DE2402343A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallen, insbesondere von stahl - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen, insbesondere von Stahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen, insbesondere von Stahl0 Ds fließende Metall wird bei seinem Durchlauf durch eine Kokille indirekt abgekühlt. Das durchlaufende flüssige Material verfestigt sich allmählich zu einem Stab1 in dem der Kern zuerst noch geschmolzen ist und die äußere Hülle oder Kruste sich allmählich verfestigt und immer dicker wird0 Der Stab löst sich dann von den Wänden der Kokille0 Am Ausgang der Kokille wird der Stab direkt mit einer Kühlflüssigkeit abgekühlt0 Der Gießvorgang läuft so ab, daß flüssiges Metall standig durch die Kokille geleitet wird, die an beiden Enden offen ist, Die Wände der Kokille werden intensiv gekühlt, wodurch der Stab zuerst eine dünne Haut erhält. So bildet sich aus dem Gießmaterial ein viereckiger Stab, dessen Formen denen der Kokille entsprechen. Am Ausgang der Kokille wird der fertige Stab mit einer vorgewählten Geschwindigkeit herausgezogen. Diese Geschwindigkeit muß mit der Geschwindigkeit übereinstimmen, mit der das flüssige Metall eingeführt wird0 A$,? Ausgang der Kokille wird der Stab weiter abgekühlt, indem er direkt mit einer Kühlflüssigkeit in Berührung gebracht wird, z.B. mit einem Wasserstrahl. Der starke Wasserstrahl bewirkt das Erhärten des Stabes. Der letztgenannte Abkühlungsprozeß wird auch die zweite Abkühlungsphase genannt, während die indirekte Abkühlung innerhalb der Kokille die erste Abkühlungsphase ist. Bei den konventionellen Dauergießverfahren von Metallen und Stahlsorten sind erhebliche Schwierigkeiten technischer Art aufgetreten, insbesondere das Zerreißen der in der Kokille gebildeten Haut des gegossenen Stabes0 In einem solchen Falle tritt aus dem Kern des Stabes das geschmolzene Metall heraus. Andere technische Probleme, die noch nicht zufriedenstellend gelöst sind, treten dann in Erscheinung, wenn bei dem Dauergießprozeß die Wärmeübergangswerte analysiert werden. Eine solche Analyse zeigt den gesamten Wärmeübergang unter Einfluß des Kühlwassers, so wie er vom geschmolzenen Kern des Stabes ausgeht, und wo die sog. latente Kristallisationswärme auftritt. Der Gesamtwärmefluß setzt sich aus der Summe der Wärmeübergangswiderstände der verschiedenen Schichten zusammen, die die Wärme zu überwinden hat, um zum Kühlwasser zu gelangen. Die Anzahl und die Eigenschaften der verschiedenen Schichten, oder besser gesagt der verschiedenen Strecken innerhalb der Kokille sind unterschiedlich. Die Strecke innerhalb der Kokille von der Einfüllstelle des Metalles bis zum zweiten Abkühlungsstadium (also bis zur direkten Berührung der Kühlflüssigkeit) kann in drei wesentliche Abschnitte aufgeteilt werden.
• 1. Abschnitt In diesem ersten Abschnitt, auch erstes Stadium genannt, hat der Wärmefluß eine dünne kristalline Metalikruste zu Uberwinden, die sich unmittelbar beim Einfüllen des Metalles bildet, d.h. beim Kontakt der Gießmasse mit den Wänden der Kokille.
• Die zweite zu Uberwindende Schicht besteht aus der Wand der Kokille, die normalerweise aus Kupfer ist, durch die der Warmefluß auf das KUhlwasser Ubergeht.
• 2. Abschnitt (auch Loslösungszone genannt) In diesem Stadium erhalt die kristalline Kruste, die sich im ersten Abschnitt gebildet hat, allmahlich eine Dicke und eine mechanische Festigkeit, die vorläufig genügt. In diesem Stadium erfolgt auch das Lostrennen des Stabes von den Kokillenwänden, und zwar im Verlaufe der Volumenminderung, die durch das Absinken der Temperatur bedingt ist- (Schrumpfprozeß). Aus verschiedenen Gründen erfolgt dieser Loslösungsprozeß nicht gleichmäßig Uber den gesamten Umfang, d.h. Uber die gesamte Außenflache des Stabes, sondern im allgemeinen nur auf einer gewissen begrenzten Strecke der Kokille.
• 3. Abschnitt In diesem Abschnitt geht der Schrumpfprozeß weiter vor sich.
• Der Stab löst sich immer mehr von den Wanden der Kokille.
• Zwischen Stab und Kokille bildet sich eine gasförmige Trennwand. Damit geht der enge Kontakt zwischen der Kokillenwand und der Kruste des Stabes, der noch im ersten Abschnitt bestand, verloren. Der Wärmeübergang vom Stab zur Kokille kann nunmehr nur noch.durch Abstrahlung oder Knvektion erfolgen.
