DE69610249T2 - Verfahren zur Schmierung der Wände einer Stranggusskokille für Metalle und Kokille zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Stranggießen von Metallen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Schmierung der Kokillen in herkömmlichen Stranggußanlagen, sowie von Kokillen von Anlagen, die als Stranggußanlagen mit Aufsatz bekannt sind, bei denen ein Abstand zwischen der Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille von dem Bereich eingehalten wird, an dem die Erstarrung des gegossenen Gegenstandes einsetzt.
• Die Veröffentlichung EP-A-0160635, auf welcher die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 4 basieren, beschreiben das Einpressen eines anfangs festen Schmiermittels.
• Das herkömmliche Verfahren zum Stranggießen von Stahl besteht schematisch darin, kontinuierlich geschmolzenes Metall in eine senkrechte rohrförmige oszillierende Kokille ohne Boden einzugießen, die stark durch einen internen Wasserkreislauf gekühlte metallische Wände (aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung) aufweist und ebenfalls in kontinuierlicher Weise einen Gegenstand (Bramme, Block oder Knüppel, je nach den Abmessungen der Kokille) abzuziehen, dessen Äußeres über einige Zentimeter Dicke bereits erstarrt ist. Die Erstarrung dieses Gegenstandes erfolgt in den unteren Stufen der Anlage, wobei der Gegenstand zuerst am Ausgang der Kokille kräftig durch einen Wasserstrahl abgekühlt wird und danach sich natürlich abkühlt. Schließlich wird er in Stücke gewünschter Länge unterteilt. Die Oszillation der Kokille dient dazu, ein örtliches Anhaften der erstarrten Haut des Gegenstandes an der Wand der Kokille zu vermeiden, wodurch die Haut zerstört werden könnte und eine Fehlstelle hervorruft, aus der flüssiges Metall auslaufen könnte. Als Konsequenz eines derartigen Fehlers müßte der Gießvorgang sofort unterbrochen werden, um ein Auftreten von schwerwiegenden Beschädigungen der Anlage zu vermeiden.
• Für eine gute Qualität der daraus hergestellten gewalzten Gegenstände ist es wichtig, dass die gegossenen Gegenstände möglichst wenig Oberflächenfehler und innere Fehlstellen aufweisen. Die Oszillation der und das Einfüllen des flüssigen Metalls in die Kokille bewirken ständige Variationen des Niveaus der Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille, wobei auf Höhe dieser Oberfläche die Erstarrung der Haut des Gegenstandes an der gekühlten Wand einsetzt. Diese Variationen sind die hauptsächliche Ursache für das Auftreten periodischer Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Gegenstandes, wie z. B. Oszillationsrunzeln, sowie Erstarrungshöcker, deren Auftreten soweit wie möglich verringert werden soll.
• Ein bekannter Vorschlag zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille von dem Niveau zu entfernen, an dem die Erstarrung des Gegenstandes einsetzt. Zu diesem Zweck wird auf den oberen Rand des gekühlten metallischen Bauteils der Kokille und in dessen Verlängerung ein nicht gekühltes rohrförmiges Bauteil, auch Eingußaufsatz genannt, angeordnet, wobei die Menge an eingefülltem Metall und die Gießgeschwindigkeit derart eingestellt werden, dass die Metalloberfläche im Inneren des Eingußaufsatzes verbleibt. Da dieser aus einem wärmeisolierendem Material besteht, wie z. B. einem aluminumhaltigen feuerfesten Material, beginnt die Erstarrung der Haut des Gegenstandes prinzipiell nicht an seinen Wänden, sondern erst auf Höhe des metallischen Bauteils. Die Schwankungen des Niveaus der Oberfläche des flüssigen Metalls beeinträchtigen daher nicht den Bereich, in dem die Erstarrung beginnt. Diese erfolgt daher in sehr regelmäßiger Weise und führt zu einer Qualität der Oberfläche und des Bereiches unterhalb der Oberfläche des Gegenstandes, die erheblich besser ist im Vergleich zu den herkömmlichen Stranggußanlagen. Derartige Anlagen werden üblicherweise mit dem Ausdruck "Stranggießen mit Aufsatz" bezeichnet.
• Ferner reicht bei derartigen Anlagen die eingetauchte Düse, welche das flüssige Metall in die Kokille einfüllt, mit ihrem offenen Ende bis in das Innere des Eingußaufsatzes. Das von ihr umschlossene Metall bildet dadurch ein Dämfungsvolumen, welches die Turbulenzen aufgrund der Metallankunft dämpft, bevor dieses das Niveau des metallischen Elementes erreicht. Dies trägt ebenfalls zum Erhalt einer größeren Regelmäßigkeit der Erstarrung der ersten Metallschichten bei, verglichen mit dem Fall des herkömmlichen Stranggießens, bei dem diese Turbulenzen den gesamten oberen Teil des gekühlten metallischen Elementes beeinflussen und sogar die Erstarrung in der Nähe der Bereiche mit starken Rezirkulationen verlangsamen können.
