DE3206094C2

DE3206094C2 - Diskontinuierliche Stranggießanlage

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Publication number: DE3206094C2
Application number: DE19823206094
Authority: DE
Inventors: Oleg A. Sverdlovsk Aragilian; Valery L. Sverdlovsk Bastrikov; Anatoly I. Pokrov Vladimirskoi oblast' Karev; Evgeny A. Sverdlovsk Korshunov; Valery P. Sverdlovsk Kostrov; Tatiana V. Sverdlovsk Meschaninova; Valery S. Verkhnaya Salda Sverdlovskoi oblast' Mushnikov; Evgeny M. Kiev Nikitin; Sergei N. Verkhnaya Salda Sverdlovskoi oblast' Sharomov; Petr N. Verkhnaya Salda Sverdlovskoi oblast' Silaev
Original assignee: Ural'skij politechni&ccaron;eskij institut imeni S.M. Kirova, Sverdlovsk
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1987-01-15
Also published as: FR2521461B1; SE443524B; CA1186475A; SE8200428L; GB2116888A; GB2116888B; AU547238B2; FR2521461A1; AU8033282A; DE3206094A1; JPS58157551A

Abstract

Eine diskontinuierliche Stranggußanlage wird vorgeschlagen, in welcher ein Mischerofen (1) über ein System zur geschlossenen Flüssigmetallzufuhr mit einem Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß verbunden ist, das eine Metallzufuhrleitung (5) besitzt. Auf dem Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß (2) ist eine Kokille (6) mit Kühlsystem angeordnet, in deren Oberteil ein Anfahrstrang (9) angeordnet ist, der mit einem System zum Herausziehen des Gußstranges aus der Kokille gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist das System der Kokillenabkühlung mit einer Vorrichtung (8) zur zwangsläufigen Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille (6) durch Druckgas versehen, im Anfahrstrang (9) ist ein Zentralkopf (10) vorgesehen, in dem ein Heizelement (11) und ein Regelventil (12) für die Inertgaszufuhr in den Gießstrang (26) untergebracht sind, und das System zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille ist mit zwei Einrichtungen zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille ausgerüstet, die abwechselnd mit dem Anfahrstrang (9) gekoppelt werden, wobei durch die eine Einrichtung (15) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille der Strang (26) mindestens um eine Länge herausgezogen wird, die der Länge des Stranges (26) unter Abzug der Länge der Kokille (6) entspricht, und durch die zweite Einrichtung (16) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille der Strang (26) mindestens um die Länge der Kokille (6) herausgezogen wird. Die Erfindung kann beim diskontinuierlichen Stranggießen

