EP1569767B1 - Kokillenoszillation für hohe giessgeschwindigkeit stranggiessen, verfahren und vorrichtung - Google Patents

Kokillenoszillation für hohe giessgeschwindigkeit stranggiessen, verfahren und vorrichtung Download PDF

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EP1569767B1
EP1569767B1 EP03782357A EP03782357A EP1569767B1 EP 1569767 B1 EP1569767 B1 EP 1569767B1 EP 03782357 A EP03782357 A EP 03782357A EP 03782357 A EP03782357 A EP 03782357A EP 1569767 B1 EP1569767 B1 EP 1569767B1
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EP
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mould
force
oscillation
mold
spreading
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EP03782357A
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Karl Hoen
Albrecht Girgensohn
Axel Weyer
Axel Stavenow
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SMS Siemag 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
    • B22D11/04—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 required for relatively high casting speed frequency and lifting height wherein the mold is supported with a support element from below oscillatable and the support element is placed in vertical oscillation movement, which provided for generating the oscillation Supporting element is supplemented by co-operable with this components, which apply an additional force on the mold from the outside.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method.
  • the vertical oscillation movement of continuous casting molds prevents the cast strand from sticking to the mold surface and thereby tearing the delicate strand shell after leaving the mold.
  • the speed of the mold during the downward movement must be greater than the withdrawal speed of the strand, which is referred to as a negative strip.
  • a block mold with an oscillation device is known from DE-OS 22 48 066 known.
  • the molds supporting the mold springs and the drive units for the oscillation must be very large dimensions, because the entire mold, so the actual forming walls including the cooling system must be supported and moved.
  • the continuous casting mold is mounted on transverse to the casting direction extending, clamped on both sides springs and connected to a fixed to a support frame, designed as a servo-hydraulic cylinder oscillation drive.
  • the servo-hydraulic cylinders are in one through the continuous casting mold laid longitudinal sectional plane arranged laterally next to the continuous casting mold and connected to the support frame without play so that the continuous casting mold is attached to the springs in one point and the free ends of the springs are in firm connection with the support frame.
  • EP 0 953 391 A1 describes a reciprocating table with oscillation drive for a continuous casting.
  • the lifting table is formed with extending below its level table guide blocks between which a stationary clamping block is arranged.
  • at least two individual, yielding soft leaf springs are clamped below the table plane on both sides of the clamping block, respectively, between or in this and the guide block adjacent thereto at a distance from one another.
  • a device for oscillation of a tubular mold made of copper is known, are poured with the so-called billets.
  • the tube mold has temporal claws on the underside of which oscillators attack, which are supported on the foundation. Between the top of the claws and a fixed platform spring elements are arranged, which apply an additional force on the mold.
  • the publication JP 02 09 24 37 discloses a frame in the form of a mold table carrying a mold, not shown.
  • the frame in turn is supported by an oscillating means, more specifically by a camshaft which places the frame in vertical oscillation together with the mold.
  • the publication discloses an air spring, which supports the frame with the mold from the outside and from below and in particular acts as a buffer or damper during a downward movement of the mold.
  • the invention has the object, a known method and a known device for driving a mold in oscillation in such a way that an uncontrollable Behavior of the mold during the oscillation, in particular due to existing play in the drive train between the oscillator and Kokillentisch is effectively prevented.
  • the spreading spring is arranged so that the additional force is applied from the top of the mold or the Kokillentisch and that the spreading spring is dimensioned so that the direction of a weight, acceleration force, frictional force between strand shell and mold and the the spreading force applied additional force resulting total force on the mold and the mold table for none of the accelerations occurring during the oscillation operation of the mold reverses.
  • the force can act continuously or be discontinuously controlled or regulated, for example, by a thickness-variable intermediate layer, which is preferably hydraulically changed during operation.
  • An apparatus for driving a mold in oscillation with a reciprocally oscillatable support member for the mold for carrying out the method according to the invention provides Sp Drfederetti on the one hand down against the mold table or the mold, and up against elements of the steel structure or the base plate supporting between them are clamped with adjustable spreading force and thus applying an additional constant force on the mold from the outside and above, or means for changing the spreading force in accordance with the time, the position and / or the direction of Kokillenoszillatioin.
  • the means is a steel spring, or that the means is a rubber spring with an inner air cushion, the progression of which is adjustable by means of the air pressure.
  • the figure shows:
  • An apparatus for driving a mold 1 in oscillation, in particular with a required for relatively high casting speeds frequency, wherein the mold 1 is guided laterally in a vertical guide 6 and supported by a support member 10 from below oscillating and the support member 10 with relatively high accelerations in vertical Oscillation movements is offset.
  • spreading springs 3 are used, which are clamped with predetermined spreading force on both sides of the mold 1, preferably to the narrow sides, between the mold table 5 and 2 steel components 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 chill table 5 is constant. But it can also be used by the measure, that the spreading force of the spreading springs 3 is changed laterally or in accordance with the position and / or direction of movement of Kokillenoszillation.
  • the mold table 5 is guided in the vertical direction by means of the vertical guide 6 in the bearing block 7 in an oscillatable manner.
  • the Spreitzfederelement 3 may optionally be a steel coil spring. But it can also include a rubber spring with an inner air cushion, the progression of which is adjustable by means of the air pressure.
  • the internal air pressure of the rubber expansion spring 3 during operation to adjust the spring progression be adjustable.
  • the spreading force 12 can be applied mechanically or hydraulically or pneumatically or magnetically or electromagnetically by appropriately designed components or components.
  • the spreading force of the expanding springs 3 by a variable thickness or height-variable intermediate layer or pad 4 preferably during operation, for example, hydraulically adjustable, be variable.
  • the corresponding operating state can be optimized based on the operating result without difficulty.

