DE2758514A1

DE2758514A1 - Stahlstranggiesskokille fuer knueppel- und vorblockstraenge

Info

Publication number: DE2758514A1
Application number: DE19772758514
Authority: DE
Inventors: Markus Schmid
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1977-12-28
Publication date: 1978-07-06
Also published as: IN146265B; US4136728A; FI62007C; IT1089124B; DE2758514C3; FR2375932B1; FR2375932A1; JPS5934464B2; BR7708718A; CH602223A5; ES466064A1; GB1582659A; FI773930A; JPS5384824A; CA1102994A; DE2758514B2; FI62007B; MX148205A

Description

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CONCAST AG ZUERICH

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Stahlstranggiesskokille für Knüppel- und Vorblockstränge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stahlstranggiesskokille für Knüppel- und Vorblockstränge mit eckigem, vorzugsweise viereckigem Querschnitt, bestehend aus einem Ober- und Unterteil, wobei unabhängig voneinander bewegliche Wände des Unterteils um mit dem Oberteil in Wirkverbindung stehenden, quer zur Stranglaufrichtung angeordneten Schwenkachsen bewegbar und mittels Federn zum Kokillenhohlraum hin anstellbar sind.

Beim Stranggiessen von Stahl, insbesondere mit hohen Giessgeschwindigkeiten, ist das Erzeugen einer gleichmässigen, möglichst dicken Strangkruste beim Austritt des Stranges aus der Kokille von grosser Bedeutung .

Durch das Schwinden der Strangkruste innerhalb der Kokille hebt sich diese von der Kokillenwand ab oder erzeugt je nach Strangquerschnitt und Konizität des Formhohlraumes ein über den Umfang gesehen unregelmässiges Anliegen des Stranges an der Kokillenwand. Durch dieses unregelmässige Anliegen bildet sich, speziell im unteren Teil der Kokille, eine Strangkruste, die am Kokillenausgang, hauptsächlich in den Eckbereichen, unterschiedlich dick ist und zu den bekannten Fehlern, wie Rhomboidität, Risse etc. oder sogar zu Durchbrüchen führt.

Es ist eine Stranggiesskokille für viereckige Stränge bekannt, die aus einem Oberteil und einem Unterteil besteht. Der Unterteil ist aus vier unabhängig voneinander beweglichen Wänden aufgebaut, wobei jede Wand um eine mit dem Oberteil in Wirkverbindung stehende,quer zur Stranglaufrichtung angeordnete Schwenk- oder Kippachse bewegbar ist. Mittels Federn werden die Wände mit einer vorbestimmten Kraft zum Kokillenhohlraum hin angestellt. Bei einer Kippbewegung der Wand ergeben sich in Stranglaufrichtung gesehen für jeden Punkt der zum Strang hin

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gerichteten Führungsfläche der Wand unterschiedliche Bewegungswege. Bei wechselnden Strangquerschnittsabmessungen am Ausgang des Kokillenoberteils, wie sie sich während eines Gusses bei wechselnden Giessgeschwindigkeiten und/oder Giesstemperaturen sowie ungleicher Kühlung infolge des Schrumpfens usw. ergeben, ist ein Anliegen der Wand auf ihrer ganzen Länge somit bei dieser Konstruktion nicht gegeben. Daraus resultiert eine ungleichmässige Abnützung der Wände, eine unregelmässige Kühlung mit daraus resultierenden Strangfehlern, wie ungleiche Krustendicke, die zu Rhomboidität des Strangquerschnittes, Risse, Durchbrüche etc. führen. Die genannten Nachteile verhindern eine Erhöhung der Giessgeschwindigkeit über den üblichen Stand von ca. 3m

pro min für einen Querschnitt von 100 χ 100 mm .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggiesskokille zu schaffen, die die genannten Nachteile überwindet und die am Kokillenaustritt eine gleichmässig dicke Strangkruste ergibt, die eine höhere Giessgeschwindigkeit ermöglicht, eine verbesserte Strangqualität erzeugt und die Durchbruchsrate verkleinert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die mit jeder Wand verbundene Schwenkachse in Querrichtung zu der dem Kokillenhohlraum zugeordneten Seite der Wand beweglich angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemässen Kokille wird durch die selbsttätige Anpassung der Wände'an die Strangoberfläche unabhängig von den Abmessungen und Form des Strangquerschnittes beim Eintritt in den Kokillenunterteil ein Anliegen dieser Wände an den Strang über die gesamte Länge des Kokillenunterteils gewährleistet. Daraus resultiert eine gleichmassige Abkühlung entlang der Wände auch bei wechselnden Giessparametern wie Giessgeschwindigkeit, Giesstemperatur, Analyse etc. Die genannten Strangfehler können vermieden werden und gleichzeitig sind höhere Giessgeschwindigkeiten, beispielsweise in der Grössenordnung von 4-6 m pro min bei einem Querschnitt von 100 χ 100 mm² und eine geringere Durchbruchsrate erreichbar.

