DE2346038C3 - Schutzvorrichtung für eine Stranggießkokille beim Elektroschlacke-Umschmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für eine Stranggießkokille beim Elektroschlacke-Umschmelzen, die aus unterhalb der Stranggießkokille angeordneten, gegen die Oberfläche des Stranges verschiebbaren i chutzelementen besteht

Die AT-PS 1 85 514 offenbart röe Stranggießanlage, bei der sich unmittelbar unterhalb der Stranggießkokille federnd an den Strang angedrückt Führungsflächen befinden. Diese Führungsflächen schließen den Ringspalt zwischen Kokille und Strang nicht dicht ab, sondern sollen Durchbrechungen aufweisen, durch die das Kühlmittel unmittelbar auf den Strang auftrifft

Die DE-PS 8 67 149 offenbart einen unterhalb einer Stranggießkokille angeordneten Kühlring mit einem Schlitz für den Austritt von Kühlmittel gegen den Strang. Der Kühlring ist jedoch nicht segmentförmig ausgebildet und kann daher den Spalt gegenüber dem Strang nicht vollständig absperren.

Die DE-PS 9 68 081 offenbart eine Stranggießkokille mit zungenförmigen Fortsätzen am unteren Kokillenrand, die zur Aufteilung des Kühlwassermantels in einzelne Wasserstrahlen dienen. Die zungenförmigen Fortsätze sind starr und können daher die Kokille gegenüber dem Strang nicht abdichten.

Die Erstarrung des Stranges findet bei dem wesentlich langsamer fortschreitenden Elektroschlacke-Umschmelzen innerhalb der Stranggießkokille aufgrund eines ständigen Wärmeentzugs durch Kühlmedien statt, welche innerhalb eines Kokillenhohlraumes umgewälzt werden. Weitere Stellen der Abkühlung sind die bereits aus der Stranggießkokille ausgetretene Strangoberfläche und die Auflagefläche des Stranges auf einer ebenfalls gekühlten Unterlage, die zu Beginn des Umschmelzvorganges auch den unteren Abschluß der Stranggießkokille darstellt. Hieraus folgt, daß zwischen der schmelzflüssigen Zone im Bereich der Strangoberkante bzw. der Schmelzone und der Kokillenunterkante ein beträchtlicher Temperaturgradient auftritt der aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten eine erhebliche und nach unten zunehmende Querkontraktion des Stranges zur Folge hat Der Strang hat infolgedessen — im Längsschnitt gesehen — eine schwach konische Form. Durch die zunehmende Kontraktion wird die Abdichtwirkung des Stranges, der gemäß den obigen Ausführungen den unteren Verschluß der Stranggießkokille darstellt, erheblich beeinträchtigt Man kann zwar durch eine entsprechende Konizität der Stranggießkokille für einen gewissen Ausgleich sorgen, hat jedoch durch die Starrheit der Stranggießkokille nicht etwaige zeitliche Veränderungen der Kontraktion in der

ίο Hand, wie diese in besonders starkem Maße nach Beendigung des eigentlichen Stranggießens, insbesondere bei einer Verringerung der Elektrodenzahl auftreten, wenn der Gießkopf zum ausreichenden Nachspeisen des Sumpfes noch auf Temperatur gehalten werden muß. Desgleichen sollen in der gleichen Schmelzanlage unterschiedliche Legierungen umgeschmolzen und im Strang vergossen werden, die andere Schmelzparameter mit anderen Konsequenzen im Verfahrensablauf zur Folge haben. Auch hier gestattet die Starrheit der Anlagenkonstruktion keine beliebige Anpassung an die geänderten Schmelzparameter. Außerdem ist es möglich, daß durch Unregelmäßigkeiten im Gießprozeß Störungen dadurch auftreten, daß nicht unerhebliche Schlacken- und/oder Metallmengen durch den Ringspalt zwischen Stranggießkokille und Strang in den darunterliegenden Raum austreten. Hierzu gehören beispielsweise die örtliche Überhitzung der Schlacke, eine Wanderung der Liquidus-Solidus-Grenze des metallischen Sumpfes, sowie Risse in der sich an der Kokillenwand und auf der Strangoberfläche bildenden Sdrfackenhaut Abgesehen davon, daß dies zu einer Gefährdung des Bedienungspersonals und zu Beschädigungen der Vorrichtung führen kann, wird durch ein solches Ereignis der Prozeß meist unterbrochen und kann nicht wieder in Gang gesetzt werden.