• Um sicherzustellen, dass die Erstarrung genau auf dem Niveau des metallischen Bauteils einsetzt, ist es möglich, wie bereits in der Veröffentlichung EP 0620062 vorgeschlagen, Gas unter Druck auf Höhe der Verbindung zwischen dem feuerfesten Bauteil und dem metallischen Bauteil einzublasen. Dadurch soll erreicht werden, dass die erstarrte Haut, die in unerwünschter Weise bereits an den Wänden des Eingußaufsatzes ausgebildet wird, abgelöst wird, welcher beispielsweise noch nicht den vollständigen thermischen Zustand erreicht hat.
• Sowohl beim herkömmlichen Stranggießen als auch beim Stranggießen mit Aufsatz ist es unabdingbar, die Innenwand des gekühlten metallischen Bauteils der Kokille zu schmieren, um ein gutes Gleitverhalten der erstarrten Haut des gerade abgezogenen Gegenstandes zu gewährleisten und Abrisse zu vermeiden. Beim herkömmlichen Stranggießen können dafür zwei Verfahren eingesetzt werden. Eines besteht darin, auf der Oberfläche des flüssigen Metalls ein Deckpulver auf Basis von Oxiden und Flußmitteln aufzubringen. Dieses bildet eine flüssige Schicht auf der Berührungsfläche mit dem Metall, sowie am Umfang der Kokille, wobei diese Flüssigkeit, deren Schmiereigenschaften von der Zusammensetzung des Pulvers abhängen, zwischen die Wand und die erstarrte Haut eindringt. Das Pulver gewährleistet außerdem ein Einfangen von nicht metallischen Einschlüssen, die bis zur Metalloberfläche aufgestiegen sind, einen Schutz des flüssigen Metalls gegen atmosphärische Oxidationsvorgänge, sowie einen Schutz gegen vom Metall ausgesandte Strahlung. Die Anforderungen an die Zusammensetzung des Pulvers, die das Fließvermögen an der Berührungsfläche zwischen Pulver und Metall beeinflußt, sind nicht für alle diese Funktionen identisch. Die Wahl der Zusammensetzung ist daher notwendigerweise ein Kompromiß, der nicht in optimaler Weise für alle geeignet ist. Das andere Verfahren zur Schmierung besteht darin, auf der Metalloberfläche in der Kokille eine Ölschicht aufzubringen, beispielsweise ColzaÖl, welches zwischen die Wand und die erstarrte Haut eindringt. Man erhält damit eine Schmierung sehr guter Qualität, wobei jedoch die Funktionen des Einfangens von Einschlüssen des Schutzes des Metalls gegen Oxidationsvorgänge und der Abschirmung von Strahlung nicht gewährleistet sind. Dieses Verfahren wird daher kaum in den Gußanlagen für Gegenstände sehr kleiner Formate mit freiem Gußstrahl (ohne eingetauchte Düse) verwendet. In derartigen Anlagen würde bei Verwendung eines Deckpulvers das Auftreffen des Gießstrahls auf die Metalloberfläche ein Eindringen des Pulvers in das Innere der Kokille bewirken und damit eine schwerwiegende Verunreinigung des Metalls.
