DE2239531C3

DE2239531C3 - Verfahren und Vorrichtung zum halbkontinuierlichen Stranggießen von Metall

Info

Publication number: DE2239531C3
Application number: DE19722239531
Authority: DE
Inventors: Leonard Cedarhurst N.Y. Watts (V.St.A.)
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1971-08-12
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2239531B2; FR2148618B1; IT963898B; CA979176A; AU476055B2; DE2239531A1; BE786630A; AU4542472A; FR2148618A1; JPS4826624A; SE380191B; JPS5126129B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum halbkontinuierlichen Stranggießen von Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,25 cal/ cm · ⁰C · see bei Zimmertemperatur, bei dem eine Schmelze von einem Gießbehälter in eine mit einem Kokillenboden versehene, gekühlte Stranggießkokille eingeleitet wird und die Stranggießkokille vom Gießbehälter oder der Gießbehälter von der Stranggießkokille wegbewegt und der Oberfläche des relativ zur Stranggießkokille bewegten Strangs während des Gießens so viel Wärme entzogen wird, daß nur eine Strangkruste gebildet wird und die Schmelze durch diese Kruste vom Gießbehälter zur Stranggießkokille nachfließt. Ferner befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem dem Ausguß des Gießbehälters zugeordneten S Anfahrstück und mit einer Einrichtung zum relativen Wegfahren der Stranggießkokille und des Anfahrstück¹; voneinander.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum halbkontinuierlichen Stranggießen von Metall der beschriebenen

ίο Art sind Gegenstand der älteren DTPS 20 24 747 und der vorveröffentlichten, entsprechenden US-PS 35 17 725. Bei dieser bekannten Anordnung ist das eine stirnseitige Ende der Kokillenseitenwände mit einem Kokillenboden abgeschlossen, der mit den Kokillenseiter.wänden starr verbunden ist und daher beim Wegziehen oder Oszillieren der Kokille stets die gleiche Bewegung wie die Seitenwände ausführt. Der Kokillenboden ist im allgemeinen einstückig mit den Seitenwänden ausgebildet und kann gleichermaßen wie die Seitenwände gekühlt werden.

In den genannten Patentschriften ist die mögliche Ausbildung einer Krustenhaut an mindestens einem Teil des gekühlten Bodens der Stranggießkokille beschrieben. Diese Krustenhaut entsteht dadurch, daß die Schmelze am Boden erstarrt. Das Aufbrechen der Krustenhaut geschieht dadurch, daß ihr über die nachfließende Schmelze Wärme zugeführt wird. Diese Möglichkeit der Wärmezufuhr ist jedoch mit Nachteilen verbunden.

}o Ferner treten bei dem bekannten Gießverfahren nach den genannten Patentschriften während des Gießens beim Austritt des Stranges aus der Stranggießkokille gewisse Unzulänglichkeiten auf, deren Grund darin zu sehen ist, daß es Schwierigkeiten bereitet, zwischen den

JS Strang und die Kokillenseitenwand ein Schmiermittel einzubringen. Es tritt daher zwischen der erstarrenden Strangkruste und der Kokillenseitenwand eine hohe Reibung auf, so daß die Strangoberfläche Unregelmäßigkeiten zeigt und die Gefahr eines .Steckenbleibens des Strangs besteht. Diese Gefahr wird unter Umständen durch die besondere Art der Querschnittsform des Stranges erhöht.

Weiterhin hat es sich bei der bekannten Vorrichtung der beschriebenen Art herausgestellt, daß keine Möglichkeit vorhanden ist, die effektive Aufnahmekapazität der Kokille zu ändern. Eine solche Maßnahme könnte insbesondere beim Anfahren oder Angießen vorteilhaft sein.
Im Hinblick auf ein vorzeitiges Erstarren der Schmelze beim Anfahren ist es zwar bekannt, den Gießoder Schmelzenbehälter vorzuerhitzen, jedoch reicht diese bekannte Maßnahme nicht immer aus.

De- Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr des Anfrierens der sich ausbildenden Strangkruste an den Kokillenwänden so gering wie rnöglicn zu halten.

Nach der Erfindung ist das eingangs beschriebene Verfahren zum halbkontinuierlichen Stranggießen von Metall dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Stranggießkokille und der Kokillenboden relativ zueinander bewegt werden.

Bei dem zu gießenden Metall kann es sich beispielsweise um Stahl, Stahllegierungen, Eisen, Eisenlegierungen, Nickel oder Nickellegierungen handeln. Grundsätzlich ist es möglich, solche Metalle zu gießen, die aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Wärmeleitfähigkeit weniger als 0,25 cal/cm -⁰C- see bei Zimmertemperatur die Fähigkeit haben, eine selbsttragende Kruste oder Schale zu bilden, die von solcher Stärke ist,

daß sie das flüssige Metall, aus dem auch die Kruste gebildet ist, umgeben kann. Derartige Werkstoffe sind unter der Bezeichnung »Krustenbildner« bekannt

