DE2264454A1 - Strangstuetzelemente - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATKNTANWiLTE D-8000 MÖNCHEN 81 - ARABELLASTRASSE 4 ■ TELEFON (0811) 911087

P 22 64 454.8 14. August 1973

Irving Rossi, Morristown, New Jersey / USA

Strangstützelemente

Die Erfindung bezieht sich auf Strangstützelemente für eine Stranggießanlage, welche dem Auslaß einer Kokille der Stranggießanlage nachgeordnet sind, wobei die Kokille ein Paar gegenüberliegend angeordneter, gleichmäßig nach innen aufeinanderzu gekrümmter, breiter Seitenwände und ein Paar, die breiten Seitenwände verbindender, schmaler Seitenwände aufweist, so daß beim Gießen ein Strang mit zwei schmalen ebenen Flächen und zwei gleichmäßig konkav gekrümmten breiten Flächen entsteht.

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Gemäß der DT-PS (Patentanmeldung P 21 44 082.4) wird

Metall im geschmolzenen Stadium in eine rohrförmige Kokille mit einem Paar einander gegenüberliegend angeordneter Seitenwände gegossen, welche nach innen aufeinanderzu gekrümmt sind, um das Metall zu einem relativ breitflächigen Strang mit einer äußeren Kruste aus verfestigtem Metall und einem schmelzflüssigen Kern bzw. Sumpf zu gießen. Die breiten Seitenflächen des Stranges sind in Querrichtung gekrümmt, um ein Ausbeulen aufgrund des ferrostatischen Druckes zu verhindern, welcher im Sumpf vorhanden ist. Der gegossene Strang wird an der Auslaßöffnung der Kokille zwischen Rollen aufgenommen, welche an den gegenüberliegenden Schmalseiten des Stranges mit genügender Kraft anliegen, um die schmalen Seitenflächen des Stranges und seine konkaven breiten Seitenflächen gegen Ausbeulen abzustützen.

Eine Schwierigkeit tritt jedoch dadurch auf, daß es schwierig ist, die Temperatur eines geschmolzenen Metalls, z.B. Stahl, genau zu regeln, wenn es bei der Stranggießanlage - gewöhnlich in einer Gießpfanne von einer Thomasbirne oder dergleichen kommend - eintrifft. Um die im Zwischenzeitraum erfolgende Abkühlung auszugleichen, verläßt der Stahl gewöhnlich den Ofen mit einiger Überhitzung, welche verlorengegangen sein muß, ehe das Metall auf eine Temperatur von ungefähr 1 430 - 1 540°C (2 600 - 2 800°P) gebracht wird, bei welcher die Verfestigung beginnen kann, weil andernfalls zu Beginn des Gießens eine Neigung der extrem dünnwandigen Kruste des Stranges zum Bruch besteht. Diese Neigung wird dadurch schwerwiegender, daß die Kokille unterhalb des Bereiches, an welchem sich das Metall von der Wandung der Kokille löst, aufgrund des zwischen dem Metall und der Kokille durch die Schrumpfung des Metalls beim übergang vom schmelzflüssigen in den festen Zustand erzeugten Zwischenraumes einen Bereich schlechter Kühlung aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Einrichtungen zu schaffen, mit welchen ein Ausbeulen der Seitenwände des Stranges bzw. ein Brechen der dünnwandigen Kruste verhindert wird.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Strangstützelementen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Strangstützelemente direkt angrenzend an den Auslaß der Kokille an den konkav gekrümmten Flächen der gegossenen Kruste des Stranges zum mechanischen Abstützen dieser Flächen gegen Bruch angeordnet und mit Einrichtungen zum Kühlen des so abgestützten Stranges versehen sind.

Diese doppelte Wirkung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch im wesentlichen anschließend an die einander gegenüberliegend angeordneten, gekrümmten Austrittskanten der Kokille befestigte Gitter oder netzartige Platten mit ähnlichem gekrümmten Verlauf erreicht, welche an den Flächen anliegen und so die konkaven Strangflächen mechanisch abstützen, während dieselben gleichzeitig intensiv mit einem Kühlmittel besprüht werden, welches durch die Gitteröffnungen oder netzartig angeordneten Platten eingespritzt wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer teilweise axial geschnittenen Kokille, eines Gitters zum Abstützen einer breiten Strangfläche und einer Sprühdüsenanordnung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Querschnitte entlang den Linien 2-2 und 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 eine Vorderansicht einer der Fig. 1 ähnlichen Anordnung mit einer abgewandelten Art eines Gitteraufbaus zum Abstützen der Strangfläche,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4,

