DE19503911A1 - Anfahrkopf und Verfahren zum Angießen einer Stranggießanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Anfahrkopf und ein Verfahren zum Angießen einer Strang­ gießanlage gemäß den Oberbegriffsmerkmalen der Ansprüche 1 und 10.

Vor dem Anfahren einer Stranggießanlage mit einer Durchlaufkokille ist es notwendig, den unten offenen Kokillenhohlraum mittels eines Anfahrkopfes zu verschließen und abzudichten. Die Anfahrköpfe sind mit einem Anfahrstrang verbunden, wobei dieser flexibel oder starr, kurz oder lang sein kann. Es sind verschiedenste Formen solcher Anfahrköpfe bekannt, die alle, neben der Aufgabe die Kokille nach unten abzuschlies­ sen, mit einem Element zum Verbinden des Anfahrkopfes mit dem gegossenen Strang versehen sind.

Aus AT-PS 227 394, die die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 10 bildet, ist ein Anfahr­ kopf bekannt, der eine Bodenplatte, einen auf der Bodenplatte angeordneten topfarti­ gen Körper und Kupplungselemente für den gegossenen Strang aufweist. Die Boden­ platte hat eine Größe, die zusammen mit einer Dichtung den Querschnitt eines Form­ hohlraumes verschließt. Der topfartige Körper fängt bei Gießbeginn den zuerst in die Kokille einfließenden verunreinigten Stahl auf. Zwei schraubenförmige Kupplungs­ elemente mit einer formschlüssigen Gestalt sorgen für eine Verbindung zwischen dem Anfahrkopf und dem gegossenen Strang. Durch Regulierung der Zuflußgeschwindig­ keit des Gießmetalles mittels Stopfen oder Schieber kann die Füll- und Erstarrungszeit für eine ausreichend zugfeste Kupplungsverbindung zwischen den schraubenförmigen Kupplungselementen und dem gegossenen Strang vor Beginn einer Strangabzugsbe­ wegung genau eingestellt werden. Beim Angießen von Knüppel- und Vorblockformaten mit offenen Gießdüsen am Zwischengefäß mit solchen Anfahrköpfen ist es notwendig, die Angießzeit durch den Einsatz der Notrinne zu verlängern, um eine ausreichend zugfeste, formschlüssige Kupplungsverbindung zwischen dem Strang und dem Anfahr­ kopf zu erhalten. Die Verwendung der Notrinne ist aber wegen dem starken Verspritzen von Gießmetall, der Unfallgefahr und der Verschmutzung der Anlage eine unbeliebte Maßnahme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anfahrkopf bzw. ein Verfahren zum Anfahren einer Stranggießanlage zu schaffen, der bzw. das die genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll zwischen dem Öffnen der Gießdüse am Zwischenge­ fäß und dem Beginn des Strangabzuges keine Unterbrechung bzw. auch keine Men­ genregulierung des Stahlzuflusses erforderlich sein. Es soll das Angießen mit offener, nicht regelbarer Gießdüse ohne Einsatz der Notrinne und ohne Gefahr eines Anfahr­ durchbruches durch eine nicht ausreichend zugfeste Kupplungsverbindung ermöglicht werden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Summe der Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Anfahrkopf ist es möglich, bei allen Gießformaten, die mit hohen Strangausziehgeschwindigkeiten und mit offenen, unregulierten Ausgußdü­ sen gegossen werden, ohne Unterbrechung der Stahlzufuhr eine ausreichend zugfeste, formschlüssige Kupplungsverbindung zu schaffen. Anfahrdurchbrüche, insbesondere durch ein Herausreissen der Kupplungsverbindung aus dem gegossenen Strang, kön­ nen vermieden werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das bei Gieß­ beginn in den topfartigen Körper einfließende Metall vor einem Zufluß in den Spalt, in welchem der formschlüssige Kupplungsteil zu Erstarrung gebracht wird, mittels Kühl­ schrott dosiert gekühlt werden. Dies ermöglicht eine zusätzliche Verkürzung der Er­ starrungszeit für eine formschlüssige Kupplungsverbindung.

