DE2832712A1

DE2832712A1 - Anfahrkopf fuer stranggiessanlage mit durchlaufkokille

Info

Publication number: DE2832712A1
Application number: DE19782832712
Authority: DE
Inventors: Nils Erik Johansson; Carl Langner
Original assignee: Concast Inc
Current assignee: Concast Inc
Priority date: 1977-07-28
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1979-02-15
Also published as: FR2398566A1; FR2398566B1; FI62477C; MX149134A; GB2001563B; CH631644A5; AU3838278A; CA1104788A; BR7804859A; ES472630A1; IT7826187A0; AU517688B2; GB2001563A; DE2832712C3; IT1097446B; PT68347A; JPS5921254B2; DE2832712B2; US4149582A; JPS5448639A

Description

CONCAST INCORPORATED MONTVALE, NEW JERSEY / USA

Anfahrkopf für Stranggiessanlage mit Durchlaufkokille

Die Erfindung betrifft einen Anfahrkopf für Stahlstranggiessanlagen mit Durchlaufkokille und ein Verfahren zum Anfahren dieser Anlage unter Verwendung des Anfahrkopfes, wobei dieser mit einer im wesentlichen schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung versehen ist, die mit dem gegossenen Strang eine in Ausziehrichtung starre Verbindung erzeugt und durch eine etwa quer zur Stranglängsachse vorgesehene Relativbewegung zum Anfahrkopf und dem gegossenen Strang entkuppelbar ist.

Zum Anfahren einer .Stranggiessanlage für Stahl ist ein mit einem Anfahrkopf versehener Anfahrstrang erforderlich. Dieser Anfahrkopf stimmt im Querschnitt mit dem Kokillenhohlraum überein und passt in diesen mit nur geringem Seitenspiel hinein. Vor Gussbeginn wird der Kopf in den Kokillenhohlraum eingeführt. Die Zwischenräume zwischen seinen Aussenseiten und den Kokilleninnenwänden werden abgedichtet, um zu vermeiden, dass Schmelze dort hinein gelangen kann, was zu Strangdurchbrüchen bei Gussbeginn führen kann. Im Anschluss daran wird schmelzflüssiges Material in den Formhohlraum gegossen, welches im Kontakt mit den gekühlten Kokillenwänden und dem kalten Anfahrkopf erstarrt. Aufgrund bestimmter konstruktiver Merkmale des Arifahrkopfes bildet sich nach dem Erstarren zwischen diesem und dem Warmstrang eine kraftschlüssige, lösbare Verbindung, welche es ermöglicht, den gegossenen Strang mit Hilfe des Anfahrstranges so lange aus der Kokille herauszuziehen, bis dieser die Treibrollen erreicht. Anfahrstrang und Warmstrang werden sodann getrennt und der Warmstrang allein weiter herausgezogen.

Es ist bekannt, einen Anfahrkopf vor Giessbeginn mit einem speziell geformten, separaten Kupplungselement zu versehen. Dies kann z.B. ein mit dem Anfahrkopf lösbar befestigter Bolzen sein, dessen in den Kokillenhohlraum hineinreichender Teil von der Schmelze umgössen wird und dadurch eine Verbindung bildet. Nach Lösen des Anfahrkopfes verbleibt das umgossene Kupplungselement am Warmstrang und

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kann für weitere Güsse nicht wieder verwendet werden. Dies führt zu zusätzlichen Kosten, sowohl für die Kupplungselemente als auch für deren Einsetzen in den Kaltstrangkopf.

Eine Verbesserung brachten Permament-Kaltstrangköpfe, welche durch ihre Formgebung mit dem gegossenen Strang eine Kupplung erzeugen und für eine Vielzahl von Güssen wieder verwendbar sind. Es ist ein Anfahrkopf bekannt, bei welchem die, eine kraftschlüssige Verbindung bildende, Ausnehmung schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist. Diese Ausnehmung ist zu drei Seiten hin geöffnet, nämlich zur Stirnseite und zu zwei sich gegenüberliegenden, vertikalen Aussenseiten des Anfahrkopfes und läuft zu einer Seite hin konisch zu. Durch eine Relativbewegung des Anfahrkopfes quer zur Stranglängsachse ist dieser vom Warmstrang lösbar. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Zwischenräume zwischen Anfahrkopf und Kokillenwänden entlang vier hinterschnittener Kanten des Schwalbenschwanzes nur sehr schwer abdichtbar sind. Unzureichende Abdichtung jedoch kann, wie bereits erwähnt, zu Durchbrüchen beim Anfahren führen.

