DE2832712B2

DE2832712B2 - Anfahrkopf für eine Stranggießkokille für Knüppel- und Vorblockstahlstränge

Info

Publication number: DE2832712B2
Application number: DE2832712A
Authority: DE
Inventors: Nils Erik Bedford Hills Johansson; Carl Monsey Langner
Original assignee: Concast Inc
Current assignee: Concast Inc
Priority date: 1977-07-28
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1980-10-02
Also published as: AU517688B2; JPS5921254B2; PT68347A; ATA551278A; IT1097446B; IT7826187A0; BE869273A; DE2832712A1; CA1104788A; FI62477C; AT379531B; FR2398566A1; JPS5448639A; US4149582A; MX149134A; GB2001563B; ES472630A1; FI62477B; AU3838278A; CH631644A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Anfahrkopf für eine w Stranggießkokille für Knüppel- und Vorblockstahlstrange, wobei 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 ^r>^r> Stranglängsachse vorgesehene Relativbewegung zwischen dem Anfahrkopf und dem gegossenen Strang entkuppelbar ist.

Zum Anfahren einer Stranggießanlage für Stahl ist ein mit einem Anfahrkopf versehener Anfahrstrang m> 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 Schmelze in den Formhohlraum gegossen, die im Kontakt mit den gekühlten Kokillenwänden und dem kalten Anfahrkopf erstarrt. Aufgrund bestimmter konstruktiver Merkmale des Anfahrkopfes bildet sich nach dem Erstarren zwischen diesem und dem Gußstrang eine kraftschlüssige, lösbare Verbindung, die es ermöglicht, den gegossenen Strang mit Hilfe des Anfahrstranges so lange aus der Stranggießkokille herauszuziehen, bis dieser die Treibrollen erreicht. Anfahrstrang und Gußstrang werden sodann getrennt und der Gußstrang 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 Kokillenho1:!raum hineinreichender Teil von der Schmelze umgössen wird und dadurch eine Verbindung bildet Nach Lösen des Anfahrkopfes verbleibt das umgossene Kupplungselement am Gußstrang und kann für weitere Güsse nicht wieder verwendet werden. Dies führt zu zusätzlichen Kosten, sowohl für die Kupplungselemente als auch forderen Einsetzen in den Anfahrkopf.

Eine Verbesserung brachten Permanent-Anfahrköpfe, die 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 Gußstrang 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, wei bereits erwähnt, zu Durchbrüchen beim Anfahren führen.

Eine weitere Vorrichtung bedient sich des gleichen Prinzips und hat in ihrer Länge begrenzte schwaibenschwanzförmige, 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 Permanentanfahrkopf ist mit einer zu zwei Seiten hin offenen Ausnehmung versehen, die mit den angrenzenden Kokillenwänden einen hakenförmigen Hohlraum bildet. Bei diesem durch Verschwenken des Anfahrkopfes aus der Richtung der Stranglängsachse entkuppelbare Anfahrkopf kann die dem Formhohlraum zugekehrte Stirnseite des Kopfes mit Vorteil abgeschrägt werden (DE-OS 19 21312). Die in die Stranggießkokille 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 Stranggießkokille und Anfahrkopf. Für Knüppel- und Vorblockformate ist dieser Kopf wegen Abdichtschwierigkeiten nicht geeignet. 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 Knüppel und Vorblockformate, geführt wird. Aufgrund seiner relativ komplizierten Hukenform ist er nicht leicht herzustellen bzw, zu warten. τ

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, einen Anfahrkopf für Stranggießanlagen mit Stranggießkokille zu schaffen, der mit dem Gußstrang eine, auch bei einer Strangführung ohne bzw. mit u> wenigen Stützeleuienten, 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 r> Aufgabe, ein Verfahren zum Anfahren einer Strahlstranggießanlage mit Stranggießkokille unter Verwendung des erfindungsgemäßen Anfahrkopfes zu schaffen, wobei insbesondere kurzzeitig nach Gießbeginn bei kleinen Formaten und kurzen Stranggießkokillen ein Jn sicheres Ausziehen des Gußstranges gewährleistet und eine Erhöhung der Lebensdauer sichergestellt werden soii.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die dem Formhohlraum zugekehrte Stirnseite 2^r> mindestens teilweise zur Stranglängsachse schräg ausgebildet ist, und der die Verbindung bildende Teil der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung nur zu dieser Stirnseite offen ist. Der erfindungsgemäße Anfahrkopf 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 Relativbewegung voneinander lösbar. Ein >3 ungewolltes, zufälliges Entkuppeln ist mit Sicherheit vermeidbar. Da die dem Kokillenhohlraum zugewandte Stirnseite zumindest teilweise abgeschrägt und die in ihrer Länge begrenzte schwalbcnschwanzförmige Ausnehmung nur in dieser Stirnseite geöffnet ist, wird -to erreicht, daß keine senkrechten oder hinterschnittenen Kanten in die peripheral, vertikalen Außenseiten des Kopfes münden, wodurch ein betriebssicheres, schnelles und einfaches Abdichten zwischen Kopf und Stranggießkokille ermöglicht ist, da nur entlang waagrechter -ti bzw. leicht schräg verlaufender Kanten abzudichten ist. Dies ermöglicht ein Wiederanfahren eines Stranges während des Gießbetriebes nach einem Durchbruch in einer Mehrstranganlage. Der erfindungsgemäße Anfahrkopf ist leicht herstellbar und ohne großen Aufwand ~>o zu warten.

