DE2049521B2

DE2049521B2 - Mehrfachstranggießvorrichtung für Aluminium und Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2049521B2
Application number: DE2049521A
Authority: DE
Inventors: Manfred Sierre Unger (Schweiz)
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1969-10-08
Filing date: 1970-10-08
Publication date: 1978-03-09
Also published as: ZA706806B; YU35311B; DE2049521A1; IS873B6; FR2064214A1; AT309711B; IS1948A7; NL7014655A; DE2049521C3; FR2064214B1; GB1251469A; YU244970A; CA925674A; CH495798A; NO132858C; NL156621B; US3780789A; NO132858B; BE757226A; JPS5027030B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfachstranggießvorrichtung, bei der die Stranggießkokillen in öffnungen eines gemeinsamen Kühlwasserkastens eingesetzt sind und bei der oberhalb der Stranggießkokillen ein Verteiler für die Schmelzenzufuhr zu den einzelnen Stranggießkokillen vorgesehen ist.

Bei einer bekannten Mehrfachstranggießvorrichtung dieser Art (DE-IPS 89 14 44) sind jeweils zwischen den einzelnen Stranggießkokillen mit Kühlwasser gefüllte Räume des Kühlwasserkastens ohne strömungslenkende Einbauten vorgesehen. Infolgedessen herrschen im Kühlwasserkasten Undefinierte Strömungsverhältnisse, wodurch die Gefahr einer ungleichmäßigen Kühlung der einzelnen Stranggießkokillen besteht. Eine ähnliche Mehrfachstranggießvorrichtung zeigt die DE-PS 8 30 244. In der DE-PS 8 91444 findet sich der allgemeine Hinweis, daß die einzelnen Stranggießkokillen dadurch gebildet sind, daß in den Kühlwasserkasten Kühlwände der einzelnen Stranggießkokillen eingesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Mehrfachstranggießvorrichtung zu schaffen, bei der die Stranggießkokillen leicht montierbar sind und alle gleichmäßig in für die Qualität der Stranggußstücke günstiger Weise gekühlt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stranggießkokillen jeweils von unten her in den Kühlwasserkasten flüssigkeitsdicht eingesetzt und axial an einer Anlagefläche festgelegt sind, daß jede b5 Stranggießkokille von einem Mantel umgeben ist, der mit deren Außenwandung einen Hohlraum für das Kühlwasser bildet und an seinem oberen Teil Durchlässe für das Kühlwasser aufweist; und daß der untere Teil der eingesetzten Stranggießkokillen mit Austrittsöffnungen für das Kühlwasser versehen ist.

Infolge der erfindungsgemäßen Art der Anbringung der einzelnen Stranggießkokillen im Kühlwasserkasten lassen sich die Stranggießkokillen sehr einfach und in kurzer Zeit montieren und gegen andere Stranggießkokillen auswechseln, z. B. nach Verschleiß oder zur Anpassung beispielsweise bezüglich Länge und Werkstoff an die gerade zu gießende Legierung. Der in den Kühlwasserkasten eintretende Gesamt-Kühlwasserstrom wird bei der erfindungsgemäßen Mehrfachstranggießvorrichtung in definierte, jeweils einer Stranggießkokille zugeordnete Einzel-Kühlwasserströme aufgeteilt, die an der Außenseite der Stranggießkokillenwandungen entlang nach unten strömen und dort nach außen austreten. Auf diese Weise erhält jede einzelne Stranggießkokille eine Kühlwassermenge, die auf den jeweiligen Stranggießquerschnitt abgestimmt ist. Unter diesen Kühlverhältnissen entstehen Stranggußstücke mit günstigem Kristallisationsgefüge, wobei insbesondere die in den nebeneinander angeordneten Stranggießkokillen erzeugten Stranggußstücke untereinander sehr weitgehend gleiche Qualität besitzen.