Die eingangs beschriebene Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenboden innerhalb der Seitenwände und in bezug zu ihnen axial bewegbar angeordnet ist und daß ein Steuermechanismus vorgesehen ist, der zum Bewegen der Seitenwände der Stranggießkokille iii bezug auf den Kokillenboden dient

Durch die Relativbewegung zwischen den Kokillenseitenwänden und dem Kokillenboden wird während des Gießens ein zwischen dem Kokillenboden und den Seitenwänden in die Stranggießkokille eingeführtes Schmiermittel gleichmäßiger und vollkommener auf den Kokillenseitenwänden verteilt, so daß es insbesondere in dem kritischen Bereich in der Nähe des Kokillenbodens zu keinem Anfrieren der erstarrenden Schmelze an den Kokillenseitenwänden kommt Ferner wird die Oberflächenqualität des Strangs verbessert. Weiterhin wird das Gießen von Strängen mit komplizierteren Qücrschnittsformen erleichtert, beispielsweise das Gießen eines Strangs mit einem I-förmigen Querschnitt

Darüber hinaus bietet der Erfindungsgegenstand die Möglichkeit, durch axiales Verschieben des Kokillenbodens innerhalb der Kokillenseitenwände die Aufnahmekapazität der Kokille zu ändern. Dies ist beim Anfahren oder Angießen mit großen Vorteilen verbunden. So kann beispielsweise beim Angießen der Kokillenboden innerhalb der Kokillenseitenwände von einer vorderen Stellung nahe beim Ausguß des Gießbehälters in eine hintere, vom Ausguß entfernte Stellung zurückgefahren werden. Durch die ständige Bewegung des Kokillenbodens und das fortlaufende Nachfließen von Schmelze wird die Gefahr der Ausbildung einer Kruste am Kokillenboden herabgesetzt. Außerdem ist es möglich, bei der Vorerhitzung des Gießbehälters den Kokillenboden aus der Stranggießkokille nach vorne herauszufahren und ebenfalls zu erhitzen, um das Angießen zu erleichtern.

Um die Gefahr des Anfrierens der Schmelze am Kokillenboden während des Gießens weiter zu verringern, ist nach der Erfindung die Möglichkeit vorgesehen, daß der Kokillenboden erhitzt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine in den Kokillenboden eingebaute Heizvorrichtung geschehen.

Weiterbildungen, die die oben aufgeführten Vorteile des Erfindungsgegenstandes fördern, sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 und I einen Längsschnitt durch eine nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung in zwei verschiedenen Betriebsstellungen, SS

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung,

Fig.4 eine vergrößerte Schnittansicht der in der F i g. 3 dargestellten Vorrichtung und

Fig.5 eine geschnittene Ansicht des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiels in einer weiteren Betriebsstellung.

Ein Ausfuhrungsbeispiel wird an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. Während des Gießvorgangs fließt durch einen Ausguß 174 eines Gießbehälters 170 geschmolzenes Metall in eine Stranggießkokille 182. Der feststehend angeordnete Gießbehälter 170 weist einen Überlauf 172 und einen normalerweise mit einem Stopfen 173 abgedichteten Auslaß auf und sein Ausguß 174 ist mit einem fest angebrachten Anfaiirstück 176 versehen. Das Anfahrstück ITS besteht aus einer an einem Flansch 252 des Ausgusses 174 anliegenden ringförmigen Platte 240, von der aus Schraubenbolzen mit hammerförmigen Köpfen in Richtung der Stranggießkokille ragen. Die zylindrische Stranggießkokille 182 besteht vorzugsweise aus Kupfer und weist eine formgebende Kokillenseitenwand 183 und einen Kühlmantel 184 mit einem Einlaß 186 und einem Auslaß 188 für die Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, auf.

Ein Stopfen bildet den Kokillenboden 190. Er besteht aus einem Werkstoff, der einen höheren Schmelzpunkt hat als das zu vergießende Metall. Wenn es sich bei dem zu vergießenden Metall beispielsweise um Stahl handelt, kann der Kokillenboden 190 aus Molybdän, vorzugsweise jedoch aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein.

Der Boden 190 kann in axialer Richtung in der Stranggießkokille verschoben werden Dazu sind an dem Kokiiienboden 190 hohle Stäbe 19?. und 194 parallel zur Kokillenachse starr angebracht, die mit einer passenden Antriebseinrichtung für eine Relativbewegung zwischen dem Kokillenboden 190 und der Stranggießkokille 182 verbunden sind.

Zur Kühlung des Strangs sind Düsen 260 vorgesehen, aus denen ein Kühlmittel austreten kann.

Die F i g. 1 zeigt den Beginn eines Gießvorgangs. Die vordere Stirnfläche der Seitenwand 183 de/ Stranggießkokille 182 liegt an dem Gießbehäller 170 an. Der Kokillenboden 190 befindet sich in einem Abstand hinter dem Anfahrstück 176. Dieser Abstand kann sehr gering sein. Der Kokillenboden 190 wird nun in die Stellung nach F i g. 2 gefahren.

