DE3911283A1 - Stranggussanlage mit mitlaufender kokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggußanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den heute üblichen Stranggußanlagen mit oszillierender Kokille treten starke Reibungs­ kräfte zwischen der Oberfläche des sich durch Er­ starrung des geschmolzenen Metalls bildenden Stranges und der Kokillenwand auf. Die erstarrte Schale des Stranges muß in jedem Querschnitt die Kräfte als Zugkräfte aufnehmen, die erforderlich sind, um alle Reibungskräfte zwischen einem betrachteten Querschnitt und dem Badspiegel des geschmolzenen Metalls zu überwinden. Mit steigen­ der Gießgeschwindigkeit nimmt die Dicke der er­ starrten Schale im betrachteten Querschnitt ab, dies gilt jedoch nicht für die Reibungskräfte. Daher sind die Gießgeschwindigkeiten bei Strang­ gußanlagen mit oszillierender Kokille prozeßbedingt begrenzt, denn bei diese Grenze überschreitenden Gießgeschwindigkeiten wird die Schale so dünn, daß sie die Reibungskräfte nicht mehr über­ tragen kann. Die maximal zulässigen Gießge­ schwindigkeiten für derartige Anlagen liegen somit zwischen etwa 0,7 m/min für große Brammen und etwa 4 m/min für kleine Knüppel. Es besteht jedoch der Wunsch nach einer Erhöhung dieser Geschwindigkeiten, zum einen, um die Wirtschaft­ lichkeit der Anlagen zu verbessern, und zum anderen, um gegebenenfalls eine direkte Kopplung mit einem nachgeschalteten Walzwerk zu ermöglichen, das üblicherweise Einzugsgeschwindigkeiten von 6 m/min und mehr aufweist.

Aus diesem Grunde wird seit längerem an der Ent­ wicklung von Stranggußkokillen gearbeitet, deren Wände sich mit der Gießgeschwindigkeit in Gieß­ richtung bewegen, so daß praktisch keine Relativ­ bewegung zwischen der Strangoberfläche und der Kokillenwand auftritt, wodurch die die Gießge­ schwindigkeit limitierenden Reibungskräfte ent­ fallen. Diese Entwicklungen konzentrieren sich im wesentlichen auf drei Verfahren, nämlich auf das Gießen zwischen zwei innengekühlten Walzen, das Gießen zwischen zwei außengekühlten Bändern und das Gießen zwischen einem innengekühlten Rad und einem außengekühlten Band. Diese Verfahren konnten sich jedoch bisher nicht durchsetzen.

Aus der DE 38 01 709 A1 ist eine Band-Strangguß­ maschine bekannt, bei der die Kokille zwei zueinander parallel verlaufende und in entgegen­ gesetzten Richtungen umlaufende wassergekühlte Bänder sowie zwei Seitenwand-Blockgruppen, die jeweils in einer Reihe ausgerichtet sind und synchron mit der Bewegungsgeschwindigkeit der beiden wassergekühlten Bänder umlaufen und die im Kokillenbereich zwischen diesem verklemmt oder verspannt sind, aufweist. Bei dieser Strangguß­ maschine soll die Aufgabe gelöst werden, die Breite eines Gußstranges im Verlauf eines Strang­ gießvorganges ändern zu können. Hierzu sind zwei Führungen für die Seitenwand-Blockgruppen sowie Leitbalken für diese vorgesehen, welche in zwei parallelen, in Dickenrichtung des Guß­ stranges zueinander versetzten Reihen ange­ ordnet und getrennt in Quer- oder Breitenrichtung des Gußstranges verschiebbar sind. Bei dieser bekannten Stranggußmaschine ist es jedoch nicht möglich, eine auf die Gießgeschwindigkeit ab­ gestimmte allseitige Konizität der Kokille einzustellen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, die aus der DE 38 01 709 A1 bekannte Stranggußanlage in der Weise zu verbessern, daß die mitlaufende Kokille eine sehr gute Wärmeabführung gestattet und sich so einstellen läßt, daß ihre Konizität auf allen Seiten der Querschnittsveränderung des erstarrenden Guß­ stranges angepaßt ist. Diese Aufgabe wir er­ findungsgemäß durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungs­ gemäßen Stranggußanlage ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß die Kokillenwände aus vier im Kokillenquerschnitt ein Rechteck mit veränder­ baren Seitenlängen bildenden Gliederketten bestehen, erhält man eine Kokille mit hoher Wärmekapazität, so daß eine rasche Abkühlung des geschmolzenen Metalls möglich ist. Durch die Veränderbarkeit der Seitenlängen des Kokillen­ querschnitts ist eine beliebige Konizität der Kokille einstellbar.

