AT407352B - Stranggiesskokille - Google Patents

Description

AT 407 352 B

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kokille für eine Stranggießanlage.

Bei einer solchen Stranggießkokille wird ein Kokillenrohr, das als Gießkanal für das schmelzflüssige Metall dient, durch einen in den Kokillenkörper integrierten Kühlkreis stark abgekühlt. Das schmelzflüssige Metall erstarrt beim Kontakt mit der inneren Wand des Kokillenrohrs und bildet eine periphere Kruste. Wenn diese periphere Kruste an der inneren Wand des Kokillenrohrs hängenbleibt oder festklebt, besteht Gefahr, daß das sie zerreißt. Um ein solches Hängenbleiben oder Festkleben der peripheren Kruste an der inneren Wand und die daraus entstehenden verhängnisvollen Folgen zu vermeiden, wird die Kokille in bekannter Weise einer Schwingbewegung entlang der Gießachse unterworfen.

Zu diesem Zweck wird die Kokille in bekannter Weise auf einem Schwingtisch angebracht, der über einen oder mehrere Hebel mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen verbunden ist. Die Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen, sowie der oder die Hebel, die ziemlich viel Platz beanspruchen, sind unter dem Schwingtisch angebracht, und zwar seitlich bezüglich der Gießachse. Der Schwingtisch und die Hebel verursachen nicht nur ein Platzproblem, sondern erhöhen auch die in Schwingung zu versetzende träge Masse.

Im Rahmen der Problematik einer Schwingvorrichtung für eine Stranggießkokille muß berücksichtigt werden, daß eine Kokille zum Gießen von Stahlknüppeln - mit ihrem Kokillenrohr, ihrem Kokillenkörper, ihrem mit einer Kühlflüssigkeit gekühlten Kühlkreis und eventuell einem elektromagnetischen Induktor, um das schmelzflüssige Metall umzurühren - leicht eine Masse von ungefähr 3 Tonnen hat. Auf diese Masse müssen Schwingungen mit einer Amplitude von einigen Millimetern und einer Frequenz von ungefähr 5 Hz und mehr übertragen werden können. Die Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen muß dabei nicht nur die Trägheit der eigentlichen Kokille, sondern auch die Trägheit des Tragmechanismus (zum Beispiel der Hebel und des Schwingtisches), sowie die Reibungskräfte zwischen der inneren Wand des Kokillenrohrs und dem schmelzflüssigen Metall überwinden. Je größer die trägen Massen sind, desto größer sind die Leistungen, die erforderlich sind, um die Schwingbewegungen der Kokille hervorzurufen, und desto stärker wird der zur Übertragung der Schwingbewegung auf die Kokille verwendete Hebelmechanismus beansprucht. Vor allem die Gelenke der Übertragungshebel stellen schwache Punkte dar, da sie große Kräfte übertragen müssen, während sie zugleich relativen Bewegungen von geringer Winkelamplitude, aber hoher Frequenz unterworfen werden.

Um die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die Kokille mit Hilfe von peripheren Blattfedern in einer Tragstruktur zu tragen, wodurch ein harmonischer Oszillator verwirklicht wird, dessen Masse der Masse der Kokille entspricht. Um bei einem solchen mechanischen System erzwungene Schwingungen hervorzurufen, genügt es natürlich, eine viel kleinere Kraft auf die Kokille einwirken zu lassen, da das Phänomen der Resonanz bei der Eigenfrequenz des Systems ausgenutzt werden kann. So wurde zum Beispiel vorgeschlagen, erzwungene Schwingungen mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders von geringer Leistung, der seitlich zwischen der Kokille und ihrer Tragstruktur angebracht ist, zu erzeugen. Die axiale Führung der Schwingung und die Kompensation der Achsversetzung der von dem hydraulischen Zylinder erzeugten Erregungskraft werden dann durch eine komplizierte Dimensionierung der verschiedenen Blattfedern verwirklicht. In der Praxis kann sowohl die Dimensionierung, als auch die Anordnung der peripheren Blattfedern, die das große Gewicht der Kokille tragen müssen, während sie zugleich dem System die gewünschte elastische Eigenschaft geben, jedoch Probleme aufwerfen. Außerdem erfordert die Tragstruktur, die die Kokille umgibt und über die peripheren Blattfedern trägt, viel Platz um die Kokille herum. Diese mit Blattfedern versehene Tragstruktur ist insbesondere dann hinderlich, wenn mit einem austauschbaren oder höhenverstellbaren elektromagnetischen Rührer gearbeitet werden soll.