Bei ruhender Stranggießkokille 182 fließt die Schmelze durch den Ausguß 174 des Gießbehälters 170 in die Stranggießkokille 182. Das in den Kokillenhohlraum ragende Anfahrstück 176 kann vorerhitzt sein, ^m zu verhindern, daß die Schmelze in einer solchen Weise erstarrt, daß ein weiteres Nachfließen der Schmelze durch Jas Anfahrstück verhindert wird. Unter der Einwirkung der gekühlten Kokillenseitenwand 183 erstarrt der geschmolzene Stahl rings um das Anfahrstück 176 und friert somit an dem Anfahrstück an.

Sobald der Kokillenboden 190 das hintere Ende der Stranggießkokille erreicht hat und der Kokilleninnenraum mit Schmelze, beispielsweise Stahl, ausgefüllt ist, wird ein Kokillentransportwagen (nicht dargestellt) mit der Stranggießkokille 182 nach links bewegt, wie es in der F i g. 2 gezeigt ist. In der Stranggießkokille erstarrt nur eine Kruste 261a unter der Einwirkung des Kühlmantels 184. Der Kern 2616 des sich bildenden Stranges 2fl bleibt flüssig. Bei der Weiterbewegung der Stranggießkokille 182 nach links fließt geschmolzenes Metall von dem Gießb=,hälter 170 durch die Krds'.e 261a nach, so daß auf diese Weise die Kruste 2SIa an dem dem Gießbehälter 170 entgegengesetzten Ende des Stranges weiter wächst

Auf dem Kokilleniiansportwagen ist ein Oszillator für die Stranggießkokille angeordnet. Ein Hin- und Herschwingen oder Oszillieren der Stranggießkokille 182 vermindert die Neigung des Stranges, an der Stranggießkokille anzufrieren. Falls die Neigung besteht, daß es in der Außenoberfläche der Strangschale innerhalb der Stranggießkokille zu einem Wärmeriß kommt, wird durch das Oszillieren der Stranggießkokille über dem Wärmeriß, d. h. durch eine Bewegung in

Richtung auf den Gießbehälter, der Wärmeriß innerhalb der Stranggießkokille ausgebessert.

Wie es aus der Fig. 2 hervorgeht, ist die erstarrte Kruste 261a an dem bei dem Kokillenboden 190 gelegenen Ende der Kokillenseitenwand 183 am dünnsten. Von dort aus nimmt die Kruste 261a fortwährend längs eines Abschnitts zu, der in Richtung des Gießbehälters 170 verläuft. Der Kühlmantel 184 der Siranggießkokille übt auf die Kruste 261a eine hinreichende Kühlwirkung aus, so daß diese erstarrt und dem ferrostatischen Druck standhält.

Die aus der Stranggießkokille 182 austretende Strangkruste 261a wird mit einer Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, besprüht. Die Kühlflüssigkeit tritt aus den Düsen 260 aus. In dem gezeigten Beispiel sind lediglich zwei Düsen 260 dargestellt. Wenn der Strang in Richtung auf den GieUbehälter 170 aus der Stranggießkokille 182 herauswächst, wird er von nicht dargestellten Stützen unterstützt, die von unten hochgefahren werden, so daß sie an dem Strang anliegen und ihn unterstützen.

Das Oszillieren der Stranggießkokille 182, mit dem begonnen werden kann, sobald die Stranggießkokille 182 von dem Gießbehälter weggezogen wird, sollte in einer bestimmten Weise vorgenommen werden. Unter der Annahme, daß der Kokillentransportwagen mit einer Gießgeschwindigkeit von 92 cm/min von dem Gießbehälter 170 wegbewegt wird, sollte die Stranggießkokille mit einer Geschwindigkeit oszilliert werden, die mehr als 92 cm/min beträgt, und zwar bei einer vorgegebenen Anzahl von Perioden pro Minute, beispielsweise 10 Perioden pro Minute. Wenn sich während des Oszillierens die Stranggießkokille mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 102 cm/min in Richtung auf den Gießbehälter bewegt, während gleichzeitig der Transportwagen mit einer Geschwindigkeit von 92 cm/min von dem Gießbehälter weggezogen wird, weist die Stranggießkokille 182 eine resultierende Geschwindigkeit von 10 cm/min in Richtung auf den Gießbehälter auf. Diese Bewegung der Stranggießkokille 182 in Richtung auf den Gießbehälter erzeugt in der erstarrenden Kruste des Strangs eine Druckkraft, die die Zerreißneigung der Kruste herabsetzt oder beseitigt. Wenn die Stranggießkokille durch die Oszillationsbewegung mit einer Geschwindigkeit von 102 cm/min von dem Gießbehälter wegbewegt wird, ergibt sich eine resultierende Geschwindigkeit von 194 cm/min, mit der sich die Stranggießkokille von dem Gießbehälter entfernt.