Eine weitere Verbesserung in bezug auf Durchbrüche, Giessgeschwindigkeit und Begrenzung einer im Oberteil 5 entstandenen Rhomboidität des Stranges sind nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung erreichbar, wenn Sprühfächer von Sprühdüsen gegen im Unterteil offene Eckbereiche des Kokillenhohlraumes gerichtet sind.

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Je nach den während des Giessens vorhandenen Giessparametern, der Geometrie des Kokillenhohlraumes und dem Abnützungsgrad der Kokillenwände besteht im Kokillenoberteil bei rechteckigen Strängen eine Neigung zur Bildung von rhombischen Strangquerschnitten. Die Erfindung stellt sich deshalb als zusätzliche Aufgabe, Stränge mit rhombischem Querschnitt beim Austritt aus dem Oberteil im Kokillenunterteil so zu kühlen und zu stützen, dass sich einerseits die Rhomboidität nicht vergrössert und andererseits gleichzeitig ein optimales Krustenwachstum erreicht wird. Diese Forderungen werden gemäss einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung dadurch erfüllt, dass die beweglich gelagerte Schwenkachse eine zusätzliche Schwenkbewegung der Wand innerhalb eines vorbestimmten Masses um etwa parallel zur Stranglaufrichtung verlaufende Achsen zulässt. Durch diese Massnahme ist eine selbsttätige Anpassung auch an Stränge mit rhombischem Querschnitt erreichbar.

Zur Kühlung der Wände des Unterteils können diese mit einem Primärkühlkreis versehen werden. Eine konstruktive Vereinfachung besteht gemäss einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung darin, dass die Sprühfächer gleichzeitig in die offenen Eckbereiche des Kokillenhohlraumes und auf die beiden an die Eckbereiche anstossenden Wände gerichtet sind.

Zur Sicherstellung einer freien, unbehinderten Ausdehnung des Oberteils und der Wände des Unterteils während des Betriebes und zur Vermeidung jeglicher Reibung entlang der Trennlinie zwischen diesen beiden Teilen ist es von Vorteil, wenn zwischen den Wänden des Unterteils und dem Oberteil ein quer zur Stranglaufrichtung verlaufender Spalt vorgesehen ist. Wenn es erwünscht ist, kann die Strangoberfläche durch diesen Spalt zusätzlich mit Sprühwasser gekühlt werden.

Eine vorteilhafte Plattenaufhängung kann erreicht werden, wenn das Oberteil für jede Wand einen starr angeordneten Träger aufweist und zwischen diesem Träger und der Wand Lenkhebel vorgesehen sind, die auf der einen Seite an der Wand und auf der anderen Seite an der Platte angelenkt sind.

Als weiteres Beispiel einer erfindungsgemässen Aufhängung für die Wände des Kokillenunterteils empfiehlt die Erfindung, dass ein Lenkhebel am Oberteil pendelnd und mit der Wand kardanisch verbunden ist.

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Im nachfolgenden werden anhand von Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemässe Kokille, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 ein Vertikalschnitt durch ein weiteres Beispiel einer

erfindungsgemässen Kokille und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3.

