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Die Erfindung betrifft eine diskontinuierliche Stranggussanlage, welche einen Mischerofen enthält, der über eine geschlossene Schmelzezufuhreinrichtung mit einem Druckspeisegefäss verbun- den ist, wobei auf dem Druckspeisegefäss eine mit einer Kühleinrichtung versehene Stranggussko- kille angeordnet ist, in deren Oberteil ein Anfahrstrang angeordnet ist, der mit einer Strangaus- zieheinrichtung verbindbar ist. Derartige Stranggussanlagen können auf dem Gebiet des diskontinu- ierlichen Stranggusses von Metall zum Giessen von Voll- und von Hohlsträngen unter deren Aus- ziehen aus der Kokille nach oben verwendet werden.
In jüngster Zeit werden in immer grösserem Ausmass weltweit kontinuierliche und diskontinuier- liche Stranggussanlagen eingesetzt. Durch die Einführung derartiger Anlagen wird der techno- logische Vorgang zur Herstellung von stranggegossenen Knüppeln im Vergleich zum konventionellen
Giessen in Kokillen bzw. verlorenen Giessformen verkürzt. Dabei werden die Arbeitsintensität des
Giessvorgangs verringert, der Ausstoss und die Arbeitsproduktivität erhöht, die Arbeitsverhältnisse verbessert, und die Giessstränge besitzen ein gutes Gefüge und gute Eigenschaften.
Aus der JA-PS Nr. 45-39345 ist eine kontinuierliche Stranggussanlage bekannt, bei der der
Giessstrang nach oben ausgezogen wird, und die eine hermetisch abgedichtete Kammer für die Metall- schmelze, eine in die Metallschmelze eintauchende wassergekühlte Stranggusskokille sowie einen
Anfahrstrang für eine Strangauszieheinrichtung aufweist. Mit dieser bekannten Anlage können
Hohlstränge unter Zuführung der Metallschmelze in die Kokille von unten erzeugt werden. Dabei entstehen auf der Arbeitsfläche der Kokille eine erstarrte Schicht und eine an dieser anliegende halbharte Schicht (fest-flüssige Phase). Wenn die Gesamtdicke dieser beiden Schichten einen be- stimmten Betrag erreicht, wird der Meniskus bis zur unteren Stirnfläche der Kokille abgesenkt.
Nach der Erstarrung der halbfesten Schicht wird eine relative Verlagerung des unteren Endes des erstarrten Abschnitts bis zur oberen Stirnfläche der Kokille und des Meniskus bis zum unteren
Ende des erstarrten Abschnitts durchgeführt. Die in der bekannten Anlage vorgesehene Kokillenkühleinrichtung besitzt keine Mittel zur Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille und gestattet es nicht, die Verhältnisse der Strangschalenausbildung zu beeinflussen. Auch fehlen Mittel zur Verbesserung der Qualität der Stranginnenfläche.
In ähnlicher Weise sind z. B. aus der US-PS Nr. 2, 667, 673 und der DE-OS 2364116 kontinuierlich arbeitende Stranggussanlagen bekannt, bei denen es nicht möglich ist, in geeigneter Weise die Ausbildung der Strangschale zu beeinflussen und die Qualität des Stranggefüges sowie gegebenenfalls der Stranginnenfläche von Hohlsträngen zu verbessern.
In der US-PS Nr. 3, 302, 252 ist ferner eine diskontinierliche Stranggussanlage beschrieben, bei der der Strang aus einer Kokille nach oben herausgezogen wird. Diese bekannte Anlage enthält eine Vorrichtung für die Zufuhr von Metallschmelze in ein Druckspeisegefäss mit einer Zufuhrleitung, wobei auf dem Druckspeisegefäss eine Stranggusskokille mit einem Kühlsystem angeordnet ist und im Oberteil der Kokille ein Anfahrstrang angeordnet ist, der mit einer Strangauszieheinrichtung verbunden ist. Ferner ist eine Einrichtung zur Druckerzeugung im Druckspeisegefäss sowie eine Vorrichtung zur oszillierenden Bewegung der Metallschmelze vorgesehen. Mit dieser bekannten Anlage werden Rohrstränge gegossen, deren Wandung an der Arbeitsfläche der Kokille nach der Zuführung der Metallschmelze in diese geformt wird.
