DE2448275C2 - Stranggießkokille für Metalle mit elektromagnetischer Rührvorrichtung - Google Patents

Description

35

Die Erfindung betrifft eine Stranggieß-Kokille der im Anspruch 1 angegebenen Gattung, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 17 83 060 bekannt ist.

Infolge des den Kokillenhohlraum umgebenden, vom Kühlmittel durchflossenen Ringraums weisen die Induktionsspulen von dem schmelzflüssigen, von dem Magnetfeld beeinflußten Gußstrang meist einen erheblichen Abstand auf, der, wie der zwischen dem Anker und dem Stator eines Motors bestehende Spalt zu einem verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad führt. Dieser wird dadurch noch ungünstiger daß sich auch in den einzelnen Teilen der Stranggießkokille einschließlich dem den Kühlraum umgebenden Mantel Wirbelströme ausbilden können. Dies zwingt zur Verwendung unmagnetischer Metalle bzw. zur Konstruktion dieser Teile in Lamellenschichtung, um eine Schwächung des induzierten magnetischen Feldes zu vermeiden. Maßnahmen dieser A.rt verursachen jedoch erhebliche Kosten, ohne daß jedoch eine entscheidende Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht wurde. Wenn, wie bei der Kühlvorrichtung der vorgenannten Stranggieß-Kokille, die Induktionsspulen so angeordnet sind, daß ihre Innenfläche gleichzeitig zur Außenfläche des eigentlichen Kühlmittelquerschnittes wird, bilden die Spulen selbst einen Bestandteil des Kühlsystems, so daß ein Auswechseln der Spulen nicht ohne eineiUnterbrechung der Kühlmittelströmung möglich ist. Da die Spulen selbst eine erhebliche Wärme entwickeln, müssen sie, um einen ausreichenden Wirkungsgrad zu erzielen und gegebenenfalls auch Durchschläge durch die isolation der Leiter zu vermeiden, ausreichend gekühlt werden.

Bei der vorgenannten Kühlvorrichtung kann auch deshalb nur ein geringerer Kühlwirkungsgrad erzielt werden, weil bei der aufwärtsgerichteten Strömung nur ein Teil des Kühlmittels in Berührung mit dem Kokillenrohr gelangt

In Kühlkammern von Stranggieß-Kokillen ohne magnetische Beeinflussung des Gicßstrangs Umkehrströmungen hervorzurufen, ist an sich aus dem Buch »Handbuch des Stranggießens«, 1958, von Herrmann bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter Kühlvorrichtungen zu vermeiden und insbesondere die Auswirkung des zwischen den Induktionsspulen und dem Gießstrang bestehenden Spaltes zu verringern, ehe Verwendung nichtmagnetirt-her Materialien auf ein Mindestmaß zu beschränken und eine wirksame und nicht allzu kostspielige Kühlung auch der Induktionsspulen zu bewirken.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung nrt Mitteln gelöst, wie sie die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und in vorteilhafter Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Stranggießkokille die Merkmale der Unteransprüche bilden. Der Vorteil der Kühlvorrichtung der erfindungsgemäßen Stranggieß-Kokille besteht insbesondere darin, daß die Induktionsspulen mittels des die Wandung des Kokillenrohrs bespülenden Kühlmittels unmittelbar gekühlt werden, ohne daß hierdurch die KühUng der Kokillenwandung selbst in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stranggieß-Kokille in schematischer Weise in einem senkrechten Achsenschnitt dargestellt.

Das Kokillenrohr 1 ist an seinen beiden Enden zwischen Abschlußplatten 2 und 3 eingespannt, die starr mit dem die Kühlvorrichtung umschließenden Außenmantel 4 verbunden sind. Das Kokillenrohr 1 ist von dem etwa dieselbe Querschnittsform, jedoch größere Abmessungen aufweisenden Kühlraummantel 5 umschlossen und begrenzt somit den K'-hlmittelringraum 6. Der Kühlraummantel 5 stützt sich an seinen Stirnflächen auf den beiden Abschlußplatter. 2 und 3 und seitlich mittels Stellbolzen 7 an der Außenwand des Kokillenrohrs 1 ab, die den Kühlraummantel 5 auf gleicher Distanz von dem Kokillenrohr 1 halten. Der Kühlraummantel 5 weist am Umfang der beiden Endzonen fensterartige Durchbrüche 8 auf. die den Kühlmittelringraum 6 in seinem unteren Bereich mit einer Kühlmittel-Zuflußkammer 9 und in seinem oberen Bereich mit einer kühlmittelabflußkammer 10 verbinden. Die Kammer 9 steht über in dem Mantel der Kammer vorgesehene Durchbrüche 11 mit dem äußeren Kühlmittelringraum 12 in Verbindung, der durch den Außenmantel 4 und den den Induktionsspulenringraum 16 umschließenden Mantel 13 begrenzt wird, der an seinen beiden Stirnflächen mit den Abschlußplatten 2 und 3 verbunden ist. Die Zuflußkammer 9 ist nach oben hin mittels einer kreisringförmigen Platte 14 verschlossen, die dicht mit dem Kühlraummantel 5 verbunden ist und im Bereich ihrer Randzone eine Rille zur Aufnahme eines Dichtungsringes 15 aufweist, der gegen die Innenwandung.eines mit dem Mantel 13 vcrschweißteniHalterings.anliegt. Der äußere Kühlrnittelringraum 12 weist einen Stutzen 32 für den Zufluß des Kühlmittels auf. Der Induktionsspulenringraum 16 erstreckt sich im wesentlichen über die ganze Länge des Kühlraummantels 5.