Vorteilhafterweise ist der die Verbindung bildende Teil der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung teilweise in die schräg und teilweise in eine rechtwinklig zur Stranglängsachse vorgesehene Stirnfläche offen, welche ^r>s ein geordnetes Einlegen der Kühlschrottstangen erleichtert

Vorteilhaft weist die schwalbenschwanzförmige Ausnehmung eine etwas rechtwinklig zur Stranglängsachse angeordnete Bodenfläche auf, wodurch beim Entkupp- f>n lungsvorgang ein Verklemmen von Strang und Anfahrkopf weitgehend vermeidbar ist,

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß in die schwalbenschwanzförmige Ausnehmung mehrere stangenförmige Kühlschrott-Tei- ^ Ie schräg zur Stranglängsachse eingebracht, wobei die einen Endteile in den hir.tsrschnittenen Teil der Ausnehmung geschoben und die anderen Endteile vom erstarrenden Stahl an der Kokillenwand zur teilweisen, temporären Übertragung der Ausziehkraft verankert werden. Nach dem Eingießen des Stahles in den Formhohlraum der Stranggießkokille erstarrt dieser rasch um die Kühlstangen herum und bildet so eine zusätzliche Verankerung zwischen dem Anfahrkopf und dem Warmstrang. Dies ermöglicht eine Verkürzung des Zeitintervall zwischen Gießbeginn und Ausziehbeginn, ohne ein Abreißen des Gußstranges und damit einen Anfahrdurchbruch befürchten zu müssen.

Günstigerweise sind die Kühlschrott-Teile so angeordnet, daß die Fallenergie des in die Stranggießkokille eintreteneden Stahlstrahles mindestens teilweise vernichtet wird. Eine Überbeanspruchung 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 zeigt

Fi g. 1 einen Anfahrkopf in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 die zu F i g. 1 gehörende Draufsicht,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schniit'inie i Si-IIS in Fig. 2,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2,

Fig.5 cine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anfahrkopfes in perspektivischer Darstellung, F i g. 6 die zu F i g. 5 gehörende Draufsicht

F i g. 7 eine zu F i g. 6 gehörende Seitenansicht,

Fig.8 eine weitere zu Fig.6 gehörende Seitenansicht,

Fig.9 den Anfahrkopf nach Fig.5 in eingebautem Zustand und

F i g. 10 die zu F i g. 9 gehörende Draufsicht

In den Fig. 1—4 ist mit I ein erfindungigemäße Anfahrkopf dargestellt. 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 paß. in diesen mit nur geringem Spiel. Seine, dem Formhohlraum zugekehrte, abgeschrägte Stirnseite 6 bildet zusammen mit eii.er in diese Seite 6 geöffneten Ausnehmung 7 eine Kupplungsvorrichtung, mit deren Hilfe ein nicht dargestellter Anfahrstrang und der Anfahrkopf 1 miteinander verbindbar sind. An der der Stirnfläche 6 gegenüberliegenden Seite des Anfahrkopfes ist sin Verbindungsglied 3 mit einer Bohrung 4 zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens zwischen dem Anfahrkopf 1 und Anfahrstrang angebracht Die Ausnehmung 7 hat eine seitliche, teilweise bogenförmig verlaufende Begrenzungsfläche 8 und eine im wesentlichen waagrechte, rechtwinklig zur Stranglängsachse angeordnete Bodenfläche 9.

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 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—Stfdes 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. mil einem Hinterschnitt verlaufenden Kanten entfällt, wodurch ein betriebssicheres Abdichten gewährleistet ist. Vorteilhafterweise fällt in eingebautem Zustand die Mittellinie der schwalbenschwanzförmigcn Ausnehmung mit der axialen Mittellinie des Formhohlraumes zusammen. Eine ungleichmäßige Kraftübertragung vom Anfahrkopf auf den Gußstrang wird dadurch vermieden.

Die Fig. 5—8 zeigen eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anfahrkopfes.