• Folglich erhöht sich in diesem Abschnitt der WärmeUbergangswiderstand im Vergleich zum ersten Abschnitt. Dazu kommt noch der Widerstand, der dadurch gebildet wird, daß die Kruste (wenn auch nur etwas) immer dicker wird. Es-ist allgemein bekannt, daß der Wärmeübergang bei Eisen und Eisenlegierungen verhaltnismäßig klein ist im Vergleich zu den Werten bei Kupfer, Aluminium und anderen guten Wärmeleitern.
• Während des dritten Abschnittes sinken die Warmeubergangswerte zum Ausgang der Kokille hin immer weiter ab, während die Dicke der sich verfestigenden Kruste des Stabes in dem Maße zunimrt, wie die Wärme mengenmaßig die anwachsende Dicke. der Gastrennschicht überwindet. Man schatzt, daß in der Gasschicht allein ein Wärmewiderstandswert von 90 P besteht, wenn der gesamte Weg, den die Wäre von der Grenze zwischen flüssigem Kern und Kruste bis zur Wand der Kokille, die an das Kühlwasser grenzt, Mit 100 f bewertet wird, Die Tenperaturkurve, die durch die verschiedenen beschriebenen Schichten geht, ist sehr koipliziert. Sie andert sich in den Maße, wie die Temperatur in der sich erhärtenden Kruste des Stabes ansteigt und die Terperatur der inneren Oberfläche der Kokille abnixat.
• So besteht z.B. im ersten Abschnitt ein enger Kontakt zwischen den geschiolzenen Metall und der Wand der Kokille. Der Stab hat an der Oberflache Texperaturen in der Größenordnung von 400 bis 7000 C, während am Ausgang der Kokille an der Oberflache des Stabes ii aligereinen Teiperaturen von 1000 bis 12000 C herrschen.- Die Temperatur an der inneren Oberfläche der Kokille liegt bei etwa 1000 C.
• Gerade 0. Ausgang der Kokille erhält der Stab eine starke zweite Abkühlung. Dieser starke iUreesturz bewirkt die allen Technikern bekannten Probleme, die bis jetzt noch nicht vollständig und zufriedenstellend gelöst werden konnten.
• Andere Gesichtspunkte der technischen Probleme, die in diesem Zusammenhang auftreten, beruhen auf der Tatsache, daß bei Stäben mit großen Querschnitten, insbesondere bei flachen Querschnitten (Brammen), die Loslösung oder besser gesagt Ablösung der größeren Flächen unter Einfluß des ferrostatischen Druckes ein Anschwellen der festen Schicht der größeren Flächen bewirkt. Diese bleiben viel länger mit den entsprechenden Wänden der Kokille in Kontakt. Infolgedessen ist der Fluß der austretenden Warme im zentralen Teil großer Flachen größer als bei den kleineren Flachen. Logischerweise ist deshalb die feste Kruste an den großen Flächen dicker als an den kleinen Flächen.
• Bei den Stäben mit quadratischen Querschnitt, die kleine oder mittlere Abmessungen haben, sind die Wärmeverluste an den Kanten größer. Daher ist die feste Kruste im Bereich der Kanten dicker als im tentrum der Flächen.
• Es ist bekannt, daß auch bei Stangen mit breiten Querschnitten und ungleichen Seiten der Losläsungsprozeß nicht auf dem ganzen Umfang des Stabes gleichmäßig erfolgt. Bei einem quadratischen Stab z.B. lösen sich zuerst zwei Flachen und die Kante dazwischen. Daraus folgt eine stark unterschiedliche Abkühlung und naturgemäß auch ein Unterschied in der Dicke der festen oder kristallinen Kruste.
• Am Ausgang der Kokille, wo der Stab eine starke AbkUhlung durch direkte BerUhrung mit Wasser erfährt (zweite KUhlungsstufe), wirkt sich die unterschiedliche Dicke der Oberflächen des Stabes in Form von Kontraktionen aus. Die Profile verändern sich oder verziehen sich. Es ist am Ausgang der Kokille ein unvorhergesehenes Ansteigen des Wärmeflusses festzustellen. Der Wdrmewert ist nun nicht mehr abhängig von der Dicke der festen Schicht des Stabes. Die Dicke bildete bisher das größte Hindernis fUr den Wärmeabfluß. Es ist tatsächlich bekannt, daß die Menge des auf den Stab gespritzten Wassers, abgesehen von einem gewissen begrenzten Wert, nicht die Geschwindigkeit des Dickerwerdens der festen Kruste beschleunigen kann.
• Daraus folgt, daß eine Erhöhung der Wassermenge keine spürbare Reduzierung der metallurgischen Länge des Stabes bewirkt. In jedem Falle wird die Geschwindigkeit des Anwachsens der Dicke der festen Kruste oder kristallinen Schicht nicht mit der Größe des Stabquerschnittes in Verbindung gebracht. Unter gleichen Kuhlbedingungen oder gleicher Durchlaufgeschwindigkeit der Stäbe bleibt das Dickerwerden der festen Schicht bei allen Stangen gleich, und zwar unabhängig vom Querschnitt.