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Metallgießanlagen und insbesondere auf eine diskontinuierliche Stranggießanlage.
Die Erfindung kann auf dem Gebiet des diskontinuierlichen Stranggusses von Metall zum Gießen von Voll- und Hohlsträngen unter deren Herausziehen aus der Kokille nach oben verwendet werden.
In der letzten Zeit werden in der ganzen Welt in großem Maße kontinuierliche und diskontinuierliche Stranggießanlagen eingeführt. Durch die Einführung derartiger Anlagen wird der technologische Vorgang zur Herstellung stranggegossener Knüppel im Vergleich zum konventionellen Gießen in Kokillen bzw. verlorene Gießformen verkürzt. Dabei wird die Arbeitsintensität des Gießvorgangs verringert, das Ausbringen an brauchbarem Metall vergrößert, die Arbeitsproduktivität erhöht, es werden die Arbeitsverhältnisse verbessert und die Gußstränge besitzen ein gutes Gefüge und gute Eigenschaften.
Bekannt ist eine Anlage zur Durchführung eines kontinuierlichen Stranggießverfahrens unter Herausziehen des Stranges nach oben (JA-PS 45-39 345 vom 11. 12. 70, Kl. B22D 11/14), die eine hermetisch abgedichtete Kammer für Flüssigmetall, eine in das Flüssigmetall eingetauchte wassergekühlte Kokille und einen Anfahrstrang für eine Vorrichtung zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille enthält.
Die Anlage gestattet es, Hohlstränge unter Zuführung von Flüssigmetall in die Kokille von unten zu erzeugen. Dabei entsteht auf der Arbeitsfläche der Kokille eine erstarrte Schicht und eine an dieser anliegende halbharte Schicht ( festflüssige Phase). Wenn die Gesamtdicke der beiden genannten Schichten einen bestimmten Betrag erreicht, wird der Flüssigmetallmeniskus bis zur unteren Stirnfläche der Kokille abgesenkt. Nach der Erstarrung der halbfesten Schicht wird eine relative Verlagerung des unteren Endes des erstarrten Abschnitts bis zur oberen Stirnfläche der Kokille und des Flüssigmetallmeniskus bis zum unteren Ende des erstarrten Abschnitts durchgeführt.
Das System der Kokillenabkühlung in der genannten Anlage besitzt keine Vorrichtung zur Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille und gestattet es folglich nicht, die Verhältnisse der Strangschalenausbildung zu beeinflussen.
In der genannten Anlage fehlt weiter eine Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität der Gußstranginnenfläche.
Bekannt ist eine diskontinuierliche Stranggießanlage (US-PS 33 02 252, Kl. 22-57.2, 1967), in der der Strang aus einer Kokille nach oben herausgezogen wird.
Die Anlage enthält eine Vorrichtung für die Flüssigmetallzufuhr in ein Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß mit einer Metallzufuhrleitung, wobei auf dem Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß eine Kokille mit Kühlsystem angeordnet ist, im Oberteil der Kokille ein Anfahrstrang angeordnet ist, der mit einem System zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille verbunden ist. Weiter sind ein Mittel zur Druckerzeugung im Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß sowie eine Vorrichtung zur schwingenden Bewegung des Flüssigmetalls vorgesehen.
Mit der Anlage wird ein Rohrstrang gegossen, dessen Wandung an der Arbeitsfläche der Kokille nach der Zuführung des Flüssigmetalls in diese geformt wird. Der geformte Strang wird aus der Kokille durch einen Anfahrstrang kontinuierlich nach oben herausgezogen, der mit einer Einrichtung zum Herausziehen des Stranges gekoppelt ist. Während der Strangausbildung wird der Flüssigmetallspiegel im Bereich der Kokille mittels der Vorrichtung zur schwingenden Bewegung des Flüssigmetalls gehoben und gesenkt.
In der genannten Anlage ist die Einleitung von einem Inertgas in den zu gießenden Strang nicht vorgesehen. In derartigen Bewegungsverhältnissen des Flüssigmetallmeniskus im Kokillenbereich kann die Innenfläche der geformten Schicht oxydieren und beim nachfolgenden Heben des Meniskus kann es vorkommen, daß die neu geformte Schicht keine Haftung mit der Strangschale bekommt, wodurch die Strangqualität gering ist und beispielsweise beim Gießen von Aluminiumlegierungen Ausschuß entstehen kann.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die oben genannten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine diskontinuierliche Stranggießanlage zu schaffen, welche es gestattet, Stränge zu gießen, die nachfolgend keine mechanische Bearbeitung der Außen- und Innenfläche benötigen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer diskontinuierlichen Stranggießanlage, die einen Mischerofen enthält, der über ein System für geschlossene Flüssigmetallzufuhr mit einem Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß verbunden ist, das eine Metallzufuhrleitung besitzt, wobei auf dem Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß eine Kokille mit Kühlsystem angeordnet ist, in deren Oberteil ein Anfahrstrang angeordnet ist, der mit einem System zur Herausziehen des Stranges aus der Kokille verbunden ist, erfindungsgemäß das System zur Kokillenabkühlung eine Vorrichtung zur zwangsläufigen Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille durch ein Druckgas besitzt, im Anfahrstrang ein Zentralkopf vorgesehen ist, in dem ein Heizelement sowie ein Regelventil zur Einleitung eines Inertgases in den zu gießenden Strang untergebracht sind, und das System zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille zwei Einrichtungen zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille besitzt, die mit dem Anfahrstrang abwechselnd gekoppelt werden, wobei durch die eine Einrichtung zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille der Strang mindestens um eine Länge herausgezogen wird, die der Länge des Stranges unter Abzug der Länge der Kokille entspricht, und durch die zweite Einrichtung zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille der Strang mindestens um die Länge der Kokille herausgezogen wird.