Normalerweise ist der erfindungsgemäße Kühlwasserkasten für Stranggießkokillen untereinander gleichen Gießquerschnitts bestimmt. In diesem Fall sind die Durchlässe bei den Mänteln alle gleich dimensioniert und auf gleicher Höhe angeordnet; es findet daher im Betrieb in alle Hohlräume ein gleicher Wassereinlauf statt, so daß die Kühlung in allen Stranggießkokillen gleich ist. Sinnvollerweise sind dann auch alle Austrittsöffnungen für das Kühlwasser an dem unteren Teil der Stranggießkokillen gleich ausgebildet und dimensioniert und auf gleicher Höhe angeordnet. Dadurch werden bei allen Strängen die einander gegenüberliegenden Seiten ihres Querschnittes gleich gekühlt. Der gleichmäßige Wassereintritt in die Hohlräume und die Stranggießkokillen kann nicht nur durch die gleiche Ausbildung und Dimensionierung der Durchlässe und durch die gleiche Höhe derselben gesichert sein, sondern zusätzlich dadurch, daß im gemeinsamen, dicht geschlossenen Kühlwasserkasten infolge des gebildeten Luftpolsters ein gemeinsamer Wasserspiegel besteht, sobald der Betrieb aufgenommen ist. Normalerweise ist im Verteiler ein für alle Stranggießkokillen gemeinsamer Schmelzenspiegel vorhanden, dessen Höhe automatisch eingehalten werden kann. Man kann gänzlich ohne Schwimmerventile und Düsen arbeiten und die Schmelzenzuführung zu den Stranggießkokillen ausschließlich über die Absenkgeschwindigkeit des Absenktisches steuern.

Aus der FR-PS 14 24 793 ist es bekannt, eine Stranggießkokille so in einem Kühlwasserkasten anzuordnen, daß zwischen ihrer Außenwandung und einem Mantel ein Kühlwasserhohlraum gebildet ist, dem oben durch Durchlässe Kühlwasser aus dem Kühlwasserkasten zuströmt und aus dem unten das Kühlwasser gegen den gegossenen Strang ausströmt. Die Stranggießkokille ist jedoch von oben in den Kühlwasserkasten eingesetzt, und zum Gesichtspunkt der einfachen Auswechselbarkeit der Stranggießkokille sind keine Ausführungen gemacht. Eine ähnliche Konstruktion ist in »Light Metal Age«, Juni 1969, S. 26-28, für den Fall mehrerer Stranggießkokillen in einem Kühlwasserkasten beschrieben. Auch hier ist die zeichnerisch dargestellte Stranggießkokille von oben eingesetzt, wobei der Kühlwasserhohlraum eine gesondert von

unten angebrachte Abschlußplatte aufweist, so daß ein Auswechseln der Stranggießkokille noch weiter erschwert ist.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet das Oberteil des Kühlwasserkastens zugleich das Unterteil des Verteilers. Vorzugsweise schließen die Stranggießkokillen oder wärmeisolierende Innenauskleidungen im oberen Bereich der Stranggießkokillen bündig an eine hitzebeständige Auskleidung des Verteilers an.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsformen und eines Beispiels noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung eine Mehrfachstranggießvorrichtung mit vier metallischen Stranggießkokillen für Rundbolzen sowie Anfahrböden, Absenktisch und den oberen Teil der Grube,

F i g. 2 in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung eine Mehrfachstranggießvorrichtung mit zwei Stranggießkokillen für Walzbarren, die Einsätze aus Graphit und mineralischem, hitzebeständigem Werkstoff aufweisen, und

F i g. 3 im Schnitt eine Mehrfachstranggießvorrichtung mit zwei Stranggießkokillen aus Graphit für Walzbarren.

In Fig. 1 sind der gemeinsame Verteiler mit 10, die kurzen Stranggießkokillen mit 11, der gemeinsame Kühlwasserkasten mit 12, die Anfahrböden mit 13, der Absenktisch mit 14 und die Grube mit 15 bezeichnet.

Der Verteiler 10 besteht im wesentlichen aus einem Rahmen 16 mit umlaufendem horizontalem Flansch 17, beide aus Stahlblech, aus einem Boden und aus einer etwa 20 mm dicken, hitzebeständigen Auskleidung 19. Er hat eine quadratische Form von 65 cm Seitenlänge am oberen Rand und weist in seinem metallenen Boden vier runde Bohrungen 41 und darüber in seiner Auskleidung 19 vier runde öffnungen 20 auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des in die öffnungen einzusetzenden Teiles der Stranggießkokil- -to len 11 annähernd angepaßt ist. Die Schmelze wird dem Verteiler 10 durch eine Rinne 21 zugeführt, die mit einem nicht dargestellten Gießofen in Verbindung steht und dessen Auslaufende auf einer Stütze 22 in einer Aussparung 22a im Rahmen 16 ruht.