• Nachdem diese Abkuhlungsgrenzen erreicht sind, wird das Dickerwerden der festen Schicht und die metallurgische Länge des Stabes nur noch von der Zeit des Verbleibens des Stabes in der Kokille beeinflußt. NatUrlich wird man dieses längere Verweilen innerhalb der Kokille in-gewissen Fällen vorteilhaft anwenden, z.B. beim Herstellen von großen Stäben. Man kennt auch den sog. Begriff des Beherrschens des Gießflusses" in Zusammenhang mit der Bildung der festen Kruste. Bei Gleichheit des ferrostatischen Druckes werden höhere Leistungen verlangt, ebenfalls hinsichtlich des Stangenquerschnittes. Es ist klar, daß bei gleicher Höhe der flüssigen Säulen bei einem Behälter mit kleinem Volumen eine Wand mit geringer Dicke genugbnd ist, die hingegen nicht ausreicht, mit Sicherheit ein großes Gießvolumen aufzunehmen, das gegen systematisch und schlagartig auftretende mechanische Beanspruchungen geschützt werden soll.
• Weil also gewisse Abkuhlungsbedingungen nicht abzuschaffen sind, die ein Maximum in bezug auf den Wärmefluß verlangen, und zwar auf jedem Niveau, mUssen die transversalen Dimensionen der Stäbe vergrößert und die Zeit der Beruhrung des Stabes rit der Kokillenwand verlängert werden. Dadurch wird erreicht, daß am Ausgang der Kokille der Stab entsprechend wobusto Dirontionen hat*- Es ist einleuchtend, daß dioso erhöhte Aufenthaltszeit des Stabes in der Kokille wesentlich an den Wärmeübergangswiderstand der Gasschicht zwischen Stab und Kokille gebunden ist.
• Die Erhöhung der Beruhrungszeit von Kokillenwand und Stab kann auf zwei Arten erfolgen: durch Verringerung der Durchlaufgeschwindigkeit des Stabes oder durch Erhöhung der Kokillenlänge.
• Nimmt man z.B. einen Stab von 150 x 150 - Querschnitt, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 bis 3 1 pro Minute gegossen werden soll. Die Kokille soll 70 ci haben, wobei der obere Sicherungsrand 10 ci betragen soll. Die erste Zone (mit den besten Kontakt) beträgt ca. 20 bis 25 cm. Dcmn folgt die Loslösezone von etwa 5 cl. Der restliche Weg innerhalb der Kokille bis zu Ausgang (ca. 30 c) bereitet der Wärmeübergang einen erhöhten Widerstand, hauptsächlich infolge' der Gasschicht. Unter den vorgenannten Bedingungen lehrt die Erfahrung, doB der Stab am Ausgang der Kokille eine feste Kruste von etwa 12 bis 15 mm Dicke hat. Dabei ist auch das Zurückwerfen der Temperatur von der Oberfläche des Stabes zu berücksichtigen.
• Sofern der Stab hingegen einen viel größeren Querschnitt hat, z.B. als Braiie von 200 bis 1000 mm, wäre dies. Dicke unenU-gend, ui eine sichere Beherrschung des Flusses illit einer genU-genden Sicherheitsspanne zu gewährleisten. Man mUßte also die Durchlaufgeschwindigkeit der Bramme durch die Kokille herabsetzen.
• Andererseits stellt sich der Lösung dieses Problems durch eine lange Kokille die beschränkte KUhlwirkung infolge der bestehenden Gasschicht entgegen. Ferner muß noch die Reibung, die die Durchlaufgeschwindigkeit durch die Kokille sowie die Länge der Kokille beeinflußt, berücksichtigt werden. Es soll ja am Ausgang der Kokille ein Stab mit einer genugend starken festen Schicht erhalten werden.
• Bei jede Stabquerschnitt beeinflußt die Dicke der festen Kruste, die fUr das gute Gelingen des Gießprozesses wichtig ist, gleichzeitig ii großen und ganzen auch die Wärmemenge, die während des Aufenthaltes der Stange in der Kokille abgebaut werden iuß. Die Aufenthaltszeit der Stäbe in der Kokille ist-also u.a. von großen Einfluß.
