EP0167056A2 - Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen - Google Patents

Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen Download PDF

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EP0167056A2
EP0167056A2 EP85107527A EP85107527A EP0167056A2 EP 0167056 A2 EP0167056 A2 EP 0167056A2 EP 85107527 A EP85107527 A EP 85107527A EP 85107527 A EP85107527 A EP 85107527A EP 0167056 A2 EP0167056 A2 EP 0167056A2
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EP
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insert
insulating
mold
continuous casting
release agent
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EP0167056B1 (de
EP0167056A3 (en
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Helmut Bachmann
Gerald Grieser
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Novelis Koblenz GmbH
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Kaiser Aluminium Europe Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0401—Moulds provided with a feed head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/07—Lubricating the moulds

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous casting of metals with a continuous casting mold which can be cooled in particular by coolant and with a thermally insulating insulating attachment.
  • the coolant that cools the mold is often also used to be directed against the outer shell of the cast strand in order to ensure accelerated cooling thereof.
  • release agents which simultaneously serve as lubricants, this results in an even better continuous casting or ingot surface quality. It has been shown, however, that the release agent is to be supplied in a very dosed manner within very narrow limits.
  • the invention has for its object to improve the device with simple means in such a way that a simple and optimal dosage according to the respective application of the supply of release agents takes place.
  • the invention consists in that the release agent feed channel or the release agent feed channels are formed in that the unevenness and depressions of an insert which is grainy on at least one surface serve to feed the release agent to the effective point.
  • an insert which is grainy on at least one surface serve to feed the release agent to the effective point.
  • This insert can for example be simply inserted axially between two abutting parts of the device in the manner of a washer.
  • the feed channels formed by the "labyrinth" of the unevenness between an interface of such a device part and the insert guide the release agent, in particular under the force of gravity, to the decisive point between the inner wall and the casting strand.
  • the release agent requirement is low, a very fine micro-grain size of 1000 (18fm) is recommended and if the release agent requirement is large, a grain size of 180 (75 ⁇ m) grain, for example, while emery paper with a grain size of 320 (46 ⁇ m) allows good optimization.
  • the consumption of release agents per cast strand of 200 mm 0 and 7,500 mm in length is only 2 gr when using rapeseed oil.
  • ceramic insulating rings in particular are stacked axially one behind the other in order to form the insulating insert.
  • the insulating rings are held radially within an essentially tubular sensor.
  • the insulating rings are substantially prevented from expanding radially during operation, as a result of which the risk of cracks can be countered well, without any significant additional costs.
  • the longer service life of the insulation insert significantly reduces the overall costs. In addition, this enables a quick change of insulating rings.
  • the transducer also protects the thermally insulating insulating rings from "impregnation" with release agents, so that the risk of cracks is further reduced and unnecessary release agent consumption is avoided.
  • a graphite insert is arranged below the hot head, the friction between the mold wall running surface and the solidifying metal is reduced in connection with the separating agent guided along its inner wall; In addition, indirect cooling is reduced in that area, which has an even better surface quality of the cast strand.
  • the device for casting round bars is formed.
  • the cast strand (not shown) slides along the inner lateral surface la of the mold 1 before it comes into contact with coolant KM, which emerges from the mold 1 through the coolant supply channel 16 from a coolant supply chamber 15.
  • the coolant storage chamber 15 of the mold 1 is also limited by the device parts 12, 13 and 14; the annular device part 14 is provided with an opening 17 for supplying coolants KM.
  • the mold 1 is turned out above the inner circumferential surface la, specifically for receiving a shrunk-in annular insert 2 made of graphite and for receiving the insulating attachment or insert serving as a hot head.
  • This insulating attachment is formed by the essentially tubular sensor 4, which has a collar 4a at the bottom, on which the lower of the four insulating rings 3 is supported.