Die Veränderbarkeit der Seitenlängen des Kokillen­ querschnitts wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß jede Gliederkette im Kokillenbereich auf der einen Seite mit der die Kokillenwand bilden­ den Oberfläche der Metallblöcke an einer Seiten­ fläche der Metallblöcke der einen hierzu senkrechten Gliederkette und auf der anderen Seite mit der Seitenfläche der Metallblöcke an der die Kokillenwand bildenden Oberfläche der Metallblöcke der anderen hierzu senkrechten Gliederkette an­ liegt.

Um einen über die gesamte Kokillenlänge geschlossenen Querschnitt zu erhalten, ist vorteilhaft jede Gliederkette im Kokillenbereich schräg zur Kokillen­ längsachse und gleichzeitig quer zur ihrer Lauf­ richtung so geneigt, daß sie der Schrägheit der angrenzenden Gliederkette, an deren die Kokillen­ wand bildenden Oberfläche sie mit ihrer einen Seitenfläche anliegt, folgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen horizontalen Schnitt durch eine Kokille,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den oberen Kokillenabschnitt, und

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt über den Gesamtverlauf einer Gliederkette.

Fig. 1 zeigt die Anordnung von vier in gleicher Höhe befindlichen Metallblöcken 1, 2, 3 und 4 der vier die Kokille bildenden Gliederketten. Diese bilden den rechteckigen Kokillenraum, durch den der erstarrende Metallstrang 5 läuft. Sämtliche Metallblöcke 1 bis 4 aller vier Gliederketten weisen auf der dem Kokillenraum abgewandten Seite einen T-förmigen Einschnitt auf, mit dessen Hilfe sie nacheinander auf eines von Stahlbändern 6, 7, 8 oder 9 aufgefädelt sind. Nach dem Auffädeln der Metallblöcke werden die Stahl­ bänder jeweils zu einem geschlossenen Ring ver­ schweißt, wodurch die einzelnen Gliederketten erhalten werden. Die Gliederketten werden im Kokillenbereich zusätzlich durch jeweils eine der senkrechten Führungen 10, 11, 12 oder 13 gestutzt.

Wie Fig. 1 zeigt, liegen die Metallblöcke 1 der einen Gliederkette auf der einen Seite mit ihrer Stirnfläche, d. h. der die Kokillenwand bildenden Fläche, an der einen Seitenfläche der Metall­ blöcke 2 der einen benachbarten Gliederkette und auf der anderen Seite mit ihrer einen Seiten­ fläche an der Stirnfläche der Metallblöcke 4 der anderen benachbarten Gliederkette an. In gleicher Weise liegen die Metallblöcke 2 mit einer Seiten­ fläche an der Stirnfläche der Metallblöcke 1 und mit der Stirnfläche an einer Seitenfläche der Metallblöcke 3, die Metallblöcke 3 mit einer Seitenfläche an der Stirnfläche der Metall­ blöcke 2 und mit der Stirnfläche an einer Seiten­ fläche der Metallblöcke 4, und die Metallblöcke 4 mit einer Seitenfläche an der Stirnfläche der Metallblöcke 3 und mit der Stirnfläche an einer Seitenfläche der Metallblöcke 1 an.