• FUr die Ableitung der Wärme scheint die Verkürzung der Kokillenlänge ii ersten und zweiten sowie teilweise auch im dritten Abkuhlungsabschnitt, in dem die Kühlung durch einen starken Wasserstrahl erfolgt, wesentlich zu sein. Es muß jedoch mit einigen Schwierigkeiten infolge der knappen Sicherheitsmarge gerechnet werden. Es besteht die Gefahr des Entstehens von Spannungen durch die plötzliche AbkUhlung. Andere hinzutretende Faktoren können ebenfalls die Bildung von Rissen begunstigen, aus denen die weiche Gußmasse austritt. Diese Gefahr ist umso größer, je größer die Abmessungen der Stabe sind. Die Gefahr der Deformierung der Stange im ersten Kuhlabschnitt in der Kokille ist sehr groß. Das zu gießende Material erhält erst nur eine dUnne Schicht festen Metalls. Eine starke mechanische Unterstützung ist daher erforderlich. Diese muß durch die Kokille gewährleistet sein, damit die gewünschte Stabform entsteht. Sobald die sich härtende Schicht eine genUgende Dicke erhalten hat und sich von der Kokillenwand löst, vermindert sich ziemlich schnell die Notwendigkeit einer mechanischen StUtze der Kruste. Diese StUtze war vorher eine absolute Notwndigkeit. Bestehen bleibt hingegen die Notwendigkeit eines unveränderten merklichen Wärmeflusses, um schnellstmöglich die Wärmemenge abzubauen, die erforderlich ist, um der festen Schicht die erforderliche Dicke zu geben, um die Kokille ohne Perforationen oder Risse in der Haut zu verlassen.
• Somit ergibt sich, daß das Haupthindernis im Vorhandensein der Gasschicht besteht. Andererseits kann die Abwesenheit einer mechanischen StUtze unmittelbar nach dem Loslösen des Stabes von der Kokillenwand nicht als völlig Uberflüssig betrachtet werden, da die Dicke der festen Haut noch gering ist und infolgedessen gegen alle systematischen oder schlagartig auftretenden mechanischen Beanspruchungen geschUtzt werden muß. Die Haut selbst ist noch nicht stark genugZ um entsprechend geschUtzt zu sein. Um den obigen AnsprUchen zu genUgen, müssen die Kokillenwände nach dem Loslösen des Stabes den Stab weiterhin begleiten und, unabhängig von der Dicke der Stäbe, in kUrzest möglichem Abstand umhUllen, um eine sekundäre Kühlung bei einer genUgend dicken erhärteten Kruste zu gewährleisten.
• Viele Probleme, die bei den konventionellen Gießverfahren auftreten, werden durch die vorliegende Erfindung gelöst. In der Kokillenzone, in der die Loslösung des Stabes erfolgt (und vor der zweiten Kuhiphase) setzt sich der indirekte KUhlprozeß des Stabes fort. Gleichzeitig wird mit mechanischen Mitteln ein einwandfreier Durchlauf des Stabes durch die Kokille entsprechend der nachfolgenden Beschreibung gewährleistet.
• Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen dar, die eine von außen kUhlbare Kokille enthält und mit einer Vielzahl von Rollen fUr die Entnahme der erhärteten Stäbe ausgerUstet ist. Charakteristisch ist an dieser Maschine, daß an der Loslösungszone des Stabes von der Wand innerhalb der Kokille mehrere Wände angeordnet sind, die aus Metallen bestehen, die gute Wärieleiter sind. Diese Wände sind gut von außen gekühlt, Sie drUcken elastisch gegen den Umfang der Stäbe.
• Durch die direkte Beruhrung des Stabes mit der beweglichen Metallwand der Kokille wird eine indirekte Kühlung des Stabes erreicht, die bemerkenswert hoch ist, weil keine Gasschicht als Hindernis dazwischen ist0 Die Gasschicht ist bei dem konventionellen Gießverfahren il dritten KUhlungsabschnitt der Kokille genugend bekannt. Bei der vorliegenden Erfindung ist bei gleicher Aufenthaltszeit des Stabes in der Kokille jedoch die Geschwindigkeit der Verdickung der kristallinen Schicht (Kruste) größer. Dadurch kann ein schnelleres Gießen erzielt werden. Wenn außerdem einmal die Kruste bricht, ist es erfindungsgeiäß so, als wenn dieser Bruch bei einer direkten BerUhrung mit der Kokillenwand erfolgen wUrde. Die auftretende flUssige Masse verfestigt sich unmittelbar bei BerUhrung mit den beweglichen und gekUhlten Wänden. Bei dem konventionellen Verfahren gelangt der flüssige Guß auf einer kurzen Strecke in die durch das'Gas gebildete Zwischenschicht, während erfindungsgemäß die beweglichen Wände, die iastisch gegen den-Stab gedrückt sind, den Fluß aufhalten.
• Die durch die beweglichen Wände erfolgende indirekte Abkühlung ist intensiver als bei der AbkUhlung im dritten Abschnitt einer konventionellen Kokille0 Außerdem ist sie gleichmäßiger, da die beim traditionellen Verfahren auftretende ungleichmäßige Ablösung erfindungsgemäß nicht erfolgt. Infolgedessen ist auch der Nachteil einer ungleichmäßigen Wärmeableitung vermieden.
