EP0114309A1 - Verfahren und Einrichtung zum Abdichten eines Anfahrkopfes in einer Stranggiesskokille - Google Patents
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/08—Accessories for starting the casting procedure
- B22D11/088—Means for sealing the starter bar head in the moulds
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfahren eines Anfahrkopfes und zum Abdichten des Spaltes zwischen dem Anfahrkopf und einer Stranggiesskokille, insbesondere beim Giessen von Stahl auf Mehrstranganlagen, wobei der Anfahrkopf vor der Einfahrtin die Kokille mit einer Dichtung versehen wird und eine Einrichtung zum Abdichten.
- Bei Stranggiessanlagen mit Durchlaufkokillen wird vor Giessbeginn der mit dem Anfahrstrang verbundene Anfahrkopf in die Kokille eingefahren. Der Spalt zwischen dem Anfahrkopf und den Kokillenwänden wird mit einer Dichtungsschnur oder mit einer plastischen Masse etc. abgedichtet und in der Regel mittels feinkörnigem Kühlschrott abgedeckt. Dem bei Giessbeginn einfliessenden Giessmetall wird durch diese Massnahmen ein unerwünschter Austritt durch den genannten Spalt verwehrt. Das Einbringen der Dichtung erfolgt durch die eingiessseitige Kokillenöffnung. Dieses in der Praxis des Stahlstranggiessens weit verbreitete Abdichtverfahren hat den Nachteil, dass nach der Einfahrt des Anfahrkopfes in die Kokille zusätzlich Zeit für Abdichtarbeiten benötigt wird, wodurch die Vorbereitungszeit der Anlage zwischen zwei Güssen verlängert wird. Bei Mehrstranganlagen können nach einem Durchbruch auf einem Strang die Abdichtarbeiten für ein Wiedereinfahren bei laufendem Guss auf den restlichen Strängen nicht durchgeführt werden, weil das oberhalb der Kokille angeordnete Zwischengefäss einerseits die Zugänglichkeit behindert und anderseits wegen Unfallgefährdung nicht unter einem mit flüssigem Stahl gefüllten Zwischengefäss gearbeitet werden soll.
- Um die manuellen Dichtarbeiten, die in ihrer Qualität we- sentlich von Sorgfalt und Geschicklichkeit des die Dichtung anbringenden Arbeiters abhänat, auszuschalten, ist aus der AT-PS 352 924 ein Anfahrkopf mit einer Flachdichtung be- kannt, die zusammen mit einem Federblatt in eine, in der Stirnseite des Anfahrkopfes eingelassene, Nut eingeschoben wird. Diese Flachdichtung wird vor der Einfahrt des Anfahrkopfes in die Kokille am Anfahrkopf angebracht. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Dichtung eine genau zentrische Einfährtdes Anfahrkopfes in den Kokillenhohlraum erfordert, damit einerseits die Dichtung nicht zerstört wird und anderseits keine Spalte entstehen. Im weiteren muss die Dichtung durch entsprechend dicke Schichten von Kühlschrott gegen die Wärmeeinwirkung des flüssigen Stahles geschützt werden, damit sie nicht verbrennt. Bei Nichterfüllung eines dieser beiden Erfordernisse kann beim Angiessen Stahl aus dem Spalt austreten, was in der Regel zu einem Gussabbruch führt.
- Es ist weiter aus der DE-OS 2 811 157 ein Verfahren zum Abdichten des Spaltes zwischen dem Anfahrkopf und einer Stranggiesskokille bekannt, wobei der Anfahrkopf mit einer ringförmigen Nut an seinem Umfang versehen ist, in welche vor der Einfahrt in die Kokille eine elastische Dichtung eingesetzt wird. Die Dichtung kann schlauchförmig und mit einem gasförmigen Medium aufblasbar sein. Bei diesem Dichtungssystem muss von der Kokillenoberseite durch Einbringen von feinkörnigem Kühlschrott die elastische Dichtung auf ihrem ganzen Umfang geschützt werden, damit sie vom einfliessenden Stahl nicht zerstört und/oder die Nut vergossen wird. Ohne visuelle Kontrolle der lückenlosen Auffüllung des Spaltes oberhalb der Dichtung mit Kühlschrott besteht auch bei diesem Abdichtverfahren eine Gefahr für Anfahrdurchbrüche. Ein sicheres Wiederanfahren bei Mehrstranganlagen bei laufendem Guss ist mit diesem Verfahren nicht zuverlässig erreichbar.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einfahren des Anfahrkopfes in eine Kokille und zum Abdichten des Spaltes zwischen dem Anfahrkopf und der Kokille und eine Abdichteinrichtung zu schaffen, die die bekannten manuellen Abdichtarbeiten zwischen dem Anfahrkopf und der Kokille sowie visuelle Kontrollen durch die eingiesseitige Kokillenöffnung ausschalten. Auch soll die erforderliche Zeit zum Vorbereiten der Kokille vor Giessbeginn verkürzt und ein sicheres und schnelles Wiederanfahren bei Mehr- stranganlagen, bei laufendem Guss auf Nachbarsträngen, ermöglicht werden, wobei bisher übliche Anfahrköpfe für manuelle Abdichtung verwendbar sein sollen.
- Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Verfahrensanspruch 1 oder von Vorrichtungsanspruch 18 gelöst.
- Das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglichen es, auf die manuellen Abdichtarbeiam Anfahrkopf und visuelle Kontrollen durch die eingiesseitige Kokillenöffnung zu verzichten. Daher verkürzt sich die Vorbereitungszeit der Stranggiessanlage zwischen zwei Güssen. Auch ein Wiederanfahren nach einem Durchbruch auf einem Strang einer Mehrstranganlage bei laufendem Guss auf Nachbarsträngen wird durch dieses Abdicht-System ermöglicht. Dieses Wiederanfahren stellt bei langdauernden Se- quenzgüssen hohe Durchsatzleistungen auch bei Mehrstranganlagen mit durchbruchgefährdeten kleinen Giessformaten sicher. Bisher übliche Anfahrkopfe können ohne Aenderungen verwendet werden. Der zerstörbare Dichtungshalter ist in seiner Herstellung und vom Material her billig.
- Je nach Wahl des Dichtungsmaterials kann,gemäss einer Ausgestaltung, die Dichtung am Dichtungshalter vor dem Aufsetzen auf den Anfahrkopf befestigt oder gemäss einer zweiten Ausgestaltung,die Dichtung nach dem Aufsetzen des Dichtungshalters auf den Anfahrkopf angebracht werden. Die. zweite Ausgestaltung wird insbesondere dann angewendet, wenn eine Dichtung mit plastischem Dichtungsmaterial verwendet wird. Dieses in der Regel wasserfreie plastische Dichtungsmaterial kann in Wurstform zwischen die Dichtungsfläche am Anfahrkopf und die entsprechende Befestigungsfläche am Dichtungshalter eingedrückt werden.
- Bei schnurförmigen Dichtungen ist es von Vorteil, wenn die Dichtung am Dichtungshalter derart befestigt wird, dass diese in ihrer geometrischen Form im wesentlichen der Abdichtfläche des Anfahrkopfes entspricht. Dies kann beispielsweise durch Verwendung einer entsprechenden Lehre sichergestellt werden. Im weitern ist es von Vorteil, wenn die Befestigungsfläche für die Dichtung am Dichtungshalter in ihrer geometrischen Form im wesentlichen auf die Abdichtfläche des Anfahrkopfes und auf die Art sowie Dimensionierung der Dichtung abgestimmt ist.
- Wird als Dichtung eine Asbest- oder Papierschnur etc. verwendet, so ist es von Vorteil, wenn die Dichtung am Dichtungshalter angeklebt wird.
- Damit während der Einfahrt ein bestimmter Druck auf die Dichtung aufgebracht und diese wiederum gegen die Abdichtfläche des Anfahrkopfes gedrückt wird, kann gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Dichtungshalter aus einem elastisch verformbaren Material bestehen und in seinem Querschnitt etwas grösser als der Formhohlraum-Querschnitt der Kokille gewählt werden. Bei der Einfahrt in die Kokille wird der Dichtungshalter und die Dichtung auf einen dem Kokillen-Querschnitt entsprechenden Umfang verformt.
- Zum Schutze des Anfahrkopfes wird vorgeschlagen, vor der Einfahrt des Anfahrkopfes in die Kokille am Dichtungshalter in der Auftreffzone des einfliessenden Giessmetalles eine Prallplatte aus Stahl zu befestigen.
- Um ein rasches Befestigen des Dichtungshalters auf dem Anfahrkopf sicherzustellen, kann, nach einer weiteren Ausführungsform, der Dichtungshalter mit Halte- und Zentriereinrichtungen gegenüber dem Anfahrkopf versehen sein. Als Halte- und Zentriereinrichtung kann beispielsweise die Kupp- lungseinrichtung am Anfahrkopf für den gegossenen Strang verwendet werden.
- Die Zerstörung des Dichtungshalters kann auf verschiedenste Weise vonstatten gehen. Besteht der Dichtungshalter aus Aluminium, so wird er durch Aufschmelzen zerstört. Gleichzeitig wird überschüssiger Sauerstoff durch Tonerde-Bildung abgebunden. Besteht der Dichtungshalter aus vergasbarem Kunststoff-Schaum, z.B. aus geschäumten Polystyrol, so verschwindet dieser Körper durch Vergasung.