• Von diesen beiden Verfahren ist das erste nicht übertragbar auf den Fall des Gießens mit Aufsatz. Das auf die Metalloberfläche im Eingußaufsatz aufzubringende Pulver zum Schutz des Metalls und zum Einfangen von Einschlüssen kann nicht bis zum oberen Rand des metallischen Bauteils gelangen, an dem die Erstarrung der Haut einsetzt, sodass es keinerlei Rolle für die Schmierung spielt. Andererseits ist es nicht möglich, Pulver auf dem Niveau der Verbindung zwischen Eingußaufsatz und metallischem Bauteil einzupressen, da dadurch eine Verunreinigung des Metalls durch denjenigen Teil des Pulvers hervorgerufen werden würde, der in unvermeidlicher Weise in das Innere eindringt. Hierbei wird zur Schmierung der Kokille das Einspritzen von Öl entlang des Innenumfangs des metallischen Bauteils eingesetzt in der Nähe seiner Verbindung mit dem Eingußaufsatz. Dies erfolgt beispielsweise mit einem mit einem Spalt versehenen gekühlten metallischen Einsatz zwischen ihnen. Eine ausreichende Schmierung über die gesamte Höhe des metallischen Bauteils (das üblicherweise eine Länge in der Größenordnung von 700 mm aufweist) ist trotzdem problematisch. Die sehr hohe Temperatur an der Einspritzstelle bedingt nämlich ein teilweises Cracken des Öls, wobei das dabei freigesetzte Gas (im wesentlichen CO und Methan) begrenzt werden muß, um ein Aufbrodeln des Metalls in der Kokille zu vermeiden. Dadurch kann nur eine relativ begrenzte Ölmenge eingespritzt werden, da eine Erhöhung dieser Menge bis auf einen Wert, der für die korrekte Schmierung der Kokille von oben nach unten ausreicht, zu einem Freisetzen von Gas in unzulässig großer Menge führen würde. Dies führt dazu, dass die Öleinspritzung auf dem Niveau der Verbindung zwischen Eingußaufsatz und metallischem Bauteil durch eine zusätzliche Einspritzung ergänzt wird, welche im unteren Teil des metallischen Bauteils erfolgt. Dadurch wird eine ausreichende Schmierung auf den letzten zehn bis zwanzig Zentimetern der Kokille ermöglicht, wodurch jedoch der Bauaufwand für die Kokille noch weiter erhöht wird.
• Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem eine optimale Schmierung der Gesamtheit des gekühlten metallischen Abschnitts der Kokille der Stranggußanlage erreicht wird, das in allen Fällen die Verwendung eines flüssigen Schmiermittels in einer herkömmlichen Stranggußanlage ermöglicht und das den Aufbau der Stranggußkokille mit Aufsatz vereinfacht.
• Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schmierung einer Stranggußkokille für einen metallischen Gegenstand, die ein stark gekühltes in senkrechter Richtung oszillierendes metallisches rohrförmiges Bauteil aufweist, das einen Durchlaß für das gegossene Metall bildet und das dazu dient, bei der Wandberührung im Durchlaß die Erstarrung des metallischen Gegenstandes zu bewirken, wobei durch das metallische rohrförmige Bauteil hindurch ein Schmiermittel in Richtung des erstarrenden metallischen Gegenstandes eingespritzt wird; es ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Einspritzung eines sich im flüssigen Zustand befindlichen Schmiermittels an Stellen erfolgt, die ringförmig auf einem einzigen Niveau des rohrförmigen Bauteils verteilt angeordnet sind, wobei dieses Niveau um mehr als 20 cm vom niedrigsten Niveau entfernt ist, an dem die Erstarrung des Gegenstandes einsetzen kann und dass die Schmiermittelmenge ausreicht, um ein Aufsteigen eines Teils des Schmiermittels entlang der Wand bis zu dem Niveau, an dem die Erstarrung des Gegenstandes tatsächlich beginnt, zu bewirken.
• Die Erfindung betrifft außerdem eine Kokille für eine Anlage zum Stranggießen metallischer Gegenstände, mit einem stark gekühlten metallischen rohrförmigen Bauteil, das einen Durchlaß für das gegossene Metall bildet und das dazu dient, bei Berührung mit der Wand im Durchlaß die Erstarrung des metallischen Gegenstandes zu bewirken, mit einer Anordnung, um die Kokille vertikal oszillieren zu lassen und mit einer Anordnung zum Einspritzen eines Schmiermittels durch das metallische rohrförmige Bauteil hindurch in Richtung des erstarrenden metallischen Gegenstandes; sie ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Anordnung auf einem einzigen Niveau des metallischen rohrförmigen Bauteils angeordnet ist, wobei dieses Niveau mehr als 20 cm vom niedrigsten Niveau entfernt ist, an dem die Erstarrung des Gegenstandes einsetzen kann.
• Wie man sieht, besteht die Erfindung darin, das Einspritzen des flüssigen Schmiermittels auf einem Niveau der Kokille vorzuschlagen, welches erheblich niedriger liegt als das Niveau, auf dem die Erstarrung des gegossenen Gegenstandes beginnt und nicht auf diesem selben Niveau. In der Tat haben die Erfinder festgestellt, dass die senkrechten Oszillationsbewegungen der Kokille ausreichen können, um einen erheblichen Anstieg eines Teils des Schmiermittels entlang den Wänden des gekühlten metallischen Bauteils zu bewirken. Durch entsprechende Einstellung des Ortes und der Einspritzparameter des Schmiermittels ist es also möglich, dass ein erheblicher Anteil bis zu dem Niveau gelangt, an dem die Erstarrung einsetzt, wodurch eine ausreichende Schmierung der Kokille über die gesamte Höhe ihres gekühlten metallischen Bauteils ausschließlich mit dieser Einspritzung gewährleistet wird. Diese Menge muß andererseits ausreichend gering gehalten werden, um keine schädlichen Gasfreisetzungen in der Kokille hervorzurufen. In einer herkömmlichen Stranggußanlage wird also kein Deckpulver mehr für diese Schmierfunktion eingesetzt, sodass dessen Zusammensetzung optimiert werden kann, um in bestmöglicher Weise die Funktionen des Einfangens von Einschlüssen und des Schutzes der Oberfläche des flüssigen Metalls zu übernehmen. Bei einem Gießen mit Aufsatz ist es demzufolge nicht mehr erforderlich, ein Einspritzen von flüssigem Schmiermittel auf mehreren Niveaus des gekühlten Bauteiles der Kokille vorzusehen, wodurch deren Aufbau erheblich vereinfacht wird.