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

Description

  • 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 in vertikale Oszillationsbewegung versetzt wird, wobei das zur Erzeugung der Oszillation vorgesehene Stützelement durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt wird, welche von aussen eine zusätzliche Krafteinwirkung auf die Kokille aufbringen. 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 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 Oberflächenqualitäten 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 Stranggießkokille 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.
  • Aus der GB 2 108 878 A ist eine Vorrichtung zur Oszillation einer Rohrkokille aus Kupfer bekannt, mit der sogenannte Billets gegossen werden. Die Rohrkokille weist zeitliche Pratzen auf, an deren Unterseite Oszillatoren angreifen, die .. sich am Fundament abstützen. Zwischen der Oberseite der Pratzen und einer festen Plattform sind Federelemente angeordnet, die eine zusätzliche Krafteinwirkung auf die Kokille aufbringen.
  • Die Druckschrift JP 02 09 24 37 offenbart einen Rahmen in Form eines Kokillentisches, der eine nicht gezeigte Kokille trägt. Der Rahmen seinerseits wird von einer Oszillationseinrichtung, genauer gesagt von einer Nockenwelle getragen, welche den Rahmen zusammen mit der Kokille in eine vertikale Oszillation versetzt. Weiterhin offenbart die Druckschrift eine Luftfeder, welche von außen und von unten her den Rahmen mit der Kokille abstützt und insbesondere bei einer Abwärtsbewegung der Kokille als Puffer bzw. Dämpfer fungiert.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Vorrichtung zum Antreiben einer Kokille in Oszillation derart weiterzubilden, dass ein unkontrollierbares Verhalten der Kokille bei der Oszillation, insbesondere aufgrund von vorhandenem Spiel im Antriebsstrang zwischen Oszillationseinrichtung und Kokillentisch, wirksam verhindert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Demnach ist bei der Vorrichtung die Spreizfeder so angeordnet, dass die zusätzliche Kraft von oben auf die Kokille oder den Kokillentisch aufgebracht wird und dass die Spreizfeder so dimensioniert ist, dass sich die Richtung einer aus Gewichtskraft, Beschleunigungskraft, Reibkraft zwischen Strangschale und Kokille und der von der Spreizfeder aufgebrachten zusätzlichen Kraft resultierenden Gesamtkraft auf die Kokille und den Kokillentisch für keine der während des Oszillationsbetriebes der Kokille auftretenden Beschleunigungen umkehrt.
  • Mit großem Vorteil wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kokillenantriebs erreicht, dass ein Spiel im Antriebsstrang nicht zu einem unkontrollierten Verhalten der Kokille bei der Oszillation führt. Damit wird die erstrebte Gießsicherheit für vergleichsweise hohe Gießgeschwindigkeiten gewährleistet.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Unteransprüchen des Verfahrens vorgesehen.
  • Danach kann die Kraft kontinuierlich wirken bzw. diskontinuierlich gesteuert 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 Spreizfederelemente vor, die sich einerseits nach unten gegen den Kokillentisch 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 gleich bleibende Krafteinwirkung auf die Kokille aufbringen, oder Mittel zur Änderung der Spreizkraft nach Maßgabe der Zeit, der Position und/oder der Bewegungsrichtung der Kokillenoszillatioin.
  • 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 erreicht, 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 Rückstellkraft 12 von außen und oben her auf die Kokille 1 aufbringen. Die zusätzliche 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 wahlweise 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 (7)