Eine weitere Vorrichtung bedient sich des gleichen Prinzips und hat eine, in ihrer Länge begrenzte, schwalbenschwanzförmige, konisch zulaufende Ausnehmung, die nur zu zwei Seiten hin geöffnet ist und zwar zu einer vertikalen Aussenseite sowie zur Stirnseite des Anfahrkopfes. Auch wenn bei dieser Anordnung nur entlang von zwei hinterschnittenen Kanten abgedichtet werden muss, ergibt sich hier ebenfalls das Problem der unzulänglichen Abdichtbarkeit.

Ein weiterer Permanentkaltstrangkopf ist mit einer zu zwei Seiten hin offenen Ausnehmung versehen, welche mit den angrenzenden Kokillenwänden einen hakenförmigen Hohlraum bildet. Die dem Formhohlraum zugekehrte Stirnseite des Kopfes ist abgeschrägt. Die in die Kokille gegossene Schmelze erstarrt, wobei durch die hakenförmige Ausnehmung eine kraftschlüssige Verbindung gebildet wird. Auch hier ergeben sich aufgrund senkrecht verlaufender Kanten Schwierigkeiten mit dem Abdichten der Zwischenräume zwischen Kokille und Anfahrkopf. Hinzu kommt erschwerend, dass diese Vorrichtung die Tendenz zeigt, auszukuppeln, wenn der Strang durch eine Strangführung ohne bzw. mit wenigen Stützelementen, insbesondere bei gebogener Strangführung, für

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Knüppel und Vorblockformate, geführt wird. Aufgrund seiner relativ komplizierten Hakenform ist er nicht leicht herzustellen bzw. zu warten.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, einen Permanentanfahrkopf für Stranggiessanlagen mit Durchlaufkokille zu schaffen, der mit dem Warmstrang eine, auch bei einer Strangführung ohne bzw. mit wenigen Stützelementen, im speziellen bei gebogener Strangführung, stets kraftschlüssige, leicht lösbare Verbindung bildet, leicht und sicher abdichtbar ist sowie in seiner Herstellung und Wartung geringe Anforderungen stellt. Zusätzlich stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zum Anfahren einer Stahlstranggiessanlage mit Durchlaufkokille unter Verwendung des erfindungsgemässen Anfahrkopfes zu schaffen, wobei insbesondere kurzzeitig nach Giessbeginn bei kleinen Formaten und -kurzen Kokillen ein sicheres Ausziehen des Warmstranges gewährleistet und eine Erhöhung der Lebensdauer sichergestellt werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass die dem Formhohlraum zugekehrte Stirnseite mindestens teilweise zur Stranglängsachse schräg ausgebildet ist, und der die Verbindung bildende Teil der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung nur zu dieser Stirnseite offen ist. Der erfindungsgemässe Permanentanfahrkopf ergibt den Vorteil einer sicheren Verbindung auch in einer Strangführung ohne bzw. mit nur wenigen Stütz- und Führungselementen, insbesondere bei einer bogenförmigen Führung. Anfahrkopf und gegossener Strang sind nur durch eine zum Entkuppeln zwischen beiden vorgesehene Relativbewe-'gung voneinander lösbar. Ein ungewolltes, zufälliges Entkuppeln ist mit Sicherheit vermeidbar. Da die dem Kokillenhohlraum zugewandte Stirnseite zumindest teilweise abgeschrägt und die in ihrer Länge begrenzte schwalbenschwanzförmige Ausnehmung nur in diese Stirnseite geöffnet ist, wird erreicht, dass keine senkrechten oder hinterschnittenen Kanten in die peripheren, vertikalen Aussenseiten des Kopfes münden, wodurch ein betriebssicheres, schnelles und einfaches Abdichten zwischen Kopf und Kokille ermöglicht ist, da nur entlang waagrechter bzw. leicht schräg verlaufender Kanten abzudichten ist. Dies ermöglicht ein Wiederanfahren eines Stranges während des Giess-

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betriebes nach einem Durchbruch in einer Mehrstranganlage. Der erfindungsgemässe Permanentanfahrkopf ist leicht herstellbar und ohne grossen Aufwand zu warten.