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Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 4, jedoch mit einer Stützplatte für die Strangfläche gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine vertikal angeordnete, rohrförmige Kokille 10 aus Kupfer mit einem Mantel 11 für den Kreislauf eines flüssigen Kühlmittels 12, z.B. Wasser, um die Kokille angeordnet. Das Kühlmittel wird durch Einlaß- und Auslaßrohre Ij5 bzw. 14 zu- und abgeführt. Wie in Fig. 2 im Querschnitt zu sehen ist, ist die Kokille mit einem Paar einander gegenüberliegend angeordneter, relativ breiter Seitenwände 15, 16 versehen, welche nach innen auf-einanderzu gekrümmt sind,und mit einem Paar gegenüberliegend angeordneter, relativ schmaler Endwände 17, l8, welche im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Endwände sind an den Ecken 19, 20 abgefast und mit den angrenzenden Abschnitten 21, 22 der Seitenwände verbunden, welche im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und welche ihrerseits mit den nach innen gekrümmten Abschnitten der Seitenwände 15, l6 in der in der Zeichnung dargestellten Weise verbunden sind. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist der Kühlmantel 11 dieselbe Form wie die Kokille 10, jedoch mit größerem Querschnitt, auf und ist koaxial zur Kokille angeordnet, um einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen den Wänden des Kühlmantels und der Kokille herzustellen.

In Fig. 1 ist zu sehen, daß oberhalb der Kokille ein Tundish 25 mit einer öffnung 26 zum Gießen geschmolzenen Metalls, z.B. Stahl, aus einer Tundish-Charge 27 angeordnet ist. Das geschmolzene Metall fließt in einem Strahl 28 durch die öffnung 26 in den Hohlraum 29 der Kokille. Aufgrund der Kühlwirkung des Kühlmantels erhärtet das in Berührung mit der Kokille befindliche flüssige

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Metall schnell, so daß das geschmolzene Metall zu einem fortlaufenden Strang 31 gegossen wird, welcher aus einer äußeren verfestigten Kruste 30 und einem schmelzflüssigen Sumpf 32 besteht. Beim Übergang aus dem schmelzflüssigen Stadium schrumpft das Metall von der Kokille weg, wie z.B. bei 30a* und hinterläßt einen Spalt 30b zwischen der Kokille und der Kruste des Stranges. Wie in den Pig. 2 und 3 zu sehen ist, hat die verfestigte Kruste 30 des Stranges, wenn sie in der Kokille gegossen ist, dieselbe Querschnittsform wie der Hohlraum der Kokille, wobei die breiten Flächen 34, 35 der Kruste des Stranges konkav gekrümmt sind, in flachen Abschnitten 36, 37 enden und mit abgefasten Ecken 38* 39 mit den im wesentlichen parallelen, schmalen, seitlichen Flächen 40, 4l der Kruste des Stranges verbunden sind.

Bei dem AusfUhrungsbeispiel der Erfindung nach den Fig. 1 bis '3 ist unterhalb der Kokille ein Paar im Abstand voneinander angeordneter, netzförmiger Strangstützelemente, bestehend aus Gittern 45* 46 aus Metall, angeordnet. Jedes Gitter besteht aus im Abstand voneinander vertikal angeordneten Stäben 48, welche mit horizontal im Abstand zueinander angeordneten Querstäben 49 verbunden sind. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Gitter 45 und 46 entsprechend der quergekrümmten Ausbildung der konkaven breiten Flächen 34 und 35 des Stranges gekrümmt ausgebildet, und die Gitter sind, wie gezeigt, so angeordnet, daß sie gegen die konkaven breiten Flächen des Stranges drücken und diese gegen Bruch oder Ausbeulen abstützen.

Wenn der Strang zwischen die Gitter eingeführt wird, ist er durch Aufsprühen kalten Wassers aus Sprühdüsen 50, 51 einer intensiven Kühlwirkung ausgesetzt. Der größere Teil des Wassers wird durch die Gitteröffnungen auf die konkaven Flächen des Stranges gesprüht, aber ein Teil wird auch auf die Gitter selbst gesprüht, um ein Überhitzen derselben zu verhindern. Die Gitter sind vorzugsweise aus Kupfer oder anderem wärmebeständigen Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt.

