DE2926181C2 - Vorrichtung zum Stranggießen - Google Patents

Description

— daß die beiden endlosen Metallbänder (14, 16) in einem Radius geführt sind, so daß eine konvexe bzw. konkave Oberfläche der Stranggießkokille an deren Breitseite entsteht, und ein horizontales Abziehen des Stranges (8) ermöglicht wird,

— daß die Metallbänder (14,16) synchron mit der Bewegung des Stranges (8) antreibbar sind,

— daß die Schmalseiten (10, 12) aus einem Paar gebogener Platten bestehen und die endlosen Metallbänder (14, 16) an den Schmalseiten (10, 12) abdichtend anliegen, und

— daß die Schmalseiten (10,12) zwischen den konvexen und konkaven endlosen Metallbändern (14,16) eingeschlossen sind, wobei die gebogenen Platten der Schmalseiten (10, 12) und die endlosen Metalibänder (14,16) die Stranggießform definieren, in welche das geschmolzene Metall unmittelbar eingebracht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmalseiten (10, J2) aus einem Paar von Ringen (104, 106) bestehen, die synchron mit den endlosen Metallbändern (14, 16) unter gegenseitiger Abdichtung rotieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Metallbänder (14, 16; 122, 134) über drei oder mehr Rollen (18-28; 116-126, 128—132) geführt und antreibbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ringe (104, 106) über drei oder mehr Rollen (108—112) geführt und antreibbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogenen Platten der Schmalseiten (10, 12) in der Breitenrichtung des Stranges (8) verstellbar sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stranggießen von insbesondere Stahlsträngen mit Querschnitten von 60 bis 200 mm Stärke und 900 bis mm Breite, bestehend aus einer Stranggießkokille, die an den Schmalseiten des rechteckigen Querschnitts des Stranges s:ueinander parallele Seitenwände aufweist, während die Breitseiten des rechteckigen Querschnitts durch endlose Metallbänder gebildet sind, die die parallelen Flächen an den schmalen Seitenwänden berühren, wobei hinter den endlosen Metallbändern Stütz- und Kühlvorrichtungen angeordnet sind.

Bei der US-PS 36 59 643 wird ein Strang von außerhalb unter Überwindung des Reibungswiderstandes aus der Stranggießkokille herausgezogen. Bei der Stranggielivorrichtung dieser Art ist es unter Berücksichtig-ang der Beschränkung bezüglich der Festigkeit der erstarrten Schale schwierig, die Geschwindigkeit über 2 bis 3 m pro Minute anzuheben.

Das »Handbuch des Stranggießens« von Hermann, 1958, berichtet auf den Seiten 47,48 über das Hazelett-Stranggießverfahren. Dadurch wurde eine synchrone Stranggießvorrichtung geschaffen, bei der eine Form mit Wandflächen, die zur Bewegung synchron mit dem Gußstück sich bewegen, als Mittel zur Verringerung des Reibungswiderstandes eingesetzt wird.

Die Stranggießkokille besteht aus zwei Gruppen von oberen und unteren beweglichen parallelen Bändern an den langen Seiten eines Stranges und Kettenraupen an den kurzen Seiten des Stranges. Die Metallschmelze fließt in die Kettenraupen. Dies verursacht oft den Bruch einer erstarrten Schale und führt zur Explosionsgefahr aufgrund des Leckens der Metallschmelze. Ein anderer ernstlicher Nachteil ist der, daß unter Berücksichtigung der Senkung der Steifigkeit usw., die den Temperaturanstieg der gerade angeordneten oberen und unteren parallelen Bändern zuzuschreiben ist, die Bänder zu flattern beginnen und so das Gießen unmöglich machen.

Eine weitere synchrone Stranggießvorrichtung (Buch von Herrmann, Seiten 58—60) sieht die vertikale An-Ordnung beweglicher Bänder oder Kettenraupen vor. Dabei ist es jedoch schwierig, den statischen Druck der Metallschmelze ausreichend abzufangen. Ähnlich dem obigen Typ tritt auch der Nachteil auf, daß die Metallschmelze in die Bänder oder Kettenraupen fließt, so daß ein sicherer Gießvorgang nicht ausführbar ist Außerdem wird unter Berücksichtigung des vertikalen Formsystems das Gebäude sehr hoch, was eine Steigerung der Anlagekosten zur Folge hat, und es ist schwierig, hohe Geschwindigkeiten zu erreichen.