In den Kokillenboden 190 kann ein Kühlmittelverteilersystem eingearbeitet sein, durch das ein Fluid strömt, beispielsweise Wasser. Die hohlen Stäbe 192 und 194 können zur Zufuhr und Abfuhr des Kühlmittels verwendet werden. Die Anordnung ist derart getroffen, daß das Kühlmittel fortwährend durch das Kühlmittelverteilersystem strömt, um die Umfangswand des Stopfens zu kühlen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig.3 und 4 mit einer Stranggießkokille 80 dargestellt, die eine gekühlte formgebende Seitenwand 86 und einen erhitzten Boden aufweist Die Stranggießkokille 80 wird von einer Stütze 82 getragen, die auf einem Kokillentransportwagen 84 angeordnet ist Die Seitenwand 86 der Stranggießkokille 80 ist von einem Mantel umgeben, durch den eine Kühlflüssigkeit strömt Auf dem Wagen ist ein Block 88 befestigt, der mehrere horizontal verschiebbare Zugstangen 90 trägt, die die Seitenwand 86 der Stranggießkokille mit einem Zugstangenkopf 92 verbinden. Die Zugstangen sind in einem Abstand voneinander angeordnet, und auf der vom Gießbehälter abgewandten Seite in die Stirnfläche der Seitenwand 86 eingeschraubt. Die Zugstangen 90 können mit Schrauben 94 an dem Zugstangenkopf befestigt sein.

An dem Block 88 ist in einem Abstand über dem Wagen 84 ein Oszillator % fest angebracht, dessen Kolben 98 an dem Zugstangenkopf 92 mit Schrauben 100 befestigt ist. Der Oszillator 96 ist somit in der Lage, die Seitenwand 86 der Stranggießkokille 80 auf der auf dem Wagen befestigten Stütze in axialer Richtung hin- und herzubewegen. Wie es in der F i g. 3 angedeutet ist. kann die Stranggießkokille zwischen der mit ausgezogenen Linien eingezeichneten Stellung und der mit strichpunktierten Linien eingezeichneten Stellung verschoben werden. Durch diese Oszillation wird die Neigung vermindert, daU der erstarrende Strang an der Kokille anfriert. Der die Stranggießkokille verschließende Boden weist einen zusammengesetzten Aufbau auf. der noch beschrieben wird.

Der Boden der Stranggießkokille 80 enthält ein ringförmiges Verteilerstück 102. das aus Kupfer bestehen kann und derart in die Seitenwand 86 der Stranggießkokille eingepaßt ist. daß es beim Oszillieren der Seitenwand auf dieser gleiten kann. Die axiale öffnung des ringförmigen Verteilerstücks 102 ist mit einem Wandteil 104 abgeschlossen, das aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein kann. Wie es die Fig. 4 zeigt, kann das Verteilerstück 102 eine ringförmige Schulter 106 aufweisen, an der das Wandicil 104 anliegt und an einer Bewegung in Richtung auf den Gießbehälter gehindert wird.

Ein vorspringender Ansatz 108 erstreckt sich von dem Wandteil 104 in der Mitte nach hinten. Der Ansatz 108 ragt in eine nach vorn offene Ausnehmung in einem Block 110. Der Block 110 erstreckt sich ebenfalls in der mittigen öffnung des ringförmigen Verteilerstücks 102. Der Block 110 kann aus einem keramischen Werkstoff bestehen. Der Ansatz 108 kann aus Graphit hergestellt sein. Ferner erstreckt sich hinter dem Block 110 eine Halterungsplatte 112 quer über die mittige Öffnung des Verteilerstücks 102. Die Halterungsplatte 112 ist mit nicht gezeigten Befestigungsmitteln an dem Verteilerstück 102 befestigt.

Wie es aus der Fig. 3 hervorgeht, befindet sich um den Ansatz 180 ein ringförmiger Zwischenraum, in den der Spulenkörper einer Induktionsheizspule 114 eingesetzt ist. Die Induktionsheizspule 114 weist einen Kühlmitteleinlaß 116 und einen Kühlmittelauslaß 118 auf, so daß sie von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden kann. Der Einlaß 116 und der Auslaß 118 erstrecken sich durch den Block 110 und die Halterungsplatte 112.

Die Vorderseite des Verteilerstücks 102 weist eine ringförmige Stirnfläche 120 (Fig.4) auf, die sich zwischen der angrenzenden Oberfläche der Seitenwand 86 und einer nach innen konisch zulaufenden ringförmigen Oberfläche 122 des Verteilerstücks 102 erstreckt. Die konische Oberfläche 122 verläuft bis zu dem Wandteil 104 und erleichtert die Trennung des Strangs von der Kokille 80 nach Beendigung des Gießvorgangs. Wie es aus den Figuren hervorgeht bilden die Oberflächen 120 und 122 des Verteilerstücks 102 Wandungsabschnitte des Kokilieninnenraums.