Der geformte Strang wird aus der Kokille mit Hilfe eines Anfahrstrangs kontinuierlich nach oben herausgezogen, der mit einer Strangausziehvorrichtung gekuppelt ist. Während der Strangausbildung wird der Schmelzespiegel im Bereich der Kokille abwechselnd gehoben und gesenkt. Dabei ist jedoch keine Einleitung von Inertgas in den zu giessenden Strang vorgesehen. Bei derartigen Bewegungsverhältnissen des Schmelzespiegels im Kokillenbereich kann jedoch die Innenfläche der geformten Schicht oxydieren, und beim nachfolgenden Heben des Meniskus kann es vorkommen, dass die neu geformte Schicht nicht an der Strangschale haftet, wodurch die Strangqualität herabgesetzt wird und beispielsweise beim Giessen von Aluminiumlegierungen ein Ausschuss entstehen kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erläuterten Nachteile zu vermeiden und eine dikontinuierliche Stranggussanlage der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche es gestattet, qualitativ hochwertige Stränge zu giessen, die keine nachfolgende mechanische Bearbeitung der Aussen- und Innenfläche benötigen.
Hiezu ist die erfindungsgemässe diskontinuierliche Stranggussanlage der eingangs angeführten
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Art dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenkühleinrichtung mit einer steuerbaren Druckgas- quelle zur zwangsläufigen Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille versehen ist, dass der Anfahrstrang einen Zentralkopf besitzt, in dem ein Heizelement und ein Regelventil für die Einleitung eines Inertgases in den Giessstrang untergebracht sind, und dass zwei abwechselnd mit dem Anfahrstrang kuppelbare Strangausziehvorrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine
Strangausziehvorrichtung eine Ausziehstrecke aufweist, die mindestens gleich der Länge des
Strangs, vermindert um die Länge der Kokille, ist, und die andere Strangausziehvorrichtung eine
Ausziehstrecke besitzt, die mindestens gleich der Länge der Kokille ist.
Eine derartige Ausbildung der diskontinuierlichen Stranggussanlage gestattet es, Stränge mit einer hohen Qualität der Oberfläche und des Gefüges, u. zw. auch im Fall von schwer giess- baren Legierungen, zu erzeugen. Insbesondere ist es möglich, Stränge von begrenzter Länge, z. B. 2 bis 6 m, zu giessen. Nach Beendigung des Giessens eines Strangs ist es ferner möglich, den Strang rasch zu entfernen und umgehend mit dem Giessen des nächstfolgenden Strangs zu be- ginnen. Dabei ist es sogar möglich, Aluminiumlegierungen bzw. runde Hohlstränge mit dicker Wand, z. B. auch geschichtete Stränge von verhältnismässig grossem Durchmesser (300 bis 500 mm und mehr), zu giessen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die eine Strangausziehvorrichtung eine bewegliche Bühne mit einem Hebel zur Verbindung mit dem Anfahrstrang sowie einen Antrieb enthält und die andere Strangausziehvorrichtung eine in Rollenführungen bewegbare Stange mit Zahnleisten und einem mit dem Anfahrstrang kuppelbaren Verbindungselement sowie einen Antrieb enthält. Bei einer solchen Ausbildung werden in vorteilhaftester Weise die erforderlichen Voraussetzungen für das Ausziehen des Strangs aus der Kokille geschaffen sowie die Pausen beim Übergang zum Giessen des nächsten Strangs gekürzt.
Zur weiteren Vereinfachung der Arbeitsvorgänge ist es bei der Herstellung von Hohlsträngen ferner besonders vorteilhaft, wenn die zweite Strangausziehvorrichtung mit dem Anfahrstrang über einen Zentralkopf verbunden ist, der in Form eines Loch- und Kalibrierwerkzeuges für den inneren Stranghohlraum ausgebildet ist, wobei der Antrieb der Strangausziehvorrichtung gleichzeitig den Antrieb des Loch- und Kalibrierwerkzeuges bildet. Mit einer solchen Stranggussanlage können Hohlstränge mit einer kalibrierten Innenfläche von hoher Qualität gegossen werden.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert. Es zeigen : Die Fig. l schematisch eine Gesamtansicht einer erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage, im Schnitt durch die Hauptachse der Anlage ; Fig. 2 den Zentralkopf eines Anfahrstrangs im Schnitt ; Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Anfahrstrang ; Fig. 4 in einer Querschnittsansicht Schwenkteile der Sekundärkühlzone ; Fig. 5 die geschlossene Schmelzezufuhreinrichtung der Stranggussanlage gemäss Fig. l in vergrössertem Massstab ; Fig. 6 schematisch die Kokillenkühleinrichtung ; Fig. 7 einen Schnitt durch den in Fig. 3 gezeigten Anfahrstrang, gemäss der Linie VII-VII in Fig. 3 ; und Fig. 8 einen Anfahrstrang mit einem Loch- und Kalibrierwerkzeug.
Die in Fig. l dargestellte diskontinuierliche Stranggussanlage enthält einen Mischerofen --1--, der über eine geschlossene Schmelzezufuhreinrichtung --3-- mit einem Druckspeisegefäss--2-verbunden ist. An das Druckspeisegefäss --2-- ist eine Druckgaszufuhreinrichtung --4-- angeschlossen. Am oberen Deckel des Druckspeisegefässes --2-- ist eine Schmelzezufuhrleitung--5--mit einem heizbaren Flansch angeordnet, an den eine Stranggusskokille --6-- (nachstehend auch einfach Kokille genannt) angeschlossen ist, die eine Kühleinrichtung mit einem Speisebehälter --7-- sowie mit einer steuerbaren Druckgasquelle --8-- für die zwangsläufige Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus den Kanälen der Kokille --6-- durch ein Druckgas besitzt.
