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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Abdichten der Kokillen/Anfahrstrang-Anordnung
einer Stranggießanlage,
auf die Dichtung zur Umsetzung des Verfahrens und auf die Verwendung
der genannten Dichtung im Strangguss. Genauer gesagt, bezieht sich
die Erfindung auf ein Verfahren, in dem die geformte Dichtung außerhalb des
Betriebs unter völlig
sicheren Bedingungen in den Kristallisator eingesetzt wird.
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Stand der Technik
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In Stranggießanlagen wird das flüssige Metall
in einen gekühlten
Kristallisator bzw. eine Kokille mit offenem Boden gegossen, wobei
sich die Kokille über
einer Linie zur Extraktion und weiteren Kühlung befindet. Wenn das gegossene
Metall in Kontakt mit den Wänden
der Kokille kommt, erstarrt es und bildet eine Schale, die im Allgemeinen
noch flüssiges
Metall enthält,
das kontinuierlich vom Boden der Kokille extrahiert wird. Das in
der Schale enthaltene, flüssige Metall
erstarrt entlang der Gießlinie
vollständig,
wonach der so hergestellte Körper
im Allgemeinen ausgerichtet und dann in Teile vorgegebener Länge geschnitten
wird.
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Zu Beginn des Gießbetriebs, wenn die Kokille
noch völlig
leer ist, ist es erforderlich, eine geeignete Vorrichtung zu verwenden,
um zu verhindern, dass das geschmolzene Metall, so wie es ist, aus
der Kokille fließt,
und um es in der Kokille zurückzuhalten, bis
sich eine Schale von angemessener Dicke und Festigkeit bildet.
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Zu diesem Zweck wird ein Körper verwendet, der
als Anfahrstrang bezeichnet wird und einen Querschnitt besitzt,
der etwas kleiner als derjenige der Kokille ist, so dass er als
vorläufiger
Abschluss der letzteren fungiert. Der Anfahrstrang hat auf der einen Seite
Kontakt mit einer darunter liegenden Extraktionsanordnung, und auf
der anderen Seite ist er mit einer Vorrichtung versehen, mittels
derer er an den Körper
angehakt werden kann, der durch Erstarren des flüssigen Metalls in der Kokille
geformt wird. Bedenkt man, dass flüssige Metalle eine niedrige
Viskosität
besitzen (beispielsweise ist das Verhalten von flüssigem Stahl
insgesamt mit dem von Wasser vergleichbar), so ist es offensichtlich,
dass eine vollkommene Abdichtung des Raums, der sich zwischen den Innenwänden der
Kokille und dem Anfahrstrang befindet, unerlässlich ist, um ein Auslaufen
des flüssigen
Metalls und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten zu verhindern,
dass die Maschine verstopft und beschädigt wird, oder, was noch schlimmer
wäre, dass
die Sicherheit der Arbeiter gefährdet
wird. Grundsätzlich
wird die Dichtung auf zwei Weisen bewerkstelligt: entweder, indem
das Dichtmaterial in die Kokille gegeben wird, nachdem der Anfahrstrang
in seine Betriebsposition gebracht worden ist, oder indem das Dichtmaterial
als Dichtung auf den Kopf des Anfahrstrangs gesetzt wird, bevor
dieser in die Kokille eingesetzt wird. Diese Verfahren weisen jedoch
erhebliche Nachteile auf. Tatsächlich
ist, um das Dichtmaterial in die Kokille zu geben, entweder Personal erforderlich,
das zum Gusstrichter der Kokille unter die Zwischenpfanne und jedenfalls
unter die Vorrichtungen, die die letztere tragen und bewegen, gehen muss,
oder es wird, wie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung
JP 7-314099 vorgeschlagen, eine automatische Maschine verwendet,
die das Dichtmaterial in die Kokille sprüht. Allerdings sind im erstgenannten
Fall die Arbeitsbedingungen sehr unangenehm und gefährlich,
und im letztgenannten Fall besteht nie Gewissheit, dass die Schicht
aus aufgesprühtem
Dichtmaterial vollkommen intakt ist und nicht gefährliche
Risse und Lücken
aufweist. Auf jeden Fall erhöht
die Verwendung einer weiteren Maschine die Komplexität und die
Kosten des Verfahrens. Werden stattdessen Dichtungen verwendet,
die direkt auf den Anfahrstrang zu setzen sind, wie es beispielsweise
in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung
JP
8174160 beschrieben ist, oder eingeschobene Platten, wie
in der europäischen
Patentanmeldung Nr. 231 520, ist es erforderlich, eine Beschädigung der
Dichtung durch Stoß oder
Reißen zu
vermeiden, wenn der Anfahrstrang in die Kokille hochkommt. Infolgedessen
ist es erforderlich, die Dichtung unmittelbar vor der Kokille zu
montieren und, um dies zu bewerkstelligen, muss das Personal in
der Kühlkammer
unter der Kokille arbeiten, um die Dichtung von Hand auf dem Kopf
des Anfahrstrangs anzubringen, d.h. unter Arbeitsbedingungen, die noch
unangenehmer und gefährlicher
sind als diejenigen am Gusstrichter der Kokille.