• Die Erfindung wird besser verstanden im Zusammenhang mit der auf die beigefügten Figuren bezogenen Beschreibung; es zeigen
• Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Stranggußanlage mit Aufsatz für Metalle, die mit einer erfindungsgemäßen Kokille versehen ist,
• Fig. 2 in gleicher Weise eine herkömmliche Stranggußanlage, die mit einer erfindungsgemäßen Kokille versehen ist; und
• Fig. 3 im einzelnen ein Ausführungsbeispiel eines metallischen rohrförmigen Bauteils einer erfindungsgemäßen Kokille.
• Die in Fig. 1 dargestellte Kokille 1 besteht, wie es für das Stranggießen von Stahl oder anderen Metallen mit einem Aufsatz üblich ist, aus zwei übereinander angeordneten Bauteilen. Das hauptsächliche metallische rohrförmige Bauteil 2 besteht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, dessen Innenfläche 3 einen Durchlaß 4 bildet, dessen Abmessungen identisch mit denjenigen des zu gießenden Gegenstandes sind und dessen Querschnitt rund, quadratisch oder rechteckig ist. Dieses metallische rohrförmige Bauteil 2 kann aus einem einstückigen Teil bestehen (wie es meistens der Fall ist für das Gießen von Rundmaterial, Knüppeln oder Blöcken aus Stahl) oder kann aus dem Zusammenbau von Platten bestehen, wobei jede einer Fläche der Kokille 1 entspricht (allgemeiner Fall für das Gießen von Stahlbrammen). In herkömmlicher Weise wird das metallische rohrförmige Bauteil 2 durch eine Wasserzirkulation 5 gekühlt, die beispielsweise zwischen der Außenfläche 6 und einer diese umgebenden Hülle 7 angeordnet ist. Auf dem oberen Rand 8 des metallischen rohrförmigen Bauteils 7 ist das zweite Bauteil der Kokille aufgesetzt, das heißt, ein Eingußaufsatz 9, der aus einem rohrförmigen Bauteil aus einem feuerfesten Material, beispielsweise einem 90-10%-Aluminium-Kieselerde-Gemisch besteht. Die Innenfläche 10 des Eingußaufsatzes 9 bildet einen Durchlaß 11, der in der Verlängerung des von der Innenfläche 3 des metallischen rohrförmigen Bauteils 2 gebildeten Durchlasses 4 angeordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Durchlässe 4 und 11 die gleichen Abmessungen auf, wobei jedoch vorgesehen sein kann, dass einer von ihnen eine geringere Größe als der andere aufweist, um den Beginn der Erstarrung des gegossenen Gegenstandes zu erleichtern. Ebenfalls in bekannter Weise ist eine eingetauchte Düse 12 mit einem nicht dargestellten Verteiler verbunden zur Aufnahme des flüssigen zu gießenden Metalls 13 und um dieses in den inneren Durchlaß 11 des Eingußaufsatzes 9 einzufüllen. Dieser besteht aus einem wärmeisolierendem Material, sodass fast keine Erstarrung des flüssigen Metalls 13 an seinen Wänden auftritt, sondern erst dann beginnt, wenn das flüssige Metall 13 die Innenwand 3 des gekühlten metallischen Bauteils 2 berührt, das heißt, auf dem Niveau des oberen Randes 8 dieses Bauteils 2. Diese Erstarrung führt zur Ausbildung einer erstarrten Stahlhaut 14, deren Dicke in Richtung nach unten der Kokille 1 hin zunimmt und die den noch flüssigen Kern 15 des gegossenen Gegenstandes 16 einschließt. Der Gegenstand 16 wird kontinuierlich aus der Kokille 1 durch eine nicht dargestellte bekannte Vorrichtung abgezogen, welche im unteren Bereich der Anlage angeordnet ist. Die Kühlung des Gegenstandes 16 nach dem Austritt aus der Kokille 1 im teilweise erstarrten Zustand erfolgt in herkömmlicher Weise mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung zum Aufsprühen von Wasserstrahlen oder eines Gemisches aus Wasser/Luft auf seine Außenfläche und zwar unmittelbar unterhalb der Kokille 1, wobei dieses fortgesetzt wird über eine Länge von einigen Metern. Der Gegenstand 1 erstarrt dadurch vollständig und kühlt sich aufgrund von Konvektion und Abstrahlung ab. Die Kokille 1 weist außerdem in herkömmlicher Weise eine nicht dargestellte Vorrichtung auf, die es ermöglicht, sie in Richtung des Pfeiles 17 in senkrechte Oszillationsbewegungen zu versetzen. Diese Oszillationen können sinusförmig sein oder einen komplizierten Verlauf nehmen. Üblicherweise beträgt die Frequenz einige Hz, wobei die Amplitude einige mm beträgt.