Zu der Anlage gehören mindestens zwei Anfahrstränge--9--, die jeweils vor dem Beginn des Giessens eines nächstfolgenden Strangs auf der Kokille angeordnet werden.
In den Anfahrsträngen --9-- ist jeweils eine mittige Öffnung ausgebildet, in der ein Zentral- kopf --10-- angeordnet ist, der ein Heizelement --11-- und ein Regelventil --12-- aufweist, vgl. auch Fig. 2, und in dem zwei Öffnungen ausgebildet sind, die mit einer Inertgaszufuhreinrichtung--13-- (Fig. l) in Verbindung stehen.
Auf dem Anfahrstrang --9-- sind zwei Stützen --14-- mit Öffnungen vorgesehen
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(Fig. l, 3), über die der Anfahrstrang --9-- abwechselnd mit Strangausziehvorrichtungen --15 bzw. 16-- (Fig. l) verbunden wird ;
dabei greifen, wenn der Anfahrstrang --9-- mit der einen
Strangausziehvorrichtung --15-- gekuppelt ist, die Finger --17-- eines Hebels --18-- in die Öffnungen der Stützen --14-- ein, und wenn der Anfahrstrang --9-- mit der andern Strangausziehvorrichtung --16-- gekuppelt ist, greifen die Finger --19-- (Fig.
3) eines beweglichen federbe- lasteten Bügels --20-- mit einem Schlitz --21-- in die Öffnungen der Stützen --14-- ein. Die Finger --19-- des Bügels --20-- und dessen Schlitz --21-- sind derart zentriert, dass die Finger --19-- in die Öffnungen der Stützen --14-- des Anfahrstrangs --9-- eingreifen und der Bügel --20- selbst mit jenem Abschnitt, in dem der Schlitz --21-- ausgebildet ist, in Ausnehmungen eines Verbindungselements --54-- der Strangausziehvorrichtung --16-- (Fig.1) eingreift. Die
Strangausziehvorrichtungen --15 und 16-- bilden zusammen eine Strangauszieheinrichtung.
Die Strangausziehvorrichtung --15-- besitzt einen Antrieb (in den Zeichnungen nicht ge-
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zu ortsfest angeordneten Führungssäulen (ebenfalls nicht näher dargestellt). Auf der Bühne --23-- ist der Hebel --18-- mit den Fingern --17-- bewegbar angeordnet.
Die andere Strangausziehvorrichtung --16-- ist auf einem Wagen --24-- angeordnet, der entlang ortsfest über der Anlage angeordneter Träger --25-- bewegbar ist.
Über der Kokille --6-- ist auf einer Länge, die der Länge des aus der Kokille --6-- auszuziehenden Strangs --26-- entspricht, eine Sekundärkühlzone --27-- vorhanden, die durch paarweise angeordnete Schwenkteile gebildet ist, die in Form von mindestens zwei Schuhen --28-- (Fig. 4) ausgestaltet sind, die an Hebeln --29-- befestigt sind, wobei die Länge der Schuhe --28-kleiner als die Länge der'Kokille --6-- (Fig. 1) und vorzugsweise gleich der maximalen Länge des Abschnitts des Strangs --26-- ist, der aus der Kokille --6-- in einem Abziehzyklus ausgezogen werden kann.
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richtung zum Absperren der Abstichöffnung --31--, vgl. ausser Fig. l auch Fig. 5.
Die Abstichöffnung --31-- ist dabei in einem feuerfesten Stein --32-- ausgebildet, und sie wird durch einen Schieber --33-- abgesperrt, der in einer Kassette --34-- angeordnet ist, über die der Schieber --33-- durch eine Zugstange --35-- an den Stein --32-- angedrückt wird. Die Kassette --34-ist mit einem Hebel --36-- verbunden, der auf einer in Stützen --37-- befestigten Achse --38-- gelagert ist, und sie wird durch einen Antrieb --39-- in Bewegung gesetzt, der an die Aussenseite der Kammer --30-- angebaut ist.
In der Wand der Schmelzezufuhrleitung --5-- (Fig. l) ist unterhalb des heizbaren Flansches eine Öffnung ausgebildet, an die ein Rohr --40-- angeschlossen ist, das mit der Druckgaszufuhreinrichtung --4-- verbunden und mit einem Absperrhahn --41-- versehen ist. Das Ende des Rohrs --41-- ist konisch, mit einer Verbreiterung zur Schmelzezufuhrleitung --5-- hin, ausgestaltet. Die Innenwand dieses Teils des Rohrs --40-- ist mit einem Belag versehen, durch den ein Haften der Schmelze an der Wand des Rohrs --40-- verhindert wird. Durch die konische Form des Rohrs --40-- und die genannte Innenbeschichtung wird die Rückführung der Schmelze erleichtert, die im Betrieb der Anlage in das Rohr --40-- einfliessen kann.