Vorteilhafterweise ist der die Verbindung bildende Teil der schwalbenschwanz förmigen Ausnehmung teilweise in die schräg und teilweise in eine rechtwinklig zur Stranglängsachse vorgesehene Stirnfläche offen, welche ein geordnetes Einlegen der Kühlschrottstangen erleichtert.

Vorteilhaft weist die schwalbenschwanzförmige Ausnehmung eine etwa rechtwinklig zur Stranglängsachse angeordnete Bodenfläche auf, wodurch beim Entkupplungsvorgang ein Verklemmen von Warmstrang und Anfahrkopf weitgehend vermeidbar ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in die schwalbenschwanzförmige Ausnehmung mehrere stangenförmige Kühlschrott-Teile schräg zur Stranglängsachse eingebracht, wobei die einen Endteile in den hinterschnittenen Teil der Ausnehmung geschoben und die anderen Endteile vom erstarrenden Stahl an der Kokillenwand zur teilweisen, temporären Uebertragung der Ausziehkraft verankert werden. Nach dem Eingiessen des Stahles in den Formhohlraum der Kokille erstarrt dieser rasch um die Kühlstangen herum und bildet so eine zusätzliche Verankerung zwischen dem Anfahrkopf und dem Warmstrang. Dies ermöglicht eine Verkürzung des Zeitintervalles zwischen Giessbeginn und Ausziehbeginn, ohne ein Abreissen des Warmstranges und damit einen Anfahrdurchbruch befürchten zu müssen.

Günstigerweise sind die Kühlschrott-Teile so angeordnet, dass die Fallenergie des in die Kokille eintretenden Stahlstrahles mindestens teilweise vernichtet wird. Eine Ueberbeanspruchung bzw. eine Zerstörung der Anfahrkopf-Stirnfläche durch den direkt auftreffenden Giessstrahl wird dadurch weitgehend vermieden.

Im nachfolgenden werden anhand von Figuren Beispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1'■"' einen Anfahrkopf in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 . die zu Fig. 1 gehörende Draufsicht, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in ; Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen An- = . fahrkopfes in perspektivischer Darstellung, _x

Fig. 6 die zu Fig. 5 gehörende Draufsicht, =

Fig. 7 eine zu Fig.. 6 gehörende Seitenansicht, Fig. 8 eine weitere zu Fig. 6 gehörende Seitenansicht, Fig. 9 den Anfahrkopf nach Fig. 5 in eingebautem Zustand und Fig.10 die zu Fig. 9 gehörende Draufsicht.

In den Figuren 1-4 ist mit 1 ein erfindungsgemässer Anfahrkopf dar-gestellt. Vier ebene Flächen 5a - 5d begrenzen seinen Körper in vertikaler Richtung. Im Querschnitt hat dieser Körper die gleiche Form .wie ein nicht dargestellter Kokillenhohlraum und passt in diesen mit nur geringem Spiel. Seine, dem Formhohlraum zugekehrte, abgeschrägte Stirnseite 6 bildet zusammen mit einer in diese Seite 6 geöffneten Ausnehmung 7 eine Kupplungsvorrichtung, mit deren Hilfe ein nicht dargestellter Warmstrang und der Anfahrkopf 1 miteinander verbindbar sind. An der der Stirnfläche 6 gegenüberliegenden Seite des Anfahrkopfes ist ein Verbindungsglied 3 mit einer Bohrung 4 zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens zwischen dem Anfahrkopf 1 und Anfahrstrang angebracht. Selbstverständlich sind auch andere Kupplungsvorrichtungen zwischen Kopf und Anfahrstrang, möglich. Die Ausnehmung 7 hat eine seitliche, teilweise bogenförmig verlaufende B.egrenzungsflache 8 und eine im wesentlichen waagrechte, rechtwinklig zur Stranglängsachse angeordnete Bodenfläche 9. Diese Bodenfläche 9 kann z.B. auch schräg zur Stranglängsachse verlaufen oder eine gewölbte Form aufweisen.

Die Ausnehmung 7 hat einen seitlichen, hinterschnittenen Bereich 10, * wodurch sich die Form eines Schwalbenschwanzes ergibt. Aufgrund der * schräg verlaufenden Stirnfläche 6 hat diese Ausnehmung 7 eine, von der Seitenfläche 5b zur Seitenfläche 5c hin gesehen, wachsende Höhe. Die schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 7 ergibt, nach Erstarren einer sie ausfüllenden Schmelze, den die Verbindung bildenden Teil des

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Anfahrkopfes. Diese Verbindung ist nur durch eine etwa normal zur Stranglängsachse verlaufende, in Fig. 4 durch einen Doppelpfeil 20 angezeigte Bewegung, lösbar.