- Zur Erreichung einer idealen Verteilung des Kühlschrottes zur Abdeckung der Dichtung nach der Zerstörung des Dichtungshalters, kann, nach einer Ausgestaltung, der Dichtungshalter etwa pyramidenförmig ausgebildet sein. Dies erlaubt eine fakultative Anwendung von körnigem Kühlschrott.
- Der Dichtungshalter kann aber auch aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt sein. Um ein Beispiel aus den vielfältigen Variationsmöglichkeiten zu erwähnen, wird ein vergasbarer Dichtungshalter beschrieben, der mit Blechstreifen kombiniert ist, welche die Dichtung gegen die Kokillenwände hin überdecken. Solche Blechstreifen werden mit Vorteil so angeordnet, dass sie bei der Einfahrt in die Kokille sich zur Kokillenlängsachse hin verschieben und dadurch über den Kokillenquerschnitt gesehen unregelmässige Spaltbreiten selbsttätig ausgleichen können. Bei Verwendung von Alumi- nium für solche Blechstreifen können Kratzer an der Kokillenwand bei der Einfahrt vermieden werden.
- Sind bei Mehrstranganlagen die Kühlkammern der einzelnen Stränge gegeneinander durch Trennwände geteilt, so kann der Dichtungshalter im Bereich unterhalb der Kokille kurz vor der Einfahrt des Anfahrkopfes in die Kokille aufgesetzt werden.
- Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kokille mit eingesetztem Anfahrkopf,
- Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Kokille und einen Anfahrkopf eines weiteren Beispiels kurz vor der Einfahrt in die Kokille,
- Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Kokille und einen Anfahrkopf eines anderen Beispieles kurz vor der Einfahrt in die Kokille und
- Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch einen Anfahrkopf eines weiteren Beispieles.
- In Fig. 1 ist in einer Stranggiesskokille 2 ein Anfahrkopf 3, der mit einem Anfahrstrang 4 verbunden ist, in Angiessposition. Zur Abdichtung zwischen dem Anfahrkopf 3 und der Kokille 2 ist eine Dichtung 6 in Form einer Papier- oder Asbestschnur etc. vorgesehen. Auf der dem Formhohlraum 7 der Kokille 2 zugekehrten Stirnseite 9 des Anfahrkopfes 3 ist eine zerstörbarer Dichtungshalter 10, der eine Befestigungsfläche 11 für die Dichtung 6 aufweist. Die Dichtung 6 ist zwischen einer Dichtungsfläche 13 am Anfahrkopf 3 und der Befestigungsfläche 11 sowie zwischen der Ko killenwand eingeklemmt. Die Befestigungsfläche 11 ist in ihrer geometrischen Form im wesentlichen auf die Dichtungsfläche 13 des Anfahrkopfes 3 sowie auf die Art und die Dimensionierung der Dichtung 6 abgestimmt.
- Der Dichtungshalter 10 ist mit einer Halte- und Zentrier- einrichtung 14 gegenüber dem Anfahrkopf 3 in der Art eines Schwalbenschwanzkörpers versehen. Eine am Dichtungshalter 10 befestigte Prallplatte 16 aus Stahl schützt den Auftreffpunkt des Giessstrahles bei Giessbeginn am Anfahrkopf 3. Damit sich körniger Kühlschrott 17 über die Dichtung 6 verteilt, ist der Dichtungshalter 10 pyramidenförmig.
- Der in diesem Beispiel vorgesehene Dichtungshalter 10 ist aus vergasbarem Kunststoff, z.B. aus geschäumtem Polystyrol, der durch die Wärmeeinwirkung des einfliessenden Giessmetalles vergast wird. Anstelle von Polystyrol kann jeder andere brennbare, vergasbare, schmelzbare etc. Stoff verwendet werden. Wichtig ist, dass der Kupplungsteil des Anfahrkopfes 3 mit dem einfliessenden Giessmetall sofort nach Giessbeginn eine kraftschlüssige Verbindung bilden kann.
- In Fig. 2 ist ein Dichtungshalter 20 dargestellt, der in seinem Querschnitt 21 etwas grösser ist als der entsprechende Querschnitt 22 des Formhohlraumes 7. Die am Dichtungshalter 20 befestigte Dichtung 6 ist mit Blechstreifen 24 überdeckt, die in die den Kokillenwänden gegenüberliegenden Seiten 25 des Dichtungshalters 20 eingesteckt sind. Beim Einfahren des Anfahrkopfes 3 können sich diese Blechstreifen, die beispielsweise aus weichem Aluminium sind, im Dichtungshalter in Pfeilrichtung 27 verschieben, so dass ein sattes Anliegen an der Kokillenwand gewährleistet ist.