Dies führt dazu, daß der bereits mit hohen Kosten

aufgebaute Teil des Stranges verworfen oder für mindere Zwecke eingesetzt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für eine Stranggießkokille beim Elektroschlacke-Umschmelzen anzugegen, durch die Durchbrüche bzw. Ausflüsse flüssiger Schlacke bzw.

geschmolzenen Metalls unterbunden werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfin-

dungsgemäß dadurch, daß unmittelbar unter der Unterkante der Stranggießkokille entlang ihres Umfanges mehrere Sperrglieder vorgesehen sind, deren dem Strang zugewandte Kanten bzw. Flächen der Strangquerschnittsform angepaßt sind

5C Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in der folgenden Weise benutzt werden: Da die Gefahr von Schlacke- oder Metalldurchbrüchen in der Phase vor Beendigung des Stranggießens relativ gering ist und hierbei erfahrungsgemäß kaum sogenannte »Ausläufer« auftreten, genügt es, die erfindungsgemäße Vorrichtung in Betriebsbereitschaft zu halten und beim ersten Anzeichen einer Gefahr entweder durch automatische Kontrollvorrichtungen oder von Hand an den Strang heranzufahren. Erst während des Nachspeisens empflehlt es sich, die Sperrglieder am Strang zur Anlage zu bringen. Es ist allerdings auch möglich, die Sperrglieder während des gesamten Umschmelzprozesses am Strang anliegen zu lassen. Zwischen den Sperrgliedern und den ihnen zugeordneten Antrieben werden in vorteilhafter Weise elastische Glieder vorgesehen, oder es wird ein Antrieb mit siner Eigenelastizität verwendet wie beispielsweise ein pneumatisch betätigter Druckzylinder. Hierdurch wird erreicht, daß die Sperrglieder auch

bei Oberflächenunebenheiten des Stranges stets an seiner Oberlfäche anliegen. Die Anzahl der Sperrglieder kann dabei in weiten Grenzen variiert werden. Mit einer größeren Anzahl von Sperrgliedern können jedoch Abweichungen von der regulären geometischen Form des Stranges leichter ausgeglichen werden. Bei einem Strang mit kreisförmigem Querschnitt haben sich in der Praxis acht Sperrglieder als vorteilhaft und ausreichend erwiesen. Zweckmäßig werden dabei die Sperrglieder als Sektoren eines Kreisringes ausgebildet, wobei die Luftspalte zwischen den einzelnen Sektoren so bemessen sind, das die Sektoren gerade noch über den minimalen Strangdurchmesser hinaus geringfügig in Richtung auf die Strangachse verschiebbar sind. Für die Herstellung von rechteckigen und quadratischen Strängen ist die Anordnung von vier Sperrgliedern ausreichend, wobei die Eckpunkte der Sperrglieder mit einer gewissen Überlappung bzw. Oberdeckung zu versehen sind.

Aus Raumersparnisgründen können dabei die Antriebsmittel für die Sperrglieder im wesentlichen parallel zur Kokillenachse angeordnet werden, wobei eine Übertragung der dann achsparallelen Antriebsbewegung auf die radiale Bewegungsrichtung der Sperrglieder durch Übertragungswinkel erfolgt. Durch Befestigung der Sperrglieder bzw. deren Lagerung an der Stranggießkokille können die für die Bewegung erforderlichen Spalte auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Die Wirkdamkeit des Erfindungsgegenstandes ist bereits gewährleistet, wenn die Sperrglieder massiv ausgeführt sind und eine bestimmte Wärmekapazität besitzen. Es ist jedoch — insbesondere beim Gießen größerer Strangdurchmesser vorteilhaft, die Sperrglieder als Hohlkörper auszubilden und mit Anschlüssen für ein Kühlmedium zu versehen. Auf diese Weise können die Sperrglieder auf einer Temperatur gehalten werden, die im wesentlichen der Umgebungstemperatur entspricht Etwa auftretende Flüssigkeitsausbrüche kommen bei Berührung mit den gekühlten Sperrgliedern durch Erstarrung sofort zum Stehen und erhöhen dadurch die Dichtwirkung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sei nachfolgend anhand der F i g. 1 bis 2 näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Elektroschlaf ke-Umschmelzvorrichtung während des Strangaufbaus durch mehrere Abschmelzelektroden und

Fig.2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß F i g. 1 parallel zur K^killenunterkante bzw. eine Draufsicht auf die einzelnen Sperrglieder und ihre Antriebsmittel.

In F i g. 1 ist mit 1 eine flüssigkeitsgekühite Stranggießkokille aus Kupfer mit einem flüssigkeitsdurchströmten Hohlraum 2 bezeichnet Die Stranggießkokille ruht mit ihrem Flansch 3 auf einem ortsfesten Rahmen 4, von dem weitere Einzelheiten der Übersichtlichkeit halber fortgelassen sind Die Vorrichtung ist in einer Phase unmittelbar vor Beendigung des Umschmelzens und Stranggießens dargestellt, während dem der Strang 5 gebildet worden ist Das obere Ende des Stranges 5 enthält einen Metallsumpf 6, auf dem wiederum eine Schlackenschicht 7 schwimmt In die Schlackenschicht tauchen zwei Abschmelzelektroden 8 ein, die an eine Stromquelle angeschlossen sind. Weder die Stromquelle noch die Elektrodeneinspannvorrichtung sind Gegenstand der Erfindung und daher der Einfachheit halber fortgelassen.