• Die Kokille 1 weist außerdem eine Vorrichtung auf zur Schmierung der Innenfläche 3 des gekühlten metallischen rohrförmigen Bauteils 2 durch Einspritzung entlang des Umfangs seiner Fläche eines flüssigen Schmiermittels, wie z. B. eines Öles, die Fläche 3 und die erstarrte Haut 14 des Gegenstandes 16 eindringt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Praxis, bei der diese Einspritzung auf der Oberseite des metallischen Bauteils 2 erfolgt und zugleich im unteren Abschnitt dieses Bauteils, erfolgt erfindungsgemäß die Einspritzung des flüssigen Schmiermittels auf einem einzigen Niveau, welches um mehr als 20 cm vom oberen Rand 8 des gekühlten metallischen Bauteils 2 entfernt ist. Diese Einspritzung erfolgt mittels Kanälen 18, 19, welche in den Wänden des metallischen Bauteils 2 vorgesehen sind, wobei das Schmiermittel bis zu Öffnungen 20, 21 geleitet wird, welche an der Innenfläche 3 dieses Bauteils 2 derart münden, dass es über den gesamten Umfang der erstarrten Haut 14 des Gegenstandes 16 verteilt wird. Das Schmiermittel selbst wird den Kanälen 18, 19 über eine nicht dargestellte Anordnung zugeführt, welche mit inneren Öffnungen 22, 23 der Kanäle 18, 19 verbunden ist, die am unteren Rand 24 des gekühlten metallischen Bauteils 2 münden.
• Wie bei anderen Stranggußanlagen mit Aufsatz ist es wünschenswert, dass die Oberfläche des in der Kokille 1 vorhandenen flüssigen Metalls 13 durch ein Deckpulver 25 bedeckt ist, welches nicht zur Schmierung der Innenfläche 3 des gekühlten metallischen Bauteils 2 beiträgt. Es ist dadurch leichter, dessen Zusammensetzung dahingehend zu optimieren, dass es seine Rolle für den Schutz des Metalls 13 gegen erneute Oxidationsvorgänge und die Aufnahme von nicht metallischen Einschlüssen übernehmen kann.
• Die erfindungsgemäß ausgestaltete herkömmliche Stranggußanlage gemäß Fig. 2 weist Bauteile auf, die äquivalent im Aufbau und der Funktion zu denjenigen der Anlage gemäß Fig. 1 sind, wobei diese mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Diese Anlage unterscheidet sich von der vorhergehenden dadurch, dass das gekühlte metallische rohrförmige Bauteil 2 die Gesamtheit der Innenwand der Kokille 1 bildet. Demzufolge gibt es keinen wärmeisoliserenden Eingußaufsatz. Die Oberfläche des in der Kokille 1 vorhandenen flüssigen Metalls 15 befindet sich unterhalb des oberen Randes 8 des metallischen Bauteils 2, wobei auf diesem Niveau die Erstarrung der Haut 14 des Gegenstandes 16 beginnt. Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird erfindungsgemäß die Schmierung der Innenfläche der Kokille 1 in ihrer Gesamtheit durch die Einspritzung eines flüssigen Schmiermittels gewährleistet, die in einem Abstand von demjenigen Niveau durchgeführt wird, an dem die Erstarrung der Haut 14 beginnt. Damit bei allen Einsatzmöglichkeiten einer Stranggußanlage kein übermäßiges Cracken des Schmiermittels auftritt, ist es erforderlich, dass diese Einspritzung in einem Abstand von wenigstens 20 cm unterhalb der Oberfläche des flüssigen Metalls 15 erfolgt. Dies bedeutet, dass die Einspritzvorrichtung für das Schmiermittel wenigstens 20 cm unterhalb des niedrigsten Niveaus angeordnet wird, bei welchem der Beginn der Erstarrung des Gegenstandes 16 auftreten kann. Außerdem muß das Schmiermittel in einer derartigen Menge eingespritzt werden, dass unter Berücksichtigung der anderen Betriebsbedingungen zu jedem Zeitpunkt ein erheblicher Anteil an Schmiermittel entlang den Wänden des gekühlten rohrförmigen Hauteils 2 bis zu demjenigen Niveau aufsteigen kann, an dem tatsächlich die Erstarrung des Gegenstandes 16 beginnt.