Eine derartige Ausführung der diskontinuierlichen Stranggußanlage gestattet es, Stränge mit einer hohen Qualität der Oberfläche und des Gefüges zu erzeugen.
Vorteilhaft wird eine der Einrichtungen zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille mit einer beweglichen Bühne mit einem Hebel zur Verbindung mit dem Anfahrstrang sowie mit einem Antrieb ausgestattet und die andere Einrichtung zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille mit einer in Rollenführungen bewegbaren Stange mit Zahnleisten und einem Element zur Verbindung mit dem Anfahrstrang sowie mit einem Antrieb versehen.
Durch eine derartige Ausführung der Einrichtungen zum Herausziehen des Stranges werden die erforderlichen Voraussetzungen für das Herausziehen des Stranges aus der Kokille geschaffen sowie die Pausen beim Übergang zum Gießen des nächsten Stranges gekürzt.
Zweckmäßig wird die diskontinuierliche Stranggußanlage bei der Erzeugung von Hohlsträngen mit einer Vorrichtung zum Lochen und Kalibrieren des Stranginnenraums in Form eines im Unterteil des Zentralkopfes angeordneten Loch- und Kalibrierwerkzeugs sowie eines Antriebs versehen, als welcher der Antrieb einer der Einrichtungen zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille dient.
Der Einsatz einer derartigen Vorrichtung gestattet es, Stränge mit einer kalibrierten Innenfläche von hoher Qualität zu gießen.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in diesen zeigt
Fig. 1 die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Stranggießanlage im Schnitt durch die Hauptachse der Anlage;
Fig. 2 den Zentralkopf eines Anfahrstranges;
Fig. 3 die Draufsicht eines Anfahrstranges;
Fig. 4 Schwenksektionen der Sekundärkühlzone;
Fig. 5 das System der geschlossenen Metallzufuhr aus einem Mischerofen in ein Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß;
Fig. 6 das Schema der Kühlmediumzufuhr in eine Kokille;
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 3;
Fig. 8 einen Anfahrstrang mit einem Loch- und Kalibrierwerkzeug.
Die erfindungsgemäße diskontinuierliche Stranggießanlage enthält einen Mischerofen 1 (Fig. 1), der mit einem Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 über ein System 3 für geschlossene Metallzufuhr verbunden ist. An das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 ist ein System 4 zur Gaszufuhr unter Druck angeschlossen. Auf dem oberen Deckel des Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäßes 2 ist eine Metallzufuhrleitung 5 mit einem beheizbaren Flansch angeordnet. An den Flansch der Metallzufuhrleitung 5 ist eine Stranggießkokille 6 angeschlossen, die ein Kühlsystem mit einem Speisebehälter 7 sowie mit einer Vorrichtung 8 für die zwangsläufige Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus den Kanälen der Kokille durch ein Druckgas besitzt.
Zum Umfang der Anlage gehören mindestens zwei Anfahrstränge 9, die je nach Bedarf auf der Kokille vor dem Gießbeginn eines nächstfolgenden Stranges angeordnet werden.
Im Anfahrstrang 9 ist eine Zentralöffnung ausgebildet, in der der Zentralkopf 10 angeordnet ist. Der Zentralkopf 10 besitzt ein Heizelement 11 (Fig. 2) und ein Regelventil 12. Im Kopf 10 sind zwei Öffnungen ausgebildet, die mit einem System 13 der Inertgaszufuhr (Fig. 1) in Verbindung stehen.
Auf dem Anfahrstrang 9 sind zwei Stützen 14 mit Öffnungen (Fig. 1, 3) vorgesehen, über die der Anfahrstrang 9 mit Einrichtungen 15 bzw. 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille (Fig. 1) verbunden wird, wobei, wenn der Anfahrstrang 9 mit der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille gekoppelt ist, die Finger 17 eines Hebels 18 in die Öffnungen der Stützen 14 eingreifen, und wenn er mit der Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille gekoppelt ist, die Finger 19 (Fig. 3) eines beweglichen federbelasteten Bügels 20 mit einem Schlitz 21 in die Öffnungen der Stützen 14 eingreifen. Die Finger 19 des Bügels 20 und dessen Schlitz 21 sind derart zentriert, daß die Finger 19 in die Öffnungen der Stützen 14 des Anfahrstranges 9 eingreifen und der Bügel 20 selbst mit dem Abschnitt, auf dem der Schlitz 21 ausgestaltet ist, in die Aussparungen des Elements der Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille (Fig. 1) hineinragt. Die Einrichtungen 15 und 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille bilden ein System zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille.
Die Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille besitzt einen Antrieb (in Figur nicht gezeigt), eine Leitspindel 22 und eine Bühne 23. Die Bühne 23 ist gegen die Leitspindel 22 abgestützt und verlagert sich relativ zu den ortsfest angeordneten Führungssäulen (in Figur nicht gezeigt). Auf der Bühne 23 ist der Hebel 18 mit den Fingern 17 mit der Möglichkeit einer Verlagerung angeordnet.
Die Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille ist auf einem Wagen 24 angeordnet, der die Möglichkeit einer Bewegung entlang ortsfest über der Anlage angeordneter Träger 25 besitzt.
Über der Kokille 6 ist auf einer Länge, die der Länge des aus der Kokille 6 herauszuziehenden Stranges 26 entspricht, eine Sekundärkühlzone 27 vorhanden, die gepaarte Schwenksektionen darstellt, die in Form von mindestens zwei Schuhen 28 (Fig. 4) ausgestaltet sind, die an Hebeln 29 befestigt sind, wobei die Länge der Schuhe 28 geringer als die Länge der Kokille 6 (Fig. 1) ist und vorzugsweise mit der maximalen Länge des Abschnitts des Stranges 26 gleichzusetzen ist, der aus der Kokille 6 in einem Abziehzyklus herausgezogen werden kann.
Die Anlage besitzt einige besondere Konstruktionsmerkmale, die im folgenden bestehen.
Das System 3 der geschlossenen Metallzufuhr aus dem Mischerofen 1 in das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 besitzt eine in einer Kammer 30 befindliche Vorrichtung zum Absperren der Abstichöffnung.