Die US 4,669,525 beschreibt eine Kokille deren Kokillenkörper einzig und allein aus einem vibrierenden Gießrohr besteht. Die Kühlung dieses Gießrohrs wird durch eine Sprühvorrichtung gewährleistet, die in ein feststehendes äußeres Gehäuse eingebaut ist. In diesem Gehäuse wird das Gießrohr durch zwei Tragplatten getragen. Die Kokille enthält keine eigentlich Schwingvorrichtung. Auf jede der Tragplatten ist vielmehr ein "Vibrator" montiert, der die Tragplatte vibriert. Dämpfungkissen, die zwischen den Tragplatten und dem Gehäuse angeordnet sind, verhindern hierbei, daß Vibrationen auf das Gehäuse übertragen werden.

Aus der DE 3543790 ist eine Stranggießeinheit bekannt in welcher der Kokillenkörper, der als 2

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Kokille bezeichnet wird, in einem rahmenförmigen Hubtisch mit rechteckigem Querschnitt ruht. Dieser Hubtisch ist auf drei Federn gelagert, die als Olfedern ausgebildet sein können. Die Schwingungen werden durch drei separate Hydraulikzylinder erzeugt. Zwei Hydraulikzylinder sind an den Ecken einer Längsseite des Hubtischs angeordnet. Der dritte Hydraulikzylinder ist in der Mitte der gegenüberliegen Längsseite des Hubtischs angeordnet. Die drei Lagerfedem sind "klappsymmetrisch" zu den Hydraulikzylindern angeordnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine kompakte Kokille mit integrierter Schwingvorrichtung zu schaffen welche sich u.a. durch ein ausgezeichnetes dynamisches Schwingverhalten auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch eine Kokille nach Anspruch 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Kokille ist der Kokillenkörper zumindest teilweise von einem äußeren Gehäuse umgeben ist, in dem er mit Hilfe einer ringförmigen hydraulischen/pneu-matischen Aufhängevorrichtung, die direkt zwischen dem äußeren Gehäuse und dem Kokillenkörper angebracht ist und letzteren ringförmig umgibt, axial aufgehängt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Kokillenkörper entweder hydraulisch, oder pneumatisch in seinem äußeren Gehäuse getragen; das heißt, er wird über eine Aufhängevorrichtung getragen, bei der entweder eine unter Druck stehende Flüssigkeit, oder ein unter Druck stehendes Gas verwendet wird. Eine solche Aufhängevorrichtung hat einen wesentlich geringeren Platzbedarf als Blattfedern. Außerdem kann ihr dynamisches Verhalten auf eine viel flexiblere Weise geändert werden als das dynamische Verhalten einer Federaufhängung. So kann zum Beispiel der Druck variiert werden oder ein anderes Aufhängungsfluid gewählt werden, um das dynamisches Verhalten einer bestimmten Aufhängevorrichtung zu ändern. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß eine Korrektur des dynamischen Verhaltens einer Blattfederaufhängung schwierig ist und sehr komplizierte Berechnungen für die Dimensionierung der Blattfedern erfordert. Mit dem Ziel, das dynamische Verhalten des Systems weiter zu verbessern, wird ein doppeltwirkender, ringförmiger Hubzylinder eingesetzt. Dieser Hubzylinder erzeugt eine hydraulische/pneumatische Kraft, die ihre Richtung ändert. Bei einem einfachwirkenden Zylinder müßten die Reibungskräfte bei der Abwärtsbewegung durch das Gewicht des Kokillenkörpers überwunden werden, wobei eine oder mehrere Federn, die in der Gießrichtung auf den Kokillenkörper wirken, die Abwärtsbewegung unterstützen können.

Der hydraulisch oder pneumatisch aufgehängte Kokillenkörper könnte natürlich an eine beliebige Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen angeschlossen werden, zum Beispiel an einen Rotationsmotor mit Exzenter, oder an einen hydraulischen Zylinder. Diese Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen würde dann den Kokillenkörper erzwungenen Schwingungen um eine Bezugsposition herum unterwerfen, die durch die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung elastisch festgelegt wird. Es ist jedoch vorteilhaft, die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung auszunutzen für eine Steuerung durch ein hydraulisches/pneumatisches Steuersystem, das ausgelegt ist, um vorzugsweise in einer geschlossenen Regelschleife Schwingungen um eine Bezugsposition herum zu erzeugen. Auf diese Weise erhält man eine besonders kompakte Kokille, bei der keine Hebel und mechanischen Gelenke zur Erzeugung und Übertragung der Schwingung erforderlich sind. Diese Kokille ist auch durch eine große Flexibilität und Präzision hinsichtlich der Einstellung der Frequenz, sowie der Form und der Amplitude der erzeugten Schwingungen gekennzeichnet.