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JP-A-5285610 offenbart eine Dichtung,
die auf dem Kopf des Anfahrstrangs montiert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu überwinden, indem gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ein einfaches und sicheres Verfahren
entsprechend der Merkmale des Anspruchs 1 bereitgestellt wird, das
die Abdichtung der Kokillen/Anfahrstranganordnung sicherstellt.
Gemäß weiteren
Aspekten der Erfindung werden die genannten Nachteile überwunden,
indem ein Dichtungselement gemäß der Merkmale
der Ansprüche
7 bis 13 bereitgestellt wird.
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Darstellung der Erfindung
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
beruht im Wesentlichen darauf, dass ein vorgeformtes Dichtungselement
verwendet wird, das, bevor der Anfahrstrang in die Kokille eingesetzt
wird, außerhalb
der betriebenen Gießstraße und vorzugsweise
außerhalb
der Gießanlage
in der Kokille montiert wird.
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Diese letztgenannte Lösung ist
zu bevorzugen wegen der bedeutenden Vorteile, die sie bietet sowohl
hinsichtlich der Ausführungszeiten
als auch hinsichtlich der Bedingungen absoluter Sicherheit, unter
denen sie durchgeführt
wird.
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Es können jedoch Situationen auftreten – beispielsweise
in Anlagen, in denen eine betriebsbereite Kokille längs der
betriebenen Gießstraße montiert
ist –,
die es erforderlich machen, die Dichtung innerhalb der Gießanlage,
allerdings außerhalb
der betriebenen Gießstraße, einzusetzen.
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Das vorstehend genannte Dichtungselement ist
entlang seines gesamten Rands vorzugsweise mit einem umlaufenden
herausstehenden, erhabenen Teil versehen, der ungefähr im rechten
Winkel zur Ebene des Elements steht und einen ungefähr keilförmigen Querschnitt
besitzt, der sich zum freien Ende hin verjüngt, so dass er sich leicht
an den Kopf des Anfahrstrangs anschmiegen lässt, wenn dieser in die Kokille
eingesetzt wird, und allmählich
zwischen den Anfahrstrang und die Kokille gedrückt wird und so eine vollkommene
Abdichtung garantiert.
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Außerdem kann das Dichtungselement
aus einem einzigen plattenförmigen
Körper
aus einem Kunststoffmaterial bestehen oder aus einer Vielzahl von
Teilen, die durch eine zugehörige,
starre Platte, die beispielsweise aus Metall besteht, fest verbunden sind.
Das Dichtungselement, das aus einem einzigen Körper besteht, ist mit einem
zentralen Durchgangsloch versehen, durch das ein Verbindungselement zwischen
dem Anfahrstrang und dem Gießstrang
mit dem Anfahrstrang verbunden wird. Das genannte Verbindungselement
kann von dem Anfahrstrang abnehmbar sein und an diesem mittels einer
Schnellspann- und Schnelltrenneinrichtung befestigt werden, wenn
der Anfahrstrang in die Kokille hinaufkommt, oder es kann an der
genannten starren Platte befestigt sein, die ihrerseits mittels
einer Schnellspann- und Schnelltrenneinrichtung an dem Anfahrstrang
befestigt wird.
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Falls Dichtungselemente verwendet
werden, die aus einer Vielzahl von Teilen bestehen, die durch eine
starre Platte verbunden sind, besitzen diese Teile beispielsweise
die Form langer Körper
mit U-förmigem
Querschnitt, dessen Hohlraum in Längsrichtung die Ränder der
genannten starren Verbindungsplatte aufnimmt.
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Unabhängig davon, ob das Dichtungselement
ein einziger Körper
ist oder aus einer Menge von auf einer starren Platte verbundenen
Teilen besteht, besitzt es auf jeden Fall in der Ansicht von oben
eine Form, die dem horizontalen Querschnitt der Kokille ähnlich ist,
mit der zusammen sie verwendet werden soll, und die linearen Abmessungen
der Seiten sind etwas größer, beispielsweise
um 0,1 bis 4%, als die Abmessungen der entsprechenden Seiten der
Kokille oder des Durchmessers der Kokille, falls es sich um Kokillen
mit kreisförmigem
Querschnitt handelt, so dass die Reibung, die durch die Verformung
des Dichtungselements wegen der unterschiedlichen Größe, verursacht
wird, das Dichtungselement in der Kokille in seiner Position hält.