Formschlüssige Verbindungen können durch unterschiedliche Formen realisiert wer­ den. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann an der äußeren Mantelfläche eine Hinterschneidung auf einem Teil oder auf dem ganzen Umfang des topfartigen Körpers in der Form einer Halbrundnut realisiert werden. Es ist auch möglich, daß die Spalt­ breite zwischen mindestens zwei gegenüberliegenden äußeren Mantelflächen des topfartigen Körpers und dem Kokillenhohlraum in Stranglaufrichtung zunimmt. In einer weiteren Ausführungsform sind an einer äußeren Mantelfläche des topfartigen Körpers An- oder Aufsetzstücke angeordnet, die in ihrer Länge so gestaltet sind, daß sich je ei­ ne Unterschneidung ergibt.

Bei der Dimensionierung des topfartigen Körpers ist darauf zu achten, daß mindestens zwischen dem formschlüssigen Gestaltungselement an der äußeren Mantelfläche und dem Kokillenhohlraum ein Spalt zwischen 5-30 mm, vorzugsweise 10-15 mm, vorge­ sehen ist. Dieses Maß regelt die Erstarrungszeit für eine ausreichend zugfeste Kupp­ lungsverbindung ganz wesentlich.

Die Höhe des topfartigen Körpers beeinflußt das erste Auffangvolumen für flüssigen Stahl. Sie bestimmt auch die Aufnahmemenge für Kühlschrott zum Kühlen des Stahles vor dem Überfließen. Die Höhe ist auch vom Gießformat abhängig und errechnet sich gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der Formel

vorzugsweise

Die Wandstärke des topfartigen Körpers kann in relativ weiten Grenzen variieren. Bei einem hohen Füllungsgrad mit Schrott sind kleine Wandstärken und umgekehrt vorzuse­ hen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird empfohlen, dem topfartigen Körper eine Wandstärke zwischen 3 und 12 mm, vorzugsweise 4-8 mm, zuzuordnen.

Eine Abdichtung zwischen der Bodenplatte des Anfahrkopfes und der Formhohlraum­ wand kann durch bekannte Dichtungen bzw. Dichtungsverfahren vorgenommen wer­ den. Nach einem Ausführungsbeispiel ist es besonders vorteilhaft, wenn vor dem Ein­ fahren des Anfahrkopfes in die Kokille eine vorgefertigte Kunststoffdichtung auf die Bo­ denplatte aufgestülpt wird. Diese Kunststoffdichtung kann durch Spritzgießen herge­ stellt sein und ein Doppelwinkelprofil aufweisen. Über den Umfang der Dichtung kön­ nen Zentrierrippen angeordnet werden.

Eine zusätzliche Beschleunigung der Erstarrung einer formschlüssigen Strangschale zum Ankuppeln an den Anfahrkopf kann erreicht werden, wenn der vorgekühlte Stahl vor der vollständigen Auffüllung des topfartigen Körpers dem formschlüssigen Gestal­ tungselement bzw. den hinterschnittenen Mantelflächen zugeführt und zur Erstarrung gebracht wird. Die Vorkühlung des Stahles kann durch die Kühlschrottmenge, Ver­ packungsdichte etc. reguliert werden. Zur Lenkung des Stahlzuflusses in den Bereich des formschlüssigen Gestaltungselementes können auf etwa halber Höhe des topfarti­ gen Körpers Überfließöffnungen für flüssigen Stahl angebracht werden.

Beim erfindungsgemäßen Angießverfahren wird der erste in die Kokille einfließende Stahl aus einem in der Regel offenen Zwischengefäßausguß in den Hohlraum eines topfartigen Körpers des Anfahrkopfes zugeführt. Im topfartigen Körper wird der Stahl vor dem Über- oder Ausfließen gekühlt und anschließend dem formschlüssigen Ge­ staltungselement an der äußeren Mantelfläche des topfartigen Körpers zugeführt und zur Erstarrung gebracht. Anschließend wird ohne Unterbrechung des Stahlzuflusses nach Erreichen der zum Anfahren vorgesehenen Sollbadspiegelhöhe, der Strang aus der Kokille ausgezogen.

Im nachfolgenden soll anhand von Figuren die Erfindung zusätzlich erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Anfahrkopfes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine weiteres Beispiel eines Anfahrkopfes,

Fig. 4 eine Draufsicht auf Fig. 3,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt nach der Linie V-V von Fig. 6 eines weiteren Bei­ spieles eine Anfahrkopfes,

Fig. 6 eine Draufsicht auf Fig. 5 und

Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch eine teilweise dargestellte Kokille mit einge­ fahrenem Anfahrkopf.