  • the insulating rings 3 are together between this collar 4a and the clamping ring 9 amount that is clamped with the help of a torque wrench in the axial direction on the insulating rings 3, which are made of ceramic material. After unscrewing the clamping ring 9, the insulating rings 3 can be removed from the tubular sensor 4 and exchanged.
  • the outer circumferential surface 4b of the sensor 4 is located at a radial distance from the inner circumferential surface 1b of the mold 1, so that there is an annular connecting line 10 between the separating agent chamber 6 and the area which is between the lower part of the connecting line 10 and the lower part of the lowest insulating ring 3 or the upper part of the insert 2 made of graphite.
  • the feed channel 18 - in reality consisting of an abundance of individual labyrinth-like tubules - is formed by the unevenness and depressions on the underside of the granular surface 7a of the insert 7 consisting of emery paper, which on the underside by means of the adhesive on the back 7b of the transducer 4 is also glued in the region of its collar 4a.
  • the release agent which in particular should also have lubricant properties, is filled into the release agent chamber 6 via the opening 5, so that the gravity of the liquid column of the release agent above the insert 7 drives the release agent in a metered manner radially inward through the feed channel 18.
  • the insert 7 therefore serves at the same time as a kind of "distributor ring" for the uniform supply of release agents to all the outer surfaces of the casting strand.
  • the opening 5 is closed and the sealing ring 8, in particular an O-ring, is prevented. the passage of release agent from the gap between the sensor 4 and the mold 1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Für eine gut dosierte Zuführung von Trennmitteln zum Gießstrang bei einer Stranggießvorrichtung ist eine an mindestens einer Oberfläche körnig ausgebildete Einlage insbesondere axial zwischen zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Vorrichtungsteile eingefügt, so daß die von der körnigen Oberfläche gebildeten Unebenheiten und Vertiefungen als Kanalsystem zur Verfügung steht; durch Wahl der Körnung der betreffenden Oberfläche dieser Einlage und gegebenenfalls durch die Höhe der Flüssigkeitssäule des Trennmittels oberhalb dieser Einlage kann die Menge des zum Gießstrang geleiteten Trennmittels dosiert werden. Der Einsatz ist zweckmäßigerweise unterhalb und angrenzend an einen im wesentlichen rohrförmigen Aufnehmer angeordnet, welcher die Isolierringe des Isolieraufsatzes umfaßt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen mit einer insbesondere durch Kühlmittel kühlbaren Stranggießkokille und mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz.
  • Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (US-PS 4 057 100). Die Anwendung eines Isolieraufsatzes hat den Vorteil, daß eine axial kürzere Kokille anwendbar ist, wodurch sich neben einer Raumeinsparung auch Qualitätsverbesserungen des Gießstranges ergeben. Gegenüber der konventionellen Gießtechnik ohne Heißkopf sind auch verfahrenstechnische Vorteile ausnutzbar.