Die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung weist in vorteilhafter Weise einen rotationssymmetrischen, ringförmigen Hubzylinder auf, der in dem äußeren Gehäuse so getragen wird, daß seine zentrale Achse im wesentlichen koaxial zu der Gießachse ist. Der Kokillenkörper wird dann in diesem ringförmigen Hubzylinder axial getragen. Ein erster Vorteil dieser Ausführung ist, daß die von dem ringförmigen Hubzyiinder erzeugten Kräfte infolge der Rotationssymmetrie auf dem Kokillen körper axial einwirken, wodurch die Erzeugung von Drehmomenten, die von einer axialen Führung des Kokillenkörpers aufzunehmen sind, vermieden wird. Dabei ist anzumerken, daß dieser Vorteil auch erhalten werden kann, wenn um den Kokillenkörper herum mehrere getrennte Hubzylinder vorgesehen werden, die so angeordnet und dimensioniert sind, daß die Resultierende der auf den Kokillenkörper einwirkenden Kräfte im wesentlichen koaxial zu der Gießachse ist. Gegenüber dieser Ausführung mit mehreren getrennten Hubzylindern weist der ringförmige Hubzylinder jedoch den wesentlichen Vorteil auf, daß er bei geringem Platzbedarf eine große, dem Druck des Aufhängungsfluids ausgesetzte Oberfläche hat, was ermöglicht, mit relativ 3

AT 407 352 B niedrigen Aufhangungsfluid-Drücken zu arbeiten. In diesem Zusammenhang ist übrigens anzumerken, daß natürlich auch ein gasförmiges Aufhängungsfluid verwendet werden kann, aber daß in vorteilhafter Weise eine hydraulische Flüssigkeit verwendet wird, wenn ein besseres dynamisches Verhalten des Schwingungsregelungssystems erhalten werden soll.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Kokille weist der ringförmige Hubzylinder eine erste und eine zweite Muffe auf, die ineinandergesteckt sind und infolge der Wirkung eines unter Druck stehenden Fluids gegeneinander verschiebbar sind. Die erste Muffe ist mit dem äußeren Gehäuse fest verbunden, und die zweite Muffe ist mit dem Kokillenkörper fest verbunden. Eine der zwei Muffen bildet einen ringförmigen Kolben, der in einer in der anderen Muffe gebildeten, ringförmigen Kammer axial verschiebbar ist. Dabei ist jedoch anzumerken, daß es nicht ausgeschlossen ist, einen ringförmigen Hubzylinder zu verwenden, der einen segmentierten ringförmigen Kolben aufweist, wobei jedes Kolbensegment in einer getrennten Kammer verschiebbar ist.

Bei einer ersten Ausführungsvariante begrenzt der ringförmige Kolben auf dichte Weise in der ringförmigen Kammer eine obere ringförmige Druckkammer und eine untere ringförmige Druckkammer. Dabei ist anzumerken, daß bei einem einfachwirkenden ringförmigen Hubzylinder die obere ringförmige Kammer mit der Atmosphäre verbunden ist.

Bei einer zweiten Ausführungsvariante weist die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung mindestens einen durch ein unter Druck stehendes Fluid aufblasbaren Körper auf, der zwischen einer mit dem äußeren Gehäuse fest verbundenen Oberfläche und einer mit dem Kokillenkörper fest verbundenen Oberfläche axial angeordnet ist. Diese Lösung, bei der der aufblasbare Körper eine dichte Druckkammer begrenzt, hat den Vorteil, daß weniger Abdichtungsprobleme zu lösen sind als bei der in dem vorhergenden Abschnitt beschriebenen Ausführungsvariante.

Die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung kann mehrere aufblasbare Körper aufweisen, die vorzugsweise so angeordnet sind, daß die auf den Kokillenkörper einwirkende Resultierende der hydraulischen/pneumatischen Kraft im wesentlichen koaxial zu der Gießachse ist. Sie kann jedoch auch einen ringförmigen aufblasbaren Körper aufweisen, der den Kokillenkörper umgibt, und dessen Symmetrieachse koaxial zu der Gießachse ist.

Um zu der Gießachse senkrechte Reaktionen aufzunehmen, die zum Beispiel beim Herausziehen des gegossenen Produktes aus der Kokille hervorgerufen werden, wird empfohlen, zwischen dem Kokillenkörper und seinem äußeren Gehäuse Führungsmittel vorzusehen. Diese Führungsmittel weisen in vorteilhafter Weise eine hydrostatische Führungsvorrichtung auf. Diese Führungsvorrichtung hat einen geringen Platzbedarf, unterliegt keiner Abnutzung, erzeugt nur eine geringe Reibung, und kann hinsichtlich der Abdichtung gewisse Vorteile aufweisen. Diese letzteren Vorteile werden bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren ausführlicher beschrieben.

Die Führungsmittel können auch, zusätzlich oder ausschließlich, mechanische Führungsmittel, zum Beispiel Führungsrollen und/oder Führungsschienen, aufweisen. Dies ist in vorteilhafter Weise der Fall, wenn die Gießachse gekrümmt ist.