Die DE-OS 15 58 383 zeigt eine Stranggießvorrichtung, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, eine Kokille zu vermeiden, um das Entstehen von Längsrissen in der Gußschicht bei Abkühlung des aus der Kokille austretenden Stranges zu verhindern. Es wurde dadurch eine Modifikation des Gießens zwischen Walzen geschaffen, indem die Oberflächenschicht an den Breitseiten des Stranges aus einer im voraus hergestellten Schicht aus Blech ersetzt wird. Diese Blechhülle wird mit flüssigem Metall gefüllt, sie bleibt zunächst mit dem Strang verbunden und bildet bei der weiteren Warmbearbeitung einen Oxidationsschutz, der teils wegoxidiert, teils weggebeizt wird oder die Blechhülle kann auch während der Bearbeitung des Produkts abfallen und wieder verwendet werden. In letzterem Fall kann durch Auftragen von Oxiden auf der Innenseite der Blechhülle ein Verschweißen des Bleches mit dem Metall verhindert werden. Es ist offensichtlich, daß ein solches Verfahren umständlich und mit Nachteilen behaftet ist.
Durch die JP-OS 52-1 04 421 ist eine Vorrichtung zum Stranggießen bekanntgeworden, bei der ein großes, sich drehendes Gießrad mit einer Nut entsprechend der Gestalt des Gießstranges verwendet wird. Die Kokille besteht aus einem endlosen Band, das um die Nut herumgewunden ist, während ein zweites endloses Band entgegengesetzt dem ersten Band die Nut abdeckt. Es sind ringförmige Glieder vorgesehen, die jedoch nicht von den endlosen Metallbändern abdichtend eingeschlossen sind. Eine perfekte Abdichtung läßt sich deshalb nicht

erzielen. Leckagen von Kühlwasser in die Gießform und ein Austreten von geschmolzenem Metall aus der Gießform sind die Folge.

Die JP-OS 51-1 30 641 zeigt eine Stranggießvorrichtung, in der endlose Metallbänder und Abstützungen sowie Kühlmittel unterhalb der Gießform angeordnet sind. In dem Abschnitt, in dem die Metallbänder die Gießform berühren, ist kein tragender Bereich vorgesehen.

Beim Hochgeschwindigkeitsguß ist Bedingung, daß die Dicke der erstarrten Schale ausreichend gesichert werden kann, daß der Reibungswiderstand mit der Form niedrig ist und daß die Form den statischen Druck der Metallschmelze ausreichend aushalten kann. Ein weiteres Problem ist eine Beschränkung, die von den Ausmaßen der Gießanlage, insbesondere der Höhe eines Gebäudes kommt Erhöhungen der Abmessungen der Anlage und der Höhe des Gebäudes, die mit der erhöhten Geschwindigkeit einhergehen, bilden ein ernstliches Hindernis für die praktische Verwirklichung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießvorrichtung zu entwickeln, die wirtschaftlich arbeitet und sich zur industriellen Durchführung eines Hochgeschwindigkeitsgusses aus einer schwierig zu erstarrenden Metallschmelze eignet, wobei die Höhe der Vorrichtung nur gering ist

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch angeführten Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet die Herstellung eines hochwertiges Produkts, insbesondere von Strängen mit einer glatten Oberfläche, weii wellenförmige Deformationen des endlosen Bandes ausgeschaltet sind. Durch die hohe Gießgeschwindigkeit läßt sich eine wirtschaftliche industrielle Fertigung durchführen. Durch eine entsprechende Abstimmung der Federkraft an der Spannrolle läßt sich gegenüber dem Gewicht des gegossenen Metalls eine zuverlässige konkave Führung sicherstellen, wobei das Band durch den statischen Druck des N'etalls an den Kühlkasten angepreßt wird.

Die Erfindung wird durch zwei in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 eine Schnittdarstellung eines Ausfiihrungsbeispiels einer Stranggießvorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 einen Schnitt nach H-II in F i g. 1 zur Darstellung der Mittel zum Abkühlen und Abstützen einer Form;

F i g. 3 eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer Stranggießvorrichtung gemäß der Erfindung; und

F i g. 4 einen Schnitt nach IV-IV in F i g. 3.

Anhand der F i g. 1 und F i g. 2 soll nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden.