In seinem oberen Bereich bildet dieser Ringraum 16

die Abflußkammer 10. die ihrerseits über die Durchbräche 8 in der Rmdzone des Kühlraummantels 5 mit dem Kühlmittelringraum 6 verbunden ist. Die Kühlmittelabflußkammer 10 steht über den oberen Bereich des Induktionsspulenringraums 16 mit einem Abflußstutzen 17 in Verbindung, der in den Mantel 13 eingesetzt ist und den äußeren Kühlmittelringraum ^durchsetzt.

Die obere Abschlußplatte 2 besteht aus einer Ringplatte 18, deren Innendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Kokillenrohrs 1 übereinstimmt, und einem Ringflansch 19. der Ringschultern zur Aufnahme der Ränder des Außenmantels 4 und des Mantels 13 aufweist. Die Ringplatte 18 liegt einerseits auf einem auf einer Ringschulter des Ringflansches 19 sich abstützenden Zwischenring 21 und andererseits auf der Stirnfläche des Kokillenrohrs 1 auf. Zwischen der Ringschulter des Ringflansches i9 und dem Zwischenring 21 ist ein Dichtungsring 20 in eine Ringnut des Ringflansches 19 eingesetzt, wie auch der Zwischenring 21 im Bereich seiner inneren Randzone eine Ringnut aufweist, in die ein gegen die Ringplaüe 18 anliegender Dichtungsring 20 eingelegt ist. Diese Ausbildung e'er oberen Abdeckung der Vorrichtung erfolgt zum Zweck, dem Kok'llenrohr 1 eine Wärmeausdehnung m Richtung seiner Achse zu ermöglichen und so im Gesamtaufbau der Vorrichtung schädliche Wärmespannungen zu vermeiden.

Solange diese Wärmespannungen keinen allzu großen Wert annehmen, ist eine sichere Abdichtung der Vorrichtung durch den Dichtring 20 gewährleistet. In entsprechender Weise ist im Bereich der den unteren Rand des Kokillenrohrs 1 aufnehmenden Ringschulter der unteren Abschlußringplaue 34 ein Dichtungsring 23 vorgesehen, der in eine seitliche Ringnut der Platte 34 eingesetzt ist. Der untere Abschluß weist ebenfalls einen Ringflansch 33 au! gegen dessen äußere und innere Ringschulter die Ränder des Außenmantels 4 bzw. des Mantels 13 anliegen, die dicht mit dem Ringflansch 33 verschweißt sind. Die stirnseitige ringförmige Abschlußplatte 34. auf der sich außer dem Kokillenrohr 1 auch der Kühlraummantel 5 abstützt, erleichtert den Zusammenbau der Vorrichtung.

In dem von dem Kühlraummantel 5 und dem Mantel 13 begrenzten Raum 16 ist eine induktionsspulenanordnung 24 vorgesehen. Diese besteht aus sechs übereinander angeordneten, auf dem Mantel eines hohlen Stützzylinders 26, z. B. aus mit einem härtbaren synthetischen Harz imprägnierten Asbest, aufgewickelten Spulen 25, die den Stator eines zylindrischen Linear-Motors bilden. Jede Spule 25 besteht aus einer Vielzahl von senkrecht zur Achse der Stranggieß-Kokil-Ie gewickelten Drahtwindungen, die jeweils an eine Phase einer Mehrphasenstromquelle angeschlossen sind. Die Anschlußdrähte der Spulen 25 führen zu einem Kabelkasten 27. dor in den Raum 16 hineinragt. Die sechs Spulen sind paarweise so miteinander verbunden, daß sie drei in Dreieckschaltung miteinander verbundene Phasen ergeben.