Das äußere Gehäuse bildet in vorteilhafter Weise eine äußere Panzerung des Kokillenkörpers, zumindest über den größten Teil der Höhe der Kokille. Die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung wird dann in vorteilhafter Weise zwischen dieser Panzerung und dem Kokillenkörper angebracht, so daß sie vor Spritzern des schmelzflüssigen Metalls und vor mechanischen Stößen geschützt ist.

Der Kokillenkörper ist vorzugsweise eine en bloc ausbaubare Einheit, die ausgelegt ist, um axial, vorzugsweise von oben, über eine Durchgangsöffnung der hydraulischen/pneumatischen Aufhängevorrichtung eingeführt zu werden. Auf diese Weise kann der Kokillenkörper leicht ausgetauscht werden, ohne daß es erforderlich ist, die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung auszubauen. Diese hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung ist in vorteilhafter Weise eine en bloc ausbaubare Einheit, die ausgelegt ist, um vorzugsweise von oben, in einen Sitz des äußeren Gehäuses axial eingeführt zu werden. Auf diese Weise kann sie im Fall eventueller Probleme leicht gegen eine Ersatzeinheit ausgetauscht werden, nachdem der Kokillenkörper herausgezogen wurde.

Außerdem kann in vorteilhafter Weise ein elektromagnetischer Induktor zum Umrühren des schmelzflüssigen Metalls auf einer das äußere Gehäuse umgebenden Tragstruktur angebracht werden. Die Masse dieses Induktors soll folglich nicht in Schwingung versetzt werden. Eine 4

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Einstellung der Höhe des Induktors ist weiterhin möglich, und der Induktor kann erforderlichenfalls von oben herausgenommen werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung mehrerer Ausführungsformen, die nachstehend zur Veranschaulichung wiedergegeben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen: - Die Figur 1 ist ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kokille. - Die Figur 2 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Kokille. - Die Figur 3 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kokille. - Die Figur 4 ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kokille. - Die Figuren 5 und 6 geben in einem Querschnitt Details von weiteren Ausführungvarianten einer erfindungsgemäßen Kokille schematisch wieder. - Die Figur 7 gibt in einem Querschnitt eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Kokille schematisch wieder.

Die Figuren geben eine Kokille 10 wieder, die zum Beispiel zum Stranggießen von metallischen Knüppeln, wie zum Beispiel Stahlknüppeln, verwendet wird. Die Kokille 10 weist ein Kokille-Rohr 12 auf, das eine innere Wand 14 und eine äußere Wand 16 hat. Die innere Wand 14 bildet einen Gießkanal 18 für den schmelzflüssigen Stahl. Die Kennziffer 20 bezeichnet die zentrale Achse dieses Kanals. Diese Achse 20 kann geradlinig oder gekrümmt sein; in dem letzteren Fall definiert sie meistens einen Kreisbogen, der einen Radius von mehreren Metern hat. Das Kokillenrohr ist gewöhnlich ein dickwandiges Kupferrohr. Sein innerer Querschnitt legt den Querschnitt des gegossenen Produktes fest. In den Figuren 2 und 3 ist ein quadratischer Querschnitt dargestellt; dieser Querschnitt könnte jedoch auch rechteckig oder kreisförmig sein, oder eine beliebige andere Form haben. Der mit der Kennziffer 21 bezeichnete Pfeil gibt die Ausflußrichtung des schmelzflüssigen Stahls in dem Kokillenrohr 12 an.

Das Kokillenrohr 12 wird stark gekühlt, um eine Erstarrung des schmelzflüssigen Stahls beim Kontakt mit seiner inneren Wand 14 hervorzurufen. Zu diesem Zweck bildet es einen Teil eines Kokillenkörpers 22, der einen Kühlkreis zur Kühlung der äußeren Wand 16 des Kokillenrohrs 12 enthält. Der in den Figuren 1 und 4 dargestellte Kühlkreis ist an sich bekannt. Ein innerer Mantel 24 umgibt das Kokillenrohr 12 über beinahe seine ganze Höhe, und bildet mit der äußeren Wand 16 des Kokillenrohrs 12 einen ersten ringförmigen Zwischenraum 26, der einen ersten, sehr engen, ringförmigen Durchgangsquerschnitt für eine Kühlflüssigkeit festlegt. Ein äußerer Mantel 28 des Kokillenkörpers 22 umgibt den inneren Mantel 24, und bildet mit diesem Mantel einen zweiten ringförmigen Zwischenraum 30, der den ersten ringförmigen Zwischenraum 26 umgibt und einen wesentlich größeren ringförmigen Durchgangsquerschnitt für die Kühlflüssigkeit festlegt. Ein Rohrleitung zur Versorgung mit einer Kühlflüssigkeit ist durch den Pfeil 32 schematisch wiedergegeben. Die Kühlflüssigkeit strömt über ein bei dem oberen Ende der Kokille 10 gelegenes Anschlußstück 34 in den zweiten ringförmigen Zwischenraum ein, strömt durch diesen Zwischenraum hindurch, und strömt dann an dem unteren Ende der Kokille 10 in den ersten ringförmigen Zwischenraum 26 ein. Der sehr kleine Durchgangsquerschnitt des ersten ringförmigen Zwischenraums 26 wird von der Kühlflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit und entgegengesetzt zu der Fließrichtung 21 durchströmt. Diese Kühlflüssigkeit wird schließlich in einem an dem oberen Ende des Kokillenkörpers 22 gelegenen, ringförmigen Sammler 36 gesammelt. Eine Abführungsleitung für die Kühlflüssigkeit ist durch den Pfeil 38 schematisch dargestellt.