Das System 3 der geschlossenen Metallzufuhr aus dem Mischerofen 1 in das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 enthält eine Abstichöffnung 31 (Fig. 5), die in einem Feuerfeststein 32 ausgebildet ist und durch einen Schieber 33 abgesperrt wird, der in einer Kassette 34 angeordnet ist, über die der Schieber 33 an den Feuerfeststein 32 angedrückt wird. Der Schieber 33 mit der Kassette 34 wird an den Feuerfeststein 32 durch eine Zugstange 35 angepreßt. Die Kassette 34 ist mit einem Hebel 36 verbunden, der gegen eine in Stützen 37 befestigten Achse 38 abgestützt ist, und wird durch einen Antrieb 39 in Bewegung gesetzt, der an die Außenseite der Kammer 30 angebaut ist.
In der Kanalwand der Metallzufuhrleitung 5 (Fig. 1) ist unterhalb des beheizbaren Flansches eine Öffnung ausgebildet, an die ein Rohr 40 angeschlossen ist, das mit dem System 4 zur Gaszufuhr unter Druck kommuniziert und mit einem Absperrhahn 41 versehen ist. Das Ende des Rohres 41 ist konisch mit einer Verbreitung zur Metallzufuhrleitung 5 hin ausgestaltet. Die Innenwand dieses Teils des Rohres 40 ist mit einem Belag versehen, durch den eine Haftung des Gießmetalls an der Wandung des Rohres 40 verhindert wird. Durch die konische Form des Rohres 40 und die Innenbeschichtung wird die Rückführung des Metalls erleichtert, das beim Betrieb der Anlage in das Rohr 40 einfließen kann.
Das System der Kokillenabkühlung mit dem Speisebehälter 7 (Fig. 1) und der Vorrichtung 8 zur zwangsläufigen Verdrängung des Kühlmediums aus der Kokille enthält einen Hahn 42 (Fig. 6) für die Druckluftzufuhr in die Kokille 6, der in eine Rohrleitung 43 eingebaut ist, über die das Kühlmedium aus der Kokille 6 in den Speisebehälter 7 abgeleitet wird. In einer Rohrleitung 44, über die das Kühlmedium aus dem Speisebehälter 7 in die Kokille 6 eingeleitet wird, sind ein Überlaufventil 45 zur Rückführung des flüssigen Kühlmediums in den Speisebehälter 7 sowie ein geschlossener Behälter 46 nacheinander angeordnet, der mit einer Standanzeige 47 des flüssigen Kühlmediums im geschlossenen Behälter 46 versehen ist. Zwischen dem Speisebehälter 7 und dem Überlaufventil 45 ist ein Rohr 48 für die Rückführung des flüssigen Kühlmediums angeordnet.
Die Einrichtungen 15 (Fig. 1) und 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille 6 sind mit der Möglichkeit einer schnellen Umkopplung des Anfahrstranges 9 in einer bestimmten Reihenfolge ausgestaltet. Zuerst wird mit dem Anfahrstrang 9 (Fig. 7), der die Stützen 14 mit Öffnungen 49 besitzt, die Einrichtung 15 (Fig. 1) über die Finger 17 gekoppelt, die an dem in Führungen bewegbaren Hebel 18 der beweglichen Bühne 23 befestigt sind. Der Hub der beweglichen Bühne 23 der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille 6 ist durch eine Länge begrenzt, die mindestens der Länge des Gießstranges 26 unter Abzug der Länge der Kokille 6 entspricht.
Die Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille 6, die auf dem Wagen 24 angeordnet ist, ist derart ausgebildet, daß der Strang 26 mindestens um die Länge der Kokille 6 herausgezogen wird. Diese Einrichtung besitzt eine in Rollenführungen 50 bewegbare Stange 51 mit einem Paar von auf derselben befestigten Zahnleisten 52, die mit einem Paar von Antriebszahnrädern 53 in Eingriff stehen, wobei auf dem unteren Ende der Stange 51 ein Element 54 mit Aussparungen angeordnet ist, über die die Stange 51 mit dem Bügel 20 (Fig. 3) in Verbindung kommt, der auf dem Anfahrstrang 9 angeordnet ist.
In dem Fall, daß ein Hohlstrang 26 geformt wird, wird die diskontinuierliche Stranggießanlage mit einer Vorrichtung zum Lochen und Kalibrieren des inneren Hohlraums des Stranges 26 versehen, die in Form eines im Unterteil des Zentralkopfes 10 angeordneten Loch- und Kalibrierwerkzeugs 55 (Fig. 8) und eines Antriebs ausgebildet ist, als welcher der Antrieb 56 (Fig. 1) der Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille dient.
Dabei wird das Element 54 der Stange 51 mit der Möglichkeit einer Kopplung und Entkopplung vom Schaft 57 (Fig. 8) des Loch- und Kalibrierwerkzeugs 55 ausgebildet, und die Länge der Stange 51 (Fig. 1) wird derart gewählt, daß die Verlagerung des Zentralkopfes 10 auf die gesamte Länge des Gießstranges 26 ermöglicht wird.
Im Zentralkopf 10 (Fig. 8) ist ein Ventil 58 vorgesehen, durch welche ein Inertgas in den Gießstrang 26 eingeleitet wird. Das Ventil 58 ist mit einem Kolben 59 verbunden. Im Mittelteil des Zentralkopfes 10 sind zwei Radialöffnungen 60 und 61 ausgebildet. Die Öffnung 60 steht mit einem Hohlraum 62 in Verbindung, in dem sich der Kolben 59 bewegt, und die Öffnung 61 ist mit einem Hohlraum 63 verbunden, in dem das Ventil 58 angeordnet ist.
Der Zentralkopf 10 wird in der Öffnung 64 des Anfahrstranges 9 angeordnet und mit Stiften 65 und 66 gesichert, die in Hülsen 67 und 68 eingesetzt sind. Die Stifte 65 und 66 besitzen Radial- und Axialöffnungen. Die Axialöffnung 69 im Stift 65 kommuniziert mit der Radialöffnung 70 im Stift 65, weiter mit einer Öffnung 71 in der Stütze 14 des Anfahrstranges 9 und dann mit einer Radialöffnung 72 (Fig. 7 und 8) und Axialöffnung 73 im Finger 17 der Einrichtung 15 (Fig. 1) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille.
An die Öffnung 73 (Fig. 7) am Ende des Fingers 17 ist ein Nippel 74 angeschlossen, an den ein flexibler Schlauch 75 für die Druckgaszufuhr angeschlossen ist.
Die Axialöffnung 76 ( Fig. 8) im Stift 66 kommuniziert mit der Radialöffnung 77 im Stift 66, weiter mit der Öffnung 78 in der Stütze 79 des Stranges 9, dann mit der Radialöffnung 80 und der Axialöffnung 81 im Finger 82 der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille (Fig. 1). An die Öffnung 81 (Fig. 8) ist ein Schlauch (in Figur nicht gezeigt) für die Inertgaszufuhr angeschlossen.
Beim Gießen von Strängen mit rundem Querschnitt funktioniert die erfindungsgemäße Anlage in folgender Weise.