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Das Dichtungselement, in dem sich
ein zentrales Durchgangsloch befindet, wird vorzugsweise auch mit
einer Vielzahl von Einschnitten versehen, die von dem zentralen
Loch ausgehen, um den Durchgang des Elements zur Verbindung mit
dem Gießstrang
zu erleichtern.
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In der Praxis wird eine Vielzahl
an Arten von Dichtungselementen bereitgestellt, wobei für jeden Kokillenquerschnitt
jeweils eine Art bestimmt ist. Soll eine bestimmte Kokille verwendet
werden, wird das passende Dichtungselement ausgewählt, und,
bevor der Anfahrstrang eingesetzt wird, wird das Element in der
Kokille installiert, wo es festsitzt, da es, wie vorstehend erwähnt, einen
Querschnitt von etwas größeren Abmessungen
als die Innenabmessungen der Kokille besitzt. Im bevorzugten Fall,
in dem die Durchführung
außerhalb
der Gießanlage
erfolgt, kann die mit der Dichtung versehene Kokille dann zur gegebenen
Zeit zur Stranggießmaschine
transportiert werden und auf ihr befestigt werden.
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Wenn sich die mit der Dichtung ausgestattete
Kokille in der Gießstraße befindet,
wird der Anfahrstrang, der mit den Elementen versehen ist, mit denen
er an den Gießstrang
gehakt wird, jedenfalls zu der Kokille emporgehoben und in sie hinein
geschoben. Der Eingriff des Anfahrstrangs, der Innenwände der
Kokille und des Dichtungselements ineinander bewirkt, dass der äußere Rand
des Dichtungselements gegen die Kokille gepresst wird, insbesondere,
wenn das Dichtungselement mit einem erhabenen Teil versehen ist,
der unter rechten Winkeln herausragt, und gewährt somit eine vollkommene
Abdichtung.
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Die Elemente zur Verbindung des Anfahrstrangs
mit dem Gießstrang
können
von beliebiger Art sein, beispielsweise von der Art eines so genannten
Starthakens oder Startmantels oder von spiralförmiger Art; sie können mit
dem Anfahrstrang in einem Stück
oder von ihm abnehmbar sein oder mit der starren Platte in einem
Stück sein, die
ihrerseits abnehmbar mit dem Anfahrstrang verbunden sein kann. Die
genannten Verbindungselemente oder die genannte Platte können mittels
Schnellspann- und Schnelltrennelementen, beispielsweise Spreizringen,
Federhaken und Ähnlichem,
mit dem Anfahrstrang verbunden werden.
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Um die Bildung der ersten Schicht
erstarrten Metalls in der Kokille zu beschleunigen und somit zu verhindern,
dass das Dichtungselement verbrennt und so flüssiges Metall aus der Kokille
auslaufen lässt,
lässt sich
in per se bekannter Weise Kühlmaterial,
beispielsweise Stücke
von Metallschrott, in der Kokille oberhalb des mit der Dichtung
versehenen Anfahrstrangs zusetzen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird jetzt
eingehender mit Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen rein als Beispiele,
die den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht einschränken, illustriert sind,
wobei:
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1 eine
schematische Ansicht des Dichtungselements gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
senkrechte Schnittansicht einer Kokille zeigt, die mit einem Dichtungselement
versehen ist, zusammen mit dem Kopf des Anfahrstrangs, der bereit
ist, in die Kokille geschoben zu werden;
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3 eine
Ansicht ist, die derjenigen in 2 ähnlich ist,
jedoch ist hier der Anfahrstrang in die Kokille eingesetzt;
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4 eine
schematische Darstellung eines Dichtungselements ist, das aus einer
Vielzahl von Teilen besteht, die mit einer starren Platte verbunden sind;
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5 einen
Querschnitt eines aus der genannten Vielzahl von Teilen zeigt, aus
denen sich das Dichtungselement zusammensetzt;
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6 eine
senkrechte Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist und eine mit einem Dichtungselement versehene Kokille zusammen
mit dem Kopf des Anfahrstrangs zeigt, der bereit ist, in die Kokille
geschoben zu werden;
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7 eine
Ansicht ist, die derjenigen in 6 ähnlich ist,
wobei hier der Anfahrstrang in die Kokille eingesetzt ist;
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8 eine
senkrechte Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist und eine mit einem Dichtungselement versehene Kokille zusammen
mit dem Kopf des Anfahrstrangs zeigt, der bereit ist, in die Kokille
geschoben zu werden;
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9 eine
senkrechte Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist und eine mit einem Dichtungselement versehene Kokille zusammen
mit dem Kopf des Anfahrstrangs zeigt, der in die Kokille eingesetzt
ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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In 1 wird
schematisch die Ansicht von oben eines Dichtungselements 1 gezeigt,
das an seinem Rand mit einem herausstehenden, erhabenen Teil 2 (gestrichelt
dargestellt), mit einem zentralen Loch 3 und mit Einschnitten 4 versehen
ist.