Metallschmelze 4 in einer Gießpfanne 2 wird kontinuierlich durch eine Düse 6 in eine Stranggießkokille gegossen. Die kurzen Seiten der Stranggießkokille werden durch ein Paar von festen Seitenplatten 10,12 definiert, die gekrümmt sind, so daß sich ein Strang 8 in der gekrümmten Gestalt gießen läßt Die Krümmung der Kurve ist je nach der Abmessung der Vorrichtung usw. verschieden, und durch geeignete Auswahl derselben kann die Vorrichtung zu einer Stranggießkokille ausgebildet werden, die eine erforderliche Abkühlungslänge aufweist. Nimmt man beispielsweise an, daß der Krümmungsradius 2,5 m ist, so wird die Länge der Stranggießkokille angenähert 4 m. An der Austrittsseite ist die Krümmung so ausgebildet, daß sie sich allmählich an dert, wodurch ermöglicht wird, den Strang 8 schließlich geradeaus abzuziehen. Die langen Seiten der Stranggießkokille werden durch ein Paar von flexiblen Endlosbändern 14,16 gebildet, die die gekrümmten parallelen Enden der Seitenplatten 10,12 berühren und synchron untereinander und mit dem Strang 8 umlaufea Die Bänder 14,16 fassen die festen Seitenplatten 10,12 von der Innenseite und der Außenseite längs der gekrümmten Oberfläche ein. Die Bänder 14, 16 werden beweglich von Rollen 18, 20 und 22 bzw. Rollen 24, 26 und 28 gehalten und straff durch die Federn 30 bzw. 32 gespannt Die Bänder 14, 16 können auch so aufgebaut sein, daß sie zwangsläufig synchron mit dem Strang durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung in Bewegung versetzt werden, falls dies erforderlich ist. In diesem Fall ist es zur Erhöhung der Spannungen der Bänder wirksamer, daß die Antriebseinrichtung mit den Rollen 22, 28 gekuppelt wird, die an der Ausgangsseite der Stranggießkokille liegen. Die Bänder 14, 16 bestehen aus weichem Stahl.

An den Hinterseiten der einzelnen Bänder 14,16, die Kokillenwänden entsprechen, sind den statischen Druck aushaltende Einheiten 34, 36 zur Kühlung der Bänder 14,16 und zur Aufnahme von deren Belastungen angeordnet Die den statischen Druck aushaltenden Einheiten 34,36 sind so eingerichtet, daß sie die Bänder 14,16 über im wesentlichen den gesamten Bereich einer durch die Bänder 14, 16 definierten Gießzone abstützen und abkühlen können.

Die den statischen Druck aushaltenden Einheiten 34, 36 sind völlig in F i g. 2 dargestellt F i g. 2 ist eine U-II-Schnittdarstellung von Fi g. 1. Gemäß F i g. 2 haben die den statischen Druck aushaltenden Einheiten 34, 36 Wasserkammern 42,44 in Behältern 38,40, und sie sind mit Taschen 46,48 außerhalb der Behälter 38,40 gegenüber den Bändern 14 bzw. 16 versehen. Die Wasserkammern 42, 44 und die Taschen 46, 48 sind durch eine große Anzahl von Düsen 50,52 miteinander verbunden. Während des Gießens wird ein Kühlfluid unter hohem Druck von außen durch Einlasse 54, 56 in die Wasserkammern 42, 44 eingeführt So wird das Hochdruckkühlfluid aus den Düsen 50, 52 in die Zwischenräume zwischen den Taschen 46, 48 und den Bändern 14, 16 gespritzt und, wie in F i g. 2 durch Pfeile angedeutet, in der Breitenrichtung abgegeben. Beim Strömungsvorgang bilden sich dünne Strömungsschichten des Kühiso fluids zwischen den Bändern 14, 16 und den den statischen Druck aushaltenden Einheiten 34, 36, und ihre Strömungswiderstände erzeugen statische Drücke, mit denen der Kontakt zwischen den festen Seitenplatten 10, 12 und den Bändern 14, 16 und die Aufnahme des statischen Drucks der Metallschmelze erreicht werden, und gleichzeitig ergibt sich eine wirksame Kühlung für die Bänder 14,16. Die Federn 30,32 sind zwischen Vorsprungsteilen 58 bzw. 60 der den statischen Druck aufnehmenden Einheiten 34,36 und Rollenhalterungen 62, 64 angeordnet.