Die Stahlstranggiesskokille mit geradem Formhohlraum 11 für einen Knüppel gemäss Fig. 1 besteht aus einem Oberteil 5 mit einer Länge und einem Unterteil 7 mit einer Länge 8. Der Oberteil 5 besteht aus starr angeordneten Wänden, die mit einer indirekten Kühlung 12 versehen sind. Dieser Oberteil kann beispielsweise aus einem Kupferrohr oder aus vier Kupferplatten bestehen. Mit dem Oberteil 5 starr verbunden sind Träger 14 für Wände 15 des Unterteils 7. Durch quer zur Stranglaufrichtung 16 und parallel zu den entsprechenden Strangführungsflächen der Wände 15 angeordnete Schwenkachsen 18, 19 sind die unabhängig voneinander beweglichen Wände 15 mit dem Oberteil 5 verbunden. Jede Wand 15 ist um die mit dem Oberteil 5 in Wirkverbindung stehenden Schwenkachsen 19 verschwenkbar und ermöglicht dadurch eine selbsttätige Konusänderung des Unterteils 7. Ueber zwei Lenkhebel 20, die einerseits an der Wand 15 und andererseits am Träger 14 angelenkt sind und die Schwenkachse 18 sind zusätzlich die jeder Wand 15 zugehörigen Schwenkachsen 19 in Querrichtung 10 zu der den Kokillenhohlraum 11 bildenden Seite 9 der Wand 15 beweglich angeordnet. Während des Giessens findet eine Bewegung der Wände 15 nur im Ausmass von durch Giessparameter bedingte Schrumpfungsabweichungen der Strangschale statt, so dass der Verschwenkung um die Achse 18 in diesem kleinen Bereich praktisch eine Bewegung in Querrichtung 10 zur Stranglaufrichtung 16 darstellt. Durch Federn 22 wird eine Anstellkraft an den Strang erzeugt. Anschlagbolzen 23 und 24 begrenzen den Anstellweg sowohl zum Strang hin als auch vom Strang weg. Dieser Anstellweg beträgt in der Regel 1-3 mm. Der Anstellweg der Bolzen 23, 24 wird so eingestellt, dass die beweglich angeordnete Schwenkachse 19 den Wänden eine Bewegung über die in Stranglaufrichtung 16 verlaufende Fluchtlinie 25 des Kokillenoberteils sowohl zum Strang hin als auch vom Strang weg zulässt.

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Die auf beiden Seiten jedes Trägers 14 angeordneten Lenkhebel 20 gestatten einen begrenzten unabhängigen Verschwenkweg der beiden jedem Träger 14 zugeordneten Lenkhebel 20 und den zugehörigen Schwenkachsen 19. Der begrenzte unabhängige Verschwenkweg jedes Lenkhebels 20 erlaubt eine beschränkte Anpassung der Wand 15 an sich verändernde Formen des Strangquerschnittes.

Zwischen den Wänden des Unterteils 7 und dem Oberteil 5 ist ein quer zur Stranglaufrichtung 16 verlaufender Spalt 36 vorgesehen.

In Fig. 2 sind auf Verlängerungen 30 der Diagonalen der rechtwinkligen Strangquerschnittsfläche 31 Sprühdüsen 32 angeordnet, deren Flachstrahlsprühfächer 33 auf offene Eckbereiche 34 des Unterteils 7 des Kokillenhohlraumes 11 gerichtet sind. Die Breite der Eckbereiche ist in Stranglaufrichtung gleichbleibend. Anstelle von Flachstrahlsprühfächer 33, wie in der oberen Hälfte der Fig. 2 dargestellt, können beispielsweise Vollkonus-Sprühfächer 35 von Sprühdüsen 36, wie in der unteren Hälfte der Fig. 2 gezeigt, verwendet werden. Die Vollkonus-Sprühfächer 35 können gleichzeitig in die offenen Eckbereiche 34 des Kokillenhohlraumes 11 als auch auf die beiden an die Eckbereiche 34 anstossenden Wände 15 gerichtet werden. Die Breite der offenen Eckbereiche kann in Stranglaufrichtung zunehmend sein, damit die oftmals eine geringere Krustendicke aufweisenden Ecken des Stranges noch mehr direkt gekühlt werden, was die Durchbruchsrate günstig beeinflusst.

In den Fig. 3 und 4 ist mit 40 eine Kokille mit bogenförmigem Formhohlraum 41 dargestellt. Wände 44 des Kokillenunterteils 7 sind über Lenkhebel 42 mittels einer Schwenkachse 43 am Oberteil 5 angelenkt. Der Lenkhebel 42 kann in einem begrenzten Bereich eine Pendelbewegung ausführen. Zwischen der Schwenkachse 43 und einer weiteren Schwenkachse 45 ist der Lenkhebel 42 um eine vertikale Achse 46 zusätzlich drehbar gelagert. Diese drehbare Lagerung bildet zusammen mit der Schwenkachse 45 eine kardanische Aufhängung der Wände 41. Die beweglich gelagerte Schwenkachse 45 lässt durch die kardanische Aufhängung eine zusätzliche Schwenkbewegung der Wand um eine etwa parallel zur Stranglaufrichtung verlaufende Achse 46 zu. Dadurch ist zusätzlich zur Formatanpassung und der Konusanpassung auch eine selbsttätige Anpassung der Wände an rhomboide Stränge 50 möglich, wie in Fig. 4 übertrieben dargestellt ist. Zur Begrenzung der drei genannten Wandbewe-

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gungen innerhalb eines vorbestimmten Masses sind Anschlagbolzen 51 und 52 am Träger 14 vorgesehen.

