DE3406699C1 - Elektromagnetische Stranggiesskokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stranggießkokille mit Seiten- und Stirnwänden, welche jeweils aus einer Induktionsspule und einem Schirm bestehen, wobei zumindest eine Stirnwand über lösbare Sperrbolzen verschiebbar an den Seitenwänden befestigt ist, während die jeweiligen Induktionsspulen und die Schirme über eine Klemmeinrichtung mit in Zylinderräumen sitzenden Kolben zu geschlossenen Schleifen verbunden sind.

Bei derartigen elektromagnetischen Stranggießkokillen wird Metallschmelze mit vorgegebener Geschwindigkeit auf einen innerhalb einer schlaufenförmigen, elektrischen Induktionsspule eingefahrenen Anfahrkopf gegossen. Der Anfahrkopf wird mit einer der Gießrate angepaßten Geschwindigkeit gesenkt. Hochfrequenter Wechselstrom in der Induktionsspule erzeugt ein elektromagnetisches Kraftfeld, welches die eingeführte Metallschmelze innerhalb der Induktionsspule horizontal in einer Querschnittsform begrenzt, die im wesentlichen durch die Innenkonturen der Induktionsspule bestimmt wird. Durch Beaufschlagung mit einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, erfolgt eine rasche Erstarrung der oberflächennahen Schicht des sinkenden Stranges.

Solche Anlagen weisen meist einen sich nach unten verjüngenden elektromagnetischen Schirm auf. Dieser ist koaxial innerhalb der Induktionsspule angebracht und besteht aus einem Metall (beispielsweise rostfreiem Stahl). Durch seine Form dient dieser Schirm der Abschwächung des Magnetfeldes oberhalb der Induktionsspule, so daß die den Querschnitt des Strangfußes einengenden elektromagnetischen Kräfte geringer werden. Eine weitergehende Darlegung der Vorteile eines solchen Schirmes findet sich im US-Patent 36 05 865.

Wie beim konventionellen Stranggießen von Rechtecksträngen, weisen auch mit obengenanntem Strangguß mit elektromagnetischer Stranggießkokille gefertigte Stränge üblicherweise etwas konkave Seitenflächen auf. Die Ursachen dieses störenden Effektes sind in der DE-OS 28 48 808 ausführlich beschrieben.

Elektromagnetische Stranggießkokillen sind aufwendig und kostspielig, vor allem aufgrund der engen Maßtoleranzen, weiche bei der Herstellung der Stranggießkokillen eingehalten werden müssen. Die zahlreichen unterschiedlichen Strangformate bringen zudem die unwirtschaftliche Notwendigkeit mit sich, eine entsprechend große Zahl von Stranggießkokillen auf Lager zu halten.

Eine konventionelle Stranggießkokille mit verstellbaren Kokillenstirnwänden ist aus der DE-AS 10 59 626 bekannt. Aufgabe und Aufbau einer konventionellen Stranggießkokille unterscheiden sich jedoch grundlegend von jenen einer elektromagnetischen Stranggießkokille; somit besteht keine Übertragungsmöglichkeit. Die Stranggießkokille im konventionellen Falle dient der Ableitung der Schmelzwärme durch Kontakt mit der Schmelze. Zudem bildet sie die Gefäßwand für die Schmelze und muß daher in ihrem gesamten Umfang dicht sein.

Die elektromagnetische Stranggießkokille jedoch kommt mit der Schmelze nicht in Berührung. Sie dient der Stromführung in definierter Art und Weise und enthält überdies Vorrichtungen zur zusätzlichen Beeinflussung des Magnetfeldes.

Für eine elektromagnetische Stranggießkokille wurden deshalb besondere Sperrelemente für die wahlweise Positionierung und Befestigung der Stirnwände an den Seitenwänden entwickelt, welche ermöglichen, das Ausmaß der Kokillenöffnung zu verändern. Eine an den Stirnwänden angeordnete spezielle Klemmvorrichtung verbindet die jeweiligen Induktorenteile und Schirme miteinander, so daß innerhalb der Stranggießkokille jeweils geschlossene Schleifen entstehen. Diese Klemmvorrichtung weist eine Nockenwelle auf, bei deren Drehung Kolben spezielle Kontaktelemente in Verbindung bringen. Diese Klemmeinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie für jede der beidseitigen Verbindungen zwischen Seiten- und Stirnwand gesondert getätigt werden muß, wobei es zu ihrer gleichmäßigen Einstellung genau abgestimmter, synchroner Bewegungen bedarf. Weiterhin hängt der Anpreßdruck für die Kontaktelemente allein von der Drehung der Nockenwelle ab, die zudem, wenn sie sehr leichtgängig ausgebildet ist, Gefahr läuft, während des Betriebs der Stranggießkokille sich zu verändern, so daß der Kontaktdruck abnimmt. Weiterhin sind die Kontaktelemente nur so weit aus der Klemmeinrichtung ausfahrbar wie die Höhe des Nockenberges ist.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine Klemmeinrichtung für die Verbindung zwischen Stirnwand und Seitenwänden zu schaffen, welche diese Nachteile nicht aufweist, und insbesondere sehr schnell zur Wirkung gebracht werden kann. Weiterhin soll der mögliche