Andererseits sind die festen Seitenplatten 10, 12 so aufgebaut, daß sie in der Breitenrichtung bewegt und justiert werden können, um sie an Änderungen der Breite des Gußstücks 8 anzupassen. Im einzelnen sind Arme 66,68 an den fester. Seitenplatten 10,12 an zwei Stellen oben bzw. unten befestigt. In den Armen 66,58 angeordnete Führungen 70.72 sind in einer Art gehalten, daß sie axial auf Wellen 74, 76 gieitbar sind, die mit den den

statischen Druck aushaltenden Einheiten 34,36 gekuppelt sind. Die anderen Endteile der Arme 66,68 sind mit Löchern 78, 80 versehen, in die mit den den statischen Druck aushaltenden Einheiten 34, 36 verbundene Schrauben 82, 84 eingefügt sind. Außerdem sind die Arme 66,68 an den Schrauben 82,84 mit Muttern 86,88 und Zwischenringen 90, 92 befestigt. Durch Bewegen und Justieren der Muttern 86, 88 lassen sich dementsprechend die Breitenlagen der festen Seitenplatten 10, 12 ändern. Weiter sind Schmieröffnungen 94,96 in den Seitenplatten 10,12 und den Armen 66,68 vorgesehen. Sie dienen der Zufuhr eines Schmiermittels, wie z. B. Kohlenstoff, zu den Gleitoberflächen durch Zuführrohre 98.100, um den Gleitwiderstand zwischen den festen Seitenplatten 10, 12 und den Bändern 14,16 zu verringern.

Die Stranggießvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel ist entsprechend vorstehender Beschreibung aufgebaut. Daher wird, wenn die Metallschmelze 4 innerhalb der Gießpfanne 2 kontinuierlich durch die Düse 6 in die Stranggießkokille gegossen wird, die Metallschmelze 4 verläßlich durch die flexiblen Endlosbänder 14,16 aufgenommen, die von den festen Seitenplatten 10,12 und den den statischen Druck aufnehmenden Einheiten 34,36 abgestützt werden, ohne daß Schmelze aus der Kokille herausleckt Die Metallschmelze rückt in der gekrümmten Kokille im Zustand geringen Reibungswiderstands synchron mit den Bändern 14,16 vor. Beim Vorrückprozeß wird sie durch das Kühlfluid von den den statischen Druck aufnehmenden Einheiten 34,36 her gekühlt, und es bildet sich eine ausreichende erstarrte Schale. Der erhaltene Strang 8 wird durch Quetschrollen 102 herausgezogen. In dieser Weise wurde entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ein breiter Strang, der 60—200 mm dick und 900—2000 mm breit ist, aus Stahlschmelze hergestellt, die schwierig erstarrt So konnte der Strang guter Qualität, der praktisch frei vom Herauslecken von Metallschmelze und von einem Bruch der erstarrten Schale war, hergestellt werden.

Anhand der F i g. 3 und F i g. 4 wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiei der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Stranggießvorrichtung eine Kokille enthält, die durch ein Paar von ringförmigen drehbaren Bauteilen, die unter bestimmtem Abstand konzentrisch angeordnet sind und von denen ein Teil je eine Wandoberfläche einer kurzen Seite des Stranges bildet, und ein Paar von Endlosbändern definiert wird, das in die Ringbauteile eingefügt ist bzw. diese umgibt und die Wandflächen der langen Seiten des Stranges bildet wobei die ringförmigen drehbaren Bauteile synchron mit den Endlosbändern gedreht werden. Nach F i g. 3 und 4 wird ein Paar von ringförmigen drehbaren Bauteilen 104, 106 durch eine Mehrzahl von geflanschten Führungsrollen 108, 110 und eine Antriebsrolle 112 getragen. Wenn sich die Antriebsrolle 112 dreht, werden die drehbaren Bauteile 104, 106 in Drehung versetzt Ein Gestell 114 ist innerhalb der drehbaren Bauteile 104, 106 angeordnet. Auf dem Gestell 114 sind die Führungsrollen 108, 110 und die Antriebsrolle 112 schwenkbar gehalten. Wie Fig.3 zeigt, ist ein Band 122 sektorartig über die FührungsroHen 116,118 und die Antriebsrolle 120 gespannt Das Band 122 ist in einer Lage angeordnet, in der ein Teil gegen die Rückseiten der drehbaren Bauteile 104, 106 anliegt. Durch Betätigen eines in Fig.3 gezeigten Kolbens 124 kann das Band 122 gespannt werden, falls sich das Band 122 lockern sollte. Auf der anderen Seite der drehbaren Bauteile 104, 106 ist ein Gestell 126 angeordnet, wie F i g. 3 zeigt. Das Gestell 126 hat einen dem des Gestells 114 ähnlichen Aufbau, und eine Mehrzahl von FührungsroHen 128,130 und eine Antriebsrolle 132 sind darauf schwenkbar gehalten. Ein Band 134 ist über die Rollen 128,130 und 132 gespannt, und eine Spannkraft kann darauf mittels eines Kolbens 136 einwirken. Eine Stranggießkokille entspricht einem in F i g. 4 ersichtlichen Raumbereich, der von dem Band 122, das gegen die drehbaren Bauteile 104,106 von der Innenseite anliegt, dem Band 134, das gegen die drehbaren Bauteile 104,106 von der Außenseite anliegt, und den Innenoberflächen der drehbaren Bauteile 104,106 eingeschlossen wird.