Die Kokillenkühleinrichtung mit dem Speisebehälter-7- (Fig. l) und der Druckgasquelle --8-- zur zwangsläufigen Verdrängung des Kühlmediums aus der Kokille enthält einen Hahn --42-- (Fig. 6) für die Druckgaszufuhr in die Kokille --6--, der in eine Rohrleitung --43-- eingebaut
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Kühlmedium in den Speisebehälter --7-- sowie ein geschlossener Behälter --46-- angeordnet, der mit einer Füllstandsanzeige --47-- für das flüssige Kühlmedium im geschlossenen Behälter --46-- versehen ist. Zwischen dem Speisebehälter --7-- und dem Überlaufventil --45-- ist ein Rohr --48-- für die Rückführung des flüssigen Kühlmediums angeordnet.
Die beschriebenen Strangausziehvorrichtung --15 und 16-- ermöglichen ein schnelles Um-
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kuppeln des Anfahrstrangs --9-- in einer bestimmten Reihenfolge. Zuerst wird die eine Strangausziehvorrichtung --15-- (Fig. 1) mittels der Finger --17-- mit dem Anfahrstrang--9-- (Fig. 7)
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Hub der beweglichen Bühne --23-- definiert eine Ausziehstrecke der Strangausziehvorrichtung --15--, die mindestens gleich der Länge des Strangs--26--, vermindert um die Länge der Kokille --6--, ist.
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zogen wird.
Diese Strangausziehvorrichtung --16-- besitzt gemäss Fig. l eine in Rollenführungen --50-- bewegbare Stange --51-- mit einem Paar darauf befestigter Zahnleisten--52--, die mit einem Paar von Antriebszahnrädern--53--in Eingriff stehen, wobei am unteren Ende der Stange --51-- das bereits erwähnte Verbindungselement --54-- mit den Ausnehmungen angeordnet ist, über die die Stange --51-- mit dem auf dem Anfahrstrang --9-- angeordneten Bügel --20-- (Fig. 3) in Eingriff gelangt.
Im Fall der Herstellung von Hohlsträngen --26-- wird die diskontinuierliche Stranggussanlage mit einem Loch- und Kalibrierwerkzeug für den inneren Hohlraum des Strangs --26-- versehen. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, bildet der Unterteil des Zentralkopfes --10-- das Lochund Kalibrierwerkzeug--55--, und als Antrieb hiefür dient der Antrieb --56-- (Fig. 1) der Strangausziehvorrichtung--16--.
Dabei ist das Verbindungselement --54-- der Stange --51-- mit einem Schaft--57-- (Fig. 8)
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bunden, in dem das Ventil --58-- angeordnet ist.
Der Zentralkopf --10-- wird in einer Öffnung --64-- des Anfahrstrangs --9-- angeordnet und mit Stiften --65 und 66-- gesichert, die in Hülsen --67 und 68-- eingesetzt sind. Die Stifte - 65 und 66-- weisen radiale und axiale Kanäle auf. Der axiale Kanal --69-- im einen Stift --65-- ist mit dem radialen Kanal --70-- im Stift --65-- und weiter mit einer Öffnung --71-- in der Stütze --14-- des Anfahrstrangs --9-- sowie mit einer radialen Öffnung--72-- (Fig. 7 und 8) und einer axialen Öffnung --73-- im Finger --17-- der Strangausziehvorrichtung --15-- (Fig. l) verbunden.
An die axiale Öffnung --73-- (Fig. 7) am Ende des Fingers --17-- ist ein Nippel --74-- angeschlossen, an den ein flexibler Schlauch --75-- für die Druckgaszufuhr angeschlossen ist.
Der axiale Kanal-76- (Fig. 8) im andern Stift --66-- ist mit dem radialen Kanal --77-- im Stift --66-- und weiter mit einer Öffnung --78-- in einer Stütze --79-- des Anfahrstrangs --9-- sowie mit einer radialen Öffnung --80-- und einer axialen Öffnung --81-- in einem Finger - 82-der Strangausziehvorrichtung--15-- (Fig. 1) verbunden. An die axiale Öffnung --81-- (Fig. 8) ist ein Schlauch (nicht gezeigt) für die Inertgaszufuhr angeschlossen.
Beim Giessen von Strängen mit rundem Querschnitt arbeitet die beschriebene Stranggussanlage wie folgt.