Zur besseren Erläuterung des senkrechten Verlaufs der Gliederketten sind in Fig. 1 die zueinander senkrechten, horizontal verlaufenden Richtungen x und y angegeben. Die aus den Metallblöcken 1 gebildete Gliederkette liegt in Richtung y an der Gliederkette der Metallblöcke 4 an und ist in Richtung +x um den Betrag der halben Konizität des Metallstranges 5 geneigt. Die aus den Metallblöcken 2 gebildete Gliederkette liegt in Richtung x an der Gliederkette der Metallblöcke 1 an und ist in Richtung -y um den Betrag der halben Konizität des Metallstranges 5 geneigt. Die aus den Metallblöcken 3 gebildete Gliederkette liegt in Richtung y an der Glieder­ kette der Metallblöcke 2 an und ist in Richtung -x um den Betrag der halben Konizität des Metallstranges 5 geneigt. Die aus den Metall­ blöcken 4 gebildete Gliederkette schließlich liegt in Richtung x an der Gliederkette der Metallblöcke 3 an und ist in Richtung +y um den Betrag der halben Konizität des Metallstranges 5 geneigt.

Dieser Verlauf der Gliederketten ist auch aus Fig. 2 ersichtlich, die einen senkrechten Schnitt durch die Kokille entlang der Linie II-II in Fig. 1 zeigt.

Die Metallblöcke 4 liegen an der Stirnfläche der Metallblöcke 3 an, die in Richtung -x um den Betrag der halben Konizität geneigt ist. Diese Neigung wird durch die Gerade 15 gegenüber der Senkrechten 14 dargestellt. Die Gerade 15 verläuft parallel zur Stirnfläche der Metall­ blöcke 3 und ist die Mittellinie der Metallblöcke 4. Die Metallblöcke 1 sind in Richtung +x um den Betrag der halben Konizität geneigt. Ihre Stirnfläche ist daher ebenfalls gegenüber der Senkrechten 14 geneigt, und zwar unter einem Winkel, der betragsmäßig dem Winkel α zwischen der Senkrechten 14 und der Geraden 15 entspricht, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. Die Über­ lappung der Stirnfläche der Metallblöcke 4 mit der anliegenden Seitenfläche der Metallblöcke 1 vergrößert sich daher nach unten hin unter dem Winkel 2 α. Diese Überlappung entspricht auch der Verringerung des Abstandes zwischen den Stirnflächen der Metallblöcke 1 und 3 und damit der gewünschten Konizität. Diese Konizität läßt sich mühelos einstellen, da jeweils nur die freie Überlappung zwischen der Stirnfläche der Metallblöcke der einen Gliederkette und der einen Seitenfläche der Metallblöcke der anliegenden Gliederkette verändert wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Konizität in Richtung x besteht in entsprechender Weise zwischen den Metallblöcken 2 und 4 in Richtung y. Es wird somit ein im horizontalen Querschnitt durch­ gehend geschlossener Hohlraum gebildet, der in senkrechter Richtung eine einstellbare Konizität mit jeweils betragsmäßig gleicher Neigung der Gliederketten aufweist. Alle Gliederketten sind darüber hinaus in dem Maße seitlich geneigt, wie die Konizität der Gliederkette, an deren Stirn­ fläche sie jeweils anliegen, eingestellt ist.

Einen Vertikalschnitt durch die gesamte aus den Metallblöcken 1 bestehende Gliederkette zeigt Fig. 3. Die durch die Metallblöcke 2, 3 und 4 gebildeten Gliederketten sind in entsprechender Weise ausgebildet und geführt.

Die Gliederkette läuft über eine Umlenkrolle 16 von oben in die Kokille ein und bildet über die volle Kokillenlänge, die z. B. etwa 1600 mm betragen kann, eine der vier Kokillenwände, bevor sie über eine Umlenkrolle 17 wieder aus dem Kokillenbereich herausgeführt wird. An ihrer Rückseite wird die Gliederkette zwischen den Umlenkrollen 16 und 17 durch die Führung 10 geführt und abgestützt. Während des Durchlaufes durch die Kokille nehmen die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Metall­ blöcke 1 die in der Kokille vom erstarrenden Metall abgegebene Wärme auf, wobei eine Dicke der Metall­ blöcke 1 von ca. 50 mm ausreicht, um die Temperatur der Metallblöcke beim Austritt aus dem Kokillen­ bereich auf etwa 300 bis 350°C zu begrenzen. Nach dem Herausführen der Gliederkette aus dem Kokillenbereich über die Umlenkrolle 17 werden die Metallblöcke 1 zum Beispiel durch eine Sprühvor­ richtung 18 mit Wasser wieder abgekühlt, um an­ schließend nach passieren einer weiteren Umlenkrolle 19 in einer Blasvorrichtung 20 zum Beispiel mit Luft getrocknet zu werden.