Ausfahrbereich der Preßkolben und deren Anpreßdruck variabel gestaltet sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Zylinderräume über Zweigleitungen bzw. Kanäle mit einer Druckkammer in einer Zylinderbohrung in Verbindung stehen und mit einem Druckmittel gefüllt sind, welches durch einen Hauptkolben unter Druck setzbar ist.

Wird nun auf den Hauptkolben ein Druck ausgeübt, so ist gewährleistet, daß sich die Kolben in den Zylinderräumen gleichmäßig bewegen und auch einem gleichmäßigen Anpreßdruck unterliegen.

Bevorzugt soll der Hauptkolben andererseits von der Druckkammer mit einem Faltenbalg belegt sein, dem eine Platte aufsitzt, auf welcher eine Scheibe steht, die exzentrisch von einer Achswelle durchbohrt ist. Wird diese Scheibe mittels eines Hebels in eine bestimmte Richtung bewegt, so drückt die Scheibe infolge der exzentrisch angeordneten Achswelle auf die Platte, diese auf den Faltenbalg und damit auch auf den Hauptkolben. Der Faltenbalg dient dabei im wesentlichen als Puffer, um einen, zu hohen Druck in der Druckkammer abzufangen oder auch beispielsweise Vibrationen innerhalb der Stranggießkokille auszugleichen. Auf diese Weise kann mit einem einzigen Handgriff die gesamte Klemmeinrichtung in den gewünschten Kontakt mit der Induktionsspule bzw. dem Schirm gebracht werden. Das gleiche gilt auch für das Entspannen der Klemmeinrichtung.

Jenseits des Hauptkolbens begrenzt ein Regelkolben in der Zylinderbohrung den Druckraum, dessen Lage mittels einer Stellschraube verändert werden kann. Hierdurch kann einmal der Druck auf die Zylinderkolben mit den Kontaktelementen erhöht werden, zum anderen können aber auch größere Abstandsdifferenzen zwischen der Klemmeinrichtung und den Seitenwänden ausgeglichen werden.

Sämtliche Kolben liegen über Ringdichtungen ihren jeweiligen Zylinderräumen abdichtend an.

Diese Klemmeinrichtung ist außerordentlich einfach ausgestaltet und deshalb sehr wenig störungsanfällig. In dem Druckraum bzw. den Kanälen oder Zweigleitungen kann sich ein beliebiges Druckmedium befinden, bevorzugt wird eine Druckflüssigkeit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Hälfte einer verstellbaren elektromagnetischen Stranggießkokille,

Fig.2 einen vergrößert dargestellten Längsschnitt durch eine Klemmeinrichtung,

Fig.3 einen Schnitt durch die Kokillenseitenwand entlang der Linie IH-III nach F i g. 1.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Stranggießkokille 10 weist ein Paar gegenüberliegende Seitenwände 12 und ein Paar bewegliche Stirnwände 14 auf, welche zusammen eine Kokillenöffnung 16 bilden. Die Stirnwände 14 können mit einem Gleitschuh 18 auf der Oberfläche 19 der Seitenwände 12 gleiten. Ein federgespannter Sperrbolzen 20 ist an jedem Gleitschuh 18 der Stirnwände 14 angebracht und paßt in Sacklöcher 22, welche in vorbestimmtem Abstand in der Oberfläche 19 der Stirnwände 12 angeordnet sind; die Stirnwände 14 können damit an den gewünschten Stellen längs der Seitenwände 12 befestigt werden.

Nach Fig.3 weist eine Seitenwand 12 der Stranggießkokille 10 einen Kokillenrahmen 24 auf, an dem mit Schrauben 28 ein Isolationskörper 26 befestigt ist. Diesem liegt eine von Schrauben 34 gehaltene Induktionsspule 30 an, welche ein Kühlkanal 32 kühlt. Am Kokillenrahmen 24 wird mit weiteren Schrauben 37 ein elektromagnetischer Schirm 36 angebracht, welcher zur Induktionsschleife 30 einen Spalt 38 offenläßt, aus dem ein Kühlstrahl von einer Wasserkammer 40 über einen Kanal 42 auf die Oberfläche eines gegossenen — in F i g. 1 nur gestrichelt dargestellten — Stranges 43 trifft. Die Stirnwände 14 weisen im übrigen einen ähnlichen Aufbau auf wie die Seitenwände 12.

Auf der Rückseite 24 der Stirnwand 14 ist eine Klemmeinrichtung 44 angebracht, um sowohl die Induktionsschleife 30 der Seitenwand 12 mit einer — nicht dargestellten — Induktionsspule an der Stirnwand 14 als auch den Schirm 36 an der Seitenwand 12 mit einem Schirm an der Stirnwand elektrisch zu verbinden.

Diese Klemmeinrichtung 44 weist nach F i g. 2 eine Zylinderbohrung 46 auf, welche von einer Achswelle 48 überbrückt ist, die eine Scheibe 50 exzentrisch durchsetzt, wobei die Scheibe 50 um die Welle 48 mittels eines Hebels 52 in Richtung χ bewegt werden kann. Dabei drückt die exzentrisch gelagerte Scheibe 50 auf eine Platte 54 in der Zylinderbohrung 46, welche über einen Faltenbalg 56 einen Hauptkolben 58 unter Druck setzt. Zwischen diesem und einem Regelkolben 60 befindet sich eine Druckkammer 62 zur Aufnahme von Druckluft oder einer Druckflüssigkeit. Über den Regelkolben 60 kann der Druckraum und damit der Druck in der Druckkammer verändert werden. Dies geschieht mittels einer Stellschraube 64, welche die Klemmeinrichtung 44 bzw. die Zylinderbohrung 46 von unten her mit einem Gewinde 66 durchsetzt und den Regelkolben 60 entgegengesetzt von der Druckkammer 62 angreift.

Beidseits führen aus der Druckkammer 62 Kanäle 68, welche über Zweigleitungen 70 mit jeweils zwei Zylinderräumen 72 lind 73 verbunden sind. In diesen sind jeweils Kolben 74 bzw. 76 mit Stirnplatten 75 angeordnet. Die oberen Kolben 74 greifen in Gebrauchslage den Schirm 36 der Seitenwand 12 an, während die unteren Kolben 76 der Verbindung mit der Induktionsspule 30 dienen. Zum Ausgleich von Differenzen zwischen Seiten- und Stirnwand 12,14 können — nicht gezeigte — Kontaktelemente eingesetzt werden.

Sämtliche Kolben 58,60,74,76 sind mit Ringdichtungen 78 versehen. Leitungen 80 dienen dem Führen der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanälen 32 der Induktionsspule 30.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Stranggießkokille mit Seiten- und Stirnwänden, welche jeweils aus einer Induktionsspule und einem Schirm bestehen, wobei zumindest eine Stirnwand über lösbare Sperrbolzen verschiebbar an den Seitenwänden befestigt ist, während die jeweiligen Induktionsspulen und die Schirme über eine Klemmeinrichtung mit in Zylinderräumen sitzenden Kolben zu geschlossenen Schleifen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (72, 73) über Zweigleitungen (70) bzw. Kanäle (68) mit einer Druckkammer (62) in einer Zylinderbohrung (46) in Verbindung stehen und ein Hauptkolben (58) für ein Druckmittel vorgesehen ist

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (58) andererseits von der Druckkammer (62) mit einem Faltenbalg (56) belegt ist, dem eine Platte (54) aufsitzt, auf welcher eine Scheibe (50) steht, die exzentrisch von einer Achswelle (48) durchbohrt ist

3. Stranggießkokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (50) über einen Hebel (52) in Richtung (x) um die exzentrisch angeordnete Achswelle (48) drehbar ist, wobei sie auf die Platte (54) drückt.

4. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (62) in der Zylinderbohrung (46) jenseits des Hauptkolbens (58) von einem Regelkolben (60) begrenzt ist, dessen Lage mittels einer Stellschraube (64) veränderbar ausgestaltet ist

5. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (74, 76) sowie Hauptkolben (58) und Regelkolben (60) über Ringdichtungen (78) ihren jeweiligen Zylinderräumen (72, 73) bzw. der Zylinderbohrung (46) abdichtend anliegen.