EP0566865A1 - Gas- und Trennmittelzuführungs- und Verteilungssystem für eine Vorrichtung zum Stranggiessen - Google Patents

Gas- und Trennmittelzuführungs- und Verteilungssystem für eine Vorrichtung zum Stranggiessen Download PDF

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EP0566865A1
EP0566865A1 EP93104224A EP93104224A EP0566865A1 EP 0566865 A1 EP0566865 A1 EP 0566865A1 EP 93104224 A EP93104224 A EP 93104224A EP 93104224 A EP93104224 A EP 93104224A EP 0566865 A1 EP0566865 A1 EP 0566865A1
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EP
European Patent Office
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intermediate element
mold
feed channels
opening edge
channels
Prior art date
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Granted
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EP93104224A
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English (en)
French (fr)
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EP0566865B1 (de
Inventor
Wolfgang Dr. Schneider
Manfred Langen
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MAERZ-GAUTSCHI INDUSTRIEOFENANLAGEN GmbH
Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Original Assignee
Vereinigte Aluminium Werke AG
Vaw Aluminium 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
    • B22D11/07—Lubricating the moulds
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous casting of metal with the supply of a release agent or a release agent mixture to the surface of the cast strand with feed channels for at least one release agent or a release agent mixture, the outlet openings of which in an intermediate region between a hot head, through the open cross section of which metal melt is fed, and a mold , in the open cross section of which the molten metal solidifies, where an intermediate element with a central open cross section is provided between the hot head and the mold, the surfaces of which, together with the adjacent surfaces of the hot head and / or the mold, at least the end sections leading directly to the outlet openings of the feed channels.
  • Separating oils in particular when adding gases - namely air or inert gas - have been found to be a suitable separating agent, each of which is supplied under pressure, a gas-oil mixture being formed due to the pressure and temperature conditions prevailing in the mold.
  • the system of bores and ring channels provided in the mold is complicated.
  • the corresponding ring body which has radial bores on the back and possibly circumferential grooves, is expensive, complicated and not reliable in operation, since clogging of its porous structure due to thickened separating oil cannot be ruled out.
  • EP 0 218 855 B1 discloses a device of the type mentioned in the introduction, in which ring channels are provided by ring grooves in an intermediate element and / or in a surface of the mold, which are provided with bores in the hot head or in the mold with separating oil or gaseous Separation medium are supplied, and from which annular gaps lead to the transition area between the hot head and the mold, which open behind the recess in the casting direction and which are formed by annular surfaces of the hot head of the intermediate element and the mold.
  • the device specified herewith requires a very high production outlay, since fit surfaces have to be manufactured very precisely on all three parts in order to exactly maintain the exit width of the annular gaps.
  • the surface parts that directly form the gaps must be manufactured very precisely, with slight inaccuracies, e.g. when the hot head, the intermediate element and the mold are centered, cause uneven gap widths with respect to one another, so that completely unusable results are produced on the cast strand due to uneven release agent supply.
  • the present invention has for its object to improve a device of the type mentioned in such a way that increased accuracy in the generation of the channel cross sections of the feed channels can be achieved with simple, inexpensive means.
  • the solution to this is that the intermediate element is a sheet metal part and that at least up to the opening edge end sections of the feed channels are worked into the surface of the intermediate element and / or the upper side of the mold at a constant depth.
  • a photochemical etching method and, alternatively, a laser cutting method are proposed.
  • channels of constant depth and thus precisely to be observed Channel cross-section can be produced with simple means with greater accuracy.
  • the etching or laser cutting of the channels will refer to the surfaces of the intermediate element.
  • the subject matter of the invention also includes the etching and laser cutting of corresponding channels in the top of the mold, which is also made of metal. Due to the relatively resilient design of the intermediate element as a thin-walled sheet metal part, inaccuracies in the respective counter surfaces of the hot head and the mold can be compensated for without the channel depths being significantly changed.
  • the channel width will usually be constant, so that the flow resistance is optimized with a constant channel cross section. However, it is also possible for the end sections to be tapered in the manner of a nozzle, so that an increased exit speed is achieved.
  • the preferred material suitable for the etching and laser cutting of the feed channels is stainless steel or copper alloys for the intermediate element.
  • the preferred thickness of the intermediate element is between 0.1 and 5 mm, in particular between 0.5 and 2 mm. This is good workability.
  • the feed channels for the separation media are expanded in a nozzle shape towards the opening edge.
  • the expansion angle can be between 13 and 17 °, preferably it is 15 °. It is particularly advantageous if the channels are designed so that the dividers do not run to the opening edge, but end at a distance of 0.5 to 2 mm before the opening edge. This causes the supplied media to meet in front of the opening edge, thereby making the release of the separation medium more uniform.
  • the intermediate element is formed in one piece and in a ring or rectangular shape.
  • the intermediate element is also possible to use multi-part intermediate elements which each consist of individual strips delimiting the free opening cross-section.
  • the opening edge of the intermediate element can be flush with the wall of the mold and exposed to the cross-sectional opening of the mold.
  • the end sections of the feed channels for the release agent open essentially radially to the casting direction of the strand.
  • the opening edge of the intermediate element can be covered by an overhang of the hot head and the end sections of the feed channels open into grooves in the opening edge of the intermediate element. If the cross-sectional opening of the mold is somewhat less than the opening edge, essentially a rectified inflow of the separating agent is possible with respect to the direction of manufacture of the cast strand.
  • the feed channels i.e. the opening end sections consist of individual depressions which run essentially perpendicular to the opening edge of the intermediate element and which are preferably at a uniform distance from one another for uniform distribution of the separating means.
  • parallel connecting sections are provided at a distance from the opening edge, also in the form of recessed channels or in the form of complete slots in the intermediate element, which are connected to connecting channels in the mold or in the hot head for supplying release agent.
  • outlet opening for the gaseous separation medium is located in the direction of the casting strand before or above the outlet openings for the separation oil.
  • Seals can be provided between the individual feed channels and / or between the connecting channels running at a distance from the opening edge, which seals are embedded in particular in grooves in the surface of the hot head and / or the mold.
  • a trough 1 which has a common open liquid level with a hot head 12, below which a water-cooled mold 2 can be seen.
  • the liquid melt solidifies in the area of the mold, a miniscus being formed downwards and solidifying to form the ingot 3, which sits on a sprue 4 below, which is pulled downwards by a table 5.
  • Draining oil is designated 13.
  • a gaseous separation medium and a separation oil are supplied in the intermediate area between the hot head 12 and the mold 2.
  • Corresponding feed devices are shown for this. 6 shows an interface to a gas supply system, in particular the compressed air system of an operating system.
  • a reducing valve 7 In the further line there is a reducing valve 7, a volume flow device 8 and a pressure measuring device 9.
  • a reservoir 14, a pump 11 and a flow measuring instrument 10 are shown for the separating oil. It can be seen that the mold has a recess in the casting direction with respect to the hot head.
  • a hot head 21, a mold 22 and an intermediate sheet-metal intermediate element 23 can be seen in FIG.
  • the corresponding surface 27 of the mold, the opening edge, recedes in relation to the surface 26 of the hot head that lies with the free opening cross section 28 of the intermediate element 23 is flush with the surface 27 of the mold.
  • a clamping element 24 lies outside the hot head.
  • the mold 22 has a cooling water chamber 25 in the usual way. Internal bores 29 are connected to the cooling water chamber 25 and lead into the vicinity of the surface 27 of the mold.
  • individual feed channels 30 lying perpendicular to the opening edge 28 are etched at the same distance from one another and / or laser-cut, which are connected to one another on the back by at least one connecting channel 31, which is designed as a slot.
  • the slot-shaped connecting channel 31 lies above a supply channel 32 designed as an open groove in the mold, which can be connected via at least one bore 33 to a first gas or release agent supply source.
  • seals 34, 35 inserted in grooves are provided running in parallel.
  • second feed channels 36 are etched into the surface or laser cut, which are connected to one another by means of a connecting channel 37 designed as an open groove in the mold. It is also possible to partially or exclusively form a transverse connecting channel in the surface of the intermediate element.
  • a feed channel to the connecting channel 37 lies in a different sectional plane and is not shown here. This feed channel connects the channel 37 to the supply channel 38 and is connected at least with a bore to a gas or release agent reservoir.
  • FIG. 1 An example of an intermediate element 23 is shown in plan view in FIG.
  • the central cross-sectional opening 40 not previously designated, can be seen, which in this case has an essentially rectangular cross-section.
  • Perpendicular to the opening edge 28, circumferentially distributed and etched and laser-cut feed channels 30 end at substantially the same intervals and are connected to one another via individual rear slot-shaped connecting channels 31.
  • Each of the connecting channels 31 requires a separate feed hole in the mold or in the hot head.
  • An intermediate element 23 ' is shown in FIG. 5, which is round overall and thus forms a central cross-sectional opening 40'. Perpendicular to the opening edge 28 ', circumferentially distributed, etched or laser-cut feed channels 30' end at substantially the same intervals. These are via individual slot-shaped part-circular connecting channels 31 'connected to each other. Each of the connecting channels 31 'requires a separate feed hole in the mold or in the hot head. In terms of function, the details shown here correspond to those in FIG. 3.
  • FIG. 6 details of an intermediate element 23 ′′ with a straight opening edge 28 ′′ can again be seen, towards which feed channels 30 ′′ and 36 ′′ run, of which the former communicate with one another via a connecting channel 31 ′′.
  • the feed channels 30 ′′ and 36 ′′ are tapered in a nozzle shape towards the opening edge 28 ′′, so that the media supplied emerge at an increased speed or pressure.
  • FIG. 7 shows the preferred variant of an intermediate element 23 '' 'with a straight opening edge 28' '' into which the feed channels 30 '' 'and 36' '' open.
  • the widening angle y of the nozzle-shaped feed channels 30 '' ' is 15 ° in the example, but can in principle also be 13 or 17 °.
  • the feed channels 30 ′′ ′′ are designed such that the separating webs 15 arranged between them do not run up to the opening edge 28 ′′ ′′ but end at a distance b before the opening edge.
  • the distance b can be between 0.5 and 2 mm, as a result of which an equalization is achieved before the supplied media exit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Vorrichtung zum Stranggießen von Metall unter Zufuhr eines Trennmittels (13) oder eines Trennmittelgemisches zur Oberfläche des Gußstranges mit Zuführkanälen (30,36) für zumindest ein Trennmittel oder ein Trennmittelgemisch, deren Austrittsöffnungen in einem Zwischenbereich zwischen einem Heißkopf (21), durch dessen offenen Querschnitt Metallschmelze zugeführt wird, und einer Kokille, in deren offenem Querschnitt die Metallschmelze erstarrt, münden, wobei zwischen dem Heißkopf und der Kokille (22) ein Zwischenelement mit einer zentralen Querschnittsöffnung vorgesehen ist, dessen Oberflächen zusammen mit den angrenzenden Oberflächen des Heißkopfes und/oder der Kokille zumindest die unmittelbar zu den Austrittsöffnungen führenden Endabschnitte der Zuführkanäle (30,36) bilden, wobei das Zwischenelement ein Blechteil ist und daß zumindest bis zur Öffnungskante verlaufenden Endabschnitte der Zuführkanäle in die Oberfläche des Zwischenelementes und/oder in die Oberseite der Kokille mit konstanter Tiefe eingearbeitet sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metall unter Zufuhr eines Trennmittels oder eines Trennmittelgemisches zur Oberfläche des Gußstranges mit Zuführkanälen für zumindest ein Trennmittel oder ein Trennmittelgemisch, deren Austrittsöffnungen in einem Zwischenbereich zwischen einem Heißkopf, durch dessen offenen Querschnitt Metallschmelze zugeführt wird, und einer Kokille, in deren offenem Querschnitt die Metallschmelze erstarrt, münden, wobei zwischen dem Heißkopf und der Kokille ein Zwischenelement mit einem zentralen offenen Querschnitt vorgesehen ist, dessen Oberflächen zusammen mit den angrenzenden Oberflächen des Heißkopfes und/ oder der Kokille zumindest die unmittelbar zu den Austrittsöffnungen führenden Endabschnitte der Zuführkanäle bilden. Zwischen dem Heißkopf und der wassergekühlten Kokille ist hierbei in Gießrichtung gesehen ein Rücksprung im Öffnungsquerschnitt vorgesehen; die im Bereich des Heißkopfes noch flüssige Metallschmelze tritt in diesen Rücksprung ein, so daß der Gießstrang im wesentlichen den Öffnungsquerschnitt der Kokille annimmt. Es hat sich als notwendig erwiesen, in diesem Bereich ein Trennmittel oder ein Trennmittelgemisch zum Gießstrang zuzuführen, damit ein unmittelbarer Kontakt mit der Oberfläche der Kokille vermieden wird. Dies ist Voraussetzung, daß der Strang eine gute Oberflächenqualität erhält. Dies ist besonders dann erforderlich, wenn die Stranggußerzeugnisse in der Weiterverarbeitung plastisch umgeformt werden sollen, ohne daß zuvor Oberflächenschichten mechanisch entfernt werden sollen. Bei unzureichender oder nicht gleichmäßig geregelter Trennmittelzuführung können je nach Randbedingungen Oberflächen- und Randgefügefehler des Gießstranges entstehen. Dazu gehören insbesondere auch Oberflächensteigerungen, d.h. eine Inhomogenität in der Gefügestruktur in Oberflächennähe. Als geeignetes Trennmittel haben sich Trennöle, insbesondere bei Zumischung von Gasen - nämlich Luft oder Inertgas - herausgestellt, die jeweils unter Druck zugeführt werden, wobei aufgrund der in der Kokille herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen sich ein Gas-Öl-Gemisch bildet.
  • Die grundlegenden Probleme sind bekannt. Ebenso ist es bekannt, daß eine genaue Ölmengen- und Gasmengendosierung erfolgen muß, d.h. die Zufuhr ist während des Prozesses zu regeln, wobei die entsprechenden Förderdrücke bzw. Fördergeschwindigkeiten beeinflußbar sein müssen.
  • Aus der DE 33 38 184 C2 ist es bekannt, in die Kokillenwand im Übergangsbereich zwischen Heißkopf und Kokille einen porösen Ringkörper einzusetzen, auf dessen Rückseite Ringkanäle für die Zufuhr von Trennöl und Gas liegen. Die Trennmittel sollen sich im porösen Ringkörper vermischen und dosiert zum Gußstrang hinzutreten.
  • Das hierbei vorgesehene System von Bohrungen und Ringkanälen in der Kokille ist kompliziert. Der entsprechende Ringkörper, der rückseitig radiale Bohrungen und ggfs. Umfangsnuten hat, ist teuer, kompliziert und im Betrieb nicht zuverlässig, da ein Zusetzen seiner porösen Struktur durch verdicktes Trennöl nicht ausgeschlossen werden kann.
  • Aus der EP 0 218 855 B1 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der Ringkanäle durch Ringnuten in einem Zwischenelement und/oder in einer Fläche der Kokille vorgesehen sind, die über Bohrungen im Heißkopf bzw. in der Kokille mit Trennöl bzw. gasförmigen Trennmedium versorgt werden, und von denen aus Ringspalte zu dem Übergangsbereich zwischen dem Heißkopf und der Kokille führen, die hinter dem genannten Rücksprung in Gießrichtung münden und die von ringförmigen Oberflächen des Heißkopfes des Zwischenelementes und der Kokille gebildet werden. Die hiermit angegebene Vorrichtung erfordert einen sehr hohen Fertigungsaufwand, da an allen drei Teilen Passungsflächen sehr genau gefertigt werden müssen, um die Austrittsbreite der Ringspalte genau einzuhalten. Genauso müssen die Oberflächenteile, die unmittelbar die Spalte bilden, sehr genau gefertigt werden, wobei geringe Ungenauigkeiten, z.B. bei der Zentrierung des Heißkopfes, des Zwischenelementes und der Kokille zueinander ungleichmäßige Spaltbreiten verursachen, so daß ganz unbrauchbare Ergebnisse aufgrund ungleicher Trennmittelzufuhr am Gußstrang entstehen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine erhöhte Genauigkeit bei der Erzeugung der Kanalquerschnitte der Zuführkanäle mit einfachen, kostengünstigen Mitteln erzielt werden kann. Die Lösung hierfür besteht darin, daß das Zwischenelement ein Blechteil ist und daß zumindest bis zur Öffnungskante verlaufenden Endabschnitte der Zuführkanäle in die Oberfläche des Zwischenelementes und/oder der Kokillenoberseite mit konstanter Tiefe eingearbeitet sind. Hierfür wird erfindungsgemäß ein photochemisches Ätzverfahren und alternativ ein Laserschnittverfahren vorgeschlagen. Auf diese Weise können Kanäle konstanter Tiefe und damit genau einzuhaltenden Kanalquerschnittes mit einfachen Mitteln mit größerer Genauigkeit hergestellt werden. In bevorzugter Weise wird sich das Ätzen bzw. das Laserschneiden der Kanäle auf die Oberflächen des Zwischenelementes beziehen. Der Gegenstand der Erfindung schließt in gleicher Weise jedoch auch das Ätzen und das Laserschneiden entsprechender Kanäle in der Oberseite der ebenfalls aus Metall bestehenden Kokille ein. Durch die relativ nachgiebige Ausführung des Zwischenelementes als dünnwandiges Blechteil sind Ungenauigkeiten in den jeweiligen Gegenflächen des Heißkopfes und der Kokille auszugleichen, ohne daß hierbei die Kanaltiefen wesentlich verändert werden. Üblicherweise wird die Kanalbreite konstant sein, so daß bei konstantem Kanalquerschnitt der Strömungswiderstand optimiert ist. Es ist jedoch auch möglich, daß die Endabschnitte düsenartig verjüngt sind, so daß eine erhöhte Austrittsgeschwindigkeit erzielt wird. Als bevorzugtes, für das Ätzen und Laserschneiden der Zuführkanäle geeignetes Material wird Edelstahl oder Kupferlegierungen für das Zwischenelement vorgeschlagen. Die bevorzugte Dicke des Zwischenelements beträgt zwischen 0,1 und 5 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 2 mm. Hierbei ist eine gute Bearbeitbarkeit gegeben.
  • Um eine möglichst gute Durchmischung und Homogenisierung des zugeführten Trennmediums zu erreichen, sind die Zufuhrkanäle für die Trennmedien zur Öffnungskante hin düsenförmig erweitert. Grundsätzlich kann der Erweiterungswinkel zwischen 13 und 17° liegen, vorzugsweise beträgt er 15°. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kanäle so ausgebildet sind, daß die Trennstege nicht bis zur Öffnungskante vorlaufen, sondern in einer Entfernung von 0,5 bis 2 mm vor der Öffnungskante enden. Dadurch kommt es vor der Öffnungskante zu einem Zusammentreffen der zugeführten Medien, wodurch der Austritt des Trennmediums vergleichmäßigt wird.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist das Zwischenelement einstückig und ring- oder rechteckförmig ausgebildet. Bei vom runden Querschnitt abweichenden Formen der zentralen Querschnittsöffnung des Heißkopfes und der Kokille ist es jedoch auch möglich, mehrteilige Zwischenelemente zu verwenden, die jeweils aus den freien Öffnungsquerschnitt begrenzenden einzelnen Streifen bestehen.
  • Nach einer ersten Alternative kann die Öffnungskante des Zwischenelementes bündig mit der Wandung der Kokille abschließen und zur Querschnittsöffnung der Kokille freiliegen. Hierbei münden die Endabschnitte der Zuführkanäle für das Trennmittel im wesentlichen radial zur Gießrichtung des Stranges.
  • Nach einer zweiten Alternative kann die Öffnungskante des Zwischenelementes von einem Überhang des Heißkopfes verdeckt sein und die Endabschnitte der Zuführkanäle in Nuten in der Öffnungskante des Zwischenelementes münden. Bei gegenüber der Öffnungskante etwas zurückgenommener Querschnittsöffnung der Kokille ist hierbei im wesentlichen eine gleichgerichtete Zuströmung des Trennmittels in Bezug auf die Herstellrichtung des Gußstranges möglich.
  • Die Zuführkanäle, d.h. die sich öffnenden Endabschnitte bestehen aus einzelnen im wesentlichen senkrecht zur Öffnungskante des Zwischenelementes verlaufenden Vertiefungen, die zur gleichmäßigen Verteilung des Trennmittels bevorzugt voneinander gleichmäßigen Abstand haben. Zur konstruktiven Vereinfachung sind in weiterhin bevorzugter Ausführung mit Abstand zur Öffnungskante parallel verlaufende Verbindungsabschnitte und zwar ebenfalls in Form von vertieften Kanälen oder in Form von vollständigen Schlitzen im Zwischenelement vorgesehen, die mit Anschlußkanälen in der Kokille oder im Heißkopf zur Versorgung mit Trennmittel verbunden sind.
  • Wenn zwei verschiedene Trennmittel oder Trennmittelgemische, insbesondere Trennöl und gasförmiges Trennmedium zugeführt werden, ist es günstig, zwei vollkommen getrennte Systeme von Zuführkanälen vorzusehen, wobei eines davon mit einer Versorgungsquelle für ein gasförmiges Medium und das andere mit einer Versorgungsquelle für ein Trennöl verbunden ist. Dies erlaubt eine konstruktiv einfache Ausgestaltung von Zuführkanälen auf der Oberseite und der Unterseite des Zwischenelementes. Darüber hinaus ist es für die Förderung und Zumessung günstig, wenn sich der Öl-Gas-Gemisch erst im Bereich der Kokille bildet. Um eine intensive Vermischung und Nebelbildung sicherzustellen, ist es weiterhin vorteilhaft, Zuführkanäle auf beiden Seiten des Zwischenelementes in unmittelbarer Zuordnung zueinander, d.h. mit untereinander gleichen seitlichen Abständen und jeweils paarweise unmittelbar übereinander auf der Oberseite und der Unterseite des Zwischenelementes auszuführen. Hierbei ist es weiterhin günstig, daß die Austrittsöffnung für das gasförmige Trennmedium in Richtung des Gießstranges vor bzw. über den Austrittsöffnungen für das Trennöl liegen. Zwischen den einzelnen Zuführkanälen und/oder zwischen den mit Abstand von der Öffnungskante verlaufenden Verbindungskanälen können in weiterhin günstiger konstruktiver Ausgestaltung Dichtungen vorgesehen sein, die insbesondere in Nuten in der Oberfläche des Heißkopfes und/oder der Kokille eingelassen sind.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellen.
    • Figur 1
    Figur 1 zeigt ein Prinzipbild einer Stranggußanlage, auf die der Gegenstand der Erfindung bevorzugt anwendbar ist;
    Figur 2
    zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im abgestuften Längsschnitt;
    Figur 2a
    zeigt eine perspektive Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnlich Figur 2 mit einem Überhand des Heißkopfes;
    Figur 3
    zeigt ein Zwischenelement gemäß Figur 2 in Draufsicht;
    Figur 4
    zeigt einen Abschnitt eines Zwischenelementes nach Figur 2 in perspektivischer Ansicht;
    Figur 5
    zeigt ein Zwischenelement in runder Ausführung in Draufsicht;
    Figur 6
    zeigt einen Abschnitt eines Zwischenelementes ähnlich Figur 2 in perspektivischer Ansicht.
    Figur 7
    zeigt einen Abschnitt eines Zwischenelementes analog zu Figur 4, jedoch mit düsenförmig erweiterten Zuführkanälen in perspektivischer Ansicht.
  • In Figur 1 ist eine Gießrinne 1 dargestellt, die einen gemeinsamen offenen Füssigkeitsspiegel mit einem Heißkopf 12 aufweist, unterhalb dessen eine wassergekühlte Kokille 2 erkennbar ist. Die flüssige Schmelze erstarrt im Bereich der Kokille, wobei sich ein nach unten ausgebildeter Miniskus bildet und erstarrt zum Barren 3, die unten auf einem Angußstein 4 aufsitzt, der von einem Tisch 5 nach unten weggezogen wird. Zu Beginn des Gießvorganges sitzt der Angußstein 4 im wesentlichen dicht in der Kokille 2 ein, so daß zunächst flüssiges Metall eingefüllt werden kann. Abfließendes Trennöl ist mit 13 bezeichnet. Im Zwischenbereich zwischen dem Heißkopf 12 und der Kokille 2 wird ein gasförmiges Trennmedium und ein Trennöl zugeführt. Hierfür sind entsprechende Zuführvorrichtungen dargestellt. Mit 6 ist eine Schnittstelle zu einem Gasversorgungssystem, insbesondere dem Druckluftsystem einer Betriebsanlage gezeigt. Im weiteren Strang liegt ein Reduzierventil 7, ein Mengendurchflußgerät 8 und ein Druckmeßgerät 9. Für das Trennöl ist ein Reservoir 14, eine Pumpe 11 und ein Durchflußmeßinstrument 10 dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Kokille in Gießrichtung einen Rücksprung gegenüber dem Heißkopf hat.
  • In Figur 2 ist ein Heißkopf 21, eine Kokille 22 und ein dazwischenliegendes blechförmiges Zwischenelement 23 erkennbar. Gegenüber der zum freien Öffnungsquerschnitt liegenden Oberfläche 26 des Heißkopfes tritt die entsprechende Oberfläche 27 der Kokille zurück, die Öffnungskante 28 des Zwischenelementes 23 schließt bündig mit der Oberfläche 27 der Kokille ab. Außerhalb des Heißkopfes liegt ein Spannelement 24. Die Kokille 22 weist in üblicher Weise ein Kühlwasserraum 25 auf. Mit dem Kühlwasserraum 25 sind interne Bohrungen 29 verbunden, die in die Nähe der Oberfläche 27 der Kokille führen.
  • Auf der Oberseite des Zwischenelementes sind einzelne senkrecht zur Öffnungskante 28 liegende Zuführkanäle 30 im gleichen Abstand voneinander eingeätzt und/oder lasergeschnitten, die rückseitig durch zumindest einen Verbindungskanal 31, der als Schlitz ausgeführt ist, untereinander verbunden sind. Der schlitzförmige Verbindungskanal 31 liegt über einem als offene Nut in der Kokille ausgeführten Versorgungskanal 32, der über zumindest eine Bohrung 33 an eine erste Gas- oder Trennmittelversorgungsquelle anschließbar ist. Mit Abstand zum Versorgungskanal 32 sind in Nuten eingesetzte Dichtungen 34, 35 parallelverlaufend vorgesehen.
  • Auf der Unterseite des Zwischenelementes 23 sind zweite Zuführkanäle 36 in die Oberfläche eingeätzt oder lasergeschnitten, die mittels eines als offne Nut in der Kokille ausgeführten Verbindungskanals 37 untereinander verbunden sind. Hierbei ist es auch möglich, einen querverlaufenden Verbindungskanal teilweise oder ausschließlich in der Oberfläche des Zwischenelementes auszubilden. Ein Zuführkanal zum Verbindungskanal 37 liegt in einer anderen Schnittebene und ist hier nicht dargestellt. Dieser Zuführkanal verbindet den Kanal 37 mit dem Versorgungskanal 38 und ist zumindest mit einer Bohrung an ein Gas- oder Trennmittelreservoir angeschlossen.
  • In Figur 2a sind im wesentlichen die gleichen Einzelheiten wie in Figur 2 erkennbar. Diese sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Abweichend hiervon weist der Heißkopf 21 einen Überhang 41 auf, der die Austrittsöffnungen der Zuführkanäle 30, 36 mit Abstand verdeckt, so daß diese in einen nach unten offenen Ringspalt 42 münden. Das Zwischenelement 23 ist mit einem Ausbruch dargestellt. Hierdurch ist erkennbar, wie der Versorgungskanal 38 über Überströmschlitze 39 in der Oberfläche der Kokille 22 mit dem Verbindungskanal 37 für die unteren Zuführungskanäle 36 verbunden sind. Die übrigen Einzelheiten entsprechen vollkommen denen in Figur 2.
  • In der Figur 3 ist ein Beispiel für ein Zwischenelement 23 in Draufsicht gezeigt. Es ist die zuvor nicht bezeichnete zentrale Querschnittsöffnung 40 erkennbar, die in diesem Fall im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat. Senkrecht zur Öffnungskante 28 enden umfangsverteilt mit im wesentlichen gleichen Abständen eingeätzte und lasergeschnittene Zuführkanäle 30, die über einzelne rückwärtige schlitzförmige Verbindungskanäle 31 miteinander verbunden sind. Jeder der Verbindungskanäle 31 bedarf einer gesonderten Zuführbohrung in der Kokille oder im Heißkopf.
  • In der Figur 4 sind nochmals Einzelheiten des Zwischenelementes 23 gezeigt, wobei auf die Beschreibung der Figur 2 Bezug genommen wird.
  • In Figur 5 ist ein Zwischenelement 23' gezeigt, das insgesamt rund ist und somit eine zentrale Querschnittsöffnung 40' bildet. Senkrecht zur Öffnungskante 28' enden umfangsverteilt mit im wesentlichen gleichen Abständen eingeätzte oder lasergeschnittene Zuführkanäle 30'. Diese sind über einzelne schlitzförmige teilkreisförmige Verbindungskanäle 31' miteinander verbunden. Jeder der Verbindungskanäle 31' bedarf einer gesonderten Zuführungsbohrung in der Kokille oder im Heißkopf. In der Funktion entsprechen die hier gezeigten Einzelheiten denen in Figur 3.
  • In Figur 6 sind nochmals Einzelheiten eines Zwischenelementes 23'' mit gerader Öffnungskante 28'' erkennbar, auf die Zuführkanäle 30'' und 36'' zulaufen, von denen die erstgenannten über einen Verbindungskanal 31'' untereinander kommunizieren. Die Zuführkanäle 30'' und 36'' sind zur Öffnungskante 28'' hin düsenförmig verjüngt, so daß die zugeführten Medien mit erhöhter Geschwindigkeit bzw. erhöhtem Druck austreten.
  • In Figur 7 ist die bevorzugte Variante eines Zwischenelementes 23''' mit gerader Öffnungskante 28''' erkennbar, in die Zuführkanäle 30''' und 36''' münden. Der Erweiterungswinkel y der düsenförmigen Zuführkanäle 30''' beträgt im Beispiel 15°, kann jedoch grundsätzlich auch 13 oder 17° betragen.
  • Die Zuführkanäle 30''' sind so ausgebildet, daß die zwischen ihnen angeordneten Trennstege 15 nicht bis zur Öffnungskante 28''' vorlaufen, sondern in einer Entfernung b vor der Öffnungskante enden. Die Entfernung b kann zwischen 0,5 und 2 mm liegen, wodurch eine Vergleichmäßigung vor dem Austritt der zugeführten Medien erreicht wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gießrinne
    2
    Kokille
    3
    Barren
    4
    Angußstein
    5
    Tisch
    6
    Schmittstelle
    7
    Reduzierventil
    8
    Mengendurchflußgerät
    9
    Druckmeßpgerät
    10
    Durchflußmeßinstrument
    11
    Pumpe
    12
    Heißkopf
    13
    Trennöl
    14
    Reservoir
    21
    Heißkopf
    22
    Kokille
    23
    Zwischenelement
    24
    Spannelement
    25
    Kühlwasserraum
    26
    Oberfläche
    27
    Oberfläche
    28
    Öffnungskante
    29
    Bohrungen
    30
    Zuführkanäle
    31
    Verbindungskanal
    32
    Versorgungskanal
    33
    Bohrung
    34
    Dichtung
    35
    Dichtung
    36
    Zuführkanal
    37
    Verbindungskanal
    38
    Versorgungskanal
    39
    Überströmschlitze
    40
    Querschnittsöffnung
    41
    Überhang
    42
    Ringspalt

Claims (18)

  1. Vorrichtung zum Stranggießen von Metall unter Zufuhr eines Trennmittels oder eines Trennmittelgemisches zur Oberfläche des Gußstranges mit Zuführkanälen für zumindest ein Trennmittel oder ein Trennmittelgemisch, deren Austrittsöffnungen in einem Zwischenbereich zwischen einem Heißkopf, durch dessen offenen Querschnitt Metallschmelze zugeführt wird, und einer Kokille, in deren offenem Querschnitt die Metallschmelze erstarrt, münden, wobei zwischen dem Heißkopf und der Kokille ein Zwischenelement mit einer zentralen Querschnittsöffnung vorgesehen ist, dessen Oberflächen zusammen mit den angrenzenden Oberflächen des Heißkopfes und/oder der Kokille zumindest die unmittelbar zu den Austrittsöffnungen führenden Endabschnitte der Zuführkanäle bilden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Zwischenelement (23) ein Blechteil ist und daß zumindest bis zur Öffnungskante (28) verlaufenden Endabschnitte der Zuführkanäle (30, 36) in die Oberfläche des Zwischenelementes und/oder in die Oberseite der Kokille (22) mit konstanter Tiefe eingearbeitet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Öffnungskante (28) des Zwischenelementes (23) bündig mit der Wandung (27) der Kokille (22) ist und zur Querschnittsöffnung der Kokille freiliegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Öffnungskante (28) des Zwischenelementes (23) von einem Überhang des Heißkopfes (21) verdeckt ist und daß ggfs. die Endabschnitte der Zuführkanäle (30) in Nuten in der Öffnungskante (28) des Zwischenelementes münden.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zuführkanäle (30, 36) einzelne senkrecht zur Öffnungskante (28) der Querschnittsöffnung (40) verlaufende Endabschnitte aufweisen, die insbesondere düsenartig zulaufend ausgebildet sein können.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zuführkanäle (30) für ein Trennmedium zur Öffnungskante (28) hin düsenförmig erweitert sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zwischen den Zuführkanälen (30) verlaufenden Trennstege (15) in einer Entfernung b von der Öffnungskante (28) enden.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Entfernung b von der Öffnungskante (28) zwischen 0,5 und 2 mm beträgt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Erweiterungswinkel y der düsenförmig erweiterten Zuführkanäle (30) zwischen 13 und 17° liegt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zuführkanäle (30) durch mit Abstand zur Öffnungskante (28) parallel verlaufende Verbindungskanäle (31) in Form von Schlitzen oder Ausnehmungen im Zwischenelement (23) verbunden sind, die mit Versorgungskanälen (32) im Heißkopf (21) oder in der Kokille (22) verbunden sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Zuführkanäle (36) durch mit Abstand zur Öffnungskante verlaufende Verbindungskanäle (37) verbunden sind, die als Nuten in den Oberflächen des Zwischenelements (23) und/oder der Kokille (22) gebildet sind, die ihrerseits mit Versorgungskanälen (38) in der Kokille (22) verbunden sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwei getrennte Systeme von Zuführkanälen (30, 36) vorgesehen sind, von denen eines mit einer Versorgungsquelle für ein gasförmiges Trennmedium und das andere mit einer Versorgungsquelle für Trennöl verbunden ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Austrittsöffnungen der beiden Systeme in Richtung des Gießstranges hintereinander bzw. übereinander liegen.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Austrittsöffnungen für das gasförmige Trennmedium in Richtung des Gießstranges über den Austrittsöffnungen für das Trennöl liegen.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest zwischen den Versorgungskanälen (32, 38) der Zuführkanäle (30, 36) der beiden Systeme parallel zu diesen verlaufende Dichtungen (34, 35) in die Oberfläche der Kokille (22) eingelassen sind.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Zwischenelement (23) rund oder rechteckförmig und ggfs. mehrteilig ist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Dicke des Zwischenelements 0,1 bis 5 mm, bevorzugt 0,5 bis 2 mm beträgt.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Zwischenelementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest die Endabschnitte der Zuführkanäle (30, 36) als Vertiefungen in die Oberfläche des Zwischenelementes (23) ein- oder beidseitig photochemisch eingeätzt werden.
  18. Verfahren zur Herstellung eines Zwischenelementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest die Endabschnitte der Zuführkanäle (30, 36) als Vertiefungen in die Oberfläche des Zwischenelementes (23) ein- oder beidseitig lasergeschnitten werden.
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