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Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Gießstranges Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Rühren des zusammen mit einhüllendem Kühlwasser
aus der Kokille ausgetretenen Stranges einer diskontinuierlichen Stranggießanlage,
insbesondere für die tIerstellung von Nicht--eisen-Metallen, und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens, Es ist bekannt, beim VertikalStranggießen von Nichteisen-Metallen
den Strang unmittelbar nach seinem Austritt aus der Kokille mit aus Spritzdüsen
austretendem Wasser zu besprühen und auf diese Weise etwa auf Raum~ temperatur abzukühlen0
Durch das dabei mit hoher Geschwindigkeit auf den Strang auftreffende Kühlwasser
wird jedoch, insbesondere bei den vielen warmrißempfindlichen Nichteisen-Metallen,
zaBo Messing-Blei-Legierungen, eine unerwünschte schroffe Kühlwirkung erzielt, die
Spannungsrisse im Material zur Folge hat, Außerdem können sich die Spritzdüsen durch
ständig in der Umgebung vorhandene Schmutzpartikel leicht zusetzen, wodurch dann
aufgrund der am Umfang ungleich verteilten Abkühlung des Stranges ebenfalls Spannungsrisse
auftreten.
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Ein anderes bekanntes Verfahren der Kühlung des Stranges besteht darin,
diesen in ein Wasserbad eintauchen zu lassen, das dadurch hergestellt wird, daß
die gesamte, sich unter den Kokillen befindende Gießgrube unter Wasser gesetzt wird0
Diese Methode hat jedoch
den großen Nachteil, daß bei Strangdurchbrüchen
oder bei Fehlern an der Absenkvorrichtung die Gießgrube leergepumpt werden muß0
Außerdem verschmutzt das Wasser und damit auch die Gießgrube und die sich darin
befindlichen Teile sehr schnell insbesondere durch kohlenstoffhaltige Abdeckmittel
und KokiLlen-Schlichtmittel, wodurch auch ein größerer Verschleiß der bewegliclien
Vorrichtungsteile eintritt.
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Die bekannten Verfahren sind mit dem weiteren Nachteil behaftet, daß
eine Anpassung der Kühlwirkung auf unterschiedliche Gegebenheiten, z.3. andere Strangdurchmesser
und anderer Gießwerkstoff, schwierig oder gar ausgeschlossen ist0 Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen eines Gießstranges der eingangs
genannten Art zu schaffen, das eine angepaßte kühlung auch bei unterschiedlichen
Strangformaten und legierungen gewährleistet, und eine zugehörige Vorrichtung aufzuzeigen,
die außerdem die eingangs geschilderten Nachteile des bekannten Standes der Technik
nicht aufweist.
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Die Lösung der Aufgabe besteht bei dem eingangs genannten Verfahren
in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 der Anmeldung wiedergegebenen Merkmalen.
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Das Wasserbad bewirkt eine kontinuierliche gleichmä ßige Abkühlung
des Stranges auf Raumtemperatur, wodurch die Resterstarrung des Gußwerkstoffs so
beeinflußt wird, daß keine Spannungsrisse im Werkstoff auf treten können,
In
weiterer Ausgestaltung des erfiiidungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß dem
Wasserbad noch zusätzliches Kühlwasser unter der Badoberfläche schubweise oder ständig
zugeführt wird und daß der lengenstrom des zusätzlichen Iiühlwassers kleiner als
der Neigen strom des aus der Kokille austretenden Siühlwassers ist und nach der
Wassertemperatur geregelt zugeführt wird0 Dadurch wird die nach Strangformaten und
-legierungen angepaßte Kühlung weiter verbessert und die Regelbarkeit des neuen
Verfahrens heraufgesetzt.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nacn der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß ein im Verhältnis zur Kokille fest angeordneter,
oben offener und unten mit mindestens einer mit einstellbaren Dicht tungen versehenen
Öffnung für den Durchtritt des Stranges ausgestatteter Behälter für die Erstellung
des Wasserbades dient, dessen oberes Ende einen höhenverstellbaren Überlauf aufweist,
Dieser Behälter läßt sich einfach herstellen und warten und ist damit wenig reparaturanfälligO
Durch den Fortfall der Wasserfüllung der Gießgrube wird die Sicherheit am Arbeitsplatz
für das Bedienungspersonal heraufgesetzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels der Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens näher erläutert Es zegen: Figo 1 einen senkrechten Schnitt durch die
Vorrichtung in schematischer Darstellung und Fig. 2 den oberen Teil der Vorrichtung
bei Einsatz einer anderen Kokille0
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Kokille
1 auf dem Oberrahinen 2 einer aus diesem und dem Unterrahmen 3 bestehendaiund auf
Schienen 4 verfahrbaren Gießmaschine auswechselbar befestigt. In dem durch den Ober-
und Unterrahmen 2 und 3 gebildeten Zwischenraum 6 ist der Behälter 5 angeordnet
und durch nicht dargestellte Konsolen, Streben o.dglO mit der Gießmaschine lösbar
verbunden. Der aus der Kokille mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abgezogene Gießstrang
S ist über einf mit einem Anfahrkopf 8 versehenes, den Durchmesser des Gießstranges
S aufweisendes Anfahrstück 7 mit einer nicht dargestellten, absenkbaren Hebebühne
gekoppelt.
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Der Behälter 5 weist an seinem oberen Ende einen durch einen Schlitz
9 und ein stufenlos verstellbares Stellblech 10 gebildeten Überlauf auf, der in
eine Ablaufleitung 11 mündet. Die Ablaufleitung 11 steht am Boden des Behälters
5 mit einer im Querschnitt verstellbaren Ablauföffnung 12 in Verbindung. Im Zentrum
des Bodens des Behälters 5 befindet sich eine Öffnung 13, die einen mit Dichtungen
14 versehenen flanschartigen Wechselboden 15 aufweist. Die auswechselbaren, ringförmigen
und am Strang S anliegenden Dichtungen 14 bestehen vorzugsweise aus Gummi o.dgl.