Anfangs werden Vorbereitungsarbeiten durchgeführt. Die Schmelzezufuhrleitung-5-- (Fig. l) wird auf eine Temperatur nahe der Metallschmelztemperatur erhitzt. Der Anfahrstrang --9-- wird von oben auf die Kokille --6-- aufgesetzt und mit der einen Strangausziehvorrichtung --15-mittels der Finger --17-- gekuppelt.
Danach werden das Druckspeisegefäss --2-- und die Kammer --30-- der Schmelzezufuhrein- richtung --3-- mit einem Inertgas (beispielsweise Argon) gespült, um in diesen eine Inertgasatmosphäre herbeizuführen.
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Danach wird die Abstichöffnung--31-- (Fig. 5) geöffnet, indem die Kassette --34-- mit dem
Schieber --33-- durch den Antrieb --39-- über den Hebel --36-- aufwärts verlagert wird, und die erforderliche Menge Metallschmelze wird aus dem Mischerofen-l- (Fig. l) in das Druckspeise- gefäss --2-- eingebracht. Die eingebrachte Schmelzemenge entspricht meistens der Masse des Giess- strangs-26-, jedoch kann diese auch unter-bzw. überschritten werden.
Nachdem das Druckspeisegefäss --2-- bis zu einem vorgegebenen Stand mit Schmelze gefüllt wurde, wird die Abstichöffnung --31-- durch den Schieber --33-- verschlossen, und es wird in der Kammer --30-- sowie im Druckspiesegefäss --2-- über die Druckgaszufuhreinrichtung --4-- (Fig. l) ein Überdruck erzeugt und die Schmelze über die Zufuhrleitung --5-- in die Kokille --6-- eingeleitet, wobei der Schmelzespiegel (Meniskus) bis zum Kontakt mit der unteren Stirnfläche des Anfahrstrangs --9-- gehoben wird. Das Gas kann aus dem Hohlraum der Kokille --6-- über den Zentralkopf --10-- im Anfahrstrang --9-- frei entweichen. In diesem Fall wird eine Ablass- öffnung --83-- (Fig. 8) durch das Ventil--12-- (Fig. 2) nicht abgesperrt.
Zweckmässigerweise wird in vielen Fällen die Metallschmelze unter Ausübung eines Überdrucks auf den steigenden
Schmelzespiegel in die Kokille --6-- eingeleitet. Zu diesem Zweck wird das Ventil --12-- mit einem vorgegebenen Druck an die Ablassöffnung --83-- angedrückt, wodurch der steigende Schmelze- spiegel mit dem erforderlichen Gasdruck beaufschlagt wird.
Die Kokille --6-- wird möglichst schnell, beispielsweise in 3 bis 5 s, mit Metallschmelze gefüllt.
Nachdem die Kokille --6-- mit der Metallschmelze gefüllt und die Ablassöffnung --83-- im
Zentralkopf --10-- abgesperrt wurde, wird die Schale des Giessstrangs --26-- bis zur vorge- gebenen Dicke unter Verhältnissen gebildet, die den Bedingungen der Strangausbildung in heizbaren Kokillen mit unter Überdruck stehender Metallschmelze angenähert sind.
Um das zu erreichen, wird in Abhängigkeit von den Möglichkeiten der Kokille --6-- gleich nach dem Füllen der Kokille --6-- (Fig. 1) mit der Metallschmelze bzw. vor dem Beginn der Schmelzezufuhr in die
Kokille --6-- das Kühlmedium aus den Kühlkanälen der Kokille --6-- mittels der Druckgasquelle - durch Zufuhr eines Druckgases (beispielsweise Luft) verdrängt, und durch die Kristallisationswärme des Metalls werden die Wände der Kokille --6-- auf die erforderliche Temperatur (beispielsweise beim Giessen von Aluminiumlegierungen auf eine Temperatur von 150 bis 250 C) erhitzt.
Während der Einführung des Druckgases bzw. der Druckluft in die Kokille --6-- wird die Abgabe des flüssigen Kühlmediums aus dem Speisebehälter --7-- der Kokillenkühleinrichtung nicht unterbrochen, jedoch wird das Kühlmedium über das Überlaufventil --45-- (Fig.6) sofort wieder in den Speisebehälter --7-- zurückgeführt.
Die genannte anfängliche Ausbildung der Schale des Strangs --26-- in der erhitzten Kokille --6-- wird unter einem voreingestellten Überdruck durchgeführt. Dieser Überdruck über Atmosphärendruck kann 0, 5 bis 6 bar und manchmal sogar mehr betragen. Der erforderliche Druck wird durch die Einleitung des komprimierten Inertgases über die Druckgaszufuhreinrichtung --4-- (Fig. l) erzeugt.