In Fig. 1 und 2 ist ein zusammengeschweißter Anfahrkopf 3 für eine Knüppel- oder Vorblockstranggießanlage dargestellt. Er besteht aus einer Bodenplatte 4, die einige Millimeter kleiner ist als der Querschnitt eines Formhohlraumes einer Durchlaufkokille und einem topfartigen Körper 5 zur Aufnahme des ersten, beim Angießen in die Kokille einfließenden Stahles. Mit 6 ist ein Kupplungsstück bezeichnet, das ein Ankuppeln an einen starren oder einen flexiblen Anfahrstrang ermöglicht. Am topfartigen Körper 5 sind die beiden äußeren, einander gegenüberliegenden Mantelflächen 8 und 9 schräg zur Mittelachse 10 angeordnet. Dadurch entsteht zwischen diesen Mantelflächen 8, 9 des topfartigen Körpers 5 und einem strichpunktiert angedeuteten Kokillenhohlraum 11 ein Spalt 12, der in Stranglaufrichtung 13 zunimmt. Dieser Spalt 12 stellt am topfartigen Körper 5 ein formschlüssiges Gestaltungselement dar, das zum sicheren Ankuppeln und zur Übertragung der Ausziehkräfte vom Anfahrstrang auf eine sich bildende Strang­ kruste dient.

Die beiden äußeren Mantelflächen 16 und 17 können schräg oder parallel zur Mittel­ achse 10 gestaltet werden. Bei Verwendung von handelsüblichen Vorprofilen, wie die im Beispiel verwendeten U-Eisen, ergeben sich Mantelflächen 16 und 17, die parallel zur Mittelachse 10 liegen.

In den Fig. 3 und 4 ist ein als Gußstück konstruierter Anfahrkopf 30 mit einem topfarti­ gen Körper 31 dargestellt. Das formschlüssige Gestaltungselement ist bei diesem An­ fahrkopf als eine Hinterschneidung 33 in der Form einer Halbrundnut in der äußeren Mantelfläche 34 ausgebildet. Eine V-förmige Bodenplatte 35 sorgt für einen verbesser­ ten Einlauf in die Treibrollen. Mit 37 sind zwei bis vier Überfließöffnungen für flüssi­ gen, vorgekühlten Stahl dargestellt. Sie sind etwa auf halber Höhe 36 des topfartigen Körpers 31 angeordnet.

In Fig. 5 und 6 sind als formschlüssige Gestaltungselemente an einer äußeren Mantel­ fläche 61 des topfartigen Körpers 62 An- oder Aufsetzstücke 64 angeordnet. Sie sind in ihrer Länge so gestaltet, daß sich je eine Unterschneidung 65 ergibt.

In Fig. 7 ist ein Anfahrkopf 70 innerhalb einer Kokille 71 mittels einer Dichtung 72 ab­ gedichtet. Sie ist aus Kunststoff, vorzugsweise im Spritzgießverfahren, hergestellt. Außerhalb eines topfartigen Körpers 74 liegt auf einer Bodenplatte 78 die Dichtung 72 in der Form eines Doppelwinkelprofiles. Über den Umfang der Dichtung verteilt sind vier bis acht Zentrierrippen 73 angeordnet. Sie zentrieren den Anfahrkopf 70 beim Ein­ fahren in die Kokille und schützen diese vor Verletzungen. Zwischen dem formschlüssi­ gen Gestaltungselement, d. h. der schrägen äußeren Mantelfläche 75, und dem Kokil­ lenhohlraum 76 ist ein Spaltmaß 77 zwischen 5 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 15 mm, vorgesehen. Dieses Spaltmaß 77 ist für die Einstellung der Erstar­ rungszeit einer Kupplungsverbindung maßgebend. Die Höhe des topfartigen Körpers bemißt sich nach der Formel

und die Wandstärke des topfartigen Körpers beträgt 3-12 mm, vorzugsweise 4-8 mm.