Anfangs werden Vorbereitungsvorgänge durchgeführt. Die Metallzufuhrleitung 5 (Fig. 1) wird auf eine Temperatur erhitzt, die der Schmelztemperatur des Gießmetalls nahe ist. Von oben wird auf die Kokille 6 der Anfahrstrang 9 aufgesetzt und mit der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille mittels der Finger 17 gekoppelt.
Danach werden das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 sowie die Kammer 30 des Systems 3 für geschlossene Metallzufuhr mit einem Inertgas (beispielsweise Argon) durchgespült, um in diesen die Inertgasatmosphäre zu bilden.
Danach wird die Abstichöffnung 31 (Fig. 5) geöffnet, indem die Kassette 34 mit dem Schieber 33 durch den Antrieb 39 über den Hebel 36 aufwärts verlagert und die erforderliche Menge von Flüssigmetall aus dem Mischerofen 1 (Fig. 1) in das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 eingebracht werden.
Die Metallmenge, die in das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 eingebracht wird, entspricht meistens der Masse des Gießstranges 26, jedoch kann sie diese unter- bzw. überschreiten.
Nachdem das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 mit Metall bis zu einem vorgegebenen Stand gefüllt ist, wird die Abstichöffnung 31 durch den Schieber 33 abgesperrt, in der Kammer 30 sowie im Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 über das System 4 (Fig. 1) zur Gaszufuhr unter Druck ein Überdruck erzeugt und das Flüssigmetall über die Metallzufuhrleitung 5 in die Kokille 6 eingeleitet, wobei dessen Spiegel (Meniskus) bis zum Kontakt mit der unteren Stirnfläche des Anfahrstranges 9 gehoben wird. Das Gas kann aus dem Hohlraum der Kokille über den Zentralkopf 10 im Anfahrstrang 9 frei entweichen. In diesem Fall wird die Ablaßöffnung 83 durch das Ventil 12 (Fig. 2) nicht abgesperrt. Zweckmäßig wird in einer Reihe von Fällen das Flüssigmetall unter Überdruck auf den steigenden Flüssigmetallmeniskus in die Kokille 6 eingeleitet. Zu diesem Zweck wird das Ventil 12 mit einem vorgegebenen Druck an die Ablaßöffnung 83 angepreßt, wodurch der steigende Flüssigmetallmeniskus mit dem erforderlichen Gasdruck beaufschlagt wird.
Die Kokille 6 wird möglichst schnell beispielsweise in 3-5 s mit Metall gefüllt.
Nachdem die Kokille 6 mit dem Flüssigmetall gefüllt ist und die Ablaßöffnung 83 im Zentralkopf 10 abgesperrt ist, wird die Ausbildung der Schale des Stranges 26 bis zur vorgegebenen Dicke unter Verhältnissen durchgeführt, die den Bedingungen der Strangausbildung in beheizbaren Kokillen unter Überdruck seitens des Flüssigmetalls entsprechen. Um das zu erreichen, wird in Abhängigkeit von den Möglichkeiten der Kokille 6 gleich nach dem Füllen der Kokille 6 (Fig. 1) mit dem Flüssigmetall bzw. vor dem Beginn der Flüssigmetallzufuhr in die Kokille 6 das Kühlmedium aus den Kühlkanälen der Kokille 6 mittels des Systems 8 für die Zufuhr eines Druckgases (beispielsweise Luft) in die Kokille 6 entfernt und durch die Kristallisationswärme des Metalls werden die Wände der Kokille 6 auf die erforderliche Temperatur beispielsweise beim Gießen von Aluminiumlegierungen auf eine Temperatur von 150-250°C erhitzt.
Während der Einführung der Druckluft in die Kanäle der Kokille 6 wird die Abgabe des flüssigen Kühlmediums aus dem Speisebehälter 7 des Systems zur Abkühlung der Kokille 6 nicht unterbrochen, jedoch wird das Kühlmedium über das Überlaufventil 45 (Fig. 6) gleich in den Speisebehälter 7 zurückgeführt.
Die anfängliche Ausbildung der Schale des Stranges 26 in der erhitzten Kokille 6 wird unter einem voreingestellten Überdruck durchgeführt. Dieser Druck kann 0,5-6 atü und manchmal sogar mehr betragen. Der erforderliche Druck wird durch die Einleitung komprimierten Inertgases über das System 4 (Fig. 1) für die Gaszufuhr unter Druck erzeugt.
Die Ausbildung des Stranges 26 in der erhitzten Kokille 6 wird bis zur vorgegebenen Schalendicke beispielsweise bis 10-30 mm durchgeführt, dann wird das Druckgas aus den Kanälen der Kokille 6 entfernt und ein flüssiges Kühlmedium beispielsweise Wasser mit einer etwa der Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur eingeführt. Die Wärmeableitung vom Strang 26 wird dabei intensiviert. Die Intensivierung der Wärmeableitung wird sowohl durch die Verringerung der Temperatur der Wände der Kokille als auch dadurch erreicht, daß bei der Einleitung des kalten Kühlmediums in die Kokille 6 deren Abmessungen sich merklich verringern und die Wände dichter an den Strang 26 angepreßt werden. Gegebenenfalls können Bedingungen geschaffen werden, unter welchen auf die erstarrende Schale des Stranges 26 Kräfte sowohl von der Außenseite, d. h. seitens der Wände der Kokille 6, als auch von der Innenseite, d. h. seitens des Flüssigmetalls, einwirken. Die Tatsache, daß die Ausdehnung der Kokille 6 bei einer Erhöhung der Temperatur ihrer Wände und umgekehrt berücksichtigt werden soll, wird durch das nachstehende Beispiel bestätigt. Beim Gießen eines Rundstranges mit einem Durchmesser von 500 mm über die Kokille 6, die aus einer Aluminiumlegierung mit hartanodierter Arbeitsfläche gebaut ist, deren linearer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 20-300°C 24 · 10^-6 beträgt, wird der Innendurchmesser der Kokille 6 bei einer Änderung der Temperatur der Wände der Kokille 6 um 200°C um 2,4 mm geändert. Das ist eine wesentliche Änderung der Größe der Kokille 6 und sie sollte berücksichtigt und ausgenutzt werden.
Des weiteren wird unter Beibehaltung des Überdruckes auf der auszubildenden Schale seitens des Flüssigmetalls deren Ausbildung bis zu einer Dicke von 40-60 mm fortgesetzt.
Nachdem die Schale des Stranges 26 bis zur vorgegebenen Dicke ausgebildet ist, wird das Flüssigmetall über das System 4 für die Gaszufuhr unter Druck vom Überdruck entlastet und gleichzeitig aus den Kanälen der Kokille 6 das flüssige Kühlmedium entfernt, wodurch eine gewisse Ausdehnung der Kokille 6 infolge deren Erwärmung erreicht wird. Dadurch werden bessere Verhältnisse für das nachfolgende Herausziehen des Stranges 26 aus der Kokille 6 geschaffen.
