DE2604478A1 - Anordnung in einer horizontal arbeitenden stranggiessanlage - Google Patents

Anordnung in einer horizontal arbeitenden stranggiessanlage

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  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

  • Anordnung in einer horizontal arbeitenden Stranggießanlage
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung in einer horizontal arbeitenden Stranggießanlage, bei der an einer im unteren Teil eines Ofens für eine Metallschmelze angeordnete Ausmündung eine horizontal liegende Kokille, vorzugsweise aus Graphiteinsätzen, vorgesehen ist, die von einem von Kühlmittel durchflossenen Kühler umgeben ist.
  • Derartige Stranggießanlagen sind für das Stranggießen von Bändern, Stangen, Rundbarren, Profilen, Rohren und dgl. bekannt. Sie werden für das Stranggießen von Stahl- und Nichteisenmetallen in letzter Zeit mehr und mehr gegenüber vertikal arbeitenden Stranggießanlagen bevorzugt.
  • Die Arbeitsweise mit einer eingangs genannten Stranggießanlage ist wie folgt: Der als Warmhalteofen ausgebildete Ofen für die Metallschmelze wird vorgeheizt und zu Beginn der Erzeugung mit flüssigem Metall aus dem Schmelzbetrieb gefüllt. Während des Betriebes der Anlage wird abhängig von der Erzeugungsleistung in Zeitabständen jeweils eine Menge flüssiges Metall nachgefüllt, so daß immer eine gewisse Mindestmenge Metallschmelze im Warmhalteofen vorhanden ist. Die Schmelze fließt aus dem Warmhalteofen in eine vorzugsweise aus Graphiteinsätzen bestehende Kokille, die im unteren Teil angebracht ist und mit Hilfe eines Kühlers mit Wasser gekühlt wird. In der Kokille erstarrt die Schmelze und wird durch eine Ziehmaschine als Strang herausgezogen. Anschließend trennt eine Säge den Strang in die gewünschten Fertigungslängen.
  • Entscheidend für die Gießgeschwindigkeit einer solchen Anlage bzw. die Geschwindigkeit, mit der der Strang aus der Kokille herausgezogen werden kann, ist der Wärmehaushalt. Die dem Warmhalteofen und der Schmelze zugeführteWärme ist der Schmelze in der Kokille wieder zu entziehen, um das Erstarren der Schmelze zu dem gewünschten Strang zu erreichen. Die dem Warmhalteofen zugeführte Wärme wird im wesentlichen auf drei Wegen wieder abgeführt: a) durch direkte Wärmeverluste vom Metall und Ofen an die Umgebung, b) durch Wärmeabführung durch den Kühler bzw. das Kühlwasser, c) durch Wärmeabgabe vom gegossenen Strang an die Umgebung.
  • Die über den Kühler gemäss b) abgeführte Wärmemenge setzt sich zusammen aus 1. der Erstarrungswärme des Metalles und der Wärmemenge, die zur Abkühlung des Bandes auf Bandaustrittstemperatur abgegeben wird, 2. der Rückkhlungswärme. Das ist jene Wärmemenge, die vom Kühler durch das in die Kokille strömende bzw. in der Kokille stehende Metall durch Wärmeleitung aus der Schmelze im Warmhalteofen aufgenommen wird, sowie, und zwar zum überwiegenden Teil, durch die Graphiteinsätze der Kokille von der Ofenseite her zum Kühler geleitet wird. Die Graphiteinsätze der Kokille sind sehr gute Wärmeleiter. Geringe Wärmemengen, die durch das feuerfeste Material des Anbausystems zwischen Ofen und Kokille zum Kühler durchdringen, können vernachlässigt werden (vgl.
  • Fig. 1).
  • Der Kühler nimmt somit zwei Arten von Wärme auf, einmal die als Nutzwärme zu bezeichnende Wärme (1), die zur Erstarrung des Materials und Abkühlung auf Raumtemperatur abzuführen ist,und die als Rückkühlungswärme zu bezeichnende Wärme (2), die praktisch einen Energieverlust darstellt, da deren Abführung an sich unerwünscht ist.
  • Ältere Messungen zeigten, daß das Verhältnis zwischen abgeleiteter Nutzwärme zur abgeleiteten Gesamtwärme in ungünstigen Fällen kleiner als o,5 war.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, den Quozienten aus vom Kühler abgeführter Nutzwärme zur abgeleiteten Gesamtwärme dem Wert 1 anzunähern, so daß eine wesentlich höhere Gießgeschwindigkeit erreicht werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Kokille im der Ausmündung des Ofens zugewandten Bereich mit einer sich zumindest teilweise über ihren Querschnitt erstreckenden wärmeisolierenden und/oder wärmereflektierenden Dämmschicht versehen ist. Für die Dämmschicht geeignet sind alle genügend feuerfesten isolierenden und/oder reflektierenden Werkstoffe. Die Dicke der Dämmschicht kann sowohl einige hundertstel Millimeter als auch einige Zentimeter betragen.
  • Es hat sich gezeigt, daß durch diese einfache Maßnahme das Verhältnis der durch den Kühler abgeführten Nutzwärme zur abgeführten Rückkühlungswärme erheblich zugunsten der abgeführten Nutzwärme verschoben werden kann. Es hat sich gezeigt, daß die Gießgeschwindigkeit bis über 308 gegenüber herkömmlichen Anlagen erhöht wird. Bisher sind die die Kokille bildenden Graphiteinsätze gegenüber der Schmelze ofenseitig nicht abgeschirmt worden, man hat im Gegenteil für einen guten Kontakt zwischen Graphiteinsätzen und Schmelze noch dadurch gesorgt, daß die Graphiteinsätze durch die Ausmündung des Ofens in die Schmelze hineinragen. Offenbar in dem Bestreben, durch den Kontakt zwischen Schmelze und Graphiteinsätzen einen zu starken Temperatursprung in der Schmelze vor Erreichen der eigentlichen Erstarrungszone möglichst zu vermeiden.
  • Trotz Anordnung der erfindungsgemässen Dämmschicht entsteht ein sich auf den Gießvorgang auswirkender Temperatursprung nicht, da die Abziehgeschwindigkeit des Stranges, wie angestrebt, erheblich erhöht wird, so daß die Erstarrungszone innerhalb der Kokille (und des Kühlers) praktisch an der gleichen Stelle bleibt. Dann muß trotz der Anordnung der Dämmschicht das Temperaturgefälle innerhalb der Kokille auch etwa gleich bleiben.