Dabei ist anzumerken, daß der Kokillenkörper 22, der das Kokillenrohr 12 und den oben beschriebenen Kühlkreis aufweist, vorzugsweise eine en bloc ausbaubare Einheit bildet, die außen über den größten Teil ihrer Länge durch den äußeren Mantel 28 begrenzt wird. In den Figuren 2 und 3 hat dieser Mantel einen kreisförmigen Querschnitt. Es ist jedoch offensichtlich, daß er auch einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, oder eine beliebige andere geometrische Form haben könnte.

In den Figuren 1 und 4 ist zu sehen, daß die Kokille über eine Grundplatte 40 auf einer Tragkonstruktion ruht, die durch zwei mit der Kennziffer 42 bezeichnete Träger schematisch dargestellt ist. Diese Grundplatte 40 bildet zusammen mit einem äußeren Gehäuse 44 eine 5

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Tragstruktur für den Kokillenkörper 22. Dabei ist anzumerken, daß das äußere Gehäuse 44 in vorteilhafter Weise eine Art äußere Panzerung für das untere Ende der Kokille 10 bildet. Zu diesem Zweck hat es zum Beispiel die Form eines Hohlzylinders, der mit einem seiner Enden auf der Grundplatte 44 angebracht ist, und der sich vertikal zu dem oberen Ende des Kokillenkörpers 22 hin erstreckt.

Der Kokillenkörper 22 wird in dem äußeren Gehäuse 44 hydraulisch getragen, vorzugsweise durch einen rotationssymmetrischen, ringförmigen Hubzylinder, der den Kokillenkörper 22 so umgibt, daß seine Symmetrieachse (oder zentrale Achse) koaxial zu der Gießachse ist.

Dieser ringförmige Hubzylinder, der vorzugsweise eine en bloc ausbaubare Einheit bildet, weist hauptsächlich eine bei dem äußeren Gehäuse 44 gelegene, erste Muffe 46, und eine bei dem Kokillenkörper 22 gelegene, zweite Muffe 48 auf. Die erste Muffe 46 ist, vorzugsweise leicht ausbaubar, in einem Sitz des äußeren Gehäuses 44 angebracht. Sie hat einen axialen Durchgang 50, der einen unteren Führungskanal 52 und einen oberen Führungskanal 54 aufweist. Zwischen den zwei Führungskanälen 52 und 54 ist in der axialen Richtung eine ringförmige Kammer 56 angeordnet. Die zweite Muffe 48 weist ein in den unteren Führungskanal 52 eingepaßtes, unteres Ende 58, und ein in den oberen Führungskanal 54 eingepaßtes, oberes Ende 60 auf. Im Bereich der ringförmigen Kammer 56 bildet die zweite Muffe 48 einen ringförmigen Kolben 62 in dieser ringförmigen Kammer.

Bei der Ausführung der Figur 1 begrenzt dieser ringförmige Kolben 62 in der ringförmigen Kammer 56 auf dichte Weise eine untere Druckkammer 64 und eine obere Druckkammer 66. Diese Druckkammern 64 und 66 sind über die hydraulischen Leitungen 68 und 70 mit einem hydraulischen Kreis 72 verbunden. Es handelt sich um einen an sich bekannten hydraulischen Kreis 72, der ermöglicht, den Druck eines hydraulischen Fluids in jeder der Leitungen 68 und 70 pulsieren zu lassen. Auf diese Weise wird die zweite Muffe 48 einer oszillatorischen hydrostatischen Kraft unterworfen. Der ringförmige Hubzylinder ist im übrigen in vorteilhafter Weise mit einem Positionsfühler 76 aus Gehäuseet, der in der Figur 1 schematisch dargestellt ist. Dieser Positionsfühler 76 liefert das Rückmeldesignal, das ermöglicht, bei einer geschlossenen Regeiungsschleife die Amplitude und die Frequenz der erzeugten Schwingungen, und eine mittlere Position des Hubzylinders einzustellen.