Dann wird die erstarrte Schale, die im oberen Teil zuverlässig mit dem Anfahrstrang 9 verbunden ist, durch die Einrichtung 15 schnell (3-8 s) aus der Kokille 6 nach oben um eine Länge herausgezogen, die höchstens der Länge der Kokille 6 entspricht, und nach dem Herausziehen des Stranges 26 aus der Kokille 6 werden die Hebel 29 (Fig. 4) mit den Schuhen 28 um deren Achsen geschwenkt und die Schuhe 28 an den Strang 26 unter Umgreifen seiner gesamten Außenfläche dicht angepreßt.
Gleichzeitig mit dem Beginn der Herausziehens des Stranges 26 aus der Kokille 6 wird aus dem System 13 für die Inertgaszufuhr über den Kopf 10 (Fig. 1) ein Inertgas in den Gießstrang 26 eingeleitet. Das ist möglich, weil beim Ausbilden des Anfangsabschnitts des Stranges 26 im zentralen Teil der Stirnfläche des Stranges 26 eine höhere Temperatur als die Temperatur des Gießmetalls durch das im Zentralkopf 10 angeordnete Heizelement 11 (Fig. 2) aufrechterhalten wurde.
Wenn im Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 (Fig. 1) ein dem Atmosphärendruck naher Druck erzeugt wird, wird das Flüssigmetall bei der Einleitung des Inertgases in den Gießstrang 26 aus dem Stranginnenteil schnell entweichen und es kann aus dem Bereich der Kokille 6 vollständig entfernt werden. Es ist oft unzweckmäßig, den Metallspiegel so abzusenken, daß er unterhalb der unteren Stirnfläche der Kokille 6 liegt. In diesem Fall wird der Flüssigmetallmeniskus nach der Gaseinleitung in den Gießstrang 26 zuerst gesenkt, jedoch nicht unter die untere Stirnfläche des Gießstranges 26, dann wird er durch die Erzeugung des erforderlichen Überdruckes im Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 auf der genannten Höhe gehalten und anschließend wird der Flüssigmetallmeniskus je nach dem Herausziehen des Stranges 26 aus der Kokille 6 wieder mit einer Geschwindigkeit gehoben, die mindestens der Geschwindigkeit des Herausziehens des Stranges 26 aus der Kokille 6 entspricht.
Nach der Beendigung des Herausziehens des Stranges 26 aus der Kokille 6 wird das Heben des Flüssigmetalls innerhalb des Gießstranges 26 nicht unterbrochen und es wird bis zur vorgegebenen oberen Grenze weiter gehoben, wobei das Inertgas über den Zentralkopf 10 des Anfahrstranges 9 aus dem Strang 26 entfernt wird.
In einer Reihe der Fälle wird nach dem Herausziehen des Stranges 26 aus der Kokille 6 um die voreingestellte Länge ein geringer Rücksprung des Stranges 26 ermöglicht, um die Schwindung in Längsrichtung des in der Kokille 6 neu zu formenden Stranges 26 auszugleichen.
Die Schale des nächsten Teils des Stranges 26 im Bereich der Kokille 6 wird ähnlich wie bei Ausbilden des ersten Teils, d. h. unter Überdruck seitens des Flüssigmetalls und bei erhitzen und dann abgekühlten Wänden der Kokille 6, ausgebildet. Die noch vor dem Herausziehen des Stranges 26 aus der Kokille 6 begonnene Erhitzung der Wände der Kokille 6 wird bis zum Erreichen der vorgegebenen Temperatur durch die Wände auch nach der Beendigung des Herausziehens des Stranges 26 aus der Kokille 6 weitergeführt, wenn die Schale des Stranges 26 noch dünn ist. Dann wird in einer bestimmten Zeit das flüssige Kühlmedium wieder in die Kokille 6 eingeführt.
Beginnend mit der Ausbildung des zweiten Teiles des Stranges 26 wird das Metall während der Pausen zwischen den Vorgängen des Herausziehens innerhalb des Gießstranges 26 mit einer voreingestellten Geschwindigkeit beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 0,5-2,0 m/s, ständig gehoben und gesenkt. Das genannte Heben und Senken wird von Entfernung und Einleitung von Inertgas über den Zentralkopf 10 im Anfahrstrang 9 begleitet, wobei die Entfernung und die Einleitung des Gases derart durchgeführt werden können, daß der Flüssigmetallmeniskus mit einem erforderlichen Gasüberdruck beaufschlagt wird.
Es sei bemerkt, daß wenn auch beim Ausbilden des ersten Teils des Stranges 26 eine ständige Bewegung des Flüssigmetalls relativ zur erstarrenden Schale durchgeführt werden soll, so wird das Inertgas noch vor dem Augenblick des ersten Herausziehens des Stranges 26 aus der Kokille 6 eingeleitet, wonach die Erfüllung der oben genannten Bedingung möglich wird.
Nach dem zweiten Herausziehen des Stranges 26 aus der Kokille 6 wird das zweite Paar der Schwenksektionen der Sekundärkühlzone 27 in Betrieb gesetzt und der Vorgang wird wiederholt, bis der Strang 26 auf die vorgegebene Höhe herausgezogen wird.
Im weiteren wird die Schale des Stranges 26 unter Bedingungen ausgebildet, in denen bis zur Beendigung des Gießvorgangs beim Gießen des Stranges 26 dieser aus der Kokille 6 nicht herausgezogen wird. Von diesem Augenblick an wird der Strang 26 bis zum Vollquerschnitt bzw. bis zur vorgegebenen Wanddicke des Stranges 26 unter ständigem Heben und Senken des Flüssigmetalls innerhalb des Gießstranges 26 ausgebildet. Dadurch wird ein hochqualitatives Gefüge über dem Querschnitt des Stranges 26 erzeugt und es werden Voraussetzungen dafür geschaffen, daß die chemische Zusammensetzung über dem genannten Querschnitt des Stranges 26 keine wesentliche Abweichung von der durchschnittlichen chemischen Zusammensetzung aufweist.
Wenn an die Qualität des Stranges 26 keine besonderen Anforderungen gestellt werden, sind das Heben und das Senken innerhalb des Stranges 26 während seiner Ausbildung bis zu den vorgegebenen Parametern nicht unbedingt notwendig.
Beim Gießen eines hochqualitativen Vollstranges 26 wird gegen Ende der Erstarrung des Stranges 26 die Bewegung des Flüssigmetalls innerhalb des Stranges 26 unterbrochen und unter Beibehaltung des Überdrucks seitens der Metallzufuhrleitung 5 die Erstarrung des Stranges 26 bis zu Ende geführt.