Das Verteilerstück 102 ist derart ausgebildet daß es die Verteilung eines unter Druck stehenden Schmiermittels vornehmen kann. Zu diesem Zweck weist das

Vcrlcilcrstück 102 mindestens in einem axialen Abstand /wci radial verlaufende Kammern 124 auf, die eine ringförmige Gestalt haben, wie es aus der I'ig. 4 hervorgeht. Die ririgföimigcn Kammern 124 sind in Richtung auf die angrenzende Innenoberfläche der Seitenwand 86 der Stranggießkokille offen. Diese InnenoVrflächc der Kokillcnseitcnwand gleitet über die Außenumfangsoberfläche des Verteilcrstücks 102. Die Kammern 124 sind mit einem axial verlaufenden Kanal 126 verbunden, der sich bis /ur Ri'tkseite des Vertcilerstücks 102 erstreckt und dort an ein Rohr 128 angeschlossen ist. das durch die Haltcrungsplatte 112 verläuft und an den Auslaß einer Pumpe 130 angeschlossen ist. Der Einlaß 132 der Pumpe führt zu einem Vorratsbehälter 134. in dein sich ein flüssiges Schmiermittel befindet.

Wie es aus der I i g. 4 hervorgehl, isl ein Druckmesser

n_r ;>.,.>.p_C

und 4 dargestellten Stranggießkokille 80 fließt geschmolzenes Metall, beispielsweise Stahl, von dem Gießbehälter in die durch den Boden geschlossene Stranggießkokille. Bei Berührung mit der gekühlter Kokillenseilenwand 86 beginnt die Metallschmelze zu erstarren und bildet die Kruste 72. Der Kern 74 bleibt irr flüssigen Zustand, wenn die Stranggießkokille 80 und der Gießbehälter während des Gießvorgangs voneinan der weg bewegt werden. Der Boden der Kokille 80 wire erhitzt, um die Ausbildung einer Kruslenhaut arr Strangfuß zu verhindern oder zu begrenzen, wie es au; der I* i g. J hervorgeht.

Das Abziehen der Stranggießkokille 80 von dcrr Gießbehälter wird dadurch vorgenommen, daß bei dei gezeigten Darstellung der Kokillentransportwagen 84 nach rechts gezogen wird. Beim Wegfahren der Kokille wächst der Strang aus der Kokille heraus. Dci Kokiücnbodcn wird ΠΙ!¹. HUiCd(T VnrhinHnnosOähp 15^

angeschlossen, l'erner isl an dieser Stelle das Rohr 128 mit einem weiteren Rohr 128 verbunden, das die Pumpe 130 umgeht und mit seinem Auslaß an ein Druckmindcrungsvcntil 140 angeschlossen isl. Der Auslaß des Druckminderungsventils 140 führt über ein Rohr 142 zu dem Vorratsbehälter 1 34.

In der hintersten Schmiermittclkammer 124 ist ein elastisches ringförmiges Dichtungselement 144 angeordnet, das gegenüber der axialen Innenoberfläche der Kokillenscitenwancl 86 eine Dichtung bildet. Das Dichtungselement 144 kann aus einem geeigneten l'üasid'. er oder gummiartigcn Werkstoff bestehen und beispielsweise den in der fig. 4 dargestellten Querschnitt haben. I in ähnliches Dichtungselement 146 ist in der vordersten Schmiermittclkammer 124 angeordnet, das sich jedoch von dem Dichtungselement 144 darin unterscheidet, daß es eine Reihe von radialen Öffnungen 148 aufweist, die übel den Umfang verteilt sind und durch das Schmicimiiiel aus der Kammer nach außen treten kann.

Aus der vorder cn Kammer 124 gelangt das Schmiermittel /wischen die oszillierende Kokillcnsci tcnwand 86 und den beschriebenen Kokillenbodcn. Dabei entsteht beim Oszillieren der Seitenwand 86 ein dünner Schmiermittelfilm zwischen der Kokillenscilcnwand 86 und die erstarrende Strangkrus'e 72.

Da es erwünscht ist, das Schmiermittel zwischen zwei gekühlten Oberflächen einzubringen, um dessen sofortige Verdampfung oder Verbrennung beim umleiten in die Stranggießkokille zu vermeiden, ist das Vcrtcilerstück 102 mit Wasser gekühlt, das durch eine ringförmige Kämmet 148 in dem Verteilcrstück 102 zirkuliert. Die ringförmige Kammer 148 ist an einen axialen Kanal 150 angeschlossen, der zu einem Wassereinlaßrohr 152 führt, das sich durch die Halierungsplatte 112 erstreckt. In ähnlicher Weise ist für die ringförmige Kammer 148 ein Wasserauslaß vorgesehen, der jedoch nicht dargestellt ist.

Der Kokillenbodcn besteht aus dem Vcricilcrstück 102 und dem Rückwandteil 104 und wird während des Gießvorgangs in bezug auf den Transportwagen 84 stillgehalten. Zu diesem Zweck sind mehrere Verbindungsstäbe 154 vorgesehen, die mil ihren einen linden in die Halierungsplatte 112 eingeschraubt sind und die mit ihren anderen Enden mit einem Flansch 156 und einer Mutter 158 an dem Stützblock 188 befestigt sind. Der Flansch 156 iiegt an der einen Stirnfläche des Stützblocks 88 an, während die Mutter 158 gegen die andere Stirnfläche des Stützblocks drückt.