  • Somit ergibt sich überraschend der wesentliche Effekt der Erhöhung der Gießgeschwindigkeit unter voller Ausnutzung der Kühlerkapazität allein für die Abführung der Nutzwärme.
  • Zwar ist es beispielsweise aus der DT-OS 1 957 332 bekannt geworden, eine Stranggießkokille zumindest in dem mit der Schmelze in Berührung kommenden Bereich mit einem Einsatz aus einem Material mit einer gegenüber dem Material des Kokillen-Grundkörpers geringeren Wärmeleitfähigkeit zu versehen. Dieser dient jedoch allein dazu, die Oberfläche des gegossenen Stranges zu verbessern und beispielsweise Rißbildungen vorzubeugen.
  • Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
  • Es zeigen: Fig. 1 schematisch im Schnitt und Ausschnitt den Kokillenbereich einer horizontal arbeitenden Stranggießanlage; Fig. 2 schematisch in gegenüber der Fig. 1 verkleinertem bis 5 Maßstab verschiedene Anordnungen der erfindungsgemäßen Dämmschicht; Fig. 6 schematisch die Anordnung einer erfindungsgemäss als Sperrschicht ausgebildeten Dämmschicht; Fig. 7 und 8 Schnittansichten entlang der Linie A-B in Fig. 6; Fig. 9 in Ansicht verschiedene Ausführungen von sich über bis 11 den ganzen Kokillenquerschnitt erstreckenden Abschirmplatten.
  • Aus Fig. 1 ist schematisch im Schnitt die bisher übliche Anordnung einer horizontalen Kokille in einer Stranggießanlage ersichtlich. An die Ausmündung 1 in der Wandung 2 eines Warmhalteofens schließt sich eine Kokille 3 an. Diese wird aus Graphiteinsätzen 4 gebildet, die in einer nicht dargestellten Haltevorrichtung zusammen mit einem wasserdurchflossenen Kühler 5 und einem feuerfesten Anflanschmaterial 6 gehalten sind. In Fig. 1 links aus der Kokille wird der erstarrte gegossene Strang 7 abgezogen. Der Spiegel der im Ofen befindlichen Metallschmelze 8 ist mit 9 bezeichnet. Die Erstarrungszone in der Kokille 3 ist bei 1o angedeutet. Die Pfeile 11 deuten den Wärmefluß aus der Schmelze 8 zum Kühler 5 an. Dabei deuten die Pfeile 12 etwa den erwünschten Nutzungswärmefluß an und die Pfeile 13 den unerwünschten Rückkühlungswärmefluß.
  • Zur Vermeidung der Abführung der Rückkühlungswärme ist gemäss Fig. 2-5 eine wärmeisolierende und/oder wärmereflektierende Dämmschicht 14 an den dem Ofeninnenraum zugewandten Stirnflächen der Kokilleneinsätze 4 angeordnet. Bei der Ausführung nach Fig. 2 liegt die Dämmschicht 14 vor den bündig mit dem Anflanschmaterial 6 abschließenden Stirnseiten der Kokilleneinsätze 4. Nach Fig. 3 schließt die Dämmschicht 14 bündig mit dem Anflanschmaterial 6 ab. Nach Fig. 4 ist die Dämmschicht 14 versenkt angeordnet. Bei der Ausführung nach Fig. 5 überdeckt die'Dämmschicht 14 teilweise das feuerfeste Anflanschmaterial 6.
  • Nach Fig. 6 ist die Dämmschicht als im der Ausmündung 1 des Ofens zugewandten Bereich in die Kokilleneinsätze 4 eingelassene Sperrschicht 15 ausgebildet. Es können auch mehrere derartige Sperrschichten 15 hintereinander angeordnet sein. Die Unterbrechung des Kokillenwerkstoffes kann beliebig durch einzelne Segmente oder in Form einer geschlossenen Sperrschicht 15 erfolgen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, erstreckt sich dieSperrschicht 15 über den ganzen Querschnitt der Kokilleneinsätze 4.
  • Bei der Ausführung nach Fig. 8 besteht die Sperrschicht 15 aus mehreren, über den Querschnitt der Kokilleneinsätze 4 verteilten Sperrschichtteilen 15'.
  • Bei der Ausführung nach den Fig. 9-11 ist die erfindungsgemässe DGEmschicht als Abschirmplatte 16, 16', 16n ausgebildet. Die Abschirmplatte kann sowohl entsprechend der Dämmschicht 14 in den Fig. 2 - 5 als auch entsprechend der Sperrschicht 15 in Fig. 6 angeordnet sein. Wesentlich ist, daß die Abschirmplatte auch einen Teil der öffnung der Kokille 3 abschirmt, so daß ein Rückkühlungswärmefluß auch durch die vor der Erstarrungszone in der Kokillenöffnung befindliche Metallschmelze vermindert wird. Der Durchtritt der Schmelze durch die Abschirmplatte 16 bzw. 16' bzw. 16" wird durch einen Schlitz 17, durch nebeneinanderliegende Kreisöffnungen 18 oder durch nebeneinanderliegende, einem Quadrat angenäherte oeffnungen 19 ermöglicht.
  • Als Verbindungs- und Befestigungsarten für die Dämmschicht, Sperrschicht bzw. Abschirmplatte aus isolierendem und/oder reflektierendem Material kommen Kleb-, Schraub-, Steck-, Klemm-oder andere Verbindungsarten in Betracht. Nachstehend werden zwei Anwendungsbeispiele erläutert.
  • Beispiel 1: Die dem Ofen zugewandten Stirnflächen der Graphitkokille werden mit einem nochfeuerfesten Kleber (z.B. Coating - Cement Q F -180 weiß, Fa. Carborundum, Düsseldorf) eingestrichen. Ein solcher Anstrich allein reflektiert schon den überwiegenden Teil der Wärmestrahlung und besitzt recht gute isolierende Eigenschaften.
  • Durch Aufkleben einer oder mehrerer Lagen einer Keramikfaser - Papiers (z.B. Fiberfrax - Papier, auch Fa.Carborundum) kann die Isolierwirkung dieser Schicht wesentlich verbessert werden.
  • Beispiel 2: Auf den Enden der Graphiteinsätze wird mit Hilfe geeigneter Schablonen'eine gut isolierende Spezialstampfmasse mit geringer Schwindung aufgebracht. Bei dieser Ausführung ist es günstig, wenn die Graphiteinsätze im feuerfesten Anflanschmaterial versenkt angeordnet sind, so daß die Isoliermasse mit dem letzteren bündig gestampft werden kann. (vgl. Fig. 3) Ansprüche:

Claims (8)

  1. Ansprüche 1. Anordnung in einer horizontal arbeitenden Stranggießanlage, bei der an einer im unteren Teil eines Ofens für eine Metallschmelze angeordnete Ausmündung eine horizontal liegende Kokille, vorzugsweise aus Graphiteinsätzen, vorgesehen ist, die von einem von Kühlmittel durchflossenen Kühler umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (3) im der Ausmündung (1) des Ofens zugewandten Bereich mit einer sich zumindest teilweise über ihren Querschnitt erstreckenden wärmeisolierenden und/oder wärmereflektierenden Dämmschicht (14; 15; 16) versehen ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (14) an den dem Ofeninnenraum zugewandten Stirnflächen der Kokilleneinsätze (4) angeordnet ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht als im der Ausmündung (1) des Ofens zugewandten Bereich in die Kokilleneinsätze (4) eingelassene Sperrschicht (15; 15') ausgebildet ist.
  4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht als sich über den ganzen Kokillenquerschnitt erstreckende Abschirmplatte (16; 16'; 16") ausgebildet ist, in welcher eine oder mehrere, den Durchtritt der Metallschmelze zur Kokillenöffnung zulassende Öffnungen (17; 18; 19) vorgesehen sind.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (14) mit dem die Kokilleneinsätze im Bereich der Ausmündung (1) des Ofens ungebenden Suerfesten Anflanschmaterial (6) bündig abschließt, in dieses versenkt angeordnet ist oder es ganz oder teilweise mit überdeckt.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sperrschicht (15) über den ganzen Querschnitt der Kokilleneinsätze (4) erstreckt.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht aus mehreren, über den Querschnitt der Kokilleneinsätze (4) verteilten Sperrschichtteilen (15') besteht.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei im Querschnitt flach-rechteckförmiger Kokillenöffnung die oeffnung bzw. öffnungen (17; 18; 19) in der Abschirmplatte (16; 16'; 16") als gegenüber der rechteckförmigen Kokillenöffnung verkleinerter rechteckiger Schlitz (17), als nebeneinanderliegende Kreisöffnungen (18) oder als nebeneinanderliegende, einem Quadrat angenäherte öffnungen (19) ausgebildet sind.
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