• Von Anfang an werden also unterschiedliche Dicken der kristallinen Schicht vermieden, die normalerweise im zweiten Kuhlprozeß das Auftreten lokaler oder zusammenhängender Spannungen bewirken.
• Durch die verbesserten technischen "Austouschbedingungen" gelangt der Stab mit einer bedeutend niedrigeren Temperatur als beim traditionellen Verfahren zum Ausgang der Kokille. Das technische Herstellungsrisiko, das bei der Herstellung der Stäbe immer bestand, wird dadurch bedeutend reduziert (Bildung von Spannungen, Rissen und ähnlichen weiteren Unannehmlichkeiten).
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die beweglichen Wände den Stab wirkungsvoll halten. Dadurch wird ein sicherer und schnellerer Durchlaufprozeß bzw. Austrittsprozeß des Stabes aus der Kokille erreicht. Die Produktion kann also schneller und größer werden.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben; Es zeigt: Fig. 1 die Vorrichtung nach der Erfindung schematisch, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt nach II-II der Fig. 1, Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstab Schnitte einiger Konstruktionsteile, Fig0 5 und 6 Diagramme, aus denen der Wärmefluß und der Stützeffekt ersichtlich sind, wobei ein Vergleich zwischen einer konventionellen Kokille und einer erfindungsgemäßen Kokille erkennbar ists Nach Fig. 1 fließt das geschmolzene Metall von einem Behälter 1 zu der darunter befindlichen Kokille 2, die schwingbar sein kann. Bei Beruhrung des geschmolzenen Metalles mit der Kokille 2, die von außen her stark gekUhlt wird (Pfeile A), bildet sich eine dUnne Haut oder Kruste 3a, die den Guß umhüllt und die sich im Laufe des weiteren Durchgangs durch die Kokille verdickt und erhärtet. Die Kruste erhält bald eine zufriedenstellende Dicke, der Stab 3 löst sich auf seinem Wege durch die Kokille von der Wand der Kokille 2 und es bildet sich ein aus Gas bestehender Zwischenraum 4.
• Sofort nach Beginn des vorgenannten Ablösungsprozesses durchläuft der Stab 3 eine lange Strecke, in der er mit den Wänden der Kokille, die aus einem gut leitenden Metall bestehen und von außen gut gekühlt sind, in BerUhrung bleibt. Die Wände werden elastisch gegen den Umfang des Stabes gedrUckt, so daß zwischen diesen Wänden und den Stab 3 praktisch keine (oder gegebenenfalls eine ganz geringe) Gaszwischenschicht besteht.
• Die indirekte Abkuhlungszone, die praktisch die dritte Zone einer konventionellen Kokille ersetzt, ist auf einer der Schemazeichnungen näher dargestellt.
• Die Vorrichtung hat eine Anzahl indirekter Kühlvorrichtungen, die zusamengefaBt it 5 (Eig. 2) bezeichnet und an eine Gestell der Vorrichtung befestigt sind. Jede dieser Kuhlgruppen 5 besteht ihrerseits aus vier Teleskopelenenten 6, die den Stab 3 umgeben und sofort ar Ausgang der Kokille 2 beginnen.
• Jedes Element 6 hat einen zylindrischen Rohrkörper 7, dessen Achse im wesentlichen senkrecht zur Achse des Stabes 3 steht und in dem innen koaxial und gleitend ein zweiter rohrfärmiger Körper 8 aus Metall angeordnet ist, der eine größere Länge hat als der Rohrkörper 7. Der Rohrkörper 8 ist am unteren, gegen den Stab 3 gerichteten Ende 9 gschlossen. Er soll aus Kupfer sein. Das andere Ende ist offen und it einer ringförmigen Flansch 8a versehen, der einen größeren Durchmesser hat als der Rohrkörper 7.
• Innen und achsgleich -mit dem Rohrkörper 8 ist ein KUhlwasserzuleitungsrohr 11 angebracht, das bis in die Nähe der Wand 9 geht und am Ende eine DUse aufweist. Nachdem das indirekte KUhlwasser auch die Seitenwand des Rohrkörpers 8'gekuhlt hat, entweicht es an den offenen Ende-und wird durch die Maschine abgeleitet.
• Auf dem Mohr 11, das von einem Deckel 107, der lose am Rohrkörper 7 angebracht ist, gehalten wird, ist ein Element 23 angeordnet, gegen das sich ein Ende einer Feder 10 abstutzt.
• Das andere Ende der Feder 10 wird von der Scheibe 21 eines AndrUckorgans 20 gehalten, die lose in dem Rohrkörper 8 angeordnet ist. Das AndrUckorgan 20, das von dem Leitungsrohr 11 gestUtzt-und geführt wird, ist mit einer Vielzahl von Flügeln 22 ausgerustet, die-gegen den Boden 9 gerichtet sind und-gleichmäßig durch die Feder 10 angedrückt werden. Der Rohrkörper 8 wird gegen den Stab 3 gedruckt, so daß der Boden 9 ständig mit dem Stab 3 in Beruhrung steht. Der Abstand jedes Rohrkörpers 8 zum Stab 3 ist durch den Rohrkörper 7 auf wenige Millimeter begrenzt, da der Durchgang der Kuppel nicht behindert werden darf. Der Ringflansch 8a bewirkt eine Begrenzung des Abstandes.