  1. Verfahren zum Antreiben einer auf einem Kokillentisch (5) angeordneten Kokille (1) in Oszillation, insbesondere mit einer für relativ hohe Gießgeschwindigkeiten erforderlichen Frequenz und Hubhöhe,
    wobei die Kokille (1) auf dem Kokillentisch (5) von unten her abgestützt und in eine vertikale Oszillationsbewegung versetzt wird; und
    wobei während der Oszillation eine zusätzliche Kraft (12) von außen auf den Kokillentisch (5) aufgebracht wird;
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zusätzliche Kraft von oben auf die Kokille oder den Kokillentisch aufgebracht und nur so groß dimensioniert wird, dass sich die Richtung einer aus Gewichtskraft, Beschleunigungskraft, Reibkraft zwischen Strangschale und Kokille und der zusätzlichen Kraft resultierenden Gesamtkraft auf die Kokille (1) für keine der während des Oszillationsbetriebs der Kokille auftretenden Beschleunigungen umkehrt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zusätzliche Kraft (12) auf den Kokillentisch (5) gleich bleibend einwirkt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kraft zeitlich bzw. nach Maßgabe von Position und/oder Bewegungsrichtung der Kokillenoszillation geändert wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kraft (12) mechanisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder magnetisch oder elektromagnetisch aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekenntzeichnet,
    dass die Kraft in Form einer Spreizkraft mit Hilfe von Spreizfedern erzeugt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 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, insbesondere mit einer für relativ hohe Gießgeschwindigkeiten erforderlichen Frequenz und Hubhöhe, umfassend:
    einen Kokillentisch (5) auf dem die Kokille (1) angeordnet ist und von dem die Kokille von unten her abgestützt wird;
    eine Oszillationseinrichtung (10, 11) zum Versetzen des Kokillentisches mit der Kokille in eine vertikale Oszillationsbewegung; und
    eine Spreizfeder (3) zum Aufbringen einer zusätzlichen Kraft während der Oszillation von außen auf den Kokillentisch (5);
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Spreizfeder (3) so angeordnet ist, dass die zusätzliche Kraft von oben auf die Kokille oder den Kokillentisch aufgebracht wird und so dimensioniert ist, dass sich die Richtung einer aus Gewichtskraft, Beschleunigungskraft, Reibkraft zwischen Strangschale und Kokille und der von der Spreizfeder (3) aufgebrachten zusätzlichen Kraft resultierenden Gesamtkraft auf die Kokille (1) und den Kokillentisch für keine der während des Oszillationsbetriebs der Kokille auftretenden Beschleunigungen umkehrt.
EP03782357A 2002-12-14 2003-12-10 Kokillenoszillation für hohe giessgeschwindigkeit stranggiessen, verfahren und vorrichtung Expired - Lifetime EP1569767B1 (de)

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DE10258538 2002-12-14
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DE10302510 2003-01-23
PCT/EP2003/014003 WO2004054741A1 (de) 2002-12-14 2003-12-10 Kokillenoszillation für hohe giessgeschwindigkeit

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EP1569767A1 EP1569767A1 (de) 2005-09-07
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AU2003290004A1 (en) 2004-07-09
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WO2004054741A1 (de) 2004-07-01
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