Die Ausbildung des Strangs --26-- in der erhitzten Kokille --6-- wird bis zur vorgegebenen Schalendicke, beispielsweise --10 bis 30 mm, durchgeführt, dann wird das Druckgas aus den Kanälen der Kokille --6-- entfernt, und flüssiges Kühlmedium, beispielsweise Wasser, wird mit einer Temperatur nahe der Umgebungstemperatur eingeführt. Die Wärmeableitung vom Strang --26-wird dabei intensiviert. Die Intensivierung der Wärmeableitung wird sowohl durch die Senkung der Temperatur der Wände der Kokille als auch dadurch erreicht, dass sich bei der Einleitug des kalten Kühlmediums in die Kokille --6-- deren Abmessungen merklich verringern und die Wände dichter an den Strang --26-- angepresst werden.
Gegebenenfalls können Bedingungen geschaffen werden, unter welchen auf die erstarrende Schale des Strangs --26-- Kräfte sowohl von der Aussenseite, d. h. seitens der Wände der Kokille --6--, als auch von der Innenseite, d. h. seitens der Metallschmelze, einwirken. Die Tatsache, dass die Ausdehnung der Kokille --6-- bei einer Erhöhung der Temperatur ihrer Wände und umgekehrt berücksichtigt werden soll, wird durch das nachstehende Beispiel bestätigt.
Beim Giessen eines Rundstrangs mit einem Durchmesser von 500 mm mit Hilfe einer Kokille --6--, die aus einer Aluminiumlegierung mit hartanodierter Arbeits-
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fläche besteht, deren linearer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 20 bis 300 C 24, 10 beträgt, wird der Innendurchmesser der Kokille --6-- bei einer Änderung der Temperatur der Wände der Kokille --6-- um 2000C um 2, 4 mm geändert. Das ist eine wesentliche Änderung der Grösse der Kokille --6--, und sie soll berücksichtigt und ausgenutzt werden.
Des weiteren wird unter Beibehaltung des Überdrucks auf die auszubildende Schale seitens der Metallschmelze deren Ausbildung bis zu einer Dicke von 40 bis 60 mm fortgesetzt.
Nachdem die Schale des Strangs --26-- bis zur vorgegebenen Dicke ausgebildet ist, wird die Metallschmelze über die Druckgaszufuhreinrichtung --4-- vom Überdruck entlastet, und gleichzeitig wird aus den Kanälen der Kokille --6-- das flüssige Kühlmedium entfernt, wodurch eine Ausdehnung der Kokille --6-- infolge deren Erwärmung erreicht wird. Dadurch werden günstige Verhältnisse für das nachfolgende Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- geschaffen.
Dann wird die erstarrte Schale, die im oberen Teil zuverlässig mit dem Anfahrstrang--9-verbunden ist, durch die eine Strangausziehvorrichtung --15-- schnell (in 3 bis 8 s) aus der Kokille --6-- nach oben um eine Strecke herausgezogen, die höchstens der Länge der Kokille --6-- entspricht, und danach werden die Hebel--19-- (Fig. 4) mit den Schuhen --28-- um deren Achsen geschwenkt und die Schuhe --28-- an den Strang --26-- unter Umgreifen seiner gesamten Aussenfläche dicht angepresst.
Gleichzeitig mit dem beginn des Ausziehens des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wird aus der Inertgaszufuhreinrichtung --13-- über den Zentralkopf --10-- (Fig. 1) ein Inertgas in den Giessstrang --26-- eingeleitet. Das ist möglich, weil beim Ausbilden des Anfangsabschnitts des Strangs --26-- im zentralen Teil der Stirnfläche des Strangs --26-- eine höhere Temperatur als die Temperatur der Metallschmelze durch das im Zentralkopf --10-- angeordnete Heizelement --11-- (Fig. 2) beibehalten wurde.
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wird, entweicht die Metallschmelze bei der Einleitung des Inertgases in den Giessstrang--26-- schnell aus dem Stranginnenteil und sie kann aus dem Bereich der Kokille --6-- vollständig entfernt werden.
Es ist oft unzweckmässig, den Schmelzespiegel so abzusenken, dass er unterhalb
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im Druckspeisegefäss --2-- auf dieser Höhe gehalten, und anschliessend wird er jeweils nach dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wieder mit einer Geschwindigkeit gehoben, die mindestens der Geschwindigkeit des Ausziehens des Strangs --26-- aus der Kokille --6-entspricht.
Nach der Beendigung des Ausziehens des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wird das Anheben der Metallschmelze innerhalb des Giessstrangs --26-- nicht unterbrochen, und der Schmelzespiegel wird bis zur vorgegebenen oberen Grenze weiter gehoben, wobei das Inertgas über den Zentralkopf --10-- des Anfahrstrangs --9-- aus dem Strang --26-- entfernt wird.
