DE3037091C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Anfahrstrang für eine horizontale Strangguß­ vorrichtung.

Das horizontale Stranggußverfahren weist von der metallurgischen Seite große Vorteile gegenüber dem vertikalen Stranggußverfahren auf. Insbesondere kann besonders leicht eine Reaktion der Metallschmelze mit der Atmosphäre verhin­ dert werden, da die Schmelze direkt vom Schmelzenbehälter in die Kokille gelangt, welche starr oder entlang ihrer Achse beweglich mit dem Schmelzen­ behälter verbunden ist. Die Kokille ist über einen Kanal mit dem Inneren des Schmelzenbehälters verbunden, wobei der Kanal meist an der tiefsten Stelle des Schmelzenhohlraumes mündet und ungefähr horizontal nach außen geführt wird. Durch eine derartige Anordnung kann jedoch der vom vertikalen Strangguß bewährte Stopfenverschluß nicht angewandt werden. Zu Beginn des Strangguß­ verfahrens wird in die Kokille ein Anfahrstrang eingeführt, worauf in das Schmelzengefäß die überhitzte Metallschmelze eingebracht wird. Die Metall­ schmelze, welche von einer Pfanne oder dgl. in den Schmelzenbehälter einge­ gossen wird, weist auf dem Metallspiegel in der Pfanne Schlackenbestandteile auf, die gemeinsam mit der Metallschmelze in den Schmelzenbehälter einge­ bracht und noch teilweise in der Schmelze verteilt sind. Weiters werden von der Schmelze auch teilweise von der feuerfesten Auskleidung Partikelchen abgelöst, die ebenfalls in der Schmelze fein verteilt sind. Wird nun ein sofortiges Eindringen der Schmelze in die Kokille nicht verhindert, so kann eine Strang­ haut gebildet werden, die Schlacketeilchen und Partikelchen der feuerfesten Auskleidung aufweist, welche Schwachstellen bilden, so daß beim Abzug des Stranges ein Reißen der Stranghaut bedingt sein kann, wodurch ein einwand­ freies Abziehen des Stranges verhindert wird.

Aus der DE-AS 24 42 649 ist ein Anfahrstrang bekannt, welcher für eine Horizontal-Stranggußvorrichtung dient, der eine Buchse aufweist, welche dich­ tend beim Beginn des Stranggußverfahrens an der Kokillenwandung anliegt. Weiters ist ein Schraubbolzen vorgesehen, welcher als Verankerungselement für den erstarrenden Warmstrang dient und gleichzeitig eine Stange trägt, die an ihrem zum Schmelzengefäß weisenden Ende einen den Schmelzenkanal sperrenden Stopfen trägt, dessen Schmelzpunkt unter der Temperatur der eingetragenen Schmelze liegt. Die Schmelze erwärmt den Stopfen bis über seinen Schmelzpunkt, wodurch der Kanal, z. B. nach 10 Sekunden, freigegeben wird und die Schmelze in den Kokillenhohlraum gelangt. Auf diese Art und Weise wird ein selbsttätig öffnender Verschluß des Schmelzengefäßes erreicht. Die Öffnungszeit ist durch den für den Stopfen verwendeten Werkstoff vorge­ geben und kann kaum variiert werden. Öffnungszeiten, die wesentlich über 10 Sekunden liegen, können nur schwer erreicht werden, da bei einer zu großen Materialstärke die Gefahr des Auskristallisierens der Schmelze am Stopfen gegeben ist. Erwünscht wäre ein willkürlicher Beginn des Schmelzeneintrittes in die Kokille, der zu einem Zeitpunkt bestimmt werden soll, wenn die Schmelze bereits im Schmelzenbehälter vorliegt, da nur dann den momentanen Gegeben­ heiten, wie z. B. größeren Bewegungen der Schmelze, entsprechender Temperatureinstellung u. dgl., Rechnung getragen werden kann. Weiters ist der Zeit­ punkt des Aufschmelzens des Stopfens auch davon abhängig, ob nicht bereits Schlacke filmartig am Stopfen abgelagert wurde, wodurch der Wärmeübergang nicht voraussehbar geändert wird. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß durch den Stopfen gegebenenfalls Fremdmaterial in den Anfahrstrang eingebracht wird, welches auch zu einer Schwächung der Stranghaut führen kann, so daß ebenfalls Schwachstellen in der Stranghaut gebildet werden, die ein Abreißen des Anfahrstranges bedingen können.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Anfahrstrang zu schaffen, welcher die angeführten Nachteile vermeidet und einen willkürlich festzusetzenden Beginn des Stranggießens ermöglicht, wobei Fremdkörper in der Stranghaut mit Sicherheit vermieden werden können, und welcher so einfach ausgestaltet ist, daß er auch wirtschaftlich eingesetzt werden kann.