Etwa in seiner Mitte ist der Behälter 5 mit einem an seinem Umfang anliegenden,
mit einem Wasserzufluß 16 verbundenen ringförmigen Kanal 17 versehen, der über am
Umfang gleichmäßig verteilte Kühlwasserzulauföffnungen 18 mit dem Inneren des Behälters
5 in Verbindung steht.
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Während des laufenden Kühlverfahrens tritt das Kühlwasser aus dem
durch die Außenwand der Kokille 1 und dem Strang S gebildeten ringförmigen Schlitz
20 aus dem Kühlmantel-Raum 19 der Kokille 1 aus, umhüllt den Strang S umfanggleich
und fließt in das Wasserbad des Behälters 5, das in diesem bis zur Oberkante des
Stellblechs 10 reicht, Das über-
laufende Kühlwasser gelangt über
die Ablaufleitung li in eine unter den Schienen 4 angeordnete und sich in deren
Richtung erstreckende Sammelrinne 21, und von da in den Ahluß 220 Bei Uberschreiten
einer vorgewählten Temperatur des Wasserbades schaltet ein Thermostat vermittels
eines nicht dargestellten Magnetventils die Zufuhr zusätzlichen Kühlwassers über
den Wasserzufluß i6 durch die Kutilwasser-Zuflußöffnungen 18 ein oder vergrößert
einen ständigen Kühlwassermengenstrom des zusätzlichen Kühlwassers. Die Temperatur
im Wasserbad richtet sich nach dem jeweiligen Gießstrang-Materiala Sie liegt etwa
zwischen 300 und der Höchstgrenze 50 C.
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Bei Beginn des Anfahrvorgangs reicht der Anfahrkopf 8 etwa bis in
die Mitte der Kokille 1 hinein. Nachdem der Kühlwasserzufluß in den Kühlmantel-Raum
19 geöffnet worden ist, tritt das Kühlwasser aus dem ringförmigen Schlitz 20 aus
und füllt den Behälter 5 bis zur Oberkante des Stellblechs 10 Anschließend wird
das zu vergießende flüssige Metall in die Kokille eingefüllt und nach dem Auffullen
bis zur Kokillen-Oberkante das Anfahrstück 7 durch Absenken der Hebebühne nach unten
mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abgezogen. Danach läuft das Eühlverfahren nach
der Erfindung in der im vorhergehenden Absatz beschriebenen Weise ab.
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Nach Erreichen der jeweils vorgegebenen Stranglänge wird die Zufuhr
flüssigen Metalls unterbrochen und der Strang S weiter mit gleicher Geschwindigkeit
abgesenkt. Danach wird die Kühlwasserzuführung bei einem bestimmten, eingestellten
Querschnitt der Ablauföffnung 12 zu engem so vorgewählten Zeitpunkt abgeschaltet,
daß sämtliches Kühlwasser aus dem Behälter 5 gerade abgelaufen ist, wenn -das Strangende
die Dichtungen 14 durchfährt1 so daß dort kein Wasser austreten kann. Umgekehrt
kann sich auch die Einstellung des Querschnitts der Ablauföffnung 12 nach dem Abschalt-Zeitpunkt
richten.
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Die einstellbare Ablauföffiung 12 ist ständig offen.
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Ihr Querschnitt ist so gering bemessen, daß nur ein kleiner Teilstrom
z*-. etwa der zwanzigste pfeil, des dem Behälter zugeführten iühlwassers hier austritt.
Dieser Teilstrom reicht aus, um den Behälter 5 von Verunreinigungen freizuspülen.
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Auf die beschriebene Weise ist auch beim Anfahrvorgang sowie beim
Beenden des Gießvorgangs eine ausreichende kühlung jederzeit vorhanden.
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Fig. 2 zeigt den Einsatz einer eingewechselten größeren Kokille 1'.
Der aus dieser Kokille austretende Gießstrang Erweist einen entsprechend größeren
Durch messer auf. bei diesem Strang reicht der durch die gestrichelte Linie 23 angedeutete
Sumpfkeil des flüssigen Metalls wesentlich tiefer herunter als in dem vorhergehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Dementsprechend ist das Steliblech
1Q so tief eingestelli daß der Wasserspiegel des Wasserbades unterhalb der Spitze
des Sumpfkeils liegt. Die Sicherheit der Anlage und des Personals ist dadurch gewährleistet.
Entsprechend dem größeren Wärmeinhalt des dickeren Stranges S' wird die zugeführte
Kühlwassermenge erhöht. Das Stellblech 10 braucht vor dem Anfahrvorgang nur dann
neu eingestellt zu werden, wenn eine Änderung der Strangdicke und/oder des Gußwerkstoffs
eine Neu-~ einstellung der Höhe des Stellblechs 10 erforderlich macht.
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Mit der Vorrichtung nach der Erfindung werden Wasserverluste weitestgehend
vermieden. Das ablaufende Wasser kann jeweils nach Art der betrieblichen Wasserwirtschaft
einerAbwassersammelleitung zugeführt oder ggf, nach Kühlung und geringfügiger Aufbereitung
im Kreislauf zurückgeführt werden. Der Behälter 5 läßt sich auf einfache Weise auch
so ausführen, daß das Wasserbad gleichzeitig mehreren Gießsträngen zugeordnet ist.
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Der Behälter ist dann entsprechend verlängert ausgeführt und weist
die entsprechende Anzahl von Öffungen 13 in seinem Boden und ggf. die gleiche Anzahl
von ringförmigen Kanälen 17 auf.