EP0237478A1 - Abdichtung einer Giessdüse gegen den Giessraum einer Stranggiessvorrichtung mit mindestens einem umlaufenden, flexiblen Kokillenband - Google Patents

Abdichtung einer Giessdüse gegen den Giessraum einer Stranggiessvorrichtung mit mindestens einem umlaufenden, flexiblen Kokillenband Download PDF

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EP0237478A1
EP0237478A1 EP87810106A EP87810106A EP0237478A1 EP 0237478 A1 EP0237478 A1 EP 0237478A1 EP 87810106 A EP87810106 A EP 87810106A EP 87810106 A EP87810106 A EP 87810106A EP 0237478 A1 EP0237478 A1 EP 0237478A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
mold belt
mold
casting
pouring nozzle
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Wilhelm Friedrich Lauener
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Larex AG
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Larex AG
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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
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
    • B22D11/0645—Sealing means for the nozzle between the travelling surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a sealing of a casting nozzle against the casting space of a continuous casting device with at least one flexible mold belt running with the casting material over a certain distance.
  • a known continuous casting device of this type is characterized by a so-called casting wheel, which is provided with a wheel rim internally cooled by means of a liquid (US Pat. No. 3,429,363).
  • This has a depression corresponding to the desired strand dimension to be cast over the circumference and forms three sides of the casting space with the edges of the depression on both sides.
  • the fourth side is now formed by a metal band resting on the edges and partially wrapping around the wheel rim, hereinafter referred to as the mold band, which creates a closed casting space over the circumference of the strand cross section to be cast.
  • the mold belt is usually endless and is guided and tensioned over deflection rollers in order to form a casting mold of the desired length for a given wheel diameter.
  • the mold belt is intensively cooled on the outside over the entire length of the casting space by means of an aqueous liquid. If the casting wheel is rotated by a drive, the mold belt runs along, creating a mold running with the cast material.
  • a further known continuous casting device is characterized in that the casting space is formed by two circumferential mold belts which are opposite one another at a certain distance and so-called side dams arranged between them on both sides (US Pat. No. 2,904,860 or 3,036,348).
  • Circulating, endless mold belts are usually provided, which are guided over appropriate deflection rollers and be excited. If a casting operation with interruptions is permissible, mold strips unwinding from a bundle can also be used, which are wound again after passing through the casting section or fed to the further processing as a cover layer combined with the casting material (DE Patent No. 1 508 876).
  • the heat given off by the cast material to the mold belt is dissipated by means of intensive cooling through an aqueous liquid on the back of the mold belt.
  • the melt is fed into the casting chamber by means of a feed device in the direction of the mold movement, where solidification takes place as a result of the heat removal, after which a completely or partially solidified strand emerges from the casting chamber, depending on the material to be cast.
  • So-called open or closed feed systems are used. In the open system, the melt flows through a suitable trough into the casting chamber, the inflow of the melt being regulated in a known manner. If high demands are placed on the quality of the cast strand, only a closed feed system can be used.
  • a so-called pouring nozzle is used to feed the melt into the casting chamber, which protrudes into the casting chamber and closes it backwards.
  • the material of the pouring nozzle is adapted to the properties of the molten metal.
  • the material used for this must meet the requirements in terms of temperature, thermal shock on first contact with the melt, heat conduction, erosion, chemical reaction with the melt, workability and economy.
  • ceramic materials are in the foreground, depending on the existing requirements of various types.
  • pouring nozzles come from ceramic and fiber impregnated, compressed and fired with binder and filler, based on Si O2 and Al2 O3, aluminum titanate, graphite, boron nitride, quartz, etc. to use.
  • the gap width is usually on the order of 0.1 to 0.5 mm.
  • the metallostatic pressure of the melt at the outlet of the nozzle must be regulated within narrow limits. With increasing pressure and / or decreasing viscosity or surface tension of the melt, the sealing becomes more and more important. It is now known to create an increased sealing effect by suitable shaping of the nozzle. Even with the measures described, however, the risk of flowing backwards and the associated consequences remains.
  • the aim of the present invention is now, in the case of casting devices of the two types described at the outset, to create a perfect seal of the casting space across its width between the mold belt and the casting nozzle.
  • This goal is achieved in that the mold belt is pressed against the casting nozzle by a resilient force using the means described below.
  • the contact pressure is measured so that the metallostatic pressure of the melt at the end If the nozzle does not lift the mold belt from the latter.
