EP1569767A1 - Kokillenoszillation für hohe giessgeschwindigkeit - Google Patents

Kokillenoszillation für hohe giessgeschwindigkeit

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EP1569767A1
EP1569767A1 EP03782357A EP03782357A EP1569767A1 EP 1569767 A1 EP1569767 A1 EP 1569767A1 EP 03782357 A EP03782357 A EP 03782357A EP 03782357 A EP03782357 A EP 03782357A EP 1569767 A1 EP1569767 A1 EP 1569767A1
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EP
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mold
force
spreading
oscillation
spring
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Karl Hoen
Albrecht Girgensohn
Axel Weyer
Axel Stavenow
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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
    • B22D11/053—Means for oscillating the moulds

Definitions

  • the invention relates to a method for driving a mold in oscillation, in particular with the frequency and lifting height required for a relatively high casting speed, the mold being supported in an oscillating manner from below with a support element and the support element (10) being set in vertical oscillation motion.
  • the invention also relates to an apparatus for performing the method.
  • the vertical oscillation movement of continuous casting molds prevents the cast strand from sticking to the surface of the mold and thus tearing open the sensitive strand shell after leaving the mold.
  • the speed of the mold during the downward movement must be greater than the speed at which the strand is drawn off, which is referred to as a negative strip.
  • BESTATIGUNGSKOPIE Oscillation arithmetically reached the value for g of 9.81 m / s 2 .
  • the complete or partial compensation of the mold weight, for example by spring elements, also leads to a reversal of the direction of force application far below g.
  • a block mold with an oscillation device is known from DE-OS 22 48 066.
  • the springs carrying the molds and the drive units for the oscillation must be dimensioned very large because the entire mold, that is to say the actual shaping walls including the cooling system, must be carried and moved.
  • the continuous casting mold is mounted on springs which extend at right angles to the casting direction and are clamped on both sides and is connected to an oscillation drive which is arranged on a support frame and is designed as a servo-hydraulic cylinder.
  • the servo hydraulic cylinders are arranged laterally next to the continuous casting mold in a longitudinal sectional plane through the continuous casting mold and are connected to the supporting frame without play such that the Continuous casting mold is attached to the springs at one point and the free ends of the springs are firmly connected to the support frame.
  • EP 0 953 391 A1 describes a lifting table with an oscillation drive for a continuous caster.
  • the lifting table is formed with guide blocks running below its table level, between which a stationary clamping block is arranged.
  • at least two individual, resiliently soft leaf springs are clamped below each other below or below the table level on both sides of the clamping block between or in this and the guide block adjacent to it.
  • the object of the present invention is to use constructive measures to ensure that the direction of the resulting total force of weight, acceleration and friction does not reverse during an oscillation movement.
  • the support element provided for generating the oscillation is supplemented by components which can be cooperated therewith and which exert an additional force on the mold from the outside.
  • One embodiment of the invention provides that spreading springs are used as additional components, which press the mold from above with elastic reactive force to form a force-fitting contact against the support element and, together with it, set it into oscillatory movements required for high casting speeds.
  • the design of the mold drive according to the invention has the great advantage that the direction of the resulting total force changes Weight force, acceleration force, and friction force are not reversed during the oscillation movement. This ensures the desired casting reliability for comparatively high casting speeds.
  • the additional force can act constantly, but it can also change in time or depending on the position and direction of movement of the mold oscillation.
  • the force can be applied mechanically, hydraulically, pneumatically, magnetically or electromagnetically.
  • the force can act continuously or be controlled or regulated discontinuously, for example by means of an intermediate layer which can be changed in thickness and which is preferably changed hydraulically during operation.
  • a device for driving a mold in oscillation with a support element for the mold that can be oscillated from below to carry out the method according to the invention provides means according to the invention for applying an additional force to the mold in cooperation with oscillating movements of the support element.
  • the means are spreading spring elements which, on the one hand, are clamped downwards against the mold table or the mold, and upwards against elements of the steel structure or the base plate, which are clamped between them with an adjustable spreading force and are therefore an additional one from outside and above Apply force to the mold.
  • the means is a steel spring, or that the means is a rubber spring with an inner air cushion, the progression of which can be adjusted with the aid of the air pressure.
  • the internal air pressure of the rubber spring can be adjusted to regulate the spring progression during operation with great advantage.
  • the figure shows:
  • the aim of constructive measures is to ensure that the direction of the resulting total force of weight, acceleration force and frictional force does not reverse during the oscillation movement.
  • the support element 10 provided as a means for generating the oscillation is supplemented by components which can be cooperated with it and which exert an additional force 12 on the mold 1 from outside and above.
  • spreading springs 3 are used, which can be clamped with predeterminable spreading force on both sides of the mold 1, preferably to the narrow sides, between the mold table 5 and steel components 2 of the steel frame of the mold or the base plate 8 and thus an additional restoring force 12 from the outside and apply on top of the mold 1.
  • the additional force 12 of the spreading springs 3 on the mold table 5 is constant.
  • the measure can also be used, that the spreading force of the spreading springs 3 is changed laterally or in accordance with the position and / or direction of movement of the mold oscillation.
  • the mold table 5 is guided by means of the vertical guide 6 in the bearing block 7 so that it can oscillate in the vertical direction.
  • the spreading spring element 3 can optionally be a steel spiral spring. However, it can also comprise a rubber spring with an inner air cushion, the progression of which can be adjusted with the aid of the air pressure.
  • the internal air pressure of the rubber expansion spring 3 can be adjustable during operation to adjust the spring progression.
  • the spreading force 12 can be applied mechanically or hydraulically or pneumatically or magnetically or electromagnetically by correspondingly designed components or components.
  • the spreading force of the spreading springs 3 can be varied, for example hydraulically adjustable, by a thickness-adjustable or height-variable intermediate layer or base 4, for example, during operation.
  • the corresponding operating state can thus be optimized without difficulty on the basis of the operating result.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben einer Kokille (1) in Oszillation, insbesondere mit für relativ hohe Giessgeschwindigkeiten erforderlichen Frequenz und Hubhöhe, wobei die Kokille (1) mit einem Stützelement (10) von unten her oszillierbar abgestützt wird und das Stützelement (10) in vertikale Oszillationsbewegung versetzt wird. Durch konstruktive Massnahmen soll erreicht werden, dass sich die Richtung des Kraftangriffs (11) während der Oszillationsbewegung nicht umkehrt. Hierzu wird das zur Erzeugung der Oszillation vorgesehene Stützelement (10) durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt, welche von aussen eine zusätzliche Krafteinwirkung (12) auf die Kokille (1) aufbringen. Die Erfindung betrifft auch eine diesbezügliche Vorrichtung.

Description

Kokillenoszillation für hohe Gießgeschwindigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben einer Kokille in Oszillation, insbesondere mit für relativ hohe Gießgeschwindigkeit erforderlichen Frequenz und Hubhöhe wobei die Kokille mit einem Stützelement von unten her oszillierbar abgestützt wird und das Stützelement (10) in vertikale Oszillationsbewegung versetzt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die vertikale Osziallationsbewegung von Stranggießkokillen verhindert, daß der gegossene Strang mit der Kokillenoberfläche verklebt und dadurch die empfindliche Strangschale nach Verlassen der Kokille aufreißt. Hierfür muß die Geschwindigkeit der Kokille während der Abwärtsbewegung größer sein, als die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges, was als Negativ-Strip bezeichnet wird.
Für niedrige bzw. mittlere Gießgeschwindigkeiten kann diese Bedingung eingehalten werden, ohne daß während der Oszillationsbewegung hohe Beschleunigungen auftreten. Für höhere Geschwindigkeiten können dagegen die erforderlichen Beschleunigungen größer werden, als die Erdbeschleunigung g.
Sobald bei der Oszillation g erreicht wird, führt jedes mechanische Spiel im Antriebsstrang zu einem unkontrollierbaren, unberechenbaren Verhalten der Oszillation. Hierfür ist es unerheblich, ob ein solches Spiel konstruktionsbedingt vorhanden ist, beispielsweise durch Lagerspiel, oder ob es durch Verschleiß entsteht. Bei Vorhandensein von solchen losen Stellen ist in nachteiliger Weise nicht sichergestellt, daß der für die Gießsicherheit erforderliche Negativ-Strip realisiert wird. Als Folge der Reibkraft zwischen Strangschale und Kokille kann sich dieser nachteilige Zustand bereits einstellen, bevor die Beschleunigung der
BESTATIGUNGSKOPIE Oszillation rechnerisch den Wert für g von 9,81 m/s2 erreicht. Auch die vollständige oder teilweise Kompensation des Kokillengewichts, beispielsweise durch Federelemente, führt zu einer Umkehr der Kraftangriffsrichtung weit unterhalb von g.
Aus diesem Grund wird bisher der Betriebsbereich von Kokillenoszillationen durch eine Grenzbeschleunigung eingeschränkt, die unterhalb des theoretisch möglichen Wertes g liegt. Bei höheren Gießgeschwindigkeiten werden dadurch größere Oszillationsamplituden (wobei die Oszillationsfrequenz gesenkt wird) erforderlich, was tiefere Oszillationsmarken und schlechtere Oberflächenquali- täten der Gußstücke verursacht.
Eine Blockkokille mit einer Oszillationseinrichtung ist aus der DE-OS 22 48 066 bekannt. Hierbei müssen die die Kokillen tragenden Federn und die Antriebsaggregate für die Oszillation sehr groß dimensioniert werden, weil die gesamte Kokille, also die eigentlichen formgebenden Wände einschließlich des Kühlsystems getragen und bewegt werden müssen.
Aus der EP 0 468 607 A1 ist es bereits bekannt, die formgebenden Wände von dem gekühlten Halterahmen zu trennen, um eine Entlastung des Antriebes und möglichst gering dimensionierte Federelemente zu verwirklichen.
Andererseits ist aus der DE 35 43 790 C2 bereits ein gesteuertes hydraulisches Antriebssystem für Stranggießkokillen bekannt, mit dem eine verkantungsfreie Führung der Kokille gegenüber dem gegossenen Strang angestrebt wird.
Hierzu ist die Stranggießkokille an quer zur Gießrichtung sich erstreckenden, beidseitig eingespannten Federn gelagert und mit einem an einem Tragrahmen fest angeordneten, als Servo-Hydraulikzylinder ausgebildeten Oszillationsantrieb verbunden. Die Servo-Hydraulikzylinder sind in einer durch die Strang- gießkokille gelegten Längsschnittebene seitlich neben der Stranggießkokille angeordnet und mit dem Tragrahmen spielfrei derart verbunden, daß die Stranggießkokille an den Federn in einem Punkt befestigt ist und die freien Enden der Federn mit dem Tragrahmen in fester Verbindung stehen.
Ein weiteres Dokument zum Stand der Technik, EP 0 953 391 A1 , beschreibt einen Hubtisch mit Oszillationsantrieb für eine Stranggießeinrichtung. Bei dieser Einrichtung ist der Hubtisch mit unterhalb seiner Tischebene verlaufenden Führungsblöcken ausgebildet, zwischen denen ein stationärer Spannblock angeordnet ist. Entlang der Kokillenschmalseiten sind unterhalb der Tischebene zu beiden Seiten des Spannblocks jeweils zwischen bzw. in diesem und dem zu ihm benachbarten Führungsblock im Abstand übereinander mindestens zwei einzelne, nachgiebig weiche Blattfedern eingespannt.
Ausgehend von dem hieraus erkennbaren Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, mittels konstruktiver Maßnahmen zu erreichen, daß sich die Richtung der resultierenden Gesamtkraft aus Gewichts- kraft, Beschleunigungskraft und Reibkraft während einer Oszillationsbewegung nicht umkehrt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das zu Erzeugung der Oszilla-tion vorgesehene Stützelement durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt wird, welche von außen eine zusätzliche Kraft auf die Kokille aufbringen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß als zusätzliche Bauteile Spreizfedern verwendet werden, welche die Kokille mit elastischer Reaktionskraft von oben her zur kraftschlüssigen Anlage gegen das Stützelement drük- ken und sie zusammen mit diesem in für hohe Gießgeschwindigkeiten erforderliche Oszillationsbewegungen versetzt.
Mit großem Vorteil wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kokillenantriebs erreicht, daß sich die Richtung der resultierenden Gesamtkraft aus Gewichtskraft , Beschleunigungskraft, und Reibkraft während der Oszillationsbewegung nicht umkehrt. Damit wird die erstrebte Gießsicherheit für vergleichsweise hohe Gießgeschwindigkeiten gewährleistet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Unteransprü- chen des Verfahrens vorgesehen.
Danach kann die zusätzliche Kraft konstant einwirken, sie kann aber auch sich zeitlich bzw. nach Maßgabe von Position und Bewegungsrichtung der Kokillenoszillation ändern.
Weiterhin kann die Kraft mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, magnetisch oder elektromagnetisch aufgebracht werden.
Und schließlich kann die Kraft kontinuierlich wirken bzw. diskontinuierlich ge- steuert oder geregelt werden beispielsweise durch eine dickenveränderliche Zwischenlage, die bevorzugt während des laufenden Betriebes hydraulisch verändert wird.
Eine Vorrichtung zum Antreiben einer Kokille in Oszillation mit einem von unten her oszillierbaren Stützelement für die Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, sieht erfindungsgemäß Mittel zum Aufbringen einer zusätzlichen Krafteinwirkung auf die Kokille im Zusammenwirken mit Oszillationsbewegungen des Stützelementes vor. In Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Mittel Spreizfederelemente, die sich einerseits nach unten gegen den Kokillen- tisch oder die Kokille, und nach oben gegen Elemente des Stahlbaus oder der Grundplatte abstützend zwischen diesen mit einstellbarer Spreizkraft eingespannt sind und damit von aussen und oben her eine zusätzliche Krafteinwirkung auf die Kokille aufbringen. In Fortbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß das Mittel eine Stahlfeder ist, bzw. daß das Mittel eine Gummifeder mit einem inneren Luftpolster ist, deren Progression mit Hilfe des Luftdruckes einstellbar ist.
Dabei kann mit großem Vorteil der Innen-Luftdruck der Gummifeder während des laufenden Betriebes zur Regelung der Federprogression einstellbar sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.
Die Figur zeigt:
Eine Vorrichtung zum Antreiben einer Kokille 1 in Oszillation, insbesondere mit einer für relativ hohe Gießgeschwindigkeiten erforderlichen Frequenz, wobei die Kokille 1 seitlich in einer Vertikalführung 6 geführt und mit einem Stützelement 10 von unten her oszillierbar abgestützt und das Stützelement 10 mit relativ hohen Beschleunigungen in vertikale Oszillationsbewegungen versetzt wird. Durch konstruktive Maßnahmen soll erreicht werden, daß sich die Richtung der resultierenden Gesamtkraft aus Gewichtskraft, Beschleunigungskraft und Reibkraft während der Oszillationsbewegung, nicht umkehrt. Dies wird dadurch er- reicht, daß das als Mittel zur Erzeugung der Oszillation vorgesehene Stützelement 10 durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt wird, welche von außen und oben her eine zusätzliche Krafteinwirkung 12 auf die Kokille 1 aufbringen.
Als zusätzliche Bauteile werden Spreizfedern 3 verwendet, welche mit vorgebbarer Spreizkraft zu beiden Seiten der Kokille 1 , bevorzugt zu den Schmalseiten, zwischen den Kokillentisch 5 und Stahlbauelementen 2 des Stahlgerüstes der Kokille oder der Grundplatte 8 einspannbar sind und damit eine zusätzliche Rückstell kraft 12 von außen und oben her auf die Kokille 1 aufbringen. Die zu- sätzliche Krafteinwirkung 12 der Spreizfedern 3 auf den Kokillentisch 5 ist gleichbleibend. Es kann aber auch von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß die Spreizkraft der Spreizfedern 3 seitlich bzw. nach Maßgabe von Position und/oder Bewegungsrichtung der Kokillenoszillation geändert wird.
Der Kokillentisch 5 ist dabei mit Hilfe der Vertikalführung 6 im Lagerbock 7 in vertikaler Richtung oszillierbar geführt. Das Spreitzfederelement 3 kann wahl- weise eine Stahl-Spiralfeder sein. Es kann aber auch eine Gummifeder mit einem inneren Luftpolster umfassen, deren Progression mit Hilfe des Luftdrucks einstellbar ist.
Insbesondere kann der Innen-Luftdruck der Gummi-Dehnungsfeder 3 während des laufenden Betriebes zu Einstellung der Federprogression einstellbar sein.
Die Spreizkraft 12 kann dabei mechanisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder magnetisch oder elektromagnetisch von entsprechend ausgebildeten Bauteilen oder Bauelementen aufgebracht werden.
Insbesondere kann die Spreizkraft der Spreizfedern 3 durch eine dickenveränderliche bzw. höhenveränderliche Zwischenlage bzw. Unterlage 4 bevorzugt während des laufenden Betriebes, beispielsweise hydraulisch einstellbar, veränderlich sein. Damit läßt sich der entsprechende Betriebszustand anhand des Betriebsergebnisses ohne Schwierigkeiten optimieren.
Bezugszeichenliste
1. Kokille
2. Stahlgerüst
3. Spreizfeder
4. höheneinstellbare Unterlage
5. Kokillentisch
6. Vertikalführung
7. Lagerbock
8. Grundplatte
9. Exzenterantrieb
10. Stützelement
11. Kraftangriff
12. Krafteinwirkung von aussen / oben

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Antreiben einer Kokille (1) in Oszillation, insbesondere mit für relativ hohe Gießgeschwindigkeiten erforderlichen Frequenz und Hubhöhe, wobei die Kokille (1) mit einem Stützelement (10) von unten her oszillierbar abgestützt wird und das Stützelement (10) in vertikale Oszillati- onsbewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Erzeugung der Oszillation vorgesehene Stützelement (10) durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt wird, welche von aussen eine zusätzliche Krafteinwirkung (12) auf die Kokille (1) aufbrin- gen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Bauteile Spreizfedern (3) verwendet werden, welche unter vorgebbarer Spreizkraft an mehreren Seiten der Kokille (1), bevorzugt an den Schmalseiten kräftemäßig wirken, damit eine zusätzliche Rückstellkraft (12) von aussen und oben her auf die Kokille (1) aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Kraft (12) der Spreizfedern (3) auf den Kokillentisch (5) gleichbleibend einwirkt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizkraft der Spreizfedern (3) zeitlich bzw. nach Maßgabe von
Position und/oder Bewegungsrichtung der Kokillenoszillation geändert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (12) mechanisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder magnetisch oder elektromagnetisch aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizkraft der Spreizfedern (3) durch eine dickenveränderliche Zwischenlage (4) bevorzugt während des laufenden Betriebes, beispielsweise hydraulisch einstellbar veränderlich wird.
7. Vorrichtung zum Antreiben einer Kokille (1) in Oszillation mit einem von unten her oszillierbaren Stützelement (10) für die Kokille, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch, Mittel (3) zum Aufbringen einer zusätzlichen Krafteinwirkung (12) auf die Kokille (1) im Zusammenwirken mit Oszillationsbewegungen des Stützelementes (10)
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Spreizfederelemente (3) sind, die sich einerseits nach unten gegen den Kokillentisch (5) oder die Kokille (1), und nach oben gegen Elemente des Stahlbaus (2) oder der Grundplatte (8) abstützend zwischen diesen mit, einstellbarer Spreizkraft eingespannt sind und damit von aussen und oben her eine zusätzliche Krafteinwirkung (12) auf die Kokille (1) aufbringen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizfederelement (3) eine Stahl-Spiralfeder ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizfederelement (3) eine Gummifeder mit einem inneren Luftpolster umfaßt, deren Progression mit Hilfe des Luftdruckes einstellbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innen-Luftdruck der Gummi-Dehnungsfeder (3) während des laufenden Betriebes zur Einstellung der Federprogression einstellbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3) allgemein mechanische Bauteile oder hydraulische, pneumatische magnetische oder elektromagnetische Bauelemente in Einzelanordnung oder in deren Kombination sind.
EP03782357A 2002-12-14 2003-12-10 Kokillenoszillation für hohe giessgeschwindigkeit stranggiessen, verfahren und vorrichtung Expired - Lifetime EP1569767B1 (de)

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