- In Fig. 3 ist ein Dichtungshalter 30 aus dünnem Blech vorgeformt, beispielsweise aus Aluminium-Blech. Die Dichtung und die Prallplatte 16 sowie eine Zentriereinrichtung 14 sind am blechförmigen Dichtungshalter 30 befestigt. Der pyramidenförmige Teil 31 ist in diesem Beispiel fakultativ und nur dann notwendig, wenn bei diesem Anfahrkopf 33 mit schräger Stirnseite 34 Kühlschrott aufgebracht wird. Auch dieser Dichtungshalter 30 wird im Querschnitt mit Vorteil gegenüber dem Querschnitt des Formhohlraumes 7 etwas grösser gefertigt, wie durch Masspfeile 36 dargestellt, damit die Dichtung und der Dichtungshalter 30 in der Kokille 2 durch Klemmung fixiert werden.
- In Fig. 4 ist der Anfahrkopf 3 mit einem Kupplungsteil 41 versehen. Eine flächenförmige Dichtung 43 aus beispielsweise einem thermisch widerstandsfähigen Gewebe überdeckt im wesentlichen die gesamte, dem Formhohlraum 7 der Kokille zugekehrte Fläche 44 und ein Teil der an diese Fläche 44 anstossenden seitlichen Begrenzungsflächen 46 des Anfahrkopfes 3. Diese schichtförmig angeordnete Dichtung 43 bewirkt neben der Dichtungsfunktion auch einen Schutz für den Anfahrkopf 3 und verlängert dadurch die Standzeit solcher permanenter Anfahrköpfe 3.
- Mit einer Prallplatte 16 aus Metall ist eine vorstehende Nase 47 verbunden, die ein Dichtungshalter 40 zusammen mit der Dichtung 43 gegenüber dem Anfahrkopf 3 fixiert. Der Dichtungshalter 40 aus spritzgegossenem Kunststoff, wie beispielsweise Polyäthylen, ist kappenförmig über den Anfahrkopf gestülpt. Der Dichtungshalter 40, die Prallplatte 16 und die schichtförmige Dichtung 43 werden in der Regel vor dem Aufsetzen auf den Anfahrkopf gegenseitig aneinander befestigt. Solche vorfabrizierte Dichtungseinheiten können in einem Handgriff bzw. in wenigen Sekunden auf entsprechende Anfahrköpfe 3 aufgesetzt werden. Der Dichtungshal- ter 40 kann je nach der Materialwahl und Formgebung eine gewisse Elastizität aufweisen, so dass die ganze Dichtungseinheit am Anfahrkopf 3 festklemmbar ist. Durch die Elastizität können auch kleine Massdifferenzen verschiedener Anfahrköpfe ausgeglichen werden.
- Ein weiterer Vorteil dieses Dichtungshalters 40 ist der gute Schutz der Dichtung 43 und des Anfahrkopfes 3 gegen Was- sertropfen aus Sprühdüsen und gegen Feuchtigkeit. Es ist selbstredend, dass der Dichtungshalter 40 aus Kunststoff einen direkten Kontakt zwischen dem metallischen Teil des Anfahrkopfes und dem Formhohlraum 7 der Kokille verhindert und somit den Kokillenverschleiss reduziert.
- Die schichtförmige Dichtung 43 kann aus verschiedenen Materialien bestehen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Spalt zwischen dem Anfahrkopf 3 und der gekühlten Kokillenwand während einigen Sekunden nach dem Angiessen, d.h. bis der Stahl oberhalb des Spaltes durch die intensive Kokillenkühlung zur Erstarrung gebracht ist, zu verschliessen.
- Das erfindungsgemässe Dichtungssystem kann bei Knüppel-, Vorblock-, Brammen-, Vorprofil-Kokillen etc. verwendet werden. Der Dichtungshalter bei grossen Kokillen kann anstelle der in den Beispielen dargestellten Block- oder Plattenformen auch nur rahmenförmig sein und im wesentlichen nur der Kontur der Dichtungsfläche folgen. Auch bezüglich der Mate- rialien für den Dichtungshalter und für die Dichtung bestehen im Rahmen der Erfindung keine Einschränkungen.
- Bei Mehrstranganlagen kann bei Anwendung des erfindungsgemässen Abdichtverfahrens durch beabsichtigten Giessunterbruch und Wiederanfahren einzelner Stränge die Giessleistung einer störungsbedingten unregelmässigen Stahlanlieferung angepasst werden.
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