Das periodische Herausziehen des Stranges 26 aus der Kokille 6 um die vorgegebene Länge wird mittels des Anfahrstranges 9 durch die Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille bewerkstelligt. Am Ende des Herausziehens des Stranges 26 wird die Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille vom Anfahrstrang 9 entkoppelt und gleichzeitig die Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille mit diesem gekoppelt. Die Bühne 23 der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille wird gesenkt und derart positioniert, daß die Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille im richtigen Augenblick während einer kurzen Zeit (10-15 s) mit dem nächsten Anfahrstrang 9 gekoppelt werden kann.
Die Entkopplung und die Kopplung der Einrichtungen 15 und 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille mit dem Anfahrstrang 9 werden gleichzeitig durchgeführt. Dabei treten die Finger 17 aus den Öffnungen in den Stützen 14 des Anfahrstranges 9 aus und die Finger 19 (Fig. 3) des Bügels 20 mit dem Schlitz 21 greifen in die genannten Öffnungen der Stützen 14 des Anfahrstranges 9 automatisch ein, wobei gleichzeitig der Bügel 20 im Bereich des Schlitzes 21 in die Nuten des Elements 54 (Fig. 1) hineinragt, das an der Stange 51 der Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille befestigt ist. Auf diese Weise wird der Anfahrstrang 9 von der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille entkoppelt und mit der anderen Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille gekoppelt.
Durch die Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille wird der Gußstrang 26 aus der Kokille 6 endgültig herausgezogen und dann mit dem Wagen 24 über die Führungen 25 zum speziell vorgesehenen Platz transportiert.
Um beim Herausziehen des gegossenen Vollstranges 26 aus der Kokille 6 die untere Stirnfläche des Stranges von Flüssigmetall zuverlässig zu trennen, wird in diesen Bereich über das Rohr 40 aus dem System 4 durch den Hahn 41 Inertgas eingeleitet.
Gleich nach dem Herausziehen des Gußstranges 26 aus der Kokille 6 wird auf die Kokille 6 ein neuer Anfahrstrang 9 aufgesetzt, der mit der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille gekoppelt wird. Dabei wird in das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 die nächste Teilmenge des Flüssigmetalls aus dem Mischerofen 1 eingeführt.
Das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 kann während des Gießvorgangs mit Flüssigmetall nachgefüllt werden, wenn es vom Gasdruck entlastet wird.
Wenn ein Hohlstrang 26 gegossen wird, wird nach dem Herausziehen des Stranges 26 um die Maßlänge dessen Schale bis zum Augenblick ausgebildet, in dem die Schale des Stranges 26 die erforderliche Dicke auf der gesamten Höhe erreicht. Danach wird das Lochen und Kalibrieren der Öffnung durchgeführt. Dazu werden die Stifte 65 und 66 (Fig. 8) vom Zentralkopf 10 weggeführt, indem sie von den Hülsen 67 und 68 getrennt werden.
Dann wird die Stange 51 durch den Antrieb 56 (Fig. 1) nach unten verlagert und nach der Kopplung des Elements 54 mit dem Schaft 57 (Fig. 8) beginnt eine Verlagerung des Zentralkopfes 10 in den Strang 26 hinein. Dabei wird durch das Werkzeug 55 das Abtrennen eines Teils des erstarrten Metalls von den Innenwänden des Stranges 26 (Lochen) und die Kalibrierung der Öffnung auf dem Durchmesser des Werkzeugs 55 durchgeführt.
Das abgetrennte Metall wird in das Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß 2 (Fig. 1) zurückgeführt und dort geschmolzen.
Das Lochen der Öffnung wird 20-30 mm vor dem Erreichen des unteren Endes des Hohlstranges 26 unterbrochen, wonach der Zentralkopf 10 von der Stange 51 entkoppelt, die Stange 51 hochgefahren und derart zum Stillstand gebracht wird, daß die Schlitze des Elements 54 gegenüber dem Schlitz 21 (Fig. 3) im Bügel 20 liegen. Danach wird der Anfahrstrang 9 mit der Einrichtung 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille (Fig. 1) gekoppelt und von der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille entkoppelt.
Nach der Umkopplung der Einrichtungen 15 und 16 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille wird der Strang 26 durch den Antrieb 56 aus der Kokille 6 herausgezogen und die Bühne 23 mit dem Hebel 18 in die untere Stellung gebracht, wo der Hebel 18 durch die Finger 17 mit dem neuen Anfahrstrang 9 gekoppelt wird, der auf der Kokille 6 angeordnet ist.
Der aus der Kokille 6 herausgezogene Strang 26 wird mit dem Wagen 24 zum speziell vorgesehenen Platz gebracht, wo die Innenöffnung um 20-30 mm nachgelocht und aus dieser der Zentralkopf 10 entfernt wird.
Gleich nach der Abführung des Stranges 26 von der Gießbahn wird auf der Kokille 6 ein neuer Anfahrstrang 9 angeordnet, mit der Einrichtung 15 zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille gekoppelt und durch die Stifte 65 und 66 (Fig. 8) wird der Zentralkopf 10 an das System 13 der Inertgaszufuhr (Fig. 1) angeschlossen.
Nach der Beendigung der oben genannten Arbeitsgänge wird mit dem Gießen des nächstfolgenden Stranges begonnen.
Mit der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Stranggießanlage können Stränge mit einer hohen Qualität der Außenfläche und des Gefüges sowie mit einer homogenen chemischen Zusammensetzung über dem Querschnitt erzeugt werden.
Außerdem können Hohlstränge mit kalibrierter Innenfläche hoher Qualität gegossen werden.
Im Ergebnis werden Mittel durch die Verringerung der Kosten für die nachfolgende mechanische Bearbeitung der Stränge und durch die Reduzierung der Ausschußgießstränge sowie durch die Erhöhung der Betriebseigenschaften von Erzeugnissen eingespart, die aus den mit der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Stranggußanlage produzierten Strängen hergestellt wurden.
In der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Stranggießanlage kann die Leistung pro Strang um das 3- bis 6fache im Vergleich zu den gegenwärtig eingesetzten Anlagen (in Abhängigkeit von der Größe des Gießstranges und der Menge des Gießmetalls) gesteigert werden. Folglich wird für die Herstellung einer vorgegebenen Produktionsmenge eine geringere Anzahl von Anlagen benötigt, wodurch die Kapitalinvestitionen und Betriebskosten herabgesetzt werden.