Die Ausnehmung 7 braucht nicht - wie gezeigt - entlang der Stosskante zwischen der Stirnfläche 6 und Seitenfläche 5b auszulaufen, sondern kann auch kurz vor dieser Stosskante aufhören. Dadurch, dass die Ausnehmung nirgends zu einer Seitenfläche 5a *- 5d des Anfahrkopfes 1 hin geöffnet ist, ist der Anfahrkopf 1 in eingebautem Zustand nur entlang der Kanten der Stirnfläche 6 abzudichten. Das Dichten von senkrechten bzw. mit einem Hinterschnitt verlaufenden Kanten entfällt, wodurch ein betriebssicheres Abdichten gewährleistet ist. Vorteilhafterweise fällt in eingebautem Zustand die Mittellinie der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung mit der axialen Mittellinie des Formhohlraumes zusammen. Eine ungleichmässige Kraftübertragung vom Anfahrkopf auf den Warmstrang wird dadurch vermieden.

Die Fig. 5-^8 zeigen eine andere Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Anfahrkopfes·

Ein Anfahrkopf 11 weist an der Stirnseite 6 eine Ausnehmung 7 und an der anderen gegenüberliegenden Seite ein Verbindungsglied 3 mit einer Bohrung 4 auf. Die seitlich durch die Aussenflachen 5a - d begrenzte Stirnfläche 6 hat einen schräg verlaufenden Teil 6a und einen senkrecht oder fast senkrecht zur Stranglängsachse verlaufenden Teil 6b. Die schwalbenschwanzförmige, in Richtung Seitenfläche 5c leicht konisch zulaufende Ausnehmung 7 ist seitlich durch eine hinterschnittene Fläche 8 begrenzt und weist eine ebenfalls leicht schräg verlaufende Bodenfläche 9, welche beispielsweise auch gewölbt sein kann, auf. Dabei ist der die Verbindung bildende Teil 13 der schwalbenschwanz förmigen Ausnehmung 7 teilweise in die schräg 6a und teilweise in eine rechtwinklig 6b zur Stranglängsachse vorgesehene Stirnfläche 6 geöffnet.

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Die Fig. 9 und 10 verdeutlichen eine Methode, mit der eine verstärkte Kupplung zwischen dem erfindgungsgemässen Anfahrkopf 11 und einem gegossenen Strang erreichbar ist. Eine verstärkte Verbindung ist wünschenswert bei Beginn des Ausziehens des Stranges, wenn die Zug- ■ festigkeit der nur teilerstarrten Verbindung zwischen Anfahrkopf und Warmstrang noch nicht mit Sicherheit ausreicht, um ein Abreissen des gegossenen Schwalbenschwanzes und einen Anfahrdurchbruch zu verhindern.

In einer teilweise dargestellten Kokille 21 ist der Anfahrkopf 11 in giessbereitem Zustand. Pfeil 22 bezeichnet die Eingiess-Seite der Kokille 21, Pfeil 23 die Auszieh-Seite. Um ein Eindringen von Schmelze in die Zwischenräume zwischen Kokillenwänden und den Anfahrkopf-Seitenflachen zu verhindern, sind diese mit geeignetem Material 24 abgedichtet. Stangenförmiger Kühlschrott 25 zur Beschleunigung der Erstarrung der Schmelze bei Giessbeginn ist so in die Ausnehmung 7 des Anfahrkopfes eingelegt, dass jeweils ein Ende der Stangen auf beiden Seiten der Ausnehmung 7 in den hinterschnittenen Teil 10 bis zur Bodenfläche 9 hineinreicht und das andere Ende an der jeweils gegenüberliegenden Kokillenwand anstösst und durch den eingegossenen, an der Kokillenwand erstarrenden Stahl zur teilweisen, temporären Uebertragung der Ausziehkraft verankert wird. Um eine gleichmassige Kraftverteilung zwischen Anfahrkopf 1 und Warmstrang zu erreichen, werden benachbarte Kühlstangen, wie gezeigt, mit gegensätzlicher Neigung in die Kokille 21 eingelegt und zwar in den Teil der Ausnehmung 7, welcher eine konstante Höhe aufweist. Dies ist der Teil mit der Stirnfläche 6b. Durch die symmetrische Ausbildung der Ausnehmung und dem Umstand, dass deren Mittelachse mit der axialen Mittelachse des Formhohlraumes zusammenfällt, ergibt die beschriebene Anordnung des Kühlschrottes 25 bei eintretendem Giessstrahl einen Schutz vor einem direkten Auftreffen des Stahles auf die Bodenfläche der Ausnehmung 7. Eine Zerstörung der Stirn- und der Bodenfläche durch Erosion wird dadurch verhindert. Die in den Formhohlraum eintretende Schmelze fliesst zuerst in den hinterschnittenen