Ein Anfahrkopf 11 v/cist 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 Außenflächen 5a —d begrenzte Stirnfläche 6 hat einen schräg verlaufenden Teil 6a und einen senkrecht oder fast senkrecht zur Stranglängsachse verlaufenden TeiJ 66. Die schwalbenschwanzförmige, in Richtung Seitenfläche 5c leicht konisch zulaufende Ausnehmung 7 ist seitlich durch eine hinterschnittene Fläche 8 begrenzt und weist ebenfalls leicht schräg verlaufende Bodenfläche 9, welche beispielsweise auch gewölbt sein kann, auf. Dabei ist der die Verbindung bildende Teil 13 der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung 7 teilweise in die schräg 6a und teilweise in eine rechtwinklig 6i zur Stranglängsachse vorgesehene Stirnfläche 6 geöffnet.

Die Fig.9 und IO verdeutlichen eine Methode, mit der eine verstärkte Kupplung zwischen dem erfindungsgemäßen Anfahrkopf 11 und einem gegossenen Strang erreichbar ist. Eine verstärkte Verbindung ist wünschenswert bei Beginn des Ausziehens des Stranges, wenn die Zugfestigkeit der nur teilerstarrten Verbindung zwischen Anfahrkopf und Gußstrang noch nicht mit Sicherheit ausreicht, um ein Abreißen des gegossenen Schwalbenschwanzes und einen Anfahrdurchbruch zu verhindern.

In einer teilweise dargestellten Stranggießkokille 21 ist der Anfahrkopf 11 in gießbereitem Zustand. Pfeil 22 bezeichnet die Eingieß-Seite der Stranggießkokille 21, Pfeil 23 die Auszieh-Seite. Um ein Eindringen von Schmelze in die Zwischenräume zwischen Kokillenwänden und den Anfahrkopf-Seitenflächen 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 Anfahrkopfcs 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 Übertragung der Ausziehkraft verankert wird. Um eine gleichmäßige Kraftverteilung zwischen Anfahrkopf 1 und Gußstrang zu erreichen, werden benachbarte Kiihlstangen. wie gezeigt, mit gegensätzlicher Neigung in die Stranggießkokille 21 eingelegt und zwar in den Teil der Ausnehmung 7, welcher eine konstante Höhe aufweist. Dies ist der Teil mit der Stirnfläche db. Durch die symmetrische Ausbildung der Ausnehmung und dem Umstand, daß deren Mittelachse mit der axialen Mittelachse des Formhohlraumes zusammenfällt, ergibt die beschriebene Anordnung des Kühlschrottcs 25 bei eintretendem Gießstrahl einen Schutz vor einem direkten Auf'trollen des Stahles auf die Bodenflächc 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 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 Afi/ahrkopf u'.d Gußstrang, so daß kurz nach Gießbeginn mit dem Ausziehen des Gußstranges 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 denen die Ausströmmenge der Schmelze aus dem Zwischengefäß nicht mit Hilfe eines Schiebers oder eines Stopfens gedrosselt werden kann und demzufolge das Zeilintervall zwischen Gießbeginn und Beginn des Ausziehens nicht oder nur sehr schwierig regelbar ist.

Der erfindungsgemäße 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 Anfahrkopf auch für Rundformate Verwendung finden. Dies gilt in gleichem Maße für Stranggießanlagen mit gerader oder mit gebogener Strangführung bzw. mit geraden oder gebogenen Stranggießkokillen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Κ Anfahrkopf für eine Stranggießkokille for Knüppel- und Vorblockstahlstrange, wobei 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 sie dem Formhohlraum 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, 6Z>Joffen ist.
2. Anfahrkopf nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbindung bildende Teil (13) der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung (7) teilweise in die schräg (6a) und teilweise in eine rechtwinklig («Φ) zur Stranglängsachse vorgesehene Stirnfläche (6) offen ist.
3. Anfahrkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwaibenschwanzförmige Ausnehmung (7) eine etwa rechtwinklig zur Stranglängsachse angeordnete Bodenfläche (9) aufweist.
4. Verfahren zum Einbau des Anfahrkopfes nach einem der Ansprüche I bis 3, wobei der Anfahrkopf in den Formhohlraum der Stranggießkokille eingerührt, entlang der Stirnseitenkanten abgedichtet, Kühlschrott eingebracht und Stahl eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die schwaibenschwanzförmige Ausnehmung mehrere stangenförmige Kühlschrott-Teile schräg zur Stranglängsachse eingebracht, wobei die einen Fadteile in den hinterschnittcncn Teil der Ausnehmung geschoben und die anderen Endteile vom erstarrenden Stahl an der Kokillcnwand zur teilweisen, temporären Übertragung der Ausziehkraft verankert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fall-Energie des in die Stranggießkokille eintretenden Scahlstrahles durch Lage und Anordnung der Kühlschrotteile mindestens teilweise vernichtet wird.

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