  • Bei derartigen Stranggießvorrichtungen wird das die Kokille kühlende Kühlmittel oft auch dazu verwendet, gegen den Außenmantel des Gußstranges gerichtet zu werden, um für eine beschleunigte Kühlung desselben zu sorgen. Darüber hinaus ist es auch bekannt, über einen oder mehrere Zuführkanäle Trennmittel zwischen den Gießstrang und die Innenwand der Kokille bzw. des Isolieraufsatzes zuzuführen, wodurch eine fluidale Trennung zwischen dem Gießstrang und der Innenwand erfolgt. Insbesondere bei gleichzeitig als Schmiermittel dienenden Trennmitteln wird hierdurch eine noch bessere Strangguß- bzw. Barrenoberflächenqualität erzielt. Dabei hat sich jedoch gezeigt, daß das Trennmittel innerhalb recht enger Grenzen sehr dosiert zuzuführen ist. Zu diesem Zweck ist es einerseits schon bekannt, den Innenraum der Kokille, durch den der Gießstrang bzw. der Barren hindurchtritt, mit einer Trennmittelvorratskammer durch dochtartige Tücher zu verbinden, welche das Trennmittel aus der Vorratskammer an die Innenwand und daher an die äußere Mantelfläche des Gießstranges weiterleiten.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Dochtwirkung im Bereich der heißen Innenwandung bereits nach kurzer Zeit zu wünschen übrig läßt, so daß die als Dochte dienenden Tücher häufig ausgewechselt werden müssen. Auch eine andere bekannte Maßnahme, wonach ausgesprochene Kanäle in Form von Spalten, Nuten oder auch Bearbeitungsriefen zwischen axial aneinander anstoßenden Vorrichtungsteilen gebildet sind, verlangt besondere Dosiervorrichtungen in Form von zusätzlichen Pumpen oder aufgrund der inhärenten Pumpwirkung des auf- und absteigenden Schmelzespiegels. Vor allem bei Umstellungen von einem System zu einem anderen ergeben sich Probleme.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß eine einfache und dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend optimale Dosierung der Zuführung von Trennmitteln erfolgt. Darüber hinaus ist erwünscht, vorhandene Stranggießkokillen auf einfache Weise in eine solche Heißkopfkokille umzuwandeln, welche mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz versehen ist.
  • Die Erfindung besteht darin, daß der Trennmittel-Zuführkanal bzw. die Trennmittel-Zuführkanäle dadurch gebildet werden, daß die Unebenheiten und Vertiefungen einer an mindestens einer Oberfläche körnig ausgebildeten Einlage zur Zuführung des Trennmittels an die wirksame Stelle dienen. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, als Einlage ein Sandpapier, Schleifpapier bzw. Schmirgelpapier zu verwenden, das trennmittelfest ist, d.h. bei dem die Körner beim Hinzutreten von Trennmitteln nicht von ihrer Unterlage abgelöst werden. Diese Einlage kann beispielsweise nach Art einer Unterlegscheibe einfach axial zwischen zwei aneinanderstoßende Teile der Vorrichtung eingefügt werden. Die durch das "Labyrinth" der Unebenheiten zwischen einer Grenzfläche eines solchen Vorrichtungsteils und der Einlage gebildeten Zuführkanäle leiten das Trennmittel insbesondere unter dessen Schwerkraft an die maßgebende Stelle zwischen der Innenwand und dem Gießstrang. Durch die Auswahl unterschiedlicher Körnungen ist es möglich, zur Änderung der Dosierung beispielsweise eine Einlage mit großer Körnung durch eine andere Einlage mit kleinerer Körnung zu ersetzen. Mit anderen Worten: Die Dosierung erfolgt vornehmlich über die Korngröße der körnig ausgebildeten Einlage.
  • Bei geringem Trennmittelbedarf empfiehlt sich eine sehr feine Mikrokörnung von Korn 1000 (18fm) und bei größerem Trennmittelbedarf eine Körnung von beispielsweise Korn 180 (75 µm), während vielfach Schmirgelpapier einer Körnung von Korn 320 (46 um) eine gute Optimierung erlaubt. Bei Anwendung dieser Maßnahme ist der Verbrauch an Trennmitteln pro gegossenem Strang von 200 mm 0 und 7'500 mm Länge bei Verwendung von Rüböl nur 2 gr groß.
  • Es empfiehlt sich, die Einlage an einer Seite mit einem trennmittelfesten Kleber zu versehen. Dabei ist es zweckmäßig, diese mit Kleber beschichtete Rückseite der Einlage nach oben weisen zu lassen, während die körnige Oberfläche in der Einbaulage nach unten zeigt, so daß das Trennmittel durch das "Labyrinth" an der Unterseite hindurchläuft.
  • Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung sind insbesondere keramische Isolierringe axial hintereinander gestapelt, um den Isoliereinsatz zu bilden. Die Isolierringe werden dabei radial innerhalb eines im wesentlichen rohrförmigen Aufnehmers gehalten. Hierdurch werden die Isolierringe am radialen Ausdehnen während des Betriebs im wesentlichen gehindert, wodurch der Rissegefahr gut begegnet werden kann, ohne daß sich hierdurch erhebliche Mehrkosten ergeben. Im Gegenteil: Die längere Lebensdauer des Isoliereinsatzes vermindert die Gesamtkosten nicht unwesentlich. Darüber hinaus ist hierdurch auch ein schneller Wechsel von Isolierringen möglich.
  • Sofern die Trennmittelzufuhr an der Außenseite des Aufnehmers erfolgt, schützt der Aufnehmer die thermisch isolierenden Isolierringe auch vor der "Tränkung" mit Trennmitteln, so daß die Rissegefahr noch weiter vermindert und unnötiger Trennmittelverbrauch vermieden wird.
  • Sofern nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung unterhalb des Heißkopfes ein Graphiteinsatz angeordnet wird, wird in Verbindung mit dem an dessen Innenwand entlanggeleiteten Trennmittel die Reibung zwischen der Kokillenwandlauffläche und dem erstarrenden Metall reduziert; darüber hinaus wird in jenem Bereich auch die indirekte Kühlung verringert, was sich durch eine noch wesentlich bessere Oberflächengüte des Gußstranges auswirkt.
  • Anhand der Zeichnung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Darin zeigen:
    • Figur 1 im teilweisen Querschnitt einen Aufbau einer Vorrichtung nach der Erfindung;
    • Figur 2 den in Figur 1 eingekreisten Teilbereich in vergrößertem Maßstab.
  • Gemäß Figur 1 ist die Vorrichtung zum Gießen von Rundbarren ausgebildet. An der inneren Mantelfläche la der Kokille 1 gleitet der nicht dargestellte Gußstrang entlang, ehe er in Berührung mit Kühlmittel KM gelangt, welches durch den Kühlmittel-Zuführkanal 16 aus einer Kühlmittel-Vorratskammer 15 aus der Kokille 1 heraustritt. Die Kühlmittel-Vorratskammer 15 der Kokille 1 wird auch von den Vorrichtungsteilen 12, 13 und 14 begrenzt; der ringförmige Vorrichtungsteil 14 ist mit einer Öffnung 17 zum Zuführen von Kühlmitteln KM versehen.
  • Bei dieser Ausbildung ist die Kokille 1 oberhalb der inneren Mantelfläche la ausgedreht, und zwar zur Aufnahme eines eingeschrumpften ringförmigen Einsatzes 2 aus Graphit und zur Aufnahme des als Heißkopf dienenden Isolieraufsatzes bzw. -einsatzes. Dieser Isolieraufsatz wird gebildet von dem im wesentlichen rohrförmigen Aufnehmer 4, der unten einen Bund 4a aufweist, auf den sich der untere der vier Isolierringe 3 abstützt. Die Isolierringe 3 werden zwischen diesen Bund 4a und dem Spannring 9 zusammengehalten, der mit Hilfe eines Drehmomentenschlüssels in axialer Richtung auf die Isolierringe 3, welche aus keramischem Material bestehen, aufgespannt wird. Nach Abdrehen des Spannringes 9 können die Isolierringe 3 aus dem rohrförmigen Aufnehmer 4 herausgenommen und ausgetauscht werden. Die äußere Mantelfläche 4b des Aufnehmers 4 befindet sich im radialen Abstand von der inneren Mantelfläche lb der Kokille 1, so daß sich eine ringförmige Verbindungsleitung 10 zwischen der Trennmittelkammer 6 und demjenigen Bereich ergibt, welcher sich zwischen dem unteren Teil der Verbindungsleitung 10 und dem unteren Teil des untersten Isolierringes 3 bzw. dem oberen Teil des Einsatzes 2 aus Graphit hinzieht. In diesem Bereich wird der Zuführkanal 18 - in Wirklichkeit bestehend aus einer Fülle einzelner labyrinthähnlicher Kanälchen - gebildet durch die Unebenheiten und Vertiefungen an der Unterseite der körnigen Oberfläche 7a der aus Schmirgelpapier bestehenden Einlage 7, welche mittels des an der Rückseite 