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Teil 10 der Ausnehmung 7, umspült die Kühlschrott-Stangen 25 und bildet schon nach teilweisem Erstarren aufgrund der angeschweissten Stangen 25 in der Ausnehmung 7 und in der Kokillenwand-Kruste eine zugfeste Verbindung zwischen Anfahrkopf und Warmstrang, so dass kurz nach Giessbeginn mit dem Ausziehen des Warmstranges begonnen werden kann. Die Ausziehkraft wird dabei temporär, d.h. für eine kurze Zeit, bis die Erstarrung im gegossenen Strang entsprechend fortgeschritten ist, durch die Kühlschrott-Teile vom Anfahrkopf auf das teilerstarrte Fussende des gegossenen Stranges übertragen. Von besonderem Vorteil ist diese Tatsache bei solchen Anlagen, in welchen die Ausstrammenge der Schmelze aus dem Zwischengefäss nicht mit Hilfe eines Schiebers oder eines Stopfens gedrosselt werden kann und demzufolge das Zeitintervall zwischen Giessbeginn und Beginn des Ausziehens nicht oder nur sehr schwierig regelbar ist.

Der erfxndungsgemasse Anfahrkopf eignet sich besonders gut für Knüppel-oder Vorblock-Stranggiessanlagen. Zusätzlich zu rechteckigen oder vieleckigen Formaten, die normalerweise auf solchen Maschinen vergossen werden, kann der Kopf auch für Rundformate Verwendung finden. Dies gilt in gleichem Masse für Stranggiessanlagen mit gerader oder mit gebogener Strangführung bzw. mit geraden oder gebogenen Kokillen.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Anfahrkopf für Stahlstranggiessanlage mit Durchlaufkokille, wo-

bei der Anfahrkopf mit einer im wesentlichen schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung versehen ist, die mit dem gegossenen Strang ·„■ eine in Ausziehrichtung starre Verbindung erzeugt und durch eine etwa quer zur Stranglängsachse vorgesehene Relativbewegung zwischen dem' Anfahrkopf und dem gegossenen Strang entkuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Pormhohlraum zugekehrte Stirnseite (6, 6a, 6b) mindestens teilweise zur Stranglängsachse schräg ausgebildet ist, und der die Verbindung bildende Teil (13) der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung (7) nur zu dieser Stirnseite (6, 6a, 6b) offen ist,

2. Anfahrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Verbindung bildende Teil (13) der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung (7) teilweise in die schräg (6a) und teilweise in eine rechtwinklig (6b) zur Stranglängsachse vorgesehene Stirnfläche. (6) offen ist. .

3. Anfahrkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schwalbenschwanzförmige Ausnehmung (7) eine etwa rechtwinklig zur Stranglängsachse angeordnete Bodenfläche (9) aufweist.

4. Verfahren unter Verwendung eines Anfahrkopfes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Anfahrkopf in den Formhohlraum der Durchlaufkokille eingeführt, entlang der Stirnseitenkanten abgedichtet, Kühlschrott eingebracht und Stahl eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die schwalbenschwanzförmige Aus- -$ nehmung mehrere stangenförmige Kühlschrott-Teile schräg zur ~ Stranglängsachse eingebracht, wobei die einen Endteile in den *? hinterschnittenen Teil der Ausnehmung geschoben und die anderen Endteile vom erstarrenden Stahl an der Kokillenwand zur teilweisen, temporären Uebertragung der Ausziehkraft verankert werden.

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5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fall-Energie des in die Kokille eintretenden Stahlstrahles durch Lage und Anordnung der Kühlschrottteile mindestens teilweise vernichtet wird.

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