  • the height difference corresponds to the difference between the level height in the tundish and the height of the lower mold surface at the nozzle outlet.
  • FIG. 1 illustrates a first solution of sealing a casting nozzle with respect to a mold belt, a horizontal casting device with two mold belts being selected as an example.
  • the melt 10 flows through the nozzle 11 into the casting space 21 delimited at the top and bottom by the mold belts 13.
  • an aqueous coolant from pressure chambers 18 is guided at high speed through coolant nozzles 19 onto the back of the mold belts.
  • the mold strips 13 are pressed against the mouthpiece of the nozzle 11 by means of a bar 14 which is resiliently loaded by springs 15.
  • the bar advantageously extends over the entire casting width of the nozzle.
  • the bar can be in one piece or divided into several individual parts of any length. Plastic, metal or ceramic can be used as the material.
  • the bar preferably has a width of 8 to 12 mm and a height of the same order of magnitude.
  • the strip 14 is hydraulically loaded, pistons 16 being acted upon directly by the pressurized cooling liquid through openings 17 from the pressure chamber 18.
  • Fig. 3 shows a vertical arrangement of the casting device.
  • Another possibility is to bypass the pistons and allow the pressure medium to act directly on the strip 14 with appropriate sealing.
  • springs 15 (FIG. 1) or pistons 16 (FIG. 3) are used, they are provided at a suitable distance a (FIG. 2) and dimensioned such that the mold belt does not deviate from the metallostatic pressure at the outlet of the nozzle Nozzle is lifted off.
  • the cooling liquid is high Velocity and acts at an angle ⁇ through the coolant nozzle 19 directly on the mold belt.
  • Fig. 4 shows this solution in a vertical orientation.
  • the deflection of the mass flow of the cooling liquid by the angle ⁇ results in a force component acting on the mold belt.
  • the leakage of the coolant backwards can be kept within permissible limits by means of a labyrinth seal 22, wherein the leakage liquid can be collected in the housing of the device and returned to the coolant system.
  • the liquid stream 20 emerging from the coolant nozzle at high speed covers the entire rear surface of the mold belt with a corresponding cooling effect.
  • the not shown leadership and support of the same can be done in a known manner.
  • FIG. 5 An additional variant according to FIG. 5 is that the static liquid pressure prevailing in the chamber 18 acts on the mold belt and presses it against the casting nozzle.
  • the coolant on the belt 13 flows directly from the pressurized chamber 18 through the subsequent coolant nozzle 19. Since the kinetic energy of the liquid flow is exhausted some distance after the nozzle exit, the coolant can be replaced in a known manner at regular intervals.
  • the mold strips can also be pressed in that the mold strip is guided in such a way that it runs in a diverging direction in front of the mouth of the pouring nozzle with respect to the center line thereof and is deflected in the pouring nozzle on the pouring nozzle, as a result of the tension of the Mold belt is generated a force acting on the nozzle.
  • FIG. 6 illustrates a solution of this type in that both opposing mold belts 13 are directed via guides 22, the distance a of which is smaller than the height h of the pouring nozzle. This results in a diverging direction of the mold belt with respect to the center line CC of the pouring nozzle 11 13. As a result of the tension in the circumferential direction thereof, a force F directed against the pouring nozzle results.
  • rollers can also be provided.
  • the contact pressure can be adapted to the metallostatic pressure prevailing at the outlet of the nozzle in all of the solutions described above.
  • the principle according to the invention of sealing the casting space between the mold belt and the casting nozzle can also be used with other cooling methods.
  • cooling can also take place by spraying from nozzles arranged at short intervals or using so-called support heads, for example in accordance with EP-A 0 148 384. Since using the before lying invention between the pouring nozzle and a mold belt creates a certain friction, it is advantageous to apply a wear-resistant layer on the friction point of the nozzle. This can be done by known methods using the flame or plasma spray technique by applying a 0.1 to 0.2 mm thick layer, for example made of aluminum oxide.
  • the mouthpiece of the nozzle 11 is provided with inserted wear plates 12.
  • Materials such as aluminum oxide, silicon carbide or nitride, metal carbides, etc. are suitable for this.
  • One of the measures mentioned can prevent premature wear of the pouring nozzle.
  • the Swiss patent no. 508 433 describes a pouring nozzle with inserts made of a self-lubricating material attached near the mouth.