Der erfindungsgemäße Anfahrstrang für eine Horizontal-Stranggußvorrichtung, insbesondere für hochschmelzende Metalle und deren Legierungen, vorzugsweise für Stahl, durch welchen eine Schmelzenzufuhr in die Kokille verhinderbar ist, wobei das Schmelzengefäß über einen Kanal und Düsenstein mit der im wesentlichen horizontal angeordneten Stranggußkokille verbunden ist und der an seinem einen Ende ein lösbares, eine Verjüngung aufweisendes Verankerungs­ element für den abzuziehenden Strang trägt (siehe Patentanspruch 1), besteht im wesentlichen darin, daß das Verankerungselement eine mit dem Düsenstein kooperierende Dichtfläche bzw. Dichtlinie aufweist, und daß die Verjüngung zwischen Dichtfläche bzw. Dichtlinie und der lösbaren Verbindung vorgesehen ist. Der Düsenstein, welcher in der Regel zwischen Stranggußkokille und Schmelzengefäß angeordnet ist und gegebenenfalls in eine oder beide hinein­ reicht, ist ein Austauschteil, welcher somit immer maßhaltig sein kann, wodurch eine sichere Abdichtung erreichbar ist. Weiters ist die Wärmeleitung durch die Verjüngung zum Schaftteil des Anfahrstranges verringert, so daß eine unerwünschte Abkühlung und damit Kristallisation der Metallschmelze am Verankerungselement bei geschlossener Stellung vermeidbar ist.

Das Verankerungselement kann an seinem, zum Schmelzengefäß weisenden Ende ebenfalls verjüngt ausgebildet sein, wodurch beim Öffnen der Verbindung zwischen Schmelzengefäß und Kokille die Metallschmelze ohne wesentliche Wirbelbildung zwischen Kopf und Kokillenwandung fließen kann und eine mechanische Überbeanspruchung verhindert wird.

Ist das Verankerungselement rotationssymmetrisch und die Dichtfläche eine Kegelstumpfmantelfläche, so kann diese mit einem konischen Bereich des Düsensteines kooperieren. Damit kann auch bei ungleichen Öffnungswinkeln eine kreisförmige Dichtlinie erhalten werden, so daß eine besonders gute Ab­ dichtung erreicht wird, wobei jegliche mechanische Zerstörung des keramischen Düsensteines, z. B. durch ungleichmäßige Druckverteilung auf der Dichtlinie, verhindert werden kann. Sind die Öffnungswinkel der Konen des Düsensteins und der Dichtfläche identisch, so kann der gesamte konische Bereich des Düsensteines als Dichtfläche dienen, womit der Schließdruck noch geringer gehalten werden kann. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Verjüngung zwischen Dichtfläche und lösbarer Verbindung eine Bohrung aufweisen, die mit einer Entlüftungsbohrung des Anfahrstranges verbunden ist. Mit dieser Maß­ nahme kann die in der Kokille befindliche Luft od. dgl. besonders leicht abgeführt werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Teil eines Schmelzengefäßes mit Kokille und Anfahrstrang teilweise im Schnitt gezeigt ist.