Beim Beirieb der Vorrichtung mit der in den Fig.3

und des an dem Wagen befestigten Stützblocks 88 ir bezug auf den Wagen 84 an derselben Stelle gehalten Während des Gießvorgangs wird der Oszillator 9t eingeschaltet, so daß die Kokillenseitcnwand 86 übci den Kolben 98, den Zugstangenkopf 92 und die Zugstangen 90 oszilliert wird. Während der Oszillations bewegung gleitet die Seitenwand 86 der Stranggießko kille auf der am Wagen 84 befestigten Stütze 82.

Während des Betriebs des Oszillators 96 bildet sich ar der Inncnobcrflächc der axialen Seitenwand 86 eir Sehmicrmiltclfilm aus, wenn die Stranggießkokille nach hinten weggezogen wird. Dieser Schmiermitlclfilrr stammt von dem Schmiermittel, das über die vordere Schmiermittelkammcr in dem Verteilcrstück 102 züge führt wird. Das Dichtungselement 144 in der hinterer Kammer 124 verhindert, daß das Schmiermittel nach hinten gelangt und auf der Rückseite der Stranggießko kille zwischen dem Verteilcrstück 102 und dei Seitenwand 86 austritt. Beim Vorwärtshub der oszillierenden axialen Seitenwand 86 wird der Schmiermittel film nach vorne in den Kokilleninncnraum geschoben so daß er zwischen die axiale Seitenwand 86 und die in Kokilleninncnraum erstarrende Kruste des Strang! gelangt. Der Schmiermittelfilm bedeckt denjenigen Tci des Kokilleninnenraiims, bei dem die Neigung de! erstarrenden Strangs am größten ist, an der Stranggieß kokille anzufrieren, also den an den Boden angrenzen den Teil der Kokille. Das Schmiermittel verhindert die Neigung der erstarrenden Kruste an der Kokillensciten wand anzufrieren und bewirkt keine bemerkenswerte Verschmutzung des vergossenen Metalls.

Bei dem von der Pumpe aus dem Vorratsbehälter 13* zugiführten Schmiermittel kann es sich beispielsweise um Rapsöl, Siliconöl oder Krannbeerenöl handeln. E: kann aber auch auf der Grundlage von künstlicher Schlacken oder Pulvern hergestellt sein, beispielsweise keramischen und/oder metallischen Pulvern.

Die Arbeitsweise des Schmiermittelvcrtcilerstücki 102 während des Gießvorgangs geht aus der obiger Beschreibung hervor. Der Schmiermitteldruck in den axialen Kanal 126 reicht aus, um zwischen dem hinlerer Dichtungselement 144 und der Seitenwand 86 eine wirksame Abdichtung vorzusehen. Falls es erfordernd ist, kann man für diesen Zweck eine getrennte Druckeinrichtung vorsehen, die nicht dargestellt ist.

Der Schmiermitteldruck kann bei der dargestellter Vorrichtung derart vorgesehen werden, daß er wahrem des Gießvorgangs von dem veränderlichen Druckgefäl Ie des Metalls in dem Gießbehälter abhängt, wobei da; in dem Kokilleninnenraum befindliche Metall ir

Betracht gezogen wird. Der Schmiermitteldruck muß hinreichend hoch sein, damit das Schmiermittel in den Kokilleninnenraum eintreten kann. Der Schmiermitteldruck kann von dem Druck des Metalls in dem Gießbehälter gesteuert werden.

Das in dem Schmiermittelsystem angeordnete Druckminderungsvenlil 140 öffnet sich, wenn der Gas- oder Schmiermitteldr.ick in der Stranggießkokille zu hoch ist. Überflüssiges Gas kann aus dem Kokilleninnenraum zwischen der Kokillenseitenwand 86 und dem Kokillenboden entweichen. Wenn das Druckminderungsventil 140 offen ist, kann das Schmiermittel über das Ventil und das Rohr 142 in den Vorratsbehälter 1 54 zurückkehren.

Bei den dargestellten Ausführiingsbeispielen kann man heißes Wasser durch den Mantel der Seitenwand der Stranggießkokille vor Beginn des Gießvorgangs strömen lassen, um auf der Innenoberfläche der Kokillenseitenwand eine Kondensation zu vermeiden oder wirksam /ⁿ verhindern

Ferner ist bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel das Verfahren zum Erhitzen des Bodens der Stranggießkokille gegenüber dem in der DTPS 20 24 747 beschriebenen Verfahren verbessert, bei dem das Reißen irgendeiner Metallhaut am Kokillenboden durch die Erzeugung von Wärme innerhalb des Kokilleninnenraiims unterstützt wird. Die Erzeugung von Wärme innerhalb des Kokillenraiims kann aber zu Verunreinigungen der Kokille führen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird der Kokilleninnenraum beim Erhitzen des Bodens nicht verunreinigt. Die Wärmeerzeugung findet nämlich immer außerhalb des Kokilleninnenraums statt. Dies trifft sowohl für die Erhitzung durch Induktion, Verbrennen von Brennstoff als auch für andere Formen der Wärmeerzeugung /u. Dadurch wird ein beachtlicher Vorteil erzielt.