In einigen Fällen wird nach dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- um
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Die Schale des nächsten Abschnitts des Strangs --26-- im Bereich der Kokille --6-- wird ähnlich wie beim Ausbilden des ersten Abschnitts, d. h. unter Überdruck seitens der Metallschmelze und bei erhitzten und dann abgekühlten Wänden der Kokille --6--, ausgebildet. Die noch vor dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- begonnene Erhitzung der Wände der Kokille --6-- wird bis zum Erreichen der vorgegebenen Wandtemperatur auch nach der Beendigung
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in die Kokille --6-- eingeführt.
Beginnend mit der Ausbildung des zweiten Abschnitts des Strangs --26--, wird die Metallschmelze während der Pausen zwischen den Ausziehvorgängen innerhalb des Giessstrangs--26-- mit einer voreingestellten Geschwindigkeit, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 0, 5 bis 2, 0 m/s, ständig gehoben und gesenkt. Dieses Heben und Senken wird von der Ab- und Einleitung
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von Inertgas über den Zentralkopf --10-- im Anfahrstrang --9-- begleitet, wobei die Ab- und
Einleitung des Inertgases derart durchgeführt werden kann, dass der Schmelzespiegel mit einem erforderlichen Gasüberdruck beaufschlagt wird.
Wenn auch beim Ausbilden des ersten Abschnitts des Strangs --26-- eine ständige Bewegung i der Metallschmelze relativ zur erstarrenden Schale herbeigeführt werden soll, so wird das Inert- gas noch vor dem erstmaligen Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- eingeleitet, wonach die Erfüllung der oben genannten Bedingung möglich wird.
Nach dem zweiten Strangausziehvorgang wird das zweite Paar Schwenkteile der Sekundärkühl- zone --27-- in Betrieb gesetzt, und der Vorgang wird wiederholt, bis der Strang --26-- auf die vorgegebene Höhe ausgezogen wurde.
Im weiteren wird die Schale des Strangs --26-- unter Bedingungen ausgebildet, unter denen bis zur Beendigung des Giessvorgangs beim Giessen des Strangs --26-- dieser aus der Kokille --6-- nicht ausgezogen wird. Von diesem Augenblick an wird der Strang --26-- bis zum Vollquerschnitt bzw. bis zur vorgegebenen Wanddicke des Strangs --26-- unter ständigem Heben und Senken der
Metallschmelze innerhalb des Giessstrangs --26-- ausgebildet. Dadurch wird ein qualitativ hoch- wertiges Querschnittsgefüge des Strangs --26-- erzeugt sowie die Voraussetzung dafür geschaffen, dass die chemische Zusammensetzung über dem Querschnitt des Strangs --26-- keine wesentliche
Abweichung von der durchschnittlichen chemischen Zusammensetzung aufweist.
Wenn an die Qualität des Strangs --26-- keine besonderen Anforderungen gestellt werden, ist das Heben und Senken der Metallschmelze innerhalb des Strangs --26-- während seiner Aus- bildung bis zu den vorgegebenen Parametern nicht unbedingt notwendig.
Beim Giessen eines Vollstrangs --26-- hoher Qualität wird in der Endphase der Erstarrung des Strangs --26-- die Bewegung der Metallschmelze innerhalb des Strangs --26-- unterbrochen und unter Beibehaltung des Überdrucks seitens der Schmelzezufuhrleitung --5-- die Erstarrung des Strangs --26-- zu Ende geführt.
Das periodische Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- um die vorgegebene
Länge wird mittels des Anfahrstrangs --9-- durch die eine Strangausziehvorrichtung--15--bewerk- stelligt. Am Ende des Ausziehens des Strangs --26-- wird diese Strangausziehvorrichtung --15-- vom Anfahrstrang --9-- getrennt, und gleichzeitig wird die andere Strangausziehvorrichtung - mit ihm gekuppelt. Die Bühne-23-der Strangausziehvorrichtung--15--wird gesenkt und derart positioniert, dass die Strangausziehvorrichtung --15-- im richtigen Augenblick während einer kurzen Zeit (10 bis 15 s) mit dem nächsten Anfahrstrang --9-- gekuppelt werden kann.
Das Verbinden und Lösen der Strangausziehvorrichtungen --15 und 16-- mit dem bzw. vom
Anfahrstrang --9-- wird gleichzeitig durchgeführt. Dabei bewegen sich die Finger --17-- aus den Öffnungen in den Stützen --14-- des Anfahrstrangs --9--, und die Finger--19-- (Fig. 3) des Bügels --20-- mit dem Schlitz --21-- greifen in die genannten Öffnungen der Stützen --14-- des Anfahrstrangs --9-- automatisch ein, wobei gleichzeitig der Bügel --20-- im Bereich des
Schlitzes --21-- in die Nuten des Verbindungselements --54-- (Fig. l) eingreift, das an der Stange - befestigt ist.