Das Schmelzengefäß 1 weist einen Kanal 2 auf, der im wesentlichen horizontal angeordnet ist und im untersten Bereich desselben mündet. Im Schmelzengefäß sind Schraubenbolzen 3 befestigt, welche zur Befestigung der Kokille 4 über ihren Flansch 5 dienen. Zwischen Kokille und Schmelzengefäß ist ein Düsen­ stein 6 angeordnet. Der Düsenstein weist einen Kanal auf, der aus einem zylindrischen Bereich 7 und einem konischen Bereich 8 besteht. Zwischen Dü­ senstein und Schmelzenbehälter ist eine keramische Dichtungsmasse angeord­ net, die vor der Montage getrocknet werden muß. Der Düsenstein besteht aus einem keramischen Material z. B. aus Bornitrid. Die Kokille, welche nicht maßstabgetreu dargestellt ist, besteht aus einer Kupfer-Basis-Legierung und weist eine Wasserkühlung mit Rohrstutzen 9, 10 auf. Der Düsenstein reicht mit seinem zylindrischen Bereich 7 in den Kanal 2 des Schmelzengefäßes und mit seinem konischen Teil 8 in die Kokille. Der Anfahrstrang 11 besteht aus Stahl und weist einen Schaftteil 12 auf, der ein Verankerungselement 13 trägt. Dieses ist mit dem Schaftteil durch die Schraubverbindung 14 verbunden. Zwischen der Schraubverbindung und der Dichtfläche 15 ist der Anfahrstrang verjüngt. In der Zeichnung ist der Anfahrstrang in der die Kokille verschließenden Stellung gezeigt, wobei das Verankerungselement eine kegelstumpfförmige Dicht­ fläche 15 aufweist, die an den kegelstumpfförmigen Innenbereich 8 des Düsen­ steines anliegt. Wird mit dem Horizontal-Strangguß begonnen, so wird der Anfahrstrang in Richtung des Pfeiles a bewegt, so daß das aus Stahl bestehende Verankerungselement nicht mehr abdichtet, wodurch Schmelze zwischen Ver­ ankerungselement und Düsenstein bzw. Kokille gelangt. Der Anfahrstrang muß in dieser Phase vollkommen aus dem Düsenstein herausbewegt werden, womit eine rasche Erstarrung des Strangkopfes nur in der wassergekühlten Kokille erreicht werden kann. Die Luft in der Kokille, welche nur schwer bei dem nahezu an den formenden Wandungen anliegenden Abschnitt 16 des Ver­ ankerungselementes entweichen kann, tritt über die Bohrung 17 und die Ent­ lüftungsbohrung 18 aus. Ist die Schmelze bei der Verjüngung zwischen Dicht­ fläche und lösbarer Verbindung erstarrt, so kann der Strang schrittweise abgezogen werden, wobei jeweils auf eine stabile Hautbildung zu achten ist. Der Anfahrstrang wird in an sich bekannter Weise vom restlichen Strang getrennt, wobei der Schaftteil erneut verwendet werden kann.

Ist das Verankerungselement teilkugelförmig ausgebildet, so kann es entlang des Äquators linienförmig im Düsenstein abdichten. Bei einem unterschiedlichen Öffnungswinkel der Kegelstumpfflächen des Düsensteines und der Dichtfläche des Anfahrstranges kann auch eine linienförmige Dichtung erreicht werden.

Claims (4)

1. Anfahrstrang für eine Horizontal-Stranggußvorrichtung, insbesondere für hochschmelzende Metalle und deren Legierungen, vorzugsweise für Stahl, wobei das Schmelzengefäß über einen Kanal, welcher durch den Düsenstein mit der im wesentlichen horizontal angeordneten Stranggußkokille verbunden ist und an seinem einen Ende ein lösbares, eine Verjüngung aufweisendes Verankerungs­ element für den abzuziehenden Strang trägt, wobei der Anfahrstrang gegenüber der Kokille abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungs­ element (13) eine mit dem Düsenstein (6) kooperierende Dichtfläche (15) oder Dichtlinie aufweist, und daß die Verjüngung zwischen Dichtfläche oder Dicht­ linie und der lösbaren Verbindung (14) vorgesehen ist.

2. Anfahrstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ ankerungselement (13) an seinem zum Schmelzengefäß (1) weisenden Ende eben­ falls verjüngt ausgebildet ist.

3. Anfahrstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement (13) rotationssymmetrisch ist und die Dichtfläche durch eine Kegelstumpfmantelfläche (15) gebildet ist.

4. Anfahrstrang nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung zwischen Dichtfläche oder Dichtlinie und lösbarer Verbindung (14) eine Bohrung (17) aufweist, die mit einer Entlüftungsbohrung (18) des Anfahr­ stranges verbunden ist.