Das Gestell 114 ist mit einem verzweigten Rohr 140 und außerdem mit einer Mehrzahl von Taschen 142 versehen, die mit dem verzweigten Rohr 140 verbunden sind.

Wasser unter Druck kann aus den Taschen 142 gegen das Band 122 gespritzt werden, wodurch ein dünner laminarer Strom von Kühlwasser zwischen dem Band 122 uhd dem Gestell 114 gebildet wird. Demgemäß wird das Band 122 gekühlt. Im übrigen wird das Band 122 in einem Schwimmzustand gehalten, und der Kontakt zwischen dem Band 122 und dem Gestell 114 läßt sich vermeiden.

Gleich dem Gestell 114 ist das Gestell 126 mit einem verzweigten Rohr 144 und einer Mehrzahl von Taschen 146 versehen, so daß das Band 134 durch Wasser unter Druck gekühlt und in engem Kontakt mit den drehbaren Bauteilen 104, 106 von der Außenseite gehalten werden kann.

Die Bänder 122,134 sind endlos ausgebildet und werden durch die zugehörigen Antriebsrollen 120,132 gedreht, um einem Strang 148 in der Richtung eines Pfeils in F i g. 3 herauszuziehen.

Der Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist folgender:

Gemäß F i g. 3 und 4 fließt Stahlschmelze 152 in einer Gießpfanne 150 durch eine Düse 154 und wird als Strom in die durch die Bänder 122, 134 und die drehbaren Bauteile 104, 106 definierte Stranggießkokille eingespeist

Wenn die Antriebsrollen 120, 132 und 112 gedreht werden, werden die Bänder 122,134 und die drehbaren Bauteile 104,106 in Drehung versetzt und rotieren synchron zum Strang 148, um diesen aus der Vorrichtung herauszuführen. Dabei leckt die in die Kokille gegossene Stahlschmelze 152 nicht da die Bänder 122,134 das Wasser unter Druck aus den Taschen 142.146 aufnehmen und in vollkommen dichten Kontakt mit den drehbaren Bauteilen 104,106 kommen.

Die Stranggießkokille kontaktiert die Stahlschmelze bei hohen Temperaturen und ist ein zu verbrauchender Gegenstand. Es ist lediglich erforderlich, die Bänder 122, 134 und die drehbaren Bauteile 104,106 auszuwechseln, die unaufwendig sind. Das Ausführungsbeispiel ist daher sehr wirtschaftlich und ausgezeichnet hinsichtlich der Wartung.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wie in Fig.4 gezeigt ist, die Breite des Stranges 148 durch Ändern des Abstands zwischen den drehbaren Bauteilen 104,106 geändert werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der drehbaren Bauteile 104, 106 5 bis 6 m, und die Gießvorrichtung ist größer als die nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch gibt es, da die drehbaren Bauteile 104, 106, die die Kurzseitenoberflächen der

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Stranggießkokille bilden, sich synchron mit den Bändern 122,134 und dem Strang 148 bewegen, keinen Gleitteil zwischen dem Strang 148 und der Kokille. Daher läßt sich nach diesem Ausführungsbeispiel das Gießen mit höherer Geschwindigkeit als beim ersten Ausführungs- 5 beispiel durchführen. Ein Strang, der 200 mm dick und 1500 mm breit ist, wird mit wenigstens 5 m/min, beim üblichen Betrieb mit 10 bis 15 m/min gegossen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 10
15
20
25	I
30	I
35
40	I
45	!
50	i
55
60
65

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Stranggießen von insbesondere Stahlsträngen mit Querschnitten von 60 bis 200 mm Stärke und 900 bis 2000 mm Breite, bestehend aus einer Stranggießkokille, die an den Schmalseiten des rechteckigen Querschnitts des Stranges zueinander parallele Seitenwände aufweist, während die Breitseiten des rechteckigen Querschnitts durch endlose Metallbänder gebildet sind, die die parallelen Flächen an den schmalen Seitenwänden berühren, wobei hinter den endlosen Metallbändern Stütz- und Kühlvorrichtungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,