Es ist daher möglich, eine Schwingung der zweiten Muffe 48 bezüglich der ersten Muffe 46 hervorzurufen, wobei die Frequenz, die Form und, innerhalb der durch den maximalen Hub des ringförmigen Kolbens 62 vorgegebenen Grenze, die Amplitude dieser Schwingung eingestellt werden können. Um eine Vorstellung von dieser Schwingung zu vermitteln, kann angegeben werden, daß Frequenzen von einigen Hz, und Amplituden von einigen mm übliche Werte sind.

Die zweite Muffe 48 weist selbst einen axialen Durchgang 74 auf, der den Kokillenkörper 22 aufnimmt. Dieser Kokillenkörper kann von oben in der axialen Richtung in den axialen Durchgang 74 eingeführt werden. Dabei ist anzumerken, daß der Kokillenkörper 22 in der eingebauten Position mit einer Schulter seines oberen Endes auf einer Gegenschulter des oberen Endes der zweiten Muffe 48 aufliegt. Daraus ergibt sich, daß der Kokillenkörper 22 in der zweiten Muffe 48 aufgehängt ist, und leicht herausgenommen werden kann, um ausgetauscht zu werden.

In vorteilhafter Weise ist nur ein geringer Druck erforderlich, um den Kokillenkörper 22 hydrostatisch zu tragen, und um die Reibung zwischen dem Kokillenrohr 12 und dem gegossenen Produkt zu überwinden. Die wirksame ringförmige Oberfläche, die der ringförmige Kolben 52 in den Druckkammern 64 und 66 definiert, ist in der Tat ziemlich groß. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn der ringförmige Kolben 62 in der unteren Druckkammer 64 einen größeren wirksamen Querschnitt als in der oberen Druckkammer 66 definiert. Dieser Unterschied zwischen den wirksamen Oberflächen des Kolbens 62 kann zum Beispiel so festgelegt werden, daß der Kokillenkörper 22 hydrostatisch getragen wird, wenn der Druck in der unteren Druckkammer 64 und der oberen Druckkammer 66 gleich einem nominalen Druck ist. Für die Führung der axialen Bewegung des Kokillenkörpers 22 werden in vorteilhafter Weise mehrere Lösungen vorgeschlagen.

Eine erste Ausführungsvariante eines Führungssystems wird mit Hilfe der Figur 1 beschrieben. Bei dieser Ausführungsvariante wirkt der untere Führungskanal 52 bzw. der obere Führungskanal 54 der ersten Muffe 46 mit dem unteren Ende 58 bzw. dem oberen Ende 60 der zweiten Muffe 48 zusammen, um eine hydrostatische Führung der zweiten Muffe 48 in der ersten Muffe 46 zu bilden. 6

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Es handelt sich zum Beispiel um ein hydraulisches Führungssystem mit keilförmiger, ringförmiger Dichtung, wie in der Figur 1 schematisch dargestellt, oder um ein hydraulisches Führungssystem mit mehreren axialen Taschen, die in den Oberflächen, die den unteren Führungskanal 52 und den oberen Führungskanal 54 begrenzen, über den Umfang in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Ein Vorteil eines solchen hydraulischen Führungssystems ist, daß das Problem der axialen Abdichtung der Druckkammern 64 und 66 auf elegante Weise gelöst ist. Das unter Druck stehende Fluid, das die hydraulische Führung bewirkt, wird einerseits in die ringförmige Kammer 56, und andererseits in einen oberen, ringförmigen Kanal 78 bzw. einen unteren, ringförmigen Kanal 80 abgeführt, die mit einem Vorratsbehälter (nicht wiedergegeben) verbunden sind. Auf diese Weise bildet die hydraulische Führung der zweiten Muffe 48 gleichzeitig eine obere bzw. untere hydraulische Dichtung der ringförmigen Kammer 56.

Eine zweite Ausführungsvariante eines Führungssystems ist in der Figur 2 dargestellt. Es handelt sich um eine Gleitschiene/Gleitschuh-Einheit. Die Gleitschienen 82 sind zum Beispiel mit der ersten Muffe 46 fest verbunden, und die Gleitschuhe 84 sind mit der zweiten Muffe 48 fest verbunden. Vorzugsweise werden zwei einander diametral gegenüberliegende Gleitschie-ne/Gleitschuh-Einheiten (82,84) im Bereich des oberen Randes sowie im Bereich des unteren Randes des äußeren Gehäuses 44 vorgesehen.

Die Ausführungsvariante der Figur 3 unterscheidet sich von der Ausführungsvariante der Figur 2 durch die Verwendung einer Laufrollen/Laufechiene-Einheit anstelle der Gleitschuh/Gleitschiene-Einheit. Die Laufschiene 86 ist vorzugsweise mit der zweiten Muffe 48 fest verbunden, während eine Platte 90, die die Führungsrollen 88 trägt, vorzugsweise von außen auf dem äußeren Gehäuse 44 befestigt ist. Dabei ist anzumerken, daß bei einer mechanischen Führung der Schwingung leicht eine gekrümmte Bewegungsachse, zum Beispiel eine kreisförmige Bewegungsbahn, die einen Radius von einigen Metern hat, festgelegt werden kann.