Der Kühlwasserkasten 12 ist aus Aluminiumplatten und -blechen zusammengeschweißt. Er ist der quadratischen Form des Verteilers angepaßt und besteht aus einer 20 mm dicken Bodenplatte 24, aus einer ebenfalls 20 mm dicken Deckplatte 18, vier 10 mm dicken Seitenwänden 25 und vier 5 mm dicken Mänteln 26, die sowohl mit der Bodenplatte 24 wie auch mit der Deckplatte 18 verschweißt sind. Für die Kühlwasserzuführung zum Wasserkasten 12 sind in zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden je zwei öffnungen 27 für Schlauchanschluß vorgesehen. Die Bodenplatte 24, die Deckplatte 18, die Seitenwände 25 und die Mäntel 26 bilden zusammen einen quadratischen Hohlraum 28, der im Inneren durch die vier zylinderförmigen Mäntel 26 von den vier Stranggießkokillen 11 aus t>o warmgehärtetem AlMgSi 1 getrennt ist.

Die Deckplatte 18 des Kühlwasserkastens 12 bildet zugleich den oben beschriebenen Boden des Verteilers 10. Der Flansch 17 ist mittels Kopfschrauben 29 mit der Deckplatte 18 unter Zwischenlegung von hitzebeständi- t>> gern, mineralischem Papier fest verbunden. Die Deckplatte 18 mit der Auskleidung 19 ist es infolgedessen, welche die vier öffnungen 20 aufweist, in die der obere Teil der Stranggießkokillen 11 eingesetzt ist. Beim Einsetzen der leicht auswechselbaren Stranggießkokillen 11 durch Einschieben von unten dient ein ringförmiger Bund 30 als Anschlag. Der Mantel 26, die Wand der Stranggießkokille 11, aer Bund 30 und ein schmaler Streifen der Deckplatte 18 zwischen dem Bund 30 und der Deckplatte 18 bilden einen ringförmigen Hohlraum 31 für das Kühlwasser, das dem indirekten Kühlen des in der Stranggießkokille 11 im Entstehen begriffenen (nicht abgebildeten) Stranges dient.

Der Hohlraum 31 ist dicht ausgebildet. Aus diesem Grunde stellt der Bund 30 zusammen mit einem Gummiring 32 eine Dichtung dar. Dadurch wird das Austreten von Kühlwasser aus dem Hohlraum 31 in die Auskleidung 19 verhindert. Außerdem ist in einer Rille im Außenrand eines unteren, abgekröpften Teils 23 der Stranggießkokille ein weiterer Gummiring 33 angeordnet, der ein Ausfließen von Kühlwasser zwischen der Stranggießkokille 11 und der Bodenplatte 24 verhindert.

Am oberen Rand der ringförmigen Mantel 26 sind in Abständen voneinander schlitzförmige Durchlässe 34 vorgesehen für das Durchfließen von Kühlwasser aus dem gemeinsamen Hohlraum 28 in die vier ringförmigen Hohlräume 33, so daß die Mantel 26 sozusagen als Stauwehre dienen. Andererseits weist der abgekröpfte Teil 23 der Stranggießkokillen 11, wie es bei konventionellen Stranggießkokillen auch der Fall ist, eine große Zahl von Austrittsöffnungen 35 auf, die in bekannter Weise schräg gegen die Achse der Stranggießkokille gerichtet sind, wodurch im Betrieb das Kühlwasser, das bereits zum indirekten Kühlen des im Entstehen begriffenen Stranges gedient hat, gegen den aus der Stranggießkokille austretenden Strang gespritzt wird und diesen direkt kühlt. Es ist aber auch möglich, das Kühlwasser ohne Anspritzen des Stranges in die Grube 15 ablaufen zu lassen. Das Anpressen der Stranggießkokillen gegen die Deckplatte 18 wird mit Hilfe von drei in die Bodenplatte 24 eingesetzten Kopfschrauben 36 und kurzen Flachstäben 37 bewerkstelligt.

Die Anfahrböden 13 sind in der Ausgangsstellung gezeigt. Sie sitzen auf dem Absenktisch 14, der nach dem Angießen mit vorbestimmter Geschwindigkeit in die Grube 15 gesenkt wird. Die Grube 15 ist bei Gießbeginn z. B. bis zur gestrichelten Linie 38 mit Wasser gefüllt. Die Spiegelhöhe der Schmelze im Verteiler 10 wird nach Wunsch eingestellt und vorzugsweise automatisch eingehalten, was in bekannter Weise geschehen kann.

Die zum Gießen von Rundbolzen bestimmten Stranggießkokillen 11 nach Fig. 1 sind mit einer Graphitauskleidung 39 versehen, welche die Innenwandung der Stranggießkokillen bildet und für den Durchmesser des zu gießenden Stranges maßgeblich ist. Zwecks Einhaltung der gewünschten Höhe der Kühlfläche ist auf die Graphitauskleidung 39 ein wärmeisolierender Ring 40 aus hitzebeständigem, mineralischem Werkstoff aufgesetzt. Im Betrieb beginnt die Erstarrung der zugeführten Metallschmelze erst unter dem unteren Rand des Ringes 40. Dieser ist oben mit der unteren Fläche der Auskleidung 19 bündig. Mit anderen Worten ist der Durchmesser der öffnungen 20 in der Auskleidung 19 des Bodens des Verteilers 10 dem Außendurchmesser der Stranggießkokillen 11 in dem Sinne angepaßt, daß der Rand der öffnungen 20 an ihrer engsten Stelle mit dem Innenrand des Ringes 40 bündig ist.