Die Wahl der Grosse der Federkraft zum Anstellen der Wände 15, 4 4 gegen die Strangkruste beeinflusst die Reibung zwischen dem sich bildenden Strang und den Wänden. Diese Reibung wirkt sich auf die Strangausziehkraft und auf den Verschleiss der Wände 15, 44 aus. Es wurde festgestellt, dass die Federkraft mit Vorteil so gewählt wird, dass die Wand mit einem spezifischen Anpressdruck von 1,4 - 3 kp pro cm gegen den Strang drückt. Optimale Werte in bezug auf die Kühlwirkung, den Verschleiss, die Strangauszugskraft und die Abstützung der noch teilweise weichen Strangkruste stellen sich ein, wenn der spezifische

2 Anpressdruck der Wände an den Strang 1,6 - 2 kp pro cm beträgt.

Die Länge 6 des Oberteils 5 kann beispielsweise 600 - 800 mm, die Länge 8 des Unterteils 7 200 - 400 mm gewählt werden. Bei direkter Kühlung der Wände 15, 44 sind als Material gut leitfähige Metalle wie Kupfer, Aluminium etc. und Legierungen dieser Metalle vorteilhaft.

Der an der Kokille austretende teilweise erstarrte Strang 50 wird den Bedürfnissen entsprechend in einer anschliessenden Stützführung, beispielsweise in einem Rollenkorset, abgestützt und weiter gekühlt.

Das beschriebene Beispiel bezieht sich auf einen Knüppel mit viereckigem Querschnitt. Die Erfindung kann aber auch für Vorblockstränge Anwendung finden, wobei beispielsweise der Querschnitt achteckig sein kann.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Stahlstranggiesskokille für Knüppel- und Vorblockstränge mit eckigem, vorzugsweise viereckigem Querschnitt, bestehend aus einem Ober- und Unterteil, wobei unabhängig voneinander bewegliche Wände des Unterteils um mit dem Oberteil in Wirkverbindung stehenden, quer zur Stranglaufrichtung angeordneten Schwenkachsen bewegbar und mittels Federn zum Kokillenhohlraum hin anstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit jeder Wand (15,44) verbundene Schwenkachse (19,45) in Querrichtung (10) zu der dem Kokillenhohlraum (11,41) zugeordneten Seite (9) der Wand (15,44) beweglich angeordnet ist.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sprühfächer (33,35) von Sprühdüsen (32,36) gegen im Unterteil (7) offene Eckbereiche (34) des Kokillenhohlraumes (11,41) gerichtet sind.

3. Kokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglich gelagerte Schwenkachse (45) eine zusätzliche Schwenkbewegung der Wand (44) innerhalb eines vorbestimmten Masses um eine etwa parallel zur Stranglaufrichtung (16) verlaufende Achse (46) zulässt.

4. Kokille nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühfächer (35) gleichzeitig in die offenen Eckbereiche (34) des Kokillenhohlraumes (11) und auf die beiden an die Eckbereiche (34) anstossenden Wände (15) gerichtet sind.

5. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Wänden (15,44) des Unterteils (7) und dem Oberteil (5) ein quer zur Stranglaufrichtung (16) verlaufender Spalt (36) vorgesehen ist.

ORIGINAL INSPECTED

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6. Kokille nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (5) für jede Wand (15) einen starr angeordneten Träger (14) aufweist und zwischen diesem Träger (14) und der Wand (15) Lenkhebel (20) vorgesehen sind, die auf der einen Seite an der Wand (15) und auf der anderen Seite am Träger (14) angelenkt sind.

7. Kokille nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenkhebel (42) am Oberteil (5) pendelnd und mit der Wand

(44) kardanisch verbunden ist.

CONCAST AG

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