• Die erforderliche Kraft zur Gewährleistung einer guten Beruhrung zwischen den Bodenwänden 9 der Rohrkörper 8 und der Oberfläche des Stabes 3 kann den ferrostatischen Druck erreichen, der in dem entsprechenden Niveau herrscht. Es kann z.B. bei 1,5 m Oberfläche des Gusses in der Kokille 2 ein Wert von 1 kg/cm2 erreicht werden. Die Federn 10 mUssen auf verschiedene Werte geeicht sein und im Verhältnis der Entfernung von der Oberfläche des Fusses berechnet sein.
• Die Gesamtheit der Böden 9, die die Wände für die indirekte KUhlung des Stabes 3 bilden, und zwar sofort nach der Ablösung von der Innenwand der Kokille 2, bewirkt eine Reibung, durch die eine Schmierung dieser Böden erforderlich ist.
• (z.B. mit Grafit in festem Zustand oder gemischt mit Fett, öl oder ähnlichem.) Nach Fig. 2 werden die Rohrkörper 7, 7a, 7b und 7c von Platten 12, 12a, 12b und 12c getragen, die im Winkel mittels Bolzen oder Schrauben 13 und Keilen 14 befestigt sind und einen viereckigen Rahmen bilden. Jeder dieser Rahmen wird mittels einer Befestigung, die diesen Rahmen selbst eine Verschiebung um einige Zentimeter orthogonal in beide Richtungen in der horizontalen Ebene ermöglichen, in dem nicht gezeigten Maschinenkörper gehalten. In Fig. 3 ist lediglich zum besseren Verständnis ein Beispiel dieser Befestigungsart gezeigt. Jeder Ständer 18 des Maschinenkörpers, der sich in unmittelbarer Nähe jedes der winkeligen Rahmen befindet, ist mit einer festen Stützplatte (Kragplatte) 17 ausgerüstet, zu der ein Winkelstuck 19 paßt, das ebenfalls am Ständer 18 mittels Schraube und Mutter 21 und 22 aqpbracht ist und einen Sitz 16 bildet.
• In diesem Sitz ist gleitend ein Ansatz 15 angeordnet, der mit den Platten 12, die den Rahmen bilden, fest verbunden ist.
• Der Rahmen ist in der horizontalen Ebene so gestaltet, daß sich jede Gruppe 5 in idealer Weise -jeder Bewegung des Stabes 3 anpassen kann und damit ein ständiger indirekter Kühlkontakt der Wände oder Böden 9 auf den Umfang des Stabes gegeben ist.
• In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel hat der Stab einen viereckigen Querschnitt mit kleinen Abmessungen. Die Wände oder Böden 9 der Rohrkörper 8 fur die indirekte Kühlung des Stabes sind glatt und haben Abmessungen, die etwas geringer sind als die Strecken zwischen den freien Kanten.
• Bei Stäben mit kurvenförmigen Flächen oder -Stäben mit rundem Querschnitt werden die Rohrkörper 8 xit Böden 9 in entsprechender Form ausgebildet, um die gewünschte BerUhrung mit der Oberfläche des Stabes zu gewährleisten.
• Sofern außerdem die Abmessungen der Stäbe größer sind, wie z.B. bei Brammen, kann fUr jede Fläche des Stabes eine größere Anzahl von Elementen 6 aneinandergereiht werden, so das ein Mbsaikbild entsteht'(Fig. 4)j wobei zwischen den Rohrkörpern 8 ein Spiel gegeben ist, so daß die Elemente sich nicht gegen seitig in den kleinen Bewegungen behindern, die durch die Anpassung an die dimensionalen Variationen des Stabes bedingt sind. Die Oberfläche der Böden 9 dieser Rohrkörper 8 kann von 2 wenigen Quadratzentimetern bis zu beispielsweise 20 bis 30 cm variieren, um auch ein größeres StUck der Oberfläche des Stabes zu erreichen. Per Zweck der Unterteilung der Wand fUr die indirekte Kühlung ist eine bessere Anpassung an die Oberfläche des Stabes, besonders im Falle von Verwindungen und Ungenauigkeiten.
• Der Stab 3, der aus der indirekten Kilhlzone, wo die Kühlung durch die Kuhlgruppen 5 bewirkt wird, heraustritt, wird in bekannter Weise durch Auszugsrollen 24 weiterbefördert. Anschließend folgt eine starke zweite Abkühlung (Pfeile'B).
• Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in den Diagrammen der Fig. 5 und 6 verdeutlicht. Das Schema in Fig. 5 zeigt bei 102 eine konventionelle Kokille, die in bekannte drei KUhlabschnitte (Abschnitt I, Abschnitt II, Abschnitt III) aufgeteilt ist und in der der Stab 3 die vorbeschriebene Behandlung erfährt. Fig. 6 hingegen zeigt die Kokille 2. Es sind noch die Abkuhlungsabschnitte I und II aufgeführt, während der dritte AbkUhlungsabschnitt praktisch nicht' mehr in dieser Weise existiert. Die Abbildung zeigt, daß der dritte Abschnitt vollsttlndig durch die Gruppen 5, die nach der Erfindung die indirekte Kühlung bewirken, ersetzt wird. Zu Vergleichszwecken ist die Kokille 102 in Fig. 5 genau so lang ausgelegt wie die Kokille 2 nach der Erfindung.
• Auf beiden Darstellungen bezeichnen die Pfeile A die erste KUhlphase, während die Pfeile B die zweite KUhlphase bezeichnen. Die Kurve X gibt einen Uberblick Uber die Stützung und Uber die mechanische Beherrschung, die die Kokille gewährt.
• Die Kurve Y dagegen zeigt den Wärmeflußverlauf beim Kuhlprozeß, ausgehend vom flüssigen Kern des Stabes. Wenn die Kurven X aus beiden Darstellungen gegenubergestellt werden, so sieht man, wie in beiden Fällen der mechanische StUtzeffekt der Kokille,der anfangs 100 % beträgt, im ersten und zweiten KUhlabschnitt geringer wird, und zwar in dem Maße, wie sich die kristalline Haut verdickt. Im zweiten Kuhlabschnitt zeigt die schraffierte Kurve eine Unsicherheit des weiteren Verlaufs, die auf die anfänglich nicht gut definierbare Loslösung des Stabes von der Wand der Kokille zuruckzufuhren ist. In Fig. 5 sieht man, daß im dritten KUhlabschnitt der Kokille der mshanische Stützeffekt kontinuierlich abnimmt (der Zwischenraum aus Gas vergrößert sich), während in Fig. 6 dargestellt ist, wie ein kleiner Teil der Kokille zuerst noch im dritten KUhlabschnitt so aussieht wie im dritten KUhlabschnitt der Fig. 5.
• Dann aber wird der Stab von dem neuen System der Erfindung aufgenommen. Es wird wieder ein höherer Wert festgestellt, der fast den Anfangswert von 100 % erreicht. Nach den Kurven Y der Fig. 5 und 6 geht in beiden Fällen der Wärmefluß von dem geschmolzenen Kern des Stabes aus. Bei der Berührung des flUssigen Metalls mit der Kokillenwand ergibt sich der Maximalwert.
• Dieser Wärmewert sinkt beim Durchgang durch den ersten KUhlabschnitt (Bildung und langsame Verdickung der kristallinen Kruste) leicht ab. Im zweiten KUhlabschnitt vermindert er sich abrupt. Dort beginnt auch der Loslösungsprozeß des Stabes von den Wänden der Kokille, es bildet sich die bekannte gasförmige Zwischenschicht.
• Fig. 5 zeigt den abnehmenden Wärmefluß beim Durchgang durch den dritten KUhlabschnitt. Die Temperatur fällt noch mehr ab, bis zu einem Minimalwert, der beim Austritt aus der Kokille erreicht wird.
• Hier wirkt die sekundäre Kühlung. Es tritt ein plötzlicher Temperaturanstieg auf, der die Gefahr von Spannungen, Rissen, Verwindungen und Brüchen der kristallinen Kruste mit Austritt der Gußmasse mit sich bringen kann.
• Nach Fig. 6 dagegen zeigt beim Eintritt des Stabes in die Maschine der Wärmefluß, der vom flüssigen Kern des Stabes ausgeht, eine steigende Temperatur, die zuerst fast an die Ausgangswerte herankommt. Sodann bleibt die Temperatur ziemlich konstant auf der ganzen Maschinenlänge. Beim Austritt aus der Maschine, wo der Stab die sekundäre AbkUhlung erfährt, zeigt der austretende Wärmefluß noch einmal eine abrupte Erhöhung, die jedoch beträchtlich niedriger ist als die nach Fig. 5. Die Gefahr der Bildung von Spannungen , Rissen, Verwindungen und BrUchen der kristallinen Kruste ist weitgehend gemindert. Die Kuhlung wird gleichmäßiger, wie auch die Verdickung der Kruste während des Durchlaufprozesses auf dem ganzen Umfang gleichmäßiger wird. Man hat den Durchlauf besser in der Hand, man erreicht einen schnelleren Durchlauf des Stabes unter gleichen Bedingungen und die technischen Probleme, die oben beschrieben wurden, werden gelöst.