  • the inserts serve the purpose of guiding the mouthpiece between the rigid mold halves of a caterpillar mold in such a way that the nozzle surface does not come into contact with the mold, even claiming that the inserts protrude from the surface of the nozzle in order to provide a direct To prevent contact of the nozzle surface with the mold by providing a gap of 0.2 to 0.3 mm between the nozzle and the mold surface.
  • a sealing effect can only be achieved with a low metallostatic pressure of at most 20 to 30 mm liquid aluminum column.
  • the present invention essentially differs from the type and mode of operation in question, firstly, that the inlays do not protrude from the nozzle surface, secondly, that the inlays are as close as possible to the nozzle outlet, and thirdly, that the inlays consist of a hard, wear-resistant material, in order to increase the operating time of the nozzle under the condition that the mold belts are pressed against it and to increase the to create a free seal between the nozzle and the mold belt for all metallostatic pressures that occur practically in the casting direction, even when casting in an increasing direction.
  • two or more of the measures mentioned can be used in combination, which e.g. 1 and 3 already applies in that a certain hydrostatic and hydrodynamic pressure by the coolant is added to the pressure by means of springs or pistons. However, this combined effect can be increased.
  • the pressing and sealing device allows, in contrast to the usual known systems, the cooling of the mold belts only after the pressing or sealing point, directly at the mouth of the pouring nozzle 11, i.e. still in the area of the pouring nozzle between the pressing point and the mouth , can take place.
  • the cooling starts directly at the mouth of the pouring nozzle 11.
  • the orientation of the pouring device or the pouring process is arbitrary. Instead of horizontal or vertical, as shown, it could also be inclined or directed upwards.
  • the seal according to the invention has the advantage that it is possible to work with higher metallostatic pressures when the melt supply system is closed, be it that a relatively high pressure results as a result of the vertical arrangement, or that the level in the horizontal or upward pouring direction Tundish is higher than usual.
  • the vertical arrangement also offers advantages in terms of symmetrical cooling and generally symmetrical relationships in the casting and solidification process. The higher casting pressure leads to a safe reflow of the melt in the solidification area and thus to a high-quality structure of the cast strip.

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Abstract

Das Kokillenband (13) wird hinter der Oeffnung der Giessdüse (11) von aussen mittels einer durch Federn (15) belasteten Leiste( 14) gegen die Giessdüse (11) gepresst, wodurch unter allen Betriebsbedingungen eine zuverlässige Abdichtung des Giessraumes (21) erfolgt. Die Anpressung des Kokillenbandes (13) kann auch durch Kolben oder durch hydrostatische und/­oder hydrodynamische direkte Einwirkung des Kühlmittels von aussen erfolgen, oder es können verschiedene Massnahmen in Kombination zur Anwendung kommen. Um die Reibung und den Ver­schleiss zu begrenzen, kann die Giessdüse (11) an der Reib­stelle mit dem Kokillenband eingesetzte Verschleissplatten (12) aufweisen oder mit einer verschleissfesten Beschichtung versehen sein. Die Abdichtung gestattet, mit hohem metallo­statischem Druck zu arbeiten, was ein qualitativ hochstehen­des Produkt zu erzielen gestattet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdichtung einer Giessdüse gegen den Giessraum einer Stranggiessvorrichtung mit mindestens einem mit dem Giessgut über eine bestimmte Strecke laufenden, flexiblen Kokillenband.
  • Eine bekannte Stranggiessvorrichtung dieser Art ist gekenn­zeichnet durch ein sogenanntes Giessrad, welches mit einem mittels einer Flüssgkeit intern gekühlten Radkranz versehen ist (US-PS 3,429,363). Dieser weist über den Umfang eine der gewünschten, zu giessenden Strangdimension entsprechende Ver­tiefung auf und bildet mit den beidseitigen Rändern der Ver­tiefung drei Seiten des Giessraumes. Die vierte Seite wird nun durch ein auf den Rändern aufliegendes und den Radkranz teilweise umschlingendes Metallband gebildet, nachstehend Ko­killenband genannt, womit ein über den Umfang des zu giessen­den Strangquerschnittes geschlossener Giessraum entsteht. Das Kokillenband ist üblicherweise endlos und wird über Um­lenkrollen geführt und gespannt, um bei gegebenem Raddurch­messer eine Giessform der gewünschten Länge zu bilden. Das Kokillenband wird auf dessen Aussenseite über die ganze Län­ge des Giessraumes intensiv mittels einer wässerigen Flüs­sigkeit gekühlt. Wird das Giessrad durch einen Antrieb in Drehung versetzt, so läuft das Kokillenband mit, wodurch ei­ne mit dem Giessgut laufende Kokille geschaffen ist.
