Boden der baulichen Einheit variabel positionierbar ist. Auf diese Weise kann die bauliche Einheit sehr einfach zum Gießen von Gießsträngen mit unterschiedlicher Dicke verwendet werden.
Grundsätzlich gestattet die erfindungsgemäße Stranggießanlage das Gießen von Gießsträngen mit unterschiedlichen Querschnitten bzw. Formaten, vorzugsweise Rechteckformaten. Die Breite und Dicke dieser Rechteckformate sind vorzugsweise in dem Breitenspektrum von 800–2.200 mm und in dem Dickenspektrum von 180–300 mm. Grundsätzlich sind die Breite und die Dicke dieser Rechteckformate frei wählbar. Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Stranggießanlage jedoch zum Gießen von großen Brammenformaten eingesetzt, wobei die Breite des Gießstrangs > 3.200 mm und die Dicke des Gießstrangs > 450 mm sein kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind drei Figuren beigefügt, wobei
1 die erfindungsgemäße Stranggießanlage in einem Gesamtquerschnitt;
2 den Vorratsbehälter und die Stranggießkokille in einer vergrößerten Ansicht; und
3 die bauliche Einheit mit höhenverstellbarem Deckel zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 und 2 zeigen die gesamte Stranggießanlage 100 in einem Querschnitt. Rechter Hand ist eine bauliche Einheit zu erkennen, welche einen Vorratsbehälter 110 für die Metallschmelze 200 und eine Stranggießkokille 120 umfasst. Der Vorratsbehälter 110 und die Stranggießkokille 120 sind unmittelbar und fest derart miteinander verbunden, dass die horizontale Auslassöffnung 114 des Vorratsbehälters für die Metallschmelze unmittelbar kommunizierend mit der Einlassöffnung 122 der Stranggießkokille verbunden ist. Der Vorratsbehälter 110 ist vorzugsweise aus wärmeisolierendem Material, beispielsweise aus Feuerfeststeinen gemauert ausgebildet, um eine Zuführung der Metallschmelze 200 zu der horizontalen Stranggießkokille 120 ohne allzu große Temperaturverluste zu gewährleisten. Demgegenüber ist die Stranggießkokille 120 vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material gebildet, beispielsweise aus einer Kupferlegierung, um die Kühlleistung einer Primärkühleinrichtung 128, welche im Bereich der horizontalen Stranggießanlage angeordnet ist, möglichst effektiv auf die Schmelze in der Stranggießkokille zu übertragen, damit sich dort eine Strangschale für den Gießstrang 220 ausbilden kann.
Insbesondere wenn der Vorratsbehälter 110 und die Stranggießkokille 120 aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, so muss doch sichergestellt sein, dass sie zur Ausbildung der baulichen Einheit fest und vorzugsweise unlösbar miteinander verbunden sind. Um zu verhindern, dass Metallschmelze in den Übergangsbereich zwischen dem Vorratsbehälter 110 und der Stranggießkokille 120 eindringen kann, ist dort vorzugsweise eine Abdichtung 125 vorgesehen.
Die bauliche Einheit bestehend aus dem Vorratsbehälter 110 und der horizontalen Stranggießkokille 120 ist vorzugsweise auf einer Verfahreinrichtung 160 angeordnet, um eine leichtgängige Verfahrbarkeit bzw. Verschiebbarkeit der baulichen Einheit zu gewährleisten. Dies ist deshalb erforderlich, weil die bauliche Einheit mit Hilfe einer Oszillationseinrichtung 130 in eine horizontale Oszillationsbewegung versetzt wird. Eine der Oszillationseinrichtung 130 zugeordnete Steuereinrichtung 135 ist ausgebildet zum Einstellen des Hubwegs, der Frequenz und/oder der Kurvenform der von der Oszillationseinrichtung erzeugten Oszillationsbewegung für die bauliche Einheit in Abhängigkeit des Gießprozesses.
Der Vorratsbehälter 110 weist eine senkrechte Einlassöffnung 112 auf, während seine besagte Auslassöffnung 114 horizontal ausgerichtet ist. Während des Gießbetriebs wird der Vorratsbehälter 110 kontinuierlich mit der Metallschmelze 200 aus einem Verteilergefäß 310 gespeist, während das Verteilergefäß seinerseits aus einer Pfanne 320 gespeist wird.
An die horizontal ausgerichtete Auslassöffnung 124 der Stranggießkokille 120 schließt sich eine Strangführung 140 an, welche insbesondere einen horizontalen Rollgang 142 aufweist. Der Rollgang umfasst zumindest auch einzelne angetriebene Rollen 143 zum horizontalen Ausfördern des Gießstrangs 220 aus der Stranggießkokille 120. Bedingt durch das horizontale Anlagenkonzept und der sich daraus ergebenden geringen Bauhöhe der Stranggießanlage 100 im Vergleich zu Bogenanlagen oder Senkrechtanlagen treten beim Gießen des Gießstrangs mit der erfindungsgemäßen Stranggießanlage auch nur vergleichsweise geringe ferrostatische Kräfte auf. Durch diese nur geringen ferrostatischen Kräfte werden auch nur geringe Auszugskräfte benötigt, um den Gießstrang aus der horizontalen Stranggießkokille 120 herauszuziehen. Konkret ist bei dem vorliegenden Anlagenkonzept die Reibung zwischen den angetriebenen Rollen des Rollgangs und dem Gießstrang aufgrund der Gewichtskraft des Gießstrangs ausreichend groß, um die benötigte Auszugskraft auf den Gießstrang zu übertragen.
3 zeigt die bauliche Einheit mit höhenverstellbarem Deckel 115 zum Gießen von Gießsträngen mit unterschiedlichen Dicken. Zwei beispielhafte Höhen bzw. Dicken sind in 3 mit den Bezugszeichen H₁, H₂ bezeichnet.
Bezugszeichenliste