• Der Hauptvorteil dieser technischen Lösung beim herkömmlichen Stranggießen liegt darin, die Verwendung eines Deckpulvers 25 zu ermöglichen, dessen Zusammensetzung insbesondere an das Einfangen von Einschlüssen und an die Isolierung des flüssigen Metalls 15 gegen die Atmosphäre angepaßt ist, da dieses nicht zur Schmierung der Kokille 1 beitragen muß. Diese Anpassung führt zu einer Wahl eines Pulvers 25, das an seiner Berührungsfläche mit dem flüssigen Metall 15 ein verringertes Fließvermögen aufweist, verglichen mit demjenigen, welches beim herkömmlichen Stranggußverfahren erforderlich ist.
• Fig. 3 zeigt in detaillierter Weise ein nicht begrenzend gemeintes Ausführungsbeispiel eines metallischen Bauteils 2 für die Kokille 1 ohne die Hülle 7, welche dieses umgibt, wenn es in die Stranggußanlage eingesetzt ist. Dieses Beispiel eignet sich für das Gießen von Stahlgegenständen mit quadratischem Querschnitt von beispielsweise 155 mm Seitenlänge. Man erkennt bei diesem Ausführungsbeispiel, dass die Kanäle 18, 18' für die Zufuhr des Schmiermittels aus Längsnuten bestehen, welche in die Außenwand 6 des metallischen Bauteils 2 in der Verlängerung von Bohrungen eingearbeitet sind, die am unteren Rand 24 vorgesehen sind unter Ausbildung von unteren Öffnungen 22, 22', 23, 23' für die Kanäle 18, 18', 19. Diese Kanäle 18, 18', 19 münden mit ihrem oberen Ende jeweils in einer Verteilkammer 25, 25', bestehend aus einer in Querrichtung zum entsprechenden Kanal 18, 18', 19 vorgesehenen Aussparung in der Außenwand 6 des metallischen Bauteils 2, wobei sie sich bis in die Nähe der Kanten 26, 27, 28 des Bauteils 2 erstreckt. Der Boden einer jeden Verteilkammer 25, 25' ist mit einer Vielzahl von kleinen Öffnungen 20, 20', 21 versehen, die an der Innenwand 3 des metallischen Bauteils 2 münden und die oben genannten Öffnungen bilden, um das Schmiermittel zwischen das metallische Bauteil 2 und die erstarrte Haut 14 des gegossenen Gegenstandes 16 zu leiten. Die Kanäle 18, 18', 19 und die Verteilkammern 25, 25' werden nach ihrer Ausbildung in dichter Weise durch (nicht dargestellte) Abdeckungen verschlossen, die an der Außenwand 6 des metallischen Bauteils 2 angeordnet werden, beispielsweise durch Elektronenstrahlverschweißung. Diese Befestigungsart weist den Vorteil auf, dass das Anlegen von Ultraschallwellen an die Kokille 1 ohne Beeinträchtigung der Abdichtung zwischen Abdeckung und metallischem Bauteil 2 möglich ist, wie es jedoch nicht der Fall wäre, wenn diese Befestigung mittels Schrauben erfolgen würde. Es sei betont, dass die Ultraschallwellen in herkömmlicher Weise zu einer Verbesserung der Schmierung der Kokille 1 beitragen können und zugleich die Wirksamkeit des Kühlsystems erhöhen.
• Vorzugsweise sind die dünnen Längsnuten 29 auf der Innenwand 3 des metallischen Bauteils 2 zwischen dem unteren Rand 24 und den Verteilkammern 25, 25' für das Schmiermittel gegenüber den Öffnungen 20, 20', 21 vorgesehen. Diese Nuten erleichtern die Abfuhr von überschüssigem Schmiermittel und von Gas, welches aus dem Cracken resultiert in Richtung zum unteren Teil der Kokille 2 hin.