Claims

1. Diskontinuierliche Stranggießanlage, welche

- einen Mischerofen;

- ein Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß, das eine Metallzufuhrleitung besitzt und über ein System für geschlossene Flüssigmetallzufuhr mit dem Mischerofen verbunden ist;

- eine Kokille mit Kühlsystem, die auf dem Metallaufnahme- und -einspeisedruckgefäß angeordnet ist;

- einen im Oberteil der Kokille angeordneten Anfahrstrang, der mit einem System zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille verbunden ist, enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das System zur Kokillenabkühlung mit einer Vorrichtung (8) zur zwangsläufigen Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille (6) durch Druckgas versehen ist;

- der Anfahrstrang (9) einen Zentralkopf (10) besitzt, in dem ein Heizelement (11) und ein Regelventil (12) für die Inertgaszufuhr in den Gießstrang (26) untergebracht sind;

- das System zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille zwei Einrichtungen (15, 16) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille enthält, die mit dem Anfahrstrang (9) abwechselnd gekoppelt werden, wobei durch die eine Einrichtung (15) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille der Strang mindestens um eine Länge herausgezogen wird, die der Länge des Stranges (26) unter Abzug der Länge der Kokille (6) entspricht, und durch die zweite Einrichtung (16) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille der Strang (26) mindestens um die Länge der Kokille (6) herausgezogen wird.

2. Diskontinuierliche Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die eine Einrichtung (15) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille eine bewegliche Bühne (23) mit einem Hebel (18) zur Verbindung mit dem Anfahrstrang (9) sowie einen Antrieb enthält;

- die andere Einrichtung (16) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille eine in Rollenführungen (50) bewegbare Stange (51) mit Zahnleisten (52) und einem Element (54) zur Verbindung mit dem Anfahrstrang (9) sowie einen Antrieb (56) enthält.

3. Diskontinuierliche Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Vorrichtung zum Lochen und Kalibrieren des inneren Stranghohlraums versehen ist, die in Form eines im Unterteil des Zentralkopfes (10) angeordneten Loch- und Kalibrierwerkzeugs (55) sowie eines Antriebs ausgebildet ist, als welcher der Antrieb (56) einer der Einrichtungen (16) zum Herausziehen des Stranges aus der Kokille dient.