Bei dem in den Fig.' und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird vor dem Gießen vorzugsweise eine Vorethitzung durchgeführt. Dazu wird auf die Fig. 5 verwiesen. Während der Vorerhitzung erstreckt sich eine Abdeckung 178 über die Eingußöffnung des Gießbehälters. Das Austrittsende des Ausgusses 174 ist offen. An der Abdeckung 178 kann eine Leitung 180 befestigt sein, deren Auslaßende innerhalb der Abdekkung endet, wie es gezeigt ist. Das Einlaßende der Leitung 180 ist an eine nicht dargestellte, unter Druck stehende Brenngasquelle angeschlossen. Während des Vorheizvorgangs wird das Brenngas innerhalb oder unter der Abdeckung 178 verbrannt. Dabei treten die heißen Brenngase aus der nicht verschlossenen öffnung des Ausgusses 174 aus und treffen auf die angrenzende Stirnfläche des Kokillenbodens 190.

Diese heißen Brenngase, die. wie es in der Fig. 5 gezeigt ist, auf der Stirnfläche des Bodens 190 auftreffen, erhitzen diese Fläche des Bodens 190 und wärmen gleichzeitig den Gießbehälter 170 vor. Beim Vorerhitzungsvorgang ist der Boden 190 in dem dem Gießbehälter zugewandten Endabschnitt der Stranggießkokille angeordnet und kann aus der Kokillenseitenwand 183 ein Stück herausragen, wie es in der F i g. 5 angedeutet ist.

Beim Vorerhitzungsvorgang ist der Kokillenboden 190 nicht nur ein Stück von dem Ausguß 174 des Gießbehälters entfernt, sondern auch in einem Abstand von dem Anfahrstück 176 angeordnet Das Anfahrstück 176 wird nur für einen einzigen Gießvorgang verwendet und ist daher abnehmbar an dem Ausguß 174 befestigt Die ringförmige Platte 240 des Anfahrstücks 176 schließt sich mit ihrer Innenöffnung 242 an die

Austrittsöffnung des Ausgusses 174 an. Der Ausguß ist mit einem keramischen Rohr 244 ausgekleidet, dessen Form und Anordnung in der Fig 5 dargestellt ist. Das Rohr 244 erstreckt sich in die Öffnung 242 der Platte 240 und kann an der Platte 240 anliegen.

Von der Platte 240 ragen in Richtung des Stopfens die Bolzen 246 nach hinten, die an der Platte 240 fest angebracht sind. Obwohl nur zwei Bolzen 246 dargestellt sind, werden mindestens vier Bolzen bevorzugt, die rund um die öffnung 242 angeordnet sind. Die Bolzen sind auf der Platte 240 an einer solchen Stelle angebracht, daß sie in den von der axialen Kokillenseitenwand 185 gebildeten Kokilleninnenraum ragen, wenn sich die Stranggießkokille 182 in der in der F i g. I gezeigten Stellung befindet.

Bei dem gezeigten Ausfiihrungsbeispicl haben die Bolzen 246 hammerarlige Anfahrköpfe, die sich in den Formhohlraum der Stranggießkokille erstrecken. Sperrnvjüern oder S^nt.^%rr'JI'."htun^iJC!i 248 *·>Π'.Ι ;η·Γ '.Ii*.¹ [Vⁱ!/'jp 246 aufgeschraubt und liegen an der Platte 240 in der in der Fig. ¹J dargestellten Weise an. Die Bolzen 246 erstrecken sich durch den Flansch 252 des Ausgusses 174, und ihre vorderen Enden sind mit aufgeschraubten Multern 250 versehen, die an dem Flansch anliegen.

Während des erläuterten Vorerhitzungsvorgangs wird heißes Wasser durch die ummantelte Kokillenseitenwand 185 und bzw. oder durch ein Kanalsystem im Boden 190 geleilet, um Kondensate von den inneren Oberflächen zu entfernen, die zu einem späteren Zeitpunkt den Kokilleninnenraum begrenzen. Zumindest während des Vorerhitzungsvorgangs kann der Boden 190 ebenfalls vorerhitzt werden, und zwar getrennt und ohne Berücksichtigung der Wärmezufuhr an der dem Gießbehälter zugekehrten Stirnfläche durch ein Verfahren, wie es beispielsweise in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 4 dargestellt und beschrieben ist.

Nach Beendigung der Vorerhitzung des Gießbehälters und Bodens 190 wird die Kokillenseitenwand 183 nach rechts geschoben, bis sie an der hinteren Stirnfläche der Platte 240 anliegt. Gleichzeitig mit dem Erreichen dieses Betriebszustands oder eine kurze Zeit davor wird die Abdeckung 178 mit der Leitung 180 vom Gießbehälter 170 entfernt. Die Vorrichtung befindet sich dann nach dem Füllen des Gießbehälters 170 mit Metallschmelze in dem in der Fig. 1 dargestellten Zustand.