  • Eine weitere bekannte Stranggiessvorrichtung ist dadurch ge­kennzeichnet, dass der Giessraum durch zwei in bestimmtem Abstand einander gegenüberliegende, umlaufende Kokillenbän­der und beidseitig zwischen diesen angeordnet sogenannte Sei­tendämme gebildet wird (US-PS 2,904,860 oder 3,036,348).
  • Ueblicherweise werden umlaufende, endlose Kokillenbänder vor­gesehen, welche über zwecksentsprechende Umlenkrollen geführt und gespannt werden. Ist ein Giessbetrieb mit Unterbrüchen zulässig, können auch sich von einem Bund abwickelnde Kokil­lenbänder verwendet werden, welche nach dem Durchlaufen der Giessstrecke wieder gewickelt oder als Deckschicht mit dem Giessgut vereinigt der Weiterverarbeitung zugeführt werden (DE Patent Nr. 1 508 876).
  • Es ist bekannt, die beidseitig des Giessraumes angeordneten Seitendämme als endlose Ketten auszuführen. Diese Bestehen aus gelenkig und formschlüssig miteinander verbundenen Blök­ken aus Metall oder Keramik, welche genau in den Zwischen­raum der Kokillenbänder passen. Die Breite des Giessraumes wird somit durch den Abstand der Seitendämme bestimmt. Die Umlaufbahn der Seitendämme kann dabei in einer, in Bezug auf die Achsen der Umlenkrollen der Kokillenbänder, rechtwinkli­gen oder auch parallelen Ebene liegen. Ein Antrieb, wirkend auf je eine Umlenkrolle der beiden Kokillenbänder, setzt diese mit den dazwischen liegenden Seitendämmen in Umlauf, wodurch eine mit dem Giessgut wandernde Kokille besteht. Es ist auch bekannt, die Seitendämme mit einem besonderen mo­torischen Antrieb zu versehen. Die vom Giessgut an das Ko­killenband abgegebene Wärme wird mittels einer intensiven Kühlung durch eine wässerige Flüssigkeit auf der Rückseite des Kokillenbandes abgeführt. Bei Giessvorrichtungen der er­sten wie der zweiten Art wird die Schmelze mittels einer Zu­führvorrichtung in Richtung der Kokillenbewegung in den Giess­raum geleitet, wo sich infolge des Wärmeentzuges die Erstar­rung vollzieht, wonach je nach Giessgut ein ganz oder teil­weise erstarrter Strang aus dem Giessraum austritt. Es wer­den dabei sogenannte offene oder geschlossene Zufuhrsysteme benutzt. Beim offenen System fliesst die Schmelze durch ei­ne geeignete Rinne in den Giessraum, wobei der Zufluss der Schmelze in bekannter Weise geregelt wird. Werden hohe An­forderungen an die Qualität des gegossenen Stranges gestellt, kann nur ein geschlossenes Zufuhrsystem angewandt werden. Dabei wird für die Zufuhr der Schmelze in den Giessraum ei­ne sogenannte Giessdüse benützt, welche in den Giessraum ragt und diesen nach rückwärts abschliesst.
  • Der Werkstoff der Giessdüse wird den Eigenschaften der Metall­schmelze angepasst. Das dazu verwendete Material muss die Anforderung in Bezug auf Temperatur, Wärmeschock beim ersten Kontakt mit der Schmelze, Wärmeleitung, Erosion, chemische Reaktion mit der Schmelze, Bearbeitbarkeit und Wirtschaft­lichkeit erfüllen. Naturgemäss stehen hierfür keramische Werkstoffe, je nach den bestehenden Anforderungen verschiede­ner Art, im Vordergrund. Zum Beispiel kommen Giessdüsen aus mit Binder und Füllstoff imprägnierten, verdichteten und ge­brannten Keramikfasern auf Si O₂ und Al₂ O₃ Basis, Aluminium­titanat, Graphit, Bornitrid, Quarzgut u.a.m. zur Anwendung.