• Um den Teleskopelementen 6 eine bessere Führung der durchlaufenden Stabe zu ermöglichen und einen besseren Kontakt mit der Fläche der Stäbe zu gewährleisten, können die Rahmen der Kühlgruppen 5 so konstruiert sein, daß den einzelnen Platten 12, 12a usw. begrenzte Bewegungen (i allgemeinen 1 cm) zur Stange hin und von der Stange weg ermöglicht werden. Diese Platten, die gegen den Stab gedruckt werden, werden unabhangig voneinander bedient. Jeder Rahmen behält die oben Beschriebene Bewegungsfreiheit am Maschinenständer bei. FUr ledern Rahmen kann der Bereich, der durch die Rahmen um den Stab herum gebildet wird, variiert werden. Diese Möglichkeit ist beim Durchgang von Kuppel vorteilhaft. Außerdem können die Rohrkörper 8 einzeln oder gemeinsam mit Hilfe von Metallfedern, durch die Schwerkraft, die durch Hebel gesteuert wird, mit Hilfe von Gas oder DruckflUssigkeit oder anderen in der Branche bekannten technischen Mitteln gegen den Umfang des Stabes 3 gedrückt werden.
• Die gesamte Anordnung der Rahmen 5 kann in Vorschubrichtung des Stabes schwingen, und zwar gemeinsam mit oder unabhängig von der Kokille. Die Schwingung kann jedoch auch vermieden werden.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Kontinuierliches Gießverfahren von Metallen, insbesondere von Stahl, mittels einer Kokille, in die geschmolzenes Metall eingeführt wird, das in der Kokille indirekt abgekühlt wird, wobei ein Stab entsteht, dessen Kern zuerst noch in geschmolzenem Zustand ist und der eine dUnne Haut oder Kruste hat, die sich verfestigt und langsam immer dicker wird und wobei der Stab einem sekundären Kuhlprozeß mittels KUhlflUssigkeit, die mit den Kokillenwänden in Berührung gebracht wird, ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ab einer bestimmten Stelle von der Kokillenwand losgelöste Stab vor der sekundären KUhlung weiter indirekt gekühlt und mechanisch geführt wird, wobei quer zur Vorschubrichtung des Stabes ein Druck ausgeubt wird.

2. Vorrichtung zur DurchfUhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer von außen gekühlten Kokille und mehreren Ausziehrollen fUr das Herausziehen des hartgewordenen Stabes, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ablösungszone des Stabes (3) von den Innenwänden der Kokille (2) mehrere bewegliche Wände (9) aus einem gut wärmeleitenden Metall angeordnet sind, die eine starke Abkühlung ermöglichen und sich elastisch gegen den Umfang (3a) der Stange (3) drucken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Wände (9) unter sich unabhängig sind und unabhängig gegen den Umfang (3a) des Stabes (3) drUckbar sind, wobei der Andruck senkrecht auf die Durchlaufachse des Stabes (3) erfolgt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ablösungszone des Stabes (3) von der Kokille (2) wenigstens eine Kuhlvorrichtung (5) angeordnet ist, die den Stab während des Durchlaufes umgibt, daß der Kühlvorrichtung Ausziehrollen (24) nachgeordnet sind, daß die KUhlvorrichtung mehrere Rohrkörper (8) aufweist, die gleitend in Platten (12) der Kühivorrichtung senkrecht zur Durchlaufachse des Stabes (3) gelagert sind und an ihrem gegen den Stab gerichteten einen Ende einen geschlossenen Boden (9) aufweisen, während das andere Ende offen ist, daß die Rohrkörper mittels eine-r Feder (10) elastisch gegen den Stab (3) gedrückt sind, so daß die Böden (9) in Beruhrung mit dem Stab (3) bzw. mit der Oberfläche des Stabes (3a) bleiben und daß in jedem Rohrkörper (8) wenigstens ein Leitungsrohr (11) fUr die Kuhiwasserzuführung angeordnet ist, so daß die boden (9) stark abkühlbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rohrkörper (8) einen Anschlagsflansch (8a) aufweist, der ein Verschieben zum Stab (3) hin begrenzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,- dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrkörper (8) untereinander unabhangig sind, gekühlt werden und unabhängig voneinander gegen den Stab (3) andruckbar sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kühlvorrichtungen (5) längs des Durchlaufweges der Stange (3) in der Kokille (2) hintereinander angeordnet und Ausziehrollen (24) nachgeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (9) der Rohrkörper (8) zu mehreren Kühlvorrichtungen (5) mosaikartig angeordnet sind und unabhängig voneinander mit den Umfang (3a) des Stabes (3) in BerUhrung stehen.

9. Vorrichtung nach den Anspruchen 7 und 8, dadurch' gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtungen (5) in eine Schwingbewegung versetzbar sind, die mit der Schwingbewegung der Kokille (2) in Einklang steht.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühivorrichtungen (5) in Vorschubrichtung des Stabes (3) in Schwingbewegungen versetzbar sind.