Der T-förmige Einschnitt in den Metallblöcken ist so ausgebildet, daß das jeweilige, die Metallblöcke zu einer Gliederkette zusammenschließende Stahlband derjenigen Kettenseite möglichst nahe liegt, die über die Umlenkrollen geführt wird. Da es praktisch jedoch kaum möglich ist, die Metallblöcke so auf das Stahlband aufzu­ fädeln, daß sie beim Durchlaufen der Kokille dicht aneinander liegen, werden in dem in Fig. 3 dargestellten Kettenverlauf vor der Umlenkrolle 16 noch zwei weitere Rollen 21 und 22 angeordnet, die eine Gegenbiegung bewirken. Hierbei läuft das Stahlband der Gliederkette bei der Rolle 22 nicht auf der dieser zuge­ wandten Seite der Metallblöcke 1, sondern auf der Außenseite der Umlenkung. Dies bewirkt, daß das gesamte Spiel der Metallblöcke 1 auf dem Stahlband durch das bei der Gegenbiegung ent­ stehende gegenseitige Auseinanderspreizen der Metallblöcke 1 im Bereich des Stahlbandes aufge­ zehrt wird, so daß die Metallblöcke 1 innerhalb der Kokille zwangsweise dicht aneinander liegen.

Es ist zu erwarten, daß eine derartige mit mitlaufenden konischen Kokillen ausgerüstete, aber ansonsten konventionelle Stranggußanlage zum einen deutlich höhere Gießgeschwindigkeiten erlaubt als die Anlagen mit oszillierenden Kokillen, zum anderen aber bezüglich der Metallurgie nicht von den konventionellen Anlagen abweicht und daher für die ganze Palette der Stähle ge­ eignet ist, die auf konventionellen Anlagen vergossen werden.

Claims (7)

1. Stranggußanlage mit mindestens einer vertikal mitlaufenden Kokille mit die Kokillenwände bildenden Gliederketten, die jeweils aus Metallblöcken bestehen, die umlaufend geführt und in Laufrichtung zumindest im Kokillen­ bereich in geschlossener Formation hinter­ einander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenwände aus vier im Kokillen­ querschnitt ein Rechteck mit veränderbaren Seitenlängen bildenden Gliederketten bestehen.

2. Stranggußanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gliederkette im Kokillenbereich auf der einen Seite mit der die Kokillenwand bildenden Oberfläche der Metallblöcke (z. B. 1) an einer Seitenfläche der Metallblöcke (z. B. 2) der einen hierzu senkrechten Gliederkette und auf der anderen Seite mit der Seitenfläche der Metallblöcke (z. B. 1) an der die Kokillenwand bildenden Oberfläche der Metallblöcke (z. B. 4) der anderen hierzu senkrechten Gliederkette anliegt.

3. Stranggußanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gliederkette im Kokillenbereich schräg zur Kokillenlängs­ achse (14) und gleichzeitig quer zu ihrer Laufrichtung so geneigt ist, daß sie der Schrägheit der angrenzenden Gliederkette, an deren die Kokillenwand bildender Ober­ fläche sie mit ihrer einen Seitenfläche anliegt, folgt.

4. Stranggußanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ blöcke (1 bis 4) jeder Gliederkette auf ein endloses flexibles Metallband (6 bis 9) aufgereiht sind.

5. Stranggußanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metallblöcke (1 bis 4) in ihrer der die Kokillenwand bildenden Ober­ fläche gegenüberliegenden Oberfläche einen T-förmigen Einschnitt für eine gleitende Führung auf dem Metallband (6 bis 9) aufweisen.

6. Stranggußanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ blöcke (1 bis 4) aus Kupfer bestehen.

7. Stranggußanlage nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metallblöcke (1 bis 4) eine Dicke von etwa 50 mm haben.