  • Infolge masslicher Veränderungen von Düse und Kokille durch Wärmedehnungen und Verwerfungen ist zwischen diesen Bestand­teilen üblicherweise ein gewisser lichter Spalt vorhanden, um jegliches Klemmen der Düse zu vermeiden, ansonst letztere be­schädigt wird, was zu ernsthaften Störungen des Giessbetrie­bes führt. Ueblicherweise liegt die Spaltbreite in der Grös­senordnung von 0,1 bis 0,5 mm. Infolge dieses vorzusehenden Spaltes muss der metallostatische Druck der Schmelze am Aus­tritt der Düse innerhalb enger Grenzen geregelt werden. Mit zunehmendem Druck und/oder abnehmender Viskosität oder Ober­flächenspannung der Schmelze kommt der Abdichtung immer höhe­re Bedeutung zu. Es ist nun bekannt, durch geeignete Formge­bung der Düse eine erhöhte Dichtwirkung zu schaffen. Selbst bei den beschriebenen Massnahmen bleibt jedoch die Gefahr ei­nes Rückwärtsfliessens und der damit verbundenen Folgen be­stehen.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun, bei Giessvorrich­tungen der beiden eingangs beschriebenen Arten, zwischen Ko­killenband und Giessdüse eine vollkommene Abdichtung des Giess­raumes über dessen Breite zu schaffen. Dieses Ziel wird da­durch erreicht, dass das Kokillenband unter Anwendung der nach­stehend beschriebenen Mittel durch eine nachgiebige Kraft gegen die Giessdüse gepresst wird. Der Anpressdruck wird dabei so be­messen, dass der metallostatische Druck der Schmelze am Aus­ tritt der Düse das Kokillenband von letzterer nicht abzuhe­ben vermag.
  • Als Richtwert für die Grösse der von aussen gegen die Düse gerichteten Pressung auf das Kokillenband gilt dabei:
    Figure imgb0001
  • Die Höhendifferenz entspricht dem Unterschied zwischen der Ni­veauhöhe im Tundish und der Höhe der unteren Kokillenfläche am Düsenaustritt.
  • Die Erfindung wird nun anhand einiger in der Zeichnung dar­gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:
    • Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt mit elastischer Anpressung der Kokillenbänder gegen die Giess­düse,
    • Figur 2 zeigt eine Teilansicht einer Abdicht- und Kühleinheit von innen, und die
    • Figur 3 bis 6 zeigen weitere Ausführungsbeispiele.
  • Fig. 1 veranschaulicht eine erste Lösung einer Abdichtung einer Giessdüse gegenüber einem Kokillenband, wobei als Beispiel eine horizontale Giessvorrichtung mit zwei Kokillenbändern gewählt wird. Die Schmelze 10 fliesst durch die Düse 11 in den durch die Kokillenbänder 13 oben und unten begrenzten Giessraum 21. Um eine Ueberhitzung der Kokillenbänder 13 zu verhindern, wird eine wässerige Kühlflüssigkeit aus Druckkammern 18 unter hoher Geschwindigkeit durch Kühlmitteldüsen 19 auf die Rück­seite der Kokillenbänder geführt. Um eine spaltfreie Abdich­tung des Giessraumes durch die Giessdüse zu gewährleisten, werden die Kokillenbänder 13 mittels einer durch Federn 15, nachgiebig belasteten Leiste 14 gegen das Mundstück der Düse 11 gedrückt.
  • Vorteilhafterweise erstreckt sich die Leiste dabei über die ganze Giessbreite der Düse. Die Leiste kann dabei einteilig oder in mehrere Einzelteile von beliebiger Länge geteilt sein. Als Material kann Kunststoff, Metall oder Keramik ver­wendet werden. Je nach der Abmessung der Düse weist die Lei­ste vorzugsweise eine Breite von 8 bis 12 mm und eine Höhe in derselben Grössenordnung auf.
  • Gemäss Fig. 3 ist die Leiste 14 hydraulisch belastet, wobei Kolben 16 durch Oeffnungen 17 aus der Druckkammer 18 direkt mit der unter Druck stehenden Kühlflüssigkeit beaufschlagt werden. Fig. 3 zeigt eine vertikale Anordnung der Giessvor­richtung.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Kolben 16 durch ein besonde­res Drucksystem hydraulisch oder pneumatisch zu belasten.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, unter Umgehung der Kolben, das Druckmittel bei entsprechender Abdichtung direkt auf die Leiste 14 wirken zu lassen.