Im Betrieb bleiben die öffnungen 20 frei für das

Einströmen der Gießmetallschmelze in die Stranggießkokillen II. Es steht kein Schwimmer und keine Düse im Wege, wie bei üblichen Mehrstranggießvorrichtungen; die Schmelze strömt ruhiger, und beim Einstellen der Absenkgeschwindigkeit braucht keine Rücksicht auf das Durchlaßvermögen von Düsen genommen zu werden. Da im Gegensatz zu den üblichen Mehrstranggießanlagen nach dem Anfahren kein flüssiger Metallspiegel in den Stranggießkokillen vorhanden ist, besteht die Gefahr der Einschleppung von Oxiden aus der Metalloberfläche nicht.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform mit zwei Stranggießkokillen 63 für Walzbarren ist im Prinzip so aufgebaut wie die Stranggießkokillen 11 für Rundbolzen nach Fig. 1. Die öffnungen 64 und die Bohrungen 65 haben jedoch rechteckige statt kreisrunde Form. Die Anfahrböden, der Absenktisch und die Grube sind der Einfachheit halber nicht gezeigt.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 entspricht derjenigen nach F i g. 2; diese Stranggießkokillen 66 bestehen jedoch ganz aus Graphit.

Das bei Stranggießkokillen für Walzbarren an sich bekannte Vorsehen von Austrittsöffnungen mit nicht gleichmäßigem Abstand und/oder nicht gleichem Durchmesser längs des Umfangs der Stranggießkokille ist auch beim erfindungsgemäßen Kühlwasserkasten möglich. Der Querschnitt der Stranggießkokillen kann auch komplizierter als in den Ausführungsformen, beispielsweise sechseckig, T- oder I-förmig, sein.

Beispiel

Beim Gießen von Reinaluminium 99,5 in der Vorrichtung nach F i g. 1 wird eine Absenkgeschwindigkeit von 15 cm/min eingehalten. Die Metallschmelze in dem Verteiler 10 hat eine Temperatur von 690 bis 700⁰C. Die Kühlwassermenge beträgt pro Stranggießkokille 11 etwa 100 l/min. Die Graphiteinsätze 39 haben einen Innendurchmesser von 200 mm und eine Wandstärke von 7 mm. Die Wandstärke der Stranggießkokil-Ien 11 beträgt ebenfalls 7 mm, so daß die einzusetzenden Stranggießkokillen einen Außendurchmesser von 200 ■f 14 + 14 = 228 mm haben, wobei der abgekröpfte Teil 23 nicht berücksichtigt ist; der Durchmesser der öffnungen 20 im Kühlwasserkasten 12 ist entsprechend groß, so daß ein dichter, satter Sitz erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrfachstranggießvorrichtung für Aluminium und Aluminiumlegierungen, bei der die Stranggießkokillen in Öffnungen eines gemeinsamen Kühlwasserkastens eingesetzt sind und bei der oberhalb der Stranggießkokillen ein Verteiler für die Schmelzenzufuhr zu den einzelnen Stranggießkokillen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießkokillen (11;63;66) jeweils von unten her in den Kühlwasserkasten (12) flüssigkeitsdicht eingesetzt und axial an einer Anlagefläche festgelegt sind;

daß jede Stranggießkokille (11; 63; 66) von einem Mantel (26) umgeben ist, der mit deren Außenwandung einen Hohlraum (31) für das Kühlwasser bildet und an seinem oberen Teil Durchlässe (34) für das Kühlwasser aufweist;

und daß der untere Teil (23) der eingesetzten Stranggießkokillen (11; 63; 66) mit Austrittsöffnungen (35) für das Kühlwasser versehen ^:st.

2. Mehrfachstranggießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (18) des Kühlwasserkastens (12) zugleich das Unterteil des Verteilers (10) bildet.

3. Mehrfachstranggießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießkokillen (66) oder wärmeisolierende Innenauskleidungen (40) im oberen Bereich der Stranggießkokillen (11; 63) bündig an eine hitzebe- 3u ständige Auskleidung (19) des Verteilers (10) anschließen.