• Beispielsweise können die Abmessungen für die verschiedenen beschriebenen Bauteile wie folgt gewählt werden:
• - Länge des metallischen Bauteils 2 : 700 mm
• - Innenquerschnitt des metallischen Bauteils 2: Quadrat von 155 mm Seitenlänge;
• - Dicke der Wand des metallischen Bauteils 2 : 11 mm
• - Breite der Kanäle 18, 18', 19 sowie Durchmesser der unteren Öffnungen 22, 22', 23, 23': 3 mm;
• - Abstand zwischen den Verteilkammern 25, 25' und den Kanten des metallischen Bauteils 2 : 10 mm;
• - Durchmesser der Öffnungen 20, 20', 21 für die Zufuhr des Schmiermittels an die Innenwand des metallischen Bauteils 2 : 0,5 mm;
• - Anzahl dieser Öffnungen 20, 20', 21 : 28 für jede Verteilkammer 25, 25';
• - Abstand zwischen diesen Öffnungen 20, 20', 21 und dem oberen Rand 8 des metallischen Bauteils 2 : 350 mm;
• - Abmessungen der Längsnuten 29 zur Abfuhr von Schmiermittel zum unteren Teil des metallischen Bauteils 2 hin: Breite 0,5 mm, Tiefe: 1 mm.
• Wie man sieht, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass unter dem Einfluß der Oszillationen der Kokille 1 ein Teil des flüssigen Schmiermittels entlang den Wänden des metallischen rohrförmigen Bauteils auf eine relativ große Höhe aufsteigen kann. Dadurch ist es möglich, eine Schmierung der gesamten Höhe des gekühlten rohrförmigen Bauteils 2 der Kokille 1 mittels einer Einspritzung an Schmiermittel zu gewährleisten, die auf einem einzigen Niveau erfolgt, wenn die Menge ausreicht unter Berücksichtigung der anderen Betriebsbedingungen. Zu diesem Zweck muß das Einspritzniveau des flüssigen Schmiermittels an eine geeignete Stelle gelegt werden, das heißt:
• - ausreichender Abstand vom oberen Ende 8 des gekühlten Bauteils 2, an dem die Erstarrung der Haut 14 beginnt, um die Risiken eines erheblichen Crackens des Schmiermittels zu vermeiden, wie es erfindungsgemäß vermieden werden soll;
• - ausreichende Nähe zu diesem gleichen Ende, damit eine genügende Menge an Schmiermittel bis dorthin gelangen kann unter Berücksichtigung der anderen Betriebsbedingungen.
• Die für die Festlegung des optimalen Ortes zum Einspritzen von Schmiermittel in eine vorgegebene Kokille zu berücksichtigenden Parameter sind im wesentlichen die Gießgeschwindigkeit des Gegenstandes 16, die Amplitude und die Frequenz der Oszillationen, das heißt der Schwingungen der Kokille 1 und die Menge an eingespritzten Schmiermittel. Bei gleichen Bedingungen erfolgt das Aufsteigen an Schmiermittel entlang des metallischen Bauteils 2 umso mehr, je größer die Schmiermittelmenge ist und je geringer die Gießgeschwindigkeit ist. Die Kokille 1 muß also derart ausgebildet sein, dass nur durch Veränderung der Schmiermittelmenge es möglich ist, eine korrekte Schmierung der Gesamtheit der Kokille 1 bei sämtlichen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, für die sie einzusetzen ist.
• Man könnte daran denken, das Schmiermittel in einem relativ geringen Abstand von demjenigen Ort einzuspritzen, an dem die Erstarrung des Gegenstandes 16 beginnt (d. h. weniger als 20 cm) und dabei nur eine verringerte Menge einzuspritzen, um zu vermeiden, dass übermäßige Crackvorgänge auftreten. Eine derartige Schmiermittelmenge würde jedoch nicht ausreichen, um in allen Einsatzfällen eine ausreichende Schmierung der Gesamtheit des unteren Abschnitts der Kokille 1 zu ermöglichen. Hierbei müßte dann ebenfalls Schmiermittel auf einem zweiten Niveau in diesem unteren Abschnitt eingespritzt werden, wodurch ein großer Vorteil der oben beschriebenen Lösung verloren ginge.
• Es wurde gefunden, dass für die oben beschriebene Kokille mit quadratischem Querschnitt und einer Seitenlänge von 155 mm in einer Stranggußanlage mit Aufsatz für eine Gießgeschwindigkeit des Gegenstandes von 1,5 m/min mit einer Oszillationsfrequenz von 3 Hz und einer Amplitude von 2,5 mm und bei einem Abstand der Öffnungen 20, 20', 21 für das Einspritzen des Schmiermittels von 350 mm vom oberen Rand 8 des metallischen Bauteils 2 eine Menge von 12,5 cm³ an Öl pro Minute auf jede Seite der Kokille erforderlich ist, damit das Öl bis auf das gewünschte Niveau aufsteigen kann. Eine Ölmenge, die auf 10 cm³ pro Minute und pro Fläche begrenzt ist, würde unter den gleichen Bedingungen nur ein Aufsteigen des Öles auf einen Abstand von 250 mm ermöglichen, der nicht ausreicht, um den oberen Abschnitt des metallischen Bauteils 2 zu schmieren. Verringert man jedoch die Gießgeschwindigkeit auf 1 m/min. so reicht eine Ölmenge von 7 cm³ pro Minute und pro Fläche aus zum Schmieren des gesamten metallischen Bauteils 2.
