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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Stranggießen von Metallen und insbesondere
betrifft sie ein Verfahren zur Schmierung der 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.
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Die
Veröffentlichung
FR-A-2704786 beschreibt
den Stand der Technik gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 3.
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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 (Gramme, 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.
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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.
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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.
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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 Dämpfungsvolumen, 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.
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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.
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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 Colza-Öl, 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.
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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 wie beispielsweise in
FR-A-2704786 . 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.
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Ziel
der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem eine
optimale Schmierung der Gesamtheit des gekühlten metallischen Abschnitts
der Kokille der Stranggussanlage mit Aufsatz erreicht wird, das
den Aufbau der Stranggusskokille mit Aufsatz vereinfacht.
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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 gegossenene Metall bildet und das dazu dient, bei Wandberührung im
Durchlass die Erstarrung des metallischen Gegenstandes zu bewirken,
wobei auf dem rohrförmigen
Bauteil ein rohrförmiger
Eingussaufsatz aus wärmeisolierendem
Material befestigt ist, der am oberen Rand des Elements und in dessen
Verlängerung
angebracht ist, wobei die Oberfläche
des stranggegossenen Materials im Inneren des Eingussaufsatzes belassen
wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzung eines Schmiermittels
durch das metallische rohrförmige Bauteil
in Richtung des erstarrenden metallischen Gegenstands nach einem
bekannten Verfahren durchgeführt
wird, wobei 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 des oberen Rands des gekühlten metallischen
rohrförmigen
Bauteils zu bewirken.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Kokille für
eine Stranggussanlage für
metallische 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 einem rohrförmigen
Eingussaufsatz aus einem thermisch isolierenden Material, der am
oberen Rand des gekühlten metallischen
rohrförmigen
Bauteils und in dessen Verlängerung
angeordnet ist, mit Mitteln, um die Kokille vertikal oszillieren
zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass sie bekannte Mittel zur
Durchführung einer
Einspritzung eines Schmiermittels durch das metallische rohrförmige Bauteil
in Richtung des erstarrenden metallischen Gegenstands aufweist,
wobei die Einspritzmittel, die zum Einspritzen eines Schmiermittels
im flüssigen
Zustand geeignet sind, auf einem einzigen Niveau des metallischen
rohrförmigen
Bauteils angeordnet sind, wobei dieses Niveau mehr als 20 cm vom
oberen Rand des metallischen rohrförmigen Bauteils entfernt ist,
an dem die Erstarrung des Gegenstandes einsetzen kann.
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Wie
man sieht, besteht die Erfindung darin, das Einspritzen des flüssigen Schmiermittels
auf einem Niveau der Stranggusskokille mit Aufsatz 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. 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.
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Die
Erfindung wird besser verstanden im Zusammenhang mit der auf die
beigefügten
Figuren bezogenen Beschreibung; es zeigen
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1 schematisch
einen Längsschnitt
durch eine Stranggussanlage mit Aufsatz für Metalle, die mit einer erfindungsgemäßen Kokille
versehen ist,
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2 im
einzelnen ein Ausführungsbeispiel eines
metallischen rohrförmigen
Bauteils einer erfindungsgemäßen Kokille.
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Die
in 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.
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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.
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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 nichtmetallischen Einschlüssen übernehmen kann.
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2 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.
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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.
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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 Seitenlange;
- – 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
mit Aufsatz anderer Metalle als Stahl beziehen kann.