7b befindlichen Klebers an die Unterseite des Aufnehmers 4 auch im Bereich dessen Bundes 4a angeklebt ist. Das Trennmittel, das insbesondere auch Schmiermitteleigenschaften aufweisen soll, wird über die Öffnung 5 in die Trennmittelkammer 6 eingefüllt, so daß die Schwerkraft der Flüssigkeitssäule des Trennmittels oberhalb der Einlage 7 das Trennmittel dosiert durch den Zuführkanal 18 radial nach innen treibt. Die Einlage 7 dient daher gleichzeitig als eine Art "Verteilerring" zum gleichmäßigen Zuführen von Trennmitteln an alle Mantelflächen des Gießstranges. Um das Auslaufen von Trennmittel im gekippten Zustand der Kokille 1 aus der Trennmittelkammer 6, d.h. während der Gießpausen zu verhindern, wird die Öffnung 5 verschlossen und verhindert der Dichtungsring 8, insbesondere ein O-Ring. das Hindurchtreten von Trennmittel aus dem Spalt zwischen dem Aufnehmer 4 und der Kokille 1.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen mit einer insbesondere durch Kühlmittel kühlbaren Stranggießkokille und mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz (Heißkopf), bei der Trennmittel in den Bereich der den Gießstrang seitlich begrenzenden Innenwand der Kokille bzw. des Isolieraufsatzes zuführbar sind und ein Trennmittel-Zuführkanal an den Grenzflächen zwischen zwei im Bereich der Innenwand axial hintereinander angeordneten Vorrichtungsteilen, insbesondere zwischen der Kokille und dem Isolieraufsatz, an der Innenwand mündet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trennmittel-Zuführkanal (18) mit einer an mindestens einer Oberfläche (7a) körnig ausgebildeten Einlage (7) versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlage (7) aus Sandpapier, Schleifpapier bzw. Schmiergelpapier besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlage (7) an der der körnigen Oberfläche (7a) abgewandten Rückseite (7b) mit einem trennmittelfesten Kleber versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sand- bzw. Schmirgelpapier mit einer Mikrokörnung zwischen etwa P 240 und etwa P 1000 (in Kornnummern nach DIN 69176 Teil 1) versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlage (7) axial zwischen dem Isoliereinsatz und der Kokille (1) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kokille (1) mit einem Einsatz (2) aus Graphit versehen ist und die Einlage (7) zwischen diesem Einsatz (2) und dem Isoliereinsatz angeordnet ist.
7. Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen mit einer insbesondere durch Kühlmittel kühlbaren Stranggießkokille und mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz (Heißkopf), insbesondere nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolierringe (3) des Isoliereinsatzes von einem im wesentlichen rohrförmigen Aufnehmer (4) umgeben sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der rohrförmige Aufnehmer (4) einen radial nach innen ragenden Bund (4a) am unteren Ende aufweist, auf dem sich die Isolierringe (3) aufstützen und der gegebenenfalls zum Abstützen des Einsatzes (7) dient.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Teil der äußeren Mantelfläche (4b) zusammen mit mindestens einem Teil einer inneren, jedoch gegenüber der zum Stranggießen dienenden strangformenden Mantelfläche (la) gegenüber dem Gußstrang zurückversetzten Mantelfläche (1b) der Kokille (1) eine Verbindungsleitung (10) zwischen dem Trennmittel-Zuführkanal (18) und der Trennmittelkammer (6) bildet.
EP85107527A 1984-07-03 1985-06-18 Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen Expired EP0167056B1 (de)

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EP0167056A2 true EP0167056A2 (de) 1986-01-08
EP0167056A3 EP0167056A3 (en) 1986-10-08
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