  • Werden Federn 15 (Fig. 1) oder Kolben 16 (Fig. 3) angewandt, so werden diese in geeigneter Distanz a (Fig.2) vorgesehen und so bemessen, dass das Kokillenband durch den am Austritt der Düse herrschenden metallostatischen Druck nicht von der Düse abgehoben wird.
  • Eine weitere Möglichkeit, ein Kokillenband gegen die Düse zu pressen, besteht darin, dass die Kühlflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit und unter dem Winkel α durch die Kühlmittel­düse 19 direkt auf das Kokillenband wirkt. Fig. 4 zeigt die­se Lösung in vertikaler Orientierung. Infolge Umlenkung des Massenstromes der Kühlflüssigkeit um den Winkel α ergibt sich eine auf das Kokillenband wirkende Kraftkomponente. Der Leckverlust der Kühlflüssigkeit nach rückwärts kann mittels einer Labyrinthdichtung 22 in zulässigen Grenzen gehalten werden, wobei die Leckflüssigkeit im Gehäuse der Vorrichtung gesammelt und in das Kühlmittelsystem zurückgeführt werden kann. Der aus der Kühlmitteldüse mit hoher Geschwindigkeit austretende Flüssigkeitsstrom 20 bedeckt mit entsprechender Kühlwirkung die ganze rückseitige Fläche des Kokillenbandes. Die nicht eingezeichnete Führung und Abstützung desselben kann in bekannter Weise erfolgen.
  • Eine zusätzliche Variante gemäss Fig. 5 besteht darin, dass der in der Kammer 18 herrschende, statische Flüssigkeitsdruck auf das Kokillenband wirkt und dieses gegen die Giessdüse presst. Dabei strömt die Kühlflüssigkeit auf dem Band 13 di­rekt aus der unter Druck stehenden Kammer 18 durch die an­schliessende Kühlmitteldüse 19. Da die kinetische Energie des Flüssigkeitsstromes in einiger Distanz nach dem Düsen­austritt erschöpft ist, kann in bekannter Art das Kühlmittel in regelmässigen Abständen ersetzt werden.
  • Bei geradlinig verlaufenden Kokillenräumen kann die Anpres­sung der Kokillenbänder auch dadurch erfolgen, dass das Ko­killenband so geführt wird, dass es vor der Mündung der Giessdüse gegenüber der Mittellinie derselben in divergieren­der Richtung läuft und auf der Giessdüse in die Giessrichtung umgelenkt wird, wodurch infolge der Spannung des Kokillenban­des eine auf die Düse wirkende Kraft erzeugt wird. Fig. 6 illustriert eine Lösung dieser Art, indem beide einander ge­genüberliegenden Kokillenbänder 13 über Führungen 22 gelenkt werden, deren Distanz a kleiner ist als die Höhe h der Giess­düse. Damit ergibt sich gegenüber der Mittellinie C-C der Giessdüse 11 eine divergierende Richtung des Kokillenbandes 13. Infolge der Spannung derselben in Umfangsrichtung resul­tiert eine gegen die Giessdüse gerichtete Kraft F.
  • Anstelle von festen Führungen 22 können auch Rollen vorgese­hen werden.
  • Ist A der Querschnitt eines Kokillenbandes, σ die in diesem herrschende Zugspannung und β der auf der Giessdüse vorhande­ne Umlenkwinkel, so wird:

        F = A * σ * sin β      (II)
  • Weist ein Kokillenband beispielsweise eine Dicke von 0,7 mm und eine Breite von 1000 mm auf, und beträgt die Zugspannung in Um­fangsrichtung σ = 25 N/mm^2, so wird bei einem Winkel von bei­spielsweise β = 1° die Anpresskraft auf die Giessdüse

        F = 1000 * 0,7 * 25 * sin 1° = 305 N
  • Auf die praktische Anwendung bezogen, kann damit nach Glei­chung (I) ein metallostatischer Druck entsprechend einer flüs­sigen Metallsäule in der Grössenordnung vom 700 mm Aluminium oder 250 mm Stahl mit Sicherheit abgedichtet werden.
  • Durch entsprechende Veränderung der massgebenden Parameter kann die Anpresskraft bei allen vorgängig beschriebenen Lösungen dem am Austritt der Düse herrschenden metallostatischen Druck angepasst werden.
  • Unabhängig von den in der Beschreibung angegebenen Methoden der Zuführung der Kühlflüssigkeit auf das Kokillenband, kann das erfindungsgemässe Prinzip der Abdichtung des Giessraumes zwischen Kokillenband und Giessdüse auch bei anderen Kühl­methoden angewandt werden. Beispielsweise kann eine Kühlung auch durch Bespritzen aus in geringen Abständen angeordneten Düsen oder unter Verwendung von sogenannten Tragköpfen, z.B. gemäss EP-A 0 148 384 erfolgen. Da unter Anwendung der vor­ liegenden Erfindung zwischen der Giessdüse und einem Kokillen­band eine gewisse Reibung entsteht, ist es vorteilhaft, auf der Reibstelle der Düse eine verschleissfeste Schicht anzu­bringen. Dies kann durch bekannte Methoden unter Anwendung der Flamm- oder Plasmaspritztechnik erfolgen, indem eine 0,1 bis 0,2 mm dicke Schicht, z.B. aus Aluminiumoxyd, aufgebracht wird.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Mundstück der Düse 11 mit eingelegten Verschleissplatten 12 versehen wird. Hierfür eignen sich Werkstoffe wie Aluminiumoxyd, Sili­ziumkarbid oder -nitrid, Metallkarbide, u.a.m. Durch eine der erwähnten Massnahmen kann ein vorzeitiger Verschleiss der Giessdüse verhindert werden.
  • Die schweizerische Patentschrift Nr. 508 433 beschreibt eine Giessdüse mit in der Nähe der Mündung angebrachten Einlagen aus einem selbstschmierenden Werkstoff. Die Einlagen dienen dabei dem Zweck, das Mundstück zwischen den starren Kokillen­hälften einer Raupenkokille so zu führen, dass eine Berührung der Düsenoberfläche mit der Kokille nicht stattfindet, wobei sogar darauf Anspruch erhoben wird, dass die Einlagen aus der Oberfläche der Düse hervorstehen, um eine direkte Berührung der Düsenoberfläche mit der Kokille zu verhindern, indem zwischen Düse und Kokillenfläche ein Spalt von 0,2 bis 0,3 mm vorgesehen wird. Eine Dichtwirkung kann dabei erfahrungsge­mäss nur bei einem geringen metallostatischen Druck von höch­stens 20 bis 30 mm flüssiger Aluminiumsäule erreicht werden.
  • Von der betreffenden Bauart und Wirkungsweise unterscheidet sich die vorliegende Erfindung wesentlich darin, erstens dass die Einlagen nicht aus der Düsenoberfläche hervorstehen, zwi­tens dass sich die Einlagen so nahe wie möglich am Düsenaus­tritt befinden und drittens, dass die Einlagen aus einem har­ten, verschleissfesten Material bestehen, um die Betriebs­dauer der Düse unter der Bedingung, dass die Kokillenbänder gegen diese gedrückt werden, zu erhöhen und um eine einwan­ freie Abdichtung zwischen Düse und Kokillenband bei allen, auch beim Giessen in steigender Richtung praktisch vorkommen­den metallostatischen Drücken im Giessraum zu schaffen.
  • Wie schon angedeutet, können zwei oder mehr der genannten Massnahmen in Kombination angewendet werden, was z.B. im Fal­le der Fig. 1 und 3 schon zutrifft, indem sich zu der An­pressung mittels Federn bzw. Kolben auch eine gewisse hydro­statische und hydrodynamische Anpressung durch die Kühlflüs­sigkeit addiert. Diese kombinierte Wirkung kann aber noch ge­steigert werden.
  • Die erfindungsgemässe Anpress- und Abdichtvorrichtung er­laubt, dass im Gegensatz zu den üblichen bekannten Anlagen, die Kühlung der Kokillenbänder erst nach der Anpress- bzw. Abdichtstelle, direkt an der Mündung der Giessdüse 11, also noch im Bereiche der Giessdüse zwischen der Anpressstelle und der Mündung, stattfinden kann. Im Fall der Ausführung nach Fig. 1 und 3 setzt die Kühlung direkt an der Mündung der Giess­düse 11 ein. Damit ist u.a. der Vortil verbunden, dass die Kokillenbänder vorgewärmt in den Bereich der Giessdüse einlau­fen und dort nicht mehr stark zusätzlich erhitzt werden. Es können damit Faltenbildungen und sonstige unerwünschte Ver­formungen der Kokillenbänder infolge starker Wärmedehnung ver­mieden werden.