• Es ist klar, dass viele Ausführungsbeispiele einer beschriebenen Kokille möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die Anordnungen zur Zufuhr von Schmiermittel eine andere Ausgestaltung als die beschriebene aufweisen. Es ist auch klar, dass sich die Erfindung auf das Stranggießen anderer Metalle als Stahl beziehen kann.

Claims (6)

1. Verfahren zur Schmierung einer Stranggußkokille für einen metallischen Gegenstand, die ein stark gekühltes in senkrechter Richtung oszillierendes metallisches rohrförmiges Bauteil aufweist, das einen Durchlaß für das gegossenene Metall bildet und das dazu dient, bei Wandberührung im Durchlaß die Erstarrung des metallischen Gegenstandes zu bewirken, wobei durch das metallische rohrförmige Bauteil hindurch ein Schmiermittel in Richtung des erstarrenden metallischen Gegenstandes eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einspritzung eines sich im flüssigen Zustand befindlichen Schmiermittels an Stellen erfolgt, die ringförmig auf einem einzigen Niveau des rohrförmigen Bauteils verteilt angeordnet sind, wobei dieses Niveau um mehr als 20 cm vom niedrigsten Niveau entfernt ist, an dem die Erstarrung des Gegenstandes einsetzen kann und dass die Schmiermittelmenge ausreicht, um ein Aufsteigen eines Teils des Schmiermittels entlang der Wand bis zu dem Niveau zu bewirken, an dem die Erstarrung des Gegenstandes tatsächlich beginnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille einen rohrförmigen Eingußaufsatz aufweist aus einem thermisch isolierendem Material, der auf dem oberen Rand des gekühlten metallischen rohrförmigen Bauteils und in dessen Verlängerung angeordnet ist, dass die Oberfläche des in die Kokille eingefüllten gegossenen Metalls im Inneren dieses Eingußaufsatzes gehalten wird und dass ein Teil des Schmiermittels bis zum oberen Rand des gekühlten metallischen rohrförmigen Bauteils aufsteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel Öl ist.

4. Kokille (1) für eine Stranggußanlage für metallische Gegenstände (16), mit einem stark gekühlten metallischen rohrförmigen Bauteil (2), das einen Durchlaß (4) für das gegossene Metall bildet und das dazu dient bei Berührung mit der Wand (3) im Durchlaß (4) die Erstarrung des metallischen Gegenstandes (16) zu bewirken, mit einer Anordnung um die Kokille (1) vertikal oszillieren zu lassen und mit einer Anordnung zum Einspritzen eines Schmiermittels durch das metallische rohrförmige Bauteil (2) hindurch in Richtung des erstarrenden metallischen Gegenstandes (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zum Einspritzen eines Schmiermittels im flüssigen Zustand auf einem einzigen Niveau des metallischen rohrförmigen Bauteils (2) angeordnet ist, wobei dieses Niveau mehr als 20 cm vom niedrigsten Niveau entfernt ist, an dem die Erstarrung des Gegenstandes (16) einsetzen kann.

5. Kokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen rohrförmigen Eingußaufsatz (9) aus einem thermisch isolierendem Material aufweist, der am oberen Rand (8) des gekühlten metallischen rohrförmigen Bauteils (2) und in dessen Verlängerung angeordnet ist und dass die Anordnung zum Einspritzen eines Schmiermittels im flüssigen Zustand in einem Abstand von wenigstens 20 cm unterhalb dieses oberen Randes (8) angeordnet ist.

6. Kokille nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzanordnung für ein Schmiermittel im flüssigen Zustand Kanäle (18, 18', 19) aufweist, die in den Wänden des metallischen rohrförmigen Bauteils (2) vorgesehen sind, wobei jeder in einer Verteilkammer (25, 25') mündet, die mit einer Vielzahl von Öffnungen (20, 20') versehen ist, welche an der Innenwand (3) des metallischen rohrförmigen Bauteils (2) münden, sowie eine Anordnung aufweist, um das Schmiermittel den Kanälen (18, 18', 19) zuzuführen.