100: Stranggießanlage
110: Vorratsbehälter
112: senkrechte Einlassöffnung
114: horizontale Auslassöffnung
115: Deckel
120: horizontale Stranggießkokille
122: Einlassöffnung
124: Auslassöffnung
125: Abdichtung
128: Primärkühleinrichtung
130: Oszillationseinrichtung
135: Steuereinrichtung
140: Strangführungseinrichtung
142: horizontaler Rollgang
143: Rollen
144: Kühlstrecke
146: Soft-Reduction-Strecke
147: Verschiebeeinrichtung
148: Anstelleinrichtung
150: Trenneinrichtung
160: Verfahreinrichtung
200: Metallschmelze
220: Gießstrang
230: Brammen
310: Verteilergefäß
320: Pfanne
R: Materialflussrichtung
H1: beispielhafte Höhe bzw. Dicke
H2: beispielhafte Höhe bzw. Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3411769 A1 [0002]
EP 0092539 A1 [0002]
JP 3032449 A1 [0002]
JP 63242444 A [0002, 0003]

Claims

Stranggießanlage (100) zum horizontalen Gießen einer Metallschmelze (200), aufweisend: einen Vorratsbehälter (110) mit einer senkrechten Einlassöffnung (112) und einer horizontalen Auslassöffnung (114) für die Metallschmelze; eine horizontale Stranggießkokille (120) mit einer Einlassöffnung (122) zum Aufnehmen der Metallschmelze (200) aus der Auslassöffnung (114) des Vorratsbehälters (110) und einer Auslassöffnung (124) zum horizontalen Ausgeben eines aus der Metallschmelze gebildeten teilerstarrten Gießstrangs (220); und eine Oszillationseinrichtung (130) zum horizontalen Oszillieren der Stranggießkokille (120); dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (110) und die Stranggießkokille (120) eine bauliche Einheit bilden, wobei die Auslassöffnung (114) des Vorratsbehälters unmittelbar und fest mit der Einlassöffnung (122) der Stranggießkokille kommunizierend verbunden ist; und die Oszillationseinrichtung (130) ausgebildet ist zum horizontalen Oszillieren der gesamten baulichen Einheit bestehend aus Vorratsbehälter (110) und Stranggießkokille (120).
Stranggießanlage (100) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Strangführungseinrichtung (140) mit einem horizontalen Rollgang (142) mit zumindest einzelnen angetriebenen Rollen (143) zum horizontalen Ausfördern des Gießstrangs (220) aus der Stranggießkokille (120).
Stranggießanlage (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführungseinrichtung (140) im Bereich des horizontalen Rollgangs (142) eine Kühlstrecke (144) aufweist, welche der Stranggießkokille (120) in Materialflussrichtung (R) gesehen unmittelbar nachgeschaltet ist, und eine der Kühlstrecke in Materialflussrichtung nachgeschaltete Soft-Reduction-Strecke (146) aufweist.
Stranggießanlage (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebeeinrichtung (147) vorgesehen ist zum Verschieben der Soft-Reduction-Strecke (146) innerhalb der Strangführungseinrichtung in Abhängigkeit des Gießprozesses, insbesondere in Abhängigkeit der Lage der Sumpfspitze; die Rollen in dem Rollgang im Bereich der Soft-Reduction-Strecke zumindest teilweise senkrecht zu der von dem Gießstrang aufgespannten Ebene anstellbar ausgebildet sind; und eine Anstelleinrichtung (148) vorgesehen ist zum Anstellen der anstellbaren Rolle mit einer in Abhängigkeit des Gießprozesses vorbestimmten Kraft gegen den Gießstrang.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in Materialflussrichtung (R) hinter der Soft-Reduction-Strecke (146) angeordnete Trenneinrichtung (150) zum Zerteilen des Gießstrangs (220) in Brammen (230) mit jeweils gewünschter Länge.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (135) vorgesehen ist zum Einstellen des Hubwegs, der Frequenz und/oder der Kurvenform der von der Oszillationseinrichtung erzeugten Oszillationsbewegung in Abhängigkeit des Gießprozesses.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verfahreinrichtung (160) vorgesehen ist auf welcher die bauliche Einheit horizontal verfahrbar gelagert ist zum Ausführen der Oszillationsbewegung.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (110) aus wärmeisolierendem Material, beispielsweise aus Feuerfeststeinen gemauert, und die Stranggießkokille (120) aus wärmeleitendem Material, beispielsweise aus einer Kupferlegierung, gebildet ist.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (110) und die Stranggießkokille (120) unlösbar fest miteinander verbunden sind.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite im Übergangsbereich zwischen dem Vorratsbehälter (110) und der Stranggießkokille (120) eine Abdichtung (125) vorgesehen ist.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bauliche Einheit einen Deckel (115) aufweist, welcher bezüglich seiner Höhe (H₁, H₂) gegenüber dem Boden der baulichen Einheit variabel positionierbar ist.
Stranggießanlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießkokille (120) eine Primärkühleinrichtung (128) aufweist zum Abkühlen der Metallschmelze noch innerhalb der Stranggießkokille (120).