  • Wie schon gezeigt, ist die Orientierung der Giessvorrichtung bzw. des Giessvorgangs beliebig. Statt horizontal oder ver­tikal, wie dargestellt, könnte sie auch beliebig geneigt oder aufwärts gerichtet sein. Die erfindungsgemässe Abdichtung hat in jedem Falle den Vorteil, dass man bei geschlossenem Zufuhr­system der Schmelze mit höheren metallostatischen Drücken ar­beiten kann, sei es dass ein relativ hoher Druck infolge der vertikalen Anordnung resultiert, sei es, dass bei horizontaler oder aufwärts verlaufender Giessrichtung das Niveau im Tundish höher als bisher üblich liegt. Die vertikale Anordnung bietet ausserdem Vorteile hinsichtlich symmetrischer Kühlung und überhaupt symmetrischer Verhältnisse beim Giess- und Erstar­rungsvorgang. Der höhere Giessdruck führt zu einem sicheren Nachfliessen der Schmelze im Erstarrungsbereich und damit zu einem hochwertigen Gefüge des gegossenen Bandes.
  • Bei Giessvorrichtungen mit zwei Kokillenbändern ist es mög­lich, eine Anpressung an die Giessdüse auch nur bei einem Kokillenband vorzusehen, und das andere gegenüberliegend mit­tels einer festen Führung unnachgiebig abzustützen. Das ein­seitig an die Düse gepresste Kokillenband bewirkt auch ein Aufliegen der Giessdüse auf dem gegenüberliegenden, fest ab­gestützten Kokillenband, so dass eine Abdichtung auf dieser Seite ebenfalls gewährleistet ist.
  • Bisher ist angenommen worden, es erfolge ein Andrücken eines oder zweier Kokillenbänder von aussen gegen die Giessdüse. Es wäre jedoch auch möglich, an den Aussenseitn der Giess­düse genügend hitzebeständige Leisten vorzusehen und diesel­ben elastisch oder unter metallostatischem Druck von innen gegen die Kokillenbänder anzudrücken, die aussen im Bereiche der Leisten durch starre, beispielsweise durch Kühlwasserdü­sen gebildete, Widerlager anliegen. Es ist auch möglich, die Mündung der Giessdüse an sich dehnbar zu gestalten und die Mündungsränder durch den metallostatischen Druck zur Abdich­tung gegen die Innenseite der Kokillenbänder zu drücken.

Claims (10)

1. Abdichtung einer Giessdüse (11) gegen den Giessraum (21) einer Stranggiessvorrichtung mit mindestens einem mit­laufenden, flexiben Kokillenband (13), dadurch gekenn­zeichnet, dass das Kokillenband (13) nachgiebig gegen die Giessdüse (11) gedrückt wird, womit der Giessraum (21) über dessem Breite gegenüber der Giessdüse abge­dichtet ist.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspressung des Kokillenbandes (13) gegen die Giess­düse (11) über eine elastisch belastete Leiste (14) er­folgt, welche auf die Rückseite des Kokillenbandes (13) drückt.
3. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspressung des Kokillenbandes (13) über eine pneu­matisch oder hydraulisch belastete Leiste (14) erfolgt, welche auf die Rückseite des Kokillenbandes (13) drückt.
4. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Leiste (14) aus Kunststoff besteht.
5. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anspressdruck des Kokillenbandes (13) gegen die Giess­düse (11) dynamisch und/oder statisch durch die Kühlflüs­sigkeit erfolgt.
6. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kokillenband (13) so geführt wird, dass es vor der Mündung der Giessdüse (11) gegenüber der Mittellinie (C-C) derselben in divergierender Richtung läuft und auf der Giessdüse (11) in die Giessrichtung umgelenkt wird, wodurch infolge der Spannung des Kokillenbandes (13) eine auf die Giessdüse (11) wirkende Kraft erzeugt wird.
7. Abdichtung nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Anpressdruck des Kokillenbandes ge­gen die Giessdüse (11) kombiniert durch mehrere Mittel er­folgt.
8. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Giessdüse (11) auf der Reibstelle mit dem Kokillenband (13) eine verschleissfeste Schicht aufweist.
9. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Giessdüse (11) an der Reibstelle mit dem Kokillenband (13) eingesetzte Verschleissplatten (12) aufweist.
10. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Kühlung des Kokillenbandes (13) direkt am Düsenaustritt einsetzt.
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