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Wenn der Strang aus den stützenden Gittern 45, 46 herauskommt, wird er an den schmalen Seiten zwischen einem Paar Rollen 52, 53 aufgenommen, welche die einander gegenüberliegenden schmalen Seiten des Stranges erfassen. Dieses dient einmal dazu, den Strang in Richtung der Breite zusammenzupressen und außerdem dazu, sein Herausziehen aus der Kokille, wie bei 30a, zu erleichtern. Ein weiterer Zweck ist der, daß durch Zusammendrücken des Stranges in der Breite auch die ausreichende Krümmung der konkaven breiten Flächen des Stranges als weitere Sicherheit gegen Ausbeulen oder Bruch des anfangs dünnwandigen Stranges sichergestellt wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen abgewandelten Gitteraufbau zum Abstützen der konkaven breiten Flächen des Stranges gegen den Bruch der Kruste 30 des Stranges. Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die vertikalen Teile des Gitteraufbaus aus schweren Kupferplatten 60, 6l, welche, wie dargestellt, durch horizontale, z.B. durch Schweißen mit den vertikalen Teilen verbundene Querstäbe 63, 64, 65 parallel im Abstand zueinander gehalten werden. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, weisen die Gitter im Querschnitt gesehen einen gekrümmten Aufbau auf, und die vertikalen Teile liegen an den gekrümmten breiten Flächen ^4 bzw. 35 der Kruste 30 des Stranges an, um dieselbe gegen Bruch abzustützen. Die vertikalen Teile sind mit einer Reihe durchgehender Löcher 67, 68 versehen, und in Fig. 5 ist eine Reihe von Sprühdüsen dargestellt, welche auf jeder Seite des Stranges 31 bei 70 und 71 zum Aufsprühen eines flüssigen Kühlmittels, z.B. kalten Wassers wie bei 72, 73, auf die konkaven Flächen des Stranges durch die öffnungen im Gitter zwischen den vertikalen und horizontalen Teilen und auch durch die Löcher 67, 68 in den vertikalen Teilen angeordnet sind.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bestehen die Strangstützelemente aus dreieckigen Platten 80 mit gekrümmtem Querschnitt, wie in Fig* 7 gezeigt ist, welcher mit der benachbarten konkaven

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breiten Fläche 35 der Kruste J>0 des Stranges zusammenpaßt. Ebenfalls ist in Fig. 7 dargestellt, wie diese Platten an den konkaven Flächen des Stranges zum Abstützen derselben gegen Bruch anliegen. Die Platten sind mit einer Reihe durchgehender Löcher 8l versehen, und eine Reihe von Sprühdüsen ist gegenüber jeder Platte zum Sprühen kalten Wassers oder eines anderen flüssigen Kühlmittels durch die Löcher 8l in der Platte auf die Flächen des Stranges angeordnet.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Strangstutzelemente für eine Stranggießanlage,

welche dem Auslaß einer Kokille der Stranggießanlage nachgeordnet sind, wobei die Kokille ein Paar gegenüberliegend angeordneter, gleichmäßig nach innen aufeinanderzu gekrümmter, breiter Seitenwände lind ein Paar, die breiten Seitenwände verbindender, schmaler Seitenwände aufweist, so daß beim Gießen ein Strang mit zwei schmalen ebenen Flächen und zwei gleichmäßig konkav gekrümmten breiten Flächen entsteht, dadurch gekennzeichnet , daß die Strangstützelemente (45, 46) direkt angrenzend an den Auslaß der Kokille (10) an den konkav gekrümmten Flächen der gegossenen Kruste (30) des Stranges zum mechanischen Abstützen dieser Flächen gegen Bruch angeordnet und mit Einrichtungen (50, 51; 70, 71; 82) zum Kühlen des so abgestützten Stranges versehen sind.

2. Strangstützelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einem Paar gitterförmiger, im wesentlichen starrer Strangstützelemente bestehen, welche im Abstand voneinander im wesentlichen parallel zur Achse der Kokille (10) angeordnet sind, daß die Stützelemente nach innen aufeinanderzu gekrümmt sind und entsprechend angrenzend an die nach innen gekrümmten Seitenwände der Kokille angeordnet sind, und angrenzend an die Stützelemente Einrichtungen zum Sprühen eines flüssigen Kühlmittels gegen die gekrümmten Flächen des Stranges durch öffnungen der Stützelemente vorgesehen sind.

3. Strangstützelemente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strangstützelemente aus einem Gitter (45, 46) mit im Abstand angeordneten, sich parallel zur Achse der Kokille erstreckenden Stäben (48; 60, 6l; 80) und mit Abstand zueinander angeordneten, mit diesen verbundenen Querstäben (49; 63, 64, 65) besteht, und daß die Querstäbe so geformt sind, daß sie dem Gitter einen gekrümmten Verlauf geben.

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4. Strangstützelemente nach Anspruch J3# dadurch gekennzeichnet , daß die im Abstand parallel zueinander angeordneten Stäbe (60, 6l) eine wesentliche Breite aufweisen und in Abständen mit Löchern (67, 68) zum Sprühen von Kühlmittel durch dieselben gegen den Strang versehen sind.

5. Strangstützelemente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus im wesentlichen dreieckigen Metallplatten (80) bestehen, welche mit einer Kante im wesentlichen parallel zum und angrenzend an den Auslaß der Kokille angeordnet sind, und daß die Platten Löcher (8l) zum Hindurchsprühen von Kühlmittel auf den Strang aufweisen.

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