Die Figur 4 gibt eine Ausführungsvariante der Druckkammern wieder. Anstatt die Druckkammern durch den ringförmigen Kolben 62 innerhalb der ringförmigen Kammer 56 auf dichte Weise zu begrenzen, und Abdichtungsorgane bei den zwei Eingangsquerschnitten der ringförmigen Kammer 56 vorzusehen, werden bei der Ausführung der Figur 4 aufblasbare Körper verwendet, die dichte Druckkammern bilden. Es handelt sich zum Beispiel um aufblasbare Kissen oder Schläuche, oder um aufblasbare Membranen. Ein erster aufblasbarer Körper 92 ist zwischen dem ringförmigen Kolben 62', der nicht mehr die Abdichtungsfunktion erfüllen muß, und der Stirnfläche, die die ringförmige Kammer 56' axial nach unten begrenzt, axial angeordnet. Ein zweites aufblasbares Element 94 ist zwischen dem ringförmigen Kolben 62' und der Stirnfläche, die die ringförmige Kammer 56' axial nach oben begrenzt, axial angeordnet. Im Fall von Membranen werden diese Membranen entweder in den ringförmigen Kolben 62', oder in die Stirnflächen, die die ringförmige Kammer 56' axial begrenzen, dicht eingelassen. Die aufblasbaren Elemente 92 und 94 werden mit dem hydraulischen Kreis 72 verbunden. Ihre Formänderung durch Pulsationen des unter Druck stehenden Fluids ruft die gewünschten Schwingungen hervor. Die Ausführungsvariante der Figur 4 weist den Vorteil auf, daß alle Probleme bezüglich der axialen Abdichtung des Hubzylinders vermieden werden. Eine direkte Folge davon ist, daß mit weniger genauen Einstellungen zwischen den gegeneinander verschiebbaren Elementen gearbeitet werden kann, solange die axiale Führung der Schwingung zufriedenstellend gewährleistet ist. In der Figur 4 ist beispielsweise zu sehen, daß sich die Muffe 46' nur bis in den Bereich des oberen Endes des äußeren Gehäuses 44' erstreckt. Das untere Ende 58' der zweiten Muffe 48 wird in einem Führungsring 93 geführt, der unmittelbar in dem äußeren Gehäuse 44 oder in der Grundplatte 40 angebracht ist. Die ringförmige Kammer 56' wird durch Zusammenwirken zwischen der Muffe 46' und einer Schulterfläche des äußeren Gehäuses 44' gebildet.

In den Figuren 5 bis 8 sind einige weitere Ausführungsvarianten schematisch dargestellt.

In der Figur 5 ist der ringförmige Kolben 62 mit der ersten Muffe 46 fest verbunden, die von dem äußeren Gehäuse 44 getragen wird. Die ringförmige Kammer 56 wird durch die zweite Muffe 48 festgelegt, die den Kokillenkörper 22 trägt.

In der Figur 6 ist die untere Druckkammer 64 mit dem hydraulischen Kreis 72 verbunden, während die obere Druckkammer 66 mit der Atmosphäre verbunden ist. Der Hubzylinder bildet einen einfachwirkenden Hubzylinder, und das Gewicht des Kokillenkörpers ruft die Verschiebung nach unten hervor. Die Wirkung der Schwerkraft kann durch Federn oder andere elastische 7

Claims (15)

1. AT 407 352 B Elemente verstärkt werden, die zwischen dem Kokillenkörper 22 und seiner Tragstruktur so angeschlossen werden, daß eine elastische Kraft in der Gießrichtung 21 hervorgerufen wird. In der Figur 6 sind diese Federn durch das Symbol mit der Kennziffer 94 schematisch dargestellt. Dabei wird angenommen, daß diese Federn nicht unbedingt in den Hubzylinder integriert sind. Die Figur 7 gibt eine Ausführungsvariante wieder, bei der der ringförmige Kolben durch zwei Kolbensegmente 62 i und 622 ersetzt ist, die den Kokillenkörper 22 nur über einen Teil seines Umfangs umgeben. Dabei ist anzumerken, daß eine durch die zwei Kolbensegmente 62i und 622 verlaufende Symmetrieebene in vorteilhafter Weise die (gekrümmte) Gießachse 20 enthält. Dieses Merkmal ermöglicht, infolge eines auf die Kolben 62n und 622 wirkenden Druckunterschiedes ein Drehmoment zu erzeugen, das das von dem gegossenen Produkt auf den Kokillenkörper 22 ausgeübte Drehmoment teilweise (oder sogar vollständig) kompensiert. In den Figuren 1 und 4 bezeichnet die Kennziffer 100 einen Induktor, der zum elektromagnetischen Umrühren des schmelzflüssigen Metalls in dem Kanal 18 verwendet wird. Dieser Induktor 100 umgibt das Gehäuse 44 und wird zum Beispiel von der Grundplatte 40 getragen. In vorteilhafter Weise kann er längs des Gehäuses 44 axial verschoben werden und aus der Kokille 10 nach oben herausgenommen werden. Der Induktor 100 wird nicht der Schwingung des Kokillenkörpers 22 unterworfen. PATENTANSPRÜCHE: 1. Kokille für eine Stranggießanlage, mit einem Kokillenkörper (22), der einen axialen Gießkanal (18) für ein schmelzflüssiges Metall ausbildet und einen Kühlkreis für diesen axialen Gießkanal (18) enthält, sowie einer hydraulischen/pneumatischen Aufhängevorrichtung in welcher der Kokillenkörper axial getragen wird; dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenkörper (22) zumindest teilweise von einem äußeren Gehäuse (44) umgeben ist; und daß die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung, unmittelbar zwischen dem äußeren Gehäuse (44) und dem Kokillenkörper (22) angeordnet ist und einen ringförmigen, doppeltwirkenden Hubzylinder aufweist.
2. 2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung durch ein hydraulisches/pneumatisches Steuersystem (72) gesteuert wird, das ausgelegt ist, um den Kokillenkörper (22) um eine Bezugsposition schwingen zu lassen.
3. 3. Kokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubzylinder rotationssymmetrisch ausgebildet ist und in dem äußeren Gehäuse (44) derart getragen wird, daß seine Symmetrieachse im wesentlichen koaxial zu der Gießachse (20) ist.
4. 4. Kokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Hubzylinder eine erste Muffe (46) und eine zweite Muffe (48) aufweist, die durch die Wirkung eines unter Druck stehenden Fluids gegeneinander verschiebbar sind, wobei die erste Muffe (46) mit dem äußeren Gehäuse (44) fest verbunden ist, und die zweite Muffe (48) mit dem Kokillenkörper (22) fest verbunden ist.
5. 5. Kokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zwei Muffen (48) einen ringförmigen Kolben (62) bildet, der in einer in der anderen Muffe (46) gebildeten, ringförmigen Kammer (56) axial verschiebbar ist.
6. 6. Kokille nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kolben (62) in der ringförmigen Kammer (56) eine obere ringförmige Druckkammer (66) und/oder eine untere ringförmige Druckkammer (64) auf dichte Weise begrenzt.
7. 7. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung mindestens einen durch ein unter Druck stehendes Fluid aufblasbaren Körper (92,94) aufweist, der zwischen einer mit dem äußeren Gehäuse (44) fest verbundenen Oberfläche, und einer mit dem Kokillenkörper (22) fest verbundenen Oberfläche axial angeordnet ist.
8. 8. Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische/pneumatische 8 AT 407 352 B Aufhängevorrichtung mehrere aufblasbare Körper aufweist, die derart angeordnet sind, daß die Resultierende der auf den Kokillenkörper einwirkenden, hydraulischen/pneu-matischen Kräfte im wesentlichen koaxial zu der Gießachse (20) ist.
9. 9. Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung mindestens einen ringförmigen, aufblasbaren Körper (92,94) aufweist, der den Kokillenkörper (22) umgibt.
10. 10. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydrostatische Führungsvorrichtung zwischen dem Kokillenkörper (22) und dem äußeren Gehäuse (44) angeordnet ist.
11. 11. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsrollen (88) zwischen dem Kokillenkörper (22) und dem äußeren Gehäuse (44) angeordnet sind.
12. 12. Kokille nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsschienen (82) zwischen dem Kokillenkörper (22) und dem äußeren Gehäuse (44) angeordnet sind.
13. 13. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gehäuse (44) einen äußeren Schutzpanzer des Kokillenkörpers (22) bildet, wobei die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung zwischen diesem Schutzpanzer und dem Kokillenkörper (22) angebracht ist.
14. 14. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenkörper (22) eine en bloc ausbaubare Einheit bildet, die ausgelegt ist, um von oben durch eine Durchgangsöffnung (74) der hydraulischen/pneumatischen Aufhängevorrichtung axial eingeführt zu werden, und daß die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung eine en bloc ausbaubare Einheit darstellt, die ausgelegt ist, um von oben in einen Sitz des äußeren Gehäuses (44) axial eingeführt zu werden.
15. 15. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen elektromagnetischen Induktor (100) zum Umrühren des schmelzflüssigen Metalls, der das äußere Gehäuse umgibt. HIEZU 4 BLATT ZEICHNUNGEN 9