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Wie in 2 dargestellt,
wird in jeder besonderen Kokille 5, solange sie sich noch
außerhalb der
Gießmaschine
befindet, ein passendes Dichtungselement 1 installiert.
In der Abbildung ist die Kokille auf einer Linie mit dem Kopf des
Anfahrstrangs 7 gezeigt, der seinerseits mit einer Vorrichtung 6 zur Verbindung
mit dem Gießstrang
ausgestattet ist. Diese Verbindungsvorrichtung 6 kann mit
dem Anfahrstrang in einem Stück
oder von ihm abnehmbar sein, in welchem Fall die Vorrichtung 11 (für sich genommen
bekannt) zum schnellen Einspannen und Trennen des Anfahrstrangs
vorgesehen ist, z.B. Haken unterschiedlicher Art oder etwas Ähnliches.
Andere Ausführungsformen
solcher Verbindungsvorrichtungen 6 und von Schnellspanneinrichtungen 11 sowie Kombinationen
davon sind in den 6 bis 9 gezeigt.
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Zu Beginn des Gießvorgangs wird der Kopf des
Anfahrstrangs 7 in die Kokille 5 eingeführt, wie
es in 3 gezeigt ist,
und presst so den Rand 2 des Dichtungselements 1 zwischen
den Anfahrstrang und die Innenwände
der Kokille. In der gezeigten Position hat das Verbindungselement 6 erzwungen, dass
sich die Einschnitte 4 aus 1 öffnen, so dass
es durch das Loch 3 hindurchgehen, in die Kokille ragen
und sich dort anschließend
in das Metall, das in die Kokille gegossen wird, einhaken kann.
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Das Dichtungselement 1 besteht
vorteilhafterweise aus einem halbstarren, verformbaren Material,
beispielsweise Kunststoff, Thermoplasten und anderen Materialien
mit ähnlichen
Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Verformbarkeit.
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Das Dichtungselement 1 kann
in diesem letztgenannten Fall auch durch ein Einlageblech 12 verstärkt sein,
falls dies erforderlich ist, um einen besseren Halt in der Kokille
zu erreichen.
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Wie an früherer Stelle erwähnt, kann
das Dichtungselement 1 die Form einer ebenen Platte besitzen,
bestehend aus einem relativ starren, verformbaren Material und vorzugsweise
an seinen Rändern mit
einem durchgehenden, erhabenen Teil 2 versehen, der einen
ungefähr
keilförmigen
Querschnitt besitzt und ungefähr
im rechten Winkel aus der Ebene der genannten Platte heraussteht.
Alternativ besteht, wie in 4 gezeigt,
die Möglichkeit,
eine starre Platte 8 zu verwenden, die beispielsweise aus
Metall besteht und in der Aufsicht eine Form besitzt, die dem inneren
Querschnitt der Kokille ähnlich
ist, jedoch von kleineren Abmessungen, wobei diese Platte mit einer
Vorrichtung 6 zur Verbindung mit dem Gießstrang
und einer (nicht gezeigten Vorrichtung) zum Einhaken des Anfahrstrangs
ausgestattet ist.
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An den Rändern der vorstehend genannten, starren
Platte 8 sind in Schlitzverbindung periphere Dichtungselemente 10 montiert,
die aus einem Kunststoffmaterial bestehen und einen durchgehenden,
herausstehenden Teil bilden, der über die Ränder der starren Platte selbst
hinausragt, so dass die aus Platte und Dichtungselementen zusammengesetzte
Gruppe Abmessungen bekommt, die etwas größer als die inneren Abmessungen
der Kokille sind, ähnlich,
wie es vorstehend hinsichtlich des Dichtungselements 1 in
der Form einer Platte ausgeführt wurde.
Diese Gruppe wird in der Kokille montiert, bevor der Anfahrstrang
in die Kokille eingesetzt wird, wie es bereits für das Element 1 beschrieben
worden ist. 5 zeigt
einen möglichen
Querschnitt des genannten Dichtungselements 10, der ungefähr U-förmig ist
und mit einem durchgehenden, erhabenen Teil 2 mit einem
praktisch keilförmigen
Querschnitt versehen ist.
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Die peripheren Dichtungselemente 10 können auch
in der in 8 gezeigten
Ausführungsform
verwendet werden.
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9 zeigt
eine weitere Variante des Querschnitts des Dichtungselements, das
in diesem Fall die Form eines Rahmens besitzt, der sich nur um den äußeren Rand
des Kopfs des Anfahrstrangs legt und den zentralen Bereich offen
lässt und
so Platz für
einen Haken 13 lässt,
um an einen entsprechenden Haken 11 zu koppeln, der fest
mit der starren Platte 8 verbunden ist.