DE3232662C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine waagrecht angeordnete, doppelseitige Stranggießkokillenanordnung, mit einer Oszilliereinrichtung, einer Metallzufuhreinrichtung sowie einer Einrichtung zum Abziehen der gebildeten Stränge in entgegengesetzten Richtungen.

Derartige Stranggießkokillenanordnungen sind beispielsweise aus der DE-AS 15 08 799 bekannt. Die Metallzufuhreinrichtung besteht dabei aus einem vertikal ausgerichteten Einfüllschacht, an dessen unteren Ende sich auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete kurze Speisekanäle anschließen, an deren freien Enden jeweils Kokillen angeordnet sind. Bei diesen bekannten Stranggießkokillenanordnungen handelt es sich somit letztlich um eine Doppelkokillenanordnung mit getrennt voneinander arbeitenden Kokillen, die lediglich über die als reiner Verteiler wirkende Metallzufuhreinrichtung gemeinsam mit flüssigem Metall beschickt werden.

Sowohl der Einfüllschacht als auch die Speisekanäle sind bei derartigen bekannten Konstruktionen mit einer wärmeisolierenden Ausfütterung sowie einer in dieser angeordneten Heizung ausgestattet. Damit soll einer Erstarrung des flüssigen Metalls in der Metallzufuhreinrichtung möglichst weitgehend vorgebeugt und die Schalenbildung erst in den Kokillen selbst realisiert werden.

Die Praxis zeigt jedoch, daß trotz Ausfütterung und Heizung im Verteiler zeitweise unvorherbestimmbare Erstarrungsvorgänge auftreten, wodurch die Qualität der Gußstränge beeinträchtigt wird und insbesondere Qualitätsunterschiede bei den beiden gleichzeitig abgezogenen Strängen entstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige, einfach aufgebaute Stranggießkokillenanordnung zu schaffen, mit der qualitativ hochwertige Gußstränge hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kokillenanordnung aus einer durchgehenden, beidseitig offenen Kokille besteht, die mittig zwischen den beiden Stirnