DE3831595A1 - Verfahren und vorrichtung einer horizontal-stranggiessvorrichtung fuer metalle - Google Patents
Verfahren und vorrichtung einer horizontal-stranggiessvorrichtung fuer metalleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der
Ansprüche 1 bis 16 und ein Verfahren nach den Ansprüchen 17 und 18.
Verstellbare Stranggießkokillen für vertikale Gießmaschinen sind
bekannt. Bei diesen Stranggießmaschinen treten aber keine Dichtprobleme
im Bereich zwischen Vorratsbehälter und Kokille auf, die vergleichbar
wären mit denen horizontaler Stranggießmaschinen für Metalle.
Aus der DE-PS 26 58 242 ist eine Horizontal-Stranggießmaschine für
Metalle bekannt, die eine Spannvorrichtung aufweist, die einerseits mit
der Kokille und andererseits unmittelbar mit einer Flüssigmetall-Leitung
in Verbindung steht, wobei eine Vorrichtung zur Regelung der Anpreßkraft
der Flüssigmetall-Leitung an die Kokille zwecks Gewährleistung einer
dichten metallundurchlässigen Stoßstelle vorgesehen ist. Aus dieser
Schrift ist es nicht bekannt, den Querschnitt der Kokille zu ändern.
Bezüglich der Dichtmöglichkeit weist die aus dieser Schrift bekannte
Vorrichtung den Nachteil auf, daß die Halterung, die die starre Kokille
an ihrem einen Ende fixiert, mit dem anderen Ende sich auf der
Flüssigmetall-Leitung abstützt. Zum Auffangen der Kräfte zwischen der
Flüssigmetall-Leitung und dem Vorratsbehälter ist die starre Kokille
über eine aufwendige Vorrichtung, und zwar Fundament, Grundplatte,
Stützbock und Verschiebevorrichtung verbunden. Die Vielzahl der Elemente
und die hohe Anzahl fremder Einflußmöglichkeiten erlauben nicht die bei
einer Verstellkokille erforderlichen kurzen Wege und exakten
Krafteinstellungen im Bereich der Dichtfläche.
Auslaufendes Flüssigmetall könnte aber zu einem Gießabbruch zwingen.
Ein Gießabbruch hat bei einer starren Kokille zur Folge, daß erstarrte
Reststücke in der Kokille verbleiben und nur mit besonderen Mühen zu
entfernen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben aufgeführten Nachteile zu
vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung einer verstellbaren
Stranggießkokille für horizontale Stranggießmaschinen anzugeben, die in
konstruktiv einfacher Weise eine sichere Veränderung des
Durchtrittsquerschnittes der Kokille vor, während und nach dem
Gießvorgang ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der
Ansprüche 1 und 17. Zum Abdichten der Trennfläche zwischen Ablösering
und Stirnfläche der Kokille sind Verstellelemente vorgesehen, die die
Kokille in Richtung der Mittenachse zum Vorratsbehälter weisend eine
kraftschlüssige Verbindung bildend lösbar zusammenfügen. Aus den
parallel zur Mittenachse angeordneten Berührungsflächen der
Seitenplatten ist eine innige oder eine kraftschlüssige Verbindung
vorgesehen. In Abhängigkeit der Anzahl der lösbaren Dichtflächen kann
der Durchtrittsquerschnitt in der Höhe und Breite oder nur Höhe oder
Breite geändert werden.
Die Lageänderung der verschiebbaren Seitenflächen ist zeitlich derart
geregelt, daß die am stärksten belastete Dichtfläche im Bereich des
Ablöseringes als erste entspannt wird. Um das Einleiten der Verschiebung
zu erleichtern, wird die Verschiebekraft pulsierend aufgebracht.
Zur Verstellung der Kokille werden Elemente gewählt, die ein hohes Maß
an Sicherheit nach dem Verstellvorgang bieten. Je nach Bedarfsfall
können Versteller zum Einsatz kommen mit energiespeichernden (z.B.
Federn) oder selbsthemmenden (z.B. Spindeln) Elementen.
Durch die erfindungsgemäße horizontale Stranggießvorrichtung ist nur
noch ein kleiner Kokillenpark erforderlich, da die verstellbare Kokille
ganze Querschnittsbereiche abdeckt. Vor dem Gießen ist die Variation
"Dicke" oder "Breite" durch entsprechende Kokille wählbar.
Es wird das Gießen von kleinen Losgrößen bzw. mehreren Gießquerschnitten
aus einer größeren Schmelze, ohne Gießunterbrechung und Kokillenwechsel,
ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Verstellkokille erlaubt die Anpassung der Kokille
nicht nur an eine unterschiedliche Gießqualität, sondern auch an eine
unterschiedliche Gießgeschwindigkeit. Diese Anpassung ist während des
Gießens möglich durch Verstellen des Durchtrittsquerschnittes bei
gleichzeitiger Verstellung der Konizität auch während des Gießvorganges.
Dies ist wichtig, insbesondere für Gießbeginn und Gießende.
Es besteht gerade für dünne Gießprodukte (kleiner 50 mm Dicke) eine
besondere Eignung des Verfahrens, da der Anfahrvorgang entschärft wird.
Dies ist möglich, da beim Anfahrvorgang zur Sicherheit eine größere
Anfahrdicke gewählt werden kann, die sich während des Gießprozesses
wieder korrigieren läßt. Hierbei wird für verschiedene Gießquerschnitte
nur ein einziger Anfahrkopf gebraucht. Darüber hinaus wird durch die
zeitlich gestreckte Kokillenfüllung dieser Vorgang insgesamt sicherer.
Die bereits hohe Sicherheit der Dichtheit durch den Einsatz der
vorgeschlagenen Verstellelemente kann auch erhöht werden durch die
Formgebung der Dichtflächen. Hohe Dichtergebnisse werden erzielt bei der
Ausgestaltung der Stirnfläche der Seitenplatten als Elemente, die im
Bereich der Dichtfläche zusammendrückbar sind und eine hohe
Rückstellkraft aufweisen, so durch die vorgeschlagene lippenförmige
Ausgestaltung der Stirnflächen. Gute Ergebnisse werden auch erzielt
durch die Kombination einer geraden Stirnfläche und einer mit dieser in
Wirkverbindung stehenden Dichtung, z.B. einer quetschbaren metallischen
Dichtung.
Als weitere vorteilhafte Abdichtung wird eine konische Dichtfläche des
Ablöseringes im Bereich der verschiebbaren Seitenplatte vorgeschlagen.
Bei dieser Ausgestaltung wird nach dem Entspannen der Seitenplatte in
Richtung der Mittenachse durch den Druck des flüssigen Gießmaterials die
Seitenplatte in Abhängigkeit der vorgegebenen Entspannung gegen den
"höher" gelegenen konischen Teil des Ablöseringes gepreßt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen horizontalen
Stranggießkokille zeigt sich bei nicht ordnungsgemäßem Beenden des
Gießvorganges. Die Handhabung und Reparatur nach einem sogenannten
Kokillenstecker oder einem in der Kokille eingefrorenen Strang ist durch
die Möglichkeit des Verstellens der Seitenflächen im Gegensatz zu
anderen nicht verstellbaren Horizontal-Stranggießkokillen wesentlich
erleichtert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine horizontale Stranggießanlage,
Fig. 2 eine Kokille mit einer bzw. vier bewegbaren Seitenwänden,
Fig. 3 eine Quer- und Längsansicht einer Kokille mit zwei
verstellbaren Seitenwänden,
Fig. 4 eine Kokille mit L-förmig angeordneten Seitenwänden,
Fig. 5 ein Detail der Stirnseite einer Seitenwand,
Fig. 6 eine Anordnung der Kokille an einem geraden Ablösering und
Fig. 7 eine Anordnung der Kokille an einem konischen Ablösering.
Fig. 1 zeigt den Vorratsbehälter 10 mit der Ausflußöffnung 11, in der
der Düsenstein 12 angeordnet ist. Am Düsenstein 12 ist in
Ausflußrichtung der Ablösering 20 angeordnet, an den sich die
Stranggießkokille 30 (hier Breitseite oben 31 und Breitseite unten 32)
anlehnt. Die Stranggießkokille 30 formt den Strang 60.
Am Vorratsbehälter 10 ist die Grundplatte 50 lösbar befestigt. Zwischen
der Grundplatte 50 und der Stranggießkokille 30 sind die
Verstellelemente 40 (senkrecht zur Mittenachse 42 und in Richtung
Mittenachse 43) angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt im oberen Teil eine Kokille mit vier verstellbaren
Seitenwänden 31 bis 34. Die Seitenplatten 31 bis 34 formen den
Durchtrittsquerschnitt A, der in Richtung Mittenachse 1 ausgetragen
wird. Jede Seitenwand 31 bis 34 lehnt sich mit ihrer Stirnseite 38 gegen
eine Nachbarwand und wird über ein Verstellelement 41 in dieser Position
gehalten. Zum Verstellen der Seitenwände 31 bis 34 senkrecht zur
Mittenachse und in Richtung Mittenachse sind die Verstellelemente 42 und
43 vorgesehen.
Der untere Teil der Fig. 2 zeigt eine Stranggießkokille 30, bei der
drei Seitenwände 31, 32, 33 zu einem U-förmigen Bauteil innig verbunden
sind und die Seitenwand 34 verstellbar angeordnet ist. Zum Verstellen
des Durchtrittsquerschnitts A wird die Schmalseite 34 durch das
Verstellelement 42 bewegt. Zur Erleichterung dieser Bewegung wird das
U-förmige Bauteil an einem Schenkel (Breitseite 31) durch das sich an
der Grundplatte 50 abstützende Verstellelement 42 bewegt. Zur
kraftschlüssigen Verbindung der Seitenflächen 31 bis 34 mit dem
Ablösering (nicht dargestellt) dienen die Verstellelemente 43.
Fig. 3 zeigt eine Stranggießkokille 30 mit zwei verstellbaren
Schmalseiten 33 und 34. Die Breitseite 32 ist an der Fundamentplatte 50
arretiert. Die Breitseite 31 wird durch die Verstellelemente 42
kraftschlüssig gegen die Seitenflächen 33 und 34 gehalten. Die
Schmalseiten 33 und 34 werden durch die Verstellelemente 42, die sich
an der Grundplatte 50 abstützen, in ihrer Lage verändert. Alle
Kokillenseiten werden durch Verstellelemente 43 gegen den (nicht
dargestellten) Ablösering gedrückt.
Im unteren Bereich der Fig. 3 ist die Ansicht B-B durch die
Stranggießkokille aufgezeigt. Die Breitseite 32 und die Schmalseiten 33
und 34 werden durch die sich an der Grundplatte 50 abstützenden
Verstellelemente 43 in Richtung Mittenachse 1 gegen den Ablösering 20
gedrückt.
Die Fig. 4 zeigt eine Stranggießkokille 30, bei der jeweils zwei
Seitenflächen 31, 33 und 32, 34 L-förmig verbunden sind. Beide
L-förmigen Bauteile 31, 33 und 32, 34 sind gegeneinander verschiebbar
und ändern somit den Durchtrittsquerschnitt A. Zum Verstellen und Halten
sind die Verstellelemente 41, 42, 43 vorgesehen, die sich auf der
Grundplatte 50 abstützen. Im unteren Teil der Fig. 4 ist eine Kokille
mit L-förmigen Bauteilen dargestellt, bei der ein L-förmiges Bauteil
fixiert ist.
Fig. 5 zeigt mit der Ansicht "C" ein Detail aus dem Ausschnitt Fig. 3,
unterer Teil. Der Ausschnitt zeigt einen Teil einer Kokillenseite 33, 34
mit der Wasserführungskammer 39. An der Stirnseite 35, die sich gegen
den Ablösering 20 stützt, ist im oberen Teil der Fig. 5 die Lippe 36
dargestellt. Dabei weist die Lippe 36 in Richtung Ablösering und
gleichzeitig in Richtung Mittenachse I.
Im unteren Teil der Fig. 5 lehnt sich die Stirnseite 35 mit einem Teil,
der der Mittenachse I zugewandt ist, gegen den Ablösering 20. Der der
Mittenachse abgewandte Teil der Stirnseite 35 ist von dem Ablösering
beabstandet. In dem Zwischenraum zwischen Ablösering 20 und Stirnseite
35 ist ein quetschbares Dichtelement 37 angeordnet. Das Dichtelement 37
gewährt eine höhere Dichtheit der Dichtfläche.
In den Fig. 6 und 7 sind jeweils zwei Schnitte durch den Ablösering
20 und die Stranggießkokille 30 dargestellt mit dem Strang 60, und zwar
die Breitseiten 31, 32 im oberen Teil des Bildes und die Schmalseite 33
in dem unteren Teil des Bildes. In der Fig. 6 ist die Seitenfläche 21
des Ablöseringes 20 senkrecht zur Ausflußöffnung 11 ausgeführt.
In der Fig. 7 lehnen sich die Breitseiten gegen die nach außen
weisende Seitenfläche 21 des Ablöseringes 20 in etwa parallel zur
Ausflußöffnung 11. Die Schmalseite 33 weist als Dichtfläche die
konische Seitenfläche 22 auf. Dabei vergrößert sich die Wandstärke des
Ablöseringes 20 mit größerwerdendem Abstand zur Ausflußöffnung 11.
Claims (18)
1. Horizontal-Stranggießvorrichtung für Metalle, insbesondere Stahl,
mit einem Vorratsbehälter, in dessen Metallausflußöffnung ein
Düsenstein angeordnet ist, an dem ein Ablösering dichtend anliegt,
und einer Stranggießkokille, die mit dem Vorratsbehälter in
Verbindung steht und mit den Stirnseiten ihrer Seitenplatten
abdichtend am Ablösering anliegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stranggießkokille (30) in ihrem Durchtrittsquerschnitt (A)
veränderbar ist und Verstellelemente (40) vorgesehen sind, mit
denen die Lage der Seitenplatten (31 bis 34) der Stranggießkokille
(30) verstellbar ist, wobei mindestens eine Seitenplatte (31 bis
34) parallel und quer oder senkrecht zur Mittenachse (I) der
Ausflußöffnung (11) bewegbar ist.
2. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellelemente (40) auf einer Grundplatte (50)
angeordnet sind.
3. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Grundplatte (50) an dem Vorratsbehälter (10) lösbar
befestigt ist.
4. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die an den Breitseiten (31, 32) angeordneten Verstellelemente
(41, 43) Federn (44) sind.
5. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die an den Schmalseiten (33, 34) angeordneten Verstellelemente
(41, 43) Versteller (45) sind.
6. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Versteller (45) lösbare Federn sind, z.B.
Hydraulikzylinder-Federeinheit.
7. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Versteller (45) mechanische Bauteile aufweisen, z.B.
Verstellmotor mit Schraube oder Spindel.
8. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenplatten (31 bis 34) jeweils sich mit einer der
parallel zur Mittenachse (I) angeordneten Stirnfläche (38) an die
nach innen weisende Fläche der benachbarten Seitenplatte anlehnend
angeordnet sind.
9. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils eine Seitenplatte (31, 32), die die Breitseiten der
Stranggießkokille bilden, mit einer Seitenplatte (33, 34), die die
Schmalseiten der Stranggießkokille bilden, innig verbunden sind.
10. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innig verbundenen Seitenplatten (31, 33 bzw. 32, 34) ein
L-förmiges Bauteil bilden und mindestens eins dieser Bauteile (31,
33 bzw. 32, 34) mittels der Verstellelemente (40) zur Änderung des
Durchtrittsquerschnitts (A) bewegbar sind.
11. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die Breitseiten der Stanggießkokille bildenden
Seitenplatten (31, 32) und eine der Seitenplatten (33 oder 34) ein
U-förmiges Bauteil (31, 33, 32 oder 31, 34, 32) bildend innig
verbunden sind.
12. Horizontal-Stanggießvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeicnnet,
daß an mindestens einem Schenkel des U-förmigen Bauteils (31, 33,
32 oder 31, 34, 32) und an einer der Seitenplatten (33, 34)
Verstellelemente vorgesehen sind.
13. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach einem der o. g. Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenplatten (31 bis 34) Stirnseiten (35) aufweisen, die
sich linienförmig an eine dem Vorratsbehälter (10) abgewandte
Seitenfläche (21) des Ablöseringes (20) anlehnen.
14. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablösering (20) an der Berührungsfläche (21) zu mindestens
einer verschiebbaren Seitenplatte (31 bis 34) eine im Querschnitt
in Gießrichtung weisende konische Form (22) besitzt.
15. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erreichung der Linienform zwischen der Seitenfläche (21)
des Ablöseringes (20) und der Stirnseite (35) mindestens einer
bewegbaren Seitenplatte (31 bis 34) eine dem Ablösering (20)
zugewandte Lippe (36) aufweist.
16. Horizontal-Stranggießvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erreichung der Linienform zwischen der Seitenfläche (21)
des Ablöseringes (20) und der Stirnseite (35) mindestens einer
bewegbaren Seitenplatte (31 bis 34) ein eine Rückstellkraft
aufweisendes Dichtelement (37) vorgesehen ist.
17. Verfahren zum Verstellen der mit Verstellmotoren angetriebenen
Kokille einer Horizontal-Stranggießvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verschiebevorgang der Seitenplatte parallel und senkrecht
oder quer zur Mittenachse (1) eingeleitet wird zeitlich vor der
kraftmäßigen Entspannung an der Dichtfläche zwischen Seitenplatte
und Ablösering.
18. Verfahren zum Verstellen der Kokille nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zug- bzw. Druckkraft zum Verschieben der Seitenplatte
parallel und senkrecht oder quer zur Mittenachse (1) pulsierend
aufgebracht wird.
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