Auf diese Weise wird der Anfahrstrang --9-- von der einen Strangausziehvor- richtung --15-- gelöst und mit der andern Strangausziehvorrichtung --16-- gekuppelt ; mit dieser
Strangausziehvorrichtung --16-- wird der Strang --26-- aus der Kokille --6-- endgültig heraus- gezogen, und er wird dann mit Hilfe des Wagens --24-- über die Führungen --25-- zum jeweils vorgesehenen Platz transportiert.
Um beim Ausziehen des gegossenen Vollstrangs--26--aus der Kokille --6-- die untere
Stirnfläche des Strangs zuverlässig von der Metallschmelze zu trennen, wird in diesen Bereich über das Rohr --40-- aus der Druckgaszufuhreinrichtung --4-- durch den Hahn --41-- Inert- gas eingeleitet.
Gleich nach dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wird auf die Kokille - ein neuer Anfahrstrang --9-- aufgesetzt, der mit der einen Strangausziehvorrichtung --15-- gekuppelt wird. Dabei wird in das Druckspeisegefäss --2-- die nächste Teilmenge der Metall- schmelze aus dem Mischofen-l-eingeführt.
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Wenn ein Hohlstrang--26--gegossen wird, wird nach dem Ausziehen des Strangs--26-um die Messlänge dessen Schale bis zu dem Augenblick ausgebildet, wenn sie die erforderliche Dicke auf der gesamten Höhe des Strangs erreicht. Danach wird das Lochen und Kalibrieren der Öffnung durchgeführt. Dazu werden die Stifte --65 und 66-- (Fig. 8) vom Zentralkopf --10-- weggeführt, indem sie von den Hülsen --67 und 68-- getrennt werden.
Dann wird die Stange --51-- durch den Antrieb--56-- (Fig. l) nach unten verlagert, und nach dem Verbinden des Verbindungselements --54-- mit dem Schaft--57-- (Fig. 8) beginnt eine Verlagerung des Zentralkopfes --10-- in den Strang --26-- hinein. Dabei wird mit Hilfe des Loch- und Kalibrierwerkszeugs --55-- ein Teil des erstarrten Metalls von den Innenwänden des Strangs --26-- abgetrennt (Lochen) und die Öffnung auf den Durchmesser des Werkzeugs --55-kalibriert.
Das abgetrennte Metall wird in das Druckspeisegefäss--2-- (Fig. l) zurückgeführt und dort geschmolzen.
Das Lochen der Öffnung wird 20 bis 30 mm vor dem Erreichen des unteren Endes des Hohl- strangs --26-- unterbrochen, wonach der Zentralkopf --10-- von der Stange --51-- gelöst, die Stange --51-- hochgefahren und derart zum Stillstand gebracht wird, dass die Ausnehmungen des Verbindungselements --54-- gegenüber dem Schlitz--21-- (Fig. 3) im Bügel --20-- liegen. Danach wird der Anfahrstrang --9-- mit der andern Strangausziehvorrichtung --16-- (Fig. 1) verbunden und von der einen Strangausziehvorrichtung --15-- gelöst.
Nach dem Umkuppt n der Strangausziehvorrichtungen --15 und 16-- wird der Strang--26--
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vorgesehenen Platz gebracht, wo die Innenöffnung um 20 bis 30 mm nachgelocht und der Zentral- kopf --10-- aus ihr entfernt wird.
Gleich nach der Wegführung des Strangs --26-- wird auf der Kokille --6-- ein neuer Anfahrstrang --9-- angeordnet und mit der einen Strangausziehvorrichtung --15-- gekuppelt, und durch die Stifte --65 und 66-- (Fig. 8) wird der Zentralkopf --10-- an die Inertgaszufuhreinrichtung --13-- (Fig. l) angeschlossen.
Nach Beendigung der oben beschriebenen Arbeitsgänge wird mit dem Giessen des nächstfolgenden Strangs begonnen.
Mit der erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage können Stränge mit einer hohen Qualität der Aussenfläche und des Gefüges sowie mit einer homogenen chemischen Zusammensetzung über den Querschnitt erzeugt werden. Ausserdem können Hohlstränge mit kalibrierter Innenfläche hoher Qualität hergestellt werden.
Im weiteren werden Einsparungen durch die Verringerung der Kosten für die nachfolgende mechanische Bearbeitung der Stränge und durch die Reduzierung der ausschüssigen Giessstränge sowie durch die Erhöhung der Betriebseigenschaften von Erzeugnissen erzielt, die aus den mit der erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage produzierten Strängen hergestellt wurden.
In der erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage kann die Leistung pro Strang um das 3- bis 6-fache im Vergleich zu den gegenwärtig eingesetzten Anlagen (in Abhängigkeit von der Grösse des Giessstrangs und der Menge der Metallschmelze) gesteigert werden. Folglich wird für die Herstellung der vorgegebenen Produktionsmenge eine geringere Anzahl von Stranggussanlagen benötigt, wodurch die Kapitalinvestitionen und Betriebskosten herabgesetzt werden.
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