Die einzelnen Spulen 25 sind gegeneinander mittels waagerecht angeordneter Ringscheiben 28 getrennt, in denen Kanäle 29 vorgesehen sind, die mit den entsprechenden Aussparungen in dem Stützzylinder 26 übereinstimmen. Diese Ringscheiben 28 bestehen aus demselben Werkstoff wie der Stützzylinder 26. Auch die Spulen 25 können mit demselben Harz getränkt sein wie der aus Asbest bestehende Stützzylinder 26, so daß dieser Stützzylinder 26, die Ringscheiben 28 und die Spulen 25 einen in sich starren hohlzylindrischen Block bilden. Dieser Block ruht an seinem unteren Ende auf der Ringplatte 14, die gleichzeitig als Zentrierorgan dient. Am oberen Ende liegt der Block gegen einen ringförmigen, der Zentrierung dienenden Stehbord 30 an. der seinerseits gegenüber dem Zwischenring 21 dadurch zentriert ist. daß er gegen eine Ringleiste dieses Zwischenrings anliegt Dieser Stehbord 30 weist Durchbrüche 31 auf, die vom Kuh:, .ittel durchflossen werden, das in dem Ringraum 6 nach oL/en strömt und auf diese Weise über den Ringraum 16 zu dem Abflußstutzen 17 gelangt.

Während des Betriebes wird Wasser unter einem Druck ■. on etwa 4 at in den Stutzen 32 eingeleitet. Ober die Durchbrüche 11 gelangt das Wasser in die Zufiußkammer 9. von der aus es durch die fensterartigen Aussparungen 8 in den Ringraum 6 gedruckt wird. Da dieser Ringraum nur einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt aufweist und der Wasserdurchsatz infolge des verhältnismäßig hohen Drucks ziemlich groß ist, strömt das Kühlwasser durch diesen Raum mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit, beispielsweise zwischen 6 und 10 m/s, so daß ein sehr wirksamer Wärmeaustausch erzielt wird, wobei sich die Temperatur des Kühlwassers nur um etwa 1O'^J C erhöht.

Von dem aus dem zylindrischen Ringraum 6 ausströmenden Kühlwasser fließt nur ein Teil über die Abflußkammer 10, den obersten Bereich des Raums 16 und den Stutzen 17 in die Abflußleitung. Der Rest dringt in den übrigen Bereich des Raums 16 ein und umströmt die Induktionsspulen 25, die auf diese Weise eine ständige Kühlung erfährt. Der Wärrneausta'isch zwisehen den innerhalb und außerhalb der Induktionsspulen gelegenen Teilräumen wird durch die Kanäle 29 begünstigt, die zwischen den einzelnen Spulen und in dem Stützzylinder 26 vorgesehen sind. Auch das den Raum zwischen dem Außenmantel 4 und dem Mantel 13 durchströmende Kühlwasser trägt in gewissem Umfange dazu bei, die durch den Betrieb des Induktionsgerätes erhöhte Temperatur des den Raum 16 durchströmenden Kühlwassers aufgrund dos Wärmeaustausch^ durch den .; :3 zu senken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Stranggieß-Kokille für Metalle mit einem den Kokillenhohlraum in geringem Abstand umgebenden, einen Kühlmittelringraum begrenzenden Mantel und einem zweiten koaxialen Mantel, die einen eine elektromagnetische Induktionsspule aufnehmenden Ringraum begrenzen, oberhalb und unterhalb dessen stirnseitiger Begrenzung vom Kühlmittel durchströmte Ringräume gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelringraum (6) über eine Kühlmittelabfluß kammer (10) mit dem die Induktionsspulenanordnung (24) aufnehmenden Ringraum (16) in Verbindung steht, der einen Abflußstutzen (17) aufweist, der den den is Induktionsspulenringraum (16) umgebenden, äußeren zylindrischen Ringraum (12) durchsetzt.

2. Vo: ..hi \.g i.. ·; Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der den Induktionsspulenringraum (16) außen begrenzende Mantel (13) sich mindestens J₀ über einen "'"eil der Länge des den Kühlmittelringraum (6) umschließenden Mantels (5) — im folgenden »Kühlraummantel« genannt — erstreckt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulenanordnung (24) auf ihrer ganzen Länge eine Mehrzahl von radialen Kanälen (29) aufweist, die die beiden innerhalb und außerhaiö der Induktionsspulen (25) gelegenen Teilräume des Induktionsspulenringraums (16) miteinander verbinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Λρ.ϊ Kühlraummantel (5) aus unmagnetischem Material besteht.