Die in dem Gießbehälter 170 enthaltene Schmelze, die vorzugsweise auf einer vorbestimmten Höhe gehalten wird, fließt von dem Gießbehälter durch dessen Ausguß 174 rings um die Bolzen 246, an denen das geschmolzene Metall in Form einer rohrartigen Kruste anfriert, durch die weiteres geschmolzenes Metall in die Stranggießkokille fließt, wie es bereits erläutert wurde.

Der Kokillenboden 190 kann somit unter Bezugnahme auf die Fig.5 mindestens in einem Teilbereich erhitzt werden, um die Ausbildung einer Kruste aus dem zu vergießenden Werkstoff am Kokillenboden 190 zu verhindern oder zumindest zu begrenzen. Wenn es sich bei dem zu vergießenden Werkstoff um einen Kohlenstoffstahl handelt, der einen Schmelzbereich von etwa 1502 bis 1544° C hat, beginnt dieser Stahl bei einer Temperatur von weniger als oder etwa bei 1544° C zu c-starren. Bei einer Temperatur von etwa 1502° C ist dieser Werkstoff praktisch erstarrt. Für einen derartigen Stahl wird der Kokillenboden vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa ¹204° C erhitzt Diese Tempera-

tür liegt unter dem Erstarrungspunkt des zu vergießenden Metalls.

Es ist nichl erforderlich, den Kokillenboden 190 auf den Schmelzpunkt des zu vergießenden Werkstoffs zu erhitzen, da durch den zu vergießenden Werkstoff selbst Wärme auf den Boden übertragen wird und die Temperatur des Bodens in demjenigen Bereich, der dem geschmolzenen Metall ausgesetzt ist, durch das geschmolzene Metall auf einen Wert angehoben wird, bei dem die Ausbildung einer erstarrenden Krustenhaut an dem Boden 190 effektiv begrenzt oder vollkommen unterbunden wird.

Wenn der Kokillenboden 190 in dem dem geschmolzenen Metall ausgesetzten Bereich in gutem Kontakt mit dem geschmolzenen Metall steht und die Temperatur der dem geschmolzenen Metall dargebotenen Oberfläche in diesem Kokillcnbcrcich in der beschriebe-

neu Weise angestiegen ist, kann man die Wärmezufuhr /u dem Kokillenboden über beispielsweise eine darin vorgesehene Induktionsspule unterbinden, und zwar unter der Voraussetzung, daß die Temperatur der genannten Oberfläche nicht in einem solchen MaUe abfällt, daß es zur Ausbildung der Kruste kommt. Ferner geilt aus dem Vorstehenden hervor, daß eine Überhitzung ties Kokillcnbodcns 190 zu vermeiden ist. Andererseits ist die Wärmeabfuhr von der Rückwand des Kokillenbodens während des Gießens zu begrenzen, um die Ausbildung einer Kruste zu vermeiden. Die Wärmeeigenschaften des Kokillenbodens können den Wiiri'ieverbrauch hinreichend begrenzen. Wenn diese Würmeeigenschaften nicht gegeben sind, muß man dem Kokillenboden zusätzlich Wärme zuführen, beispielsweise durch eine induktive Heizspule.

3 Blatt Zci"^u"!;r!"cp.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum halbkontinuierlichen Stranggießen von Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,25cal/cm · "C · see bei Zimmertemperatur, bei dem eine Schmelze von einem Gießbehälter in eine mit einem Kokillenboden versehene, gekühlte Stranggießkokille eingeleitet wird und die Stranggießkokille vom Gießbehälter oder der Gießbehälter von der Stranggießkokille wegbewegt und der Oberfläche des relativ zur Stranggießkokille bewegten Strangs während des Gießens so viel Wärme entzogen wird, daß nur eine Strangkruste gebildet wird und die Schmelze durch diese Kruste vom Gießbehälter zur Stranggießkokille nachfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwinde der Stranggießkokille und der Kokillenboden relativ zueinander bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Kokillenbodend zumindest vor dem Anfahren erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände in bezug auf den Kokillenboden während des Gießens hin- und herbewegt werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenboden der Stranggießkokille axial in Richtung des Strangwachstums bewegt wird, wenn der Kokillenhohlraum während des Ziehschrittes gefüllt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicb"et, daß zwischen einer Dichtung rings um den Umfang des axialen Vorderteils des bewegbaren KokHlenbodens und den Kokillenseitenwänden ein Schmiermittel eingeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem dem Ausguß des Gießbehälters zugeordneten Anfahrstück und mit einer Einrichtung zum relativen Wegfahren der Stranggießkokille und des Anfahrstücks voneinander, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenboden (104; 190) innerhalb der Seitenwände (86; 183) und in bezug zu ihnen axial bewegbar angeordnet ist und daß ein Steuermechanismus (88, 90, 92, 94, 96, 98, 154; 192, 194) vorgesehen ist, der zum Bewegen der Seitenwände der Stranggießkokille in bezug auf den Kokillenboden dient.

7. Vorrichtung nacn Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenboden (104; 190) der Stranggießkokille aus den Seitenwänden (86; 183) ausfahrbar und erhitzbar ist.