Der Strang 5 unterliegt nach seiner Erstarrung einer zunehmenden Kontraktion, wodurch zwischen Strung 5 und Stranggießkokille 1 ein in vertikaler Richtung zunehmend größer werdender Ringspalt 13 gebildet

ίο wird. Dieser Ringspalt ist mindestens teilweise mit erstarrter Schlacke gefüllt, die den Strang 5 in Form einer Schlackenhaut 14 überzieht und auf diesem haften bleibt Die Schlackenhaut 14 unterstützt die Abdichtung zwischen der Stranggießkokille 1 und dem Strang 5.

Auf einer Tragvorrichtung 9, die mittels der Gewindespindeln 10 und Spindelmuttern 11 in der Höhe verstellbar angeordnet ist, ruht ein Anfahrboden 12, der zu Beginn des Umschmelzvorganges die Unterseite der Stranggießkokille 1 dicht abschließt.

Unterhalb der Kokillenunterkante 15 sind, auf den Umfang der Kokille 1 verteilt, mehrere in Richtung auf die Strangoberfläche verschiebbare Sperrglieder 16 angeordnet, deren dem Strang zugekehrten Kanten bzw. Flächen der Form des Strangquerschnitts angepaßt sind. Die Sperrglieder 16 sind mittels Rollen 17 auf Führungsschienen 18 gelagert, die Teil eines zusätzlichen Rahmens 19 sind.

Auf dem Rahmen 19 ist für jedes der Sperrglieder 16 ein zugehöriges Antriebsmittel 20 in Form eines P'neumatikzylinders angeordnet Die Beaufschlagung mit Druckluft erfolgt über die Leitungen 21. Die Übertragung der Kolbenbewegung des Antriebsmittels 20 auf das zugehörige Sperrglied 16 erfolgt über eine Schubstange 22. Es ist auch möglich, die Führung der Sperrglieder 16 und die Befestigung der Antriebsmittel 20 an der Stranggießkokille 1 vorzunehmen, wobei dann jedoch die Schubstange 22 als winkelförmige Übertragungshebel auszuführen sind. In diesem Falle kann auf den Ofenrahmen 19 verzichtet werden.

In F i g. 2 sind gleiche Teile wie in F i g. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich eine Wiederholung an dieser Stelle erübrigt Es ist außerdem zu erkennen, daß die Sperrglieder 16 als Sektoren eines Kreisriinges ausgeführt und in ihrer räumlichen Lage m einem Kreisring vereinigt sind. Die Bewegungsrichtung der Sperrglieder ist durch die eingezeichneten Pfeile angegeben. Daraus ergibt sich, daß die Antriebsmittel hinsichtlich ihrer Betätigungsrichtung ebenfalls radial zur Strangachse ausgerichtet sein müssen. Es ist außerdem erkennbar, daß wegen des Kreisquerschnitts des Stranges 5 die ihm zugekehrten Kanten der Form des Strangquerschnittes angepaßt sind, d. h. den Radiu» des zu erzeugenden Stranges besitzen. In der Figur ist lediglich eins der Sperrglieder 16 mit Anschlüssen ZJ für ein Kühlmedium (Wasser) versehen. Es versteht sich, daß die Anschlüsse 23 auch an den übrigen Sperrgliedern vorgesehen sind. Die radiale Erstreckung der Sperrglieder 16 wird so getroffen, daß der Ringüpalt zwischen der Strangoberfläche und dem Kokillenhohlraum zuverlässig abgedichtet wird, wobei zweckmäßig

zusätzlich noch eine gewisse Überdeckung besteht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schutzvorrichtung für eine Stranggießkokille beim Elektroschlacke-Umschmelzen, die aus unterhalb der Stranggießkokille angeordneten, gegen die Oberfläche des Stranges verschiebbaren Schutzelementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter der Unterkante (15) der Stranggießkokille (1) entlang ihres Umfangs mehrere Sperrglieder (16) vorgesehen sind, deren dem Strang (5) zugewandte Kanten bzw. Flächen der Strangquerschnittsform angepaßt sind.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kokille (1) Antriebsmittel (20) und Lagerung (17/18) der Sperrglieder (16) befestigt sind.

3. Schutzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglieder (16) als Hohlkörper ausgebildet und mit Anschlüssen (23) für ein Kühlmedium versehen sind.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 für Rundstränge dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglieder (16) Sektoren eines Kreisringes sind.