Das formschlüssige Gestaltungselement ist allgemein in der unteren Hälfte des topfarti­ gen Körpers 5, 31, 62, 74 angebracht, damit der erste aus den Überfließöffnungen 37 austretende, gekühlte Stahl direkt der Hinterschneidung 33 zugeführt wird. Diese Hin­ terschneidung 33 ist deshalb 10-50 mm oberhalb der Bodenplatte 35 bzw. knapp oberhalb einer Abdichtung 72 angeordnet.

Claims (12)

1. Anfahrkopf für eine Durchlaufkokille in einer Stranggießanlage, bestehend aus ei­ ner Bodenplatte (4, 35, 78), die im wesentlichen den Querschnitt eines Formhohl­ raumes (11, 76) am Kokillenausgang verschließt, und einem auf der Bodenplatte (4, 35, 78) angeordneten topfartigen Körper (5, 31, 62, 74) zur Aufnahme des er­ sten, beim Angießen in die Kokille (71) einfließenden Stahles, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am topfartigen Körper (5, 31, 62, 74) auf mindestens zwei gegen­ überliegenden Seiten eine äußere Mantelfläche (8, 9, 34, 61, 75) mit einem form­ schlüssigen Gestaltungselement (33) zum Ankuppeln und zur Übertragung der Ausziehkräfte vom Anfahrkopf (3, 30, 70) auf eine erstarrte Strangschale versehen ist.

2. Anfahrkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als formschlüssiges Gestaltungselement eine Hinterschneidung (33) der äußeren Mantelfläche vorge­ sehen ist.

3. Anfahrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als formschlüssiges Gestaltungselement an der äußeren Mantelfläche (61) des topfartigen Körpers (62) An- oder Aufsetzstücke (64) angeordnet sind.

4. Anfahrkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den mindestens zwei gegenüberliegenden äußeren Mantelflächen (8, 9, 75) die Spaltbreite (77) zwischen dem topfartigen Körper (5, 74) und dem Kokillenhohlraum (11, 76) in Stranglaufrichtung (13) zunimmt.

5. Anfahrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß etwa auf halber Höhe (36) des topfartigen Körpers (31) Überfließöffnungen (37) für flüssigen Stahl angeordnet sind.

6. Anfahrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem formschlüssigen Gestaltungselement an der äußeren Mantelfläche (75) und dem Kokillenhohlraum (76) ein Spalt (77) zwischen 5 und 30 mm, vorzugsweise 10-15 mm, vorgesehen ist.

7. Anfahrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des topfartigen Körpers (5, 31, 62, 74) zwischen vorzugsweise zwischen beträgt.

8. Anfahrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der topfartige Körper (5, 31, 62, 74) eine Wandstärke zwischen 3 und 12 mm, vorzugs­ weise 4-8 mm, aufweist.

9. Anfahrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des topfartigen Körpers (74) auf der Bodenplatte (78) ein durch Spritzgießen geformter Dichtungsring (72) aus Kunststoff angeordnet ist, der ein Doppelwin­ kelprofil und über den Umfang verteilte Zentrierrippen (73) aufweist.

10. Verfahren zum Angießen einer Stahlstranggießanlage nach einem der Ansprüche 1-9, wobei Stahl aus einem Zwischengefäß einer Kokille zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Angießen der erste in die Kokille einfließende Stahl dem Hohlraum des topfartigen Körpers des Anfahrkopfes zugeführt, der Stahl im topfartigen Körper vor dem Über- oder Ausfließen gekühlt, der über- oder aus­ fließende Stahl im Spalt zwischen der Kokillenwand und dem formschlüssigen Ge­ staltungselement an der äußeren Mantelfläche zur Erstarrung gebracht und an­ schließend, ohne Unterbrechung des Stahlzuflusses, nach Erreichen der zum An­ fahren vorgesehenen Sollbadspiegelhöhe, der Strang aus der Kokille ausgezogen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgekühlte Stahl durch etwa auf halber Höhe des topfartigen Körpers angeordnete Überfließöff­ nungen dem formschlüssigen Gestaltungselement zugeführt und zur Erstarrung ge­ bracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ein­ fahren des Anfahrkopfes in die Kokille ein aus Kunststoff hergestellter Dichtungsring außerhalb des topfartigen Körpers auf die Bodenplatte aufgestülpt und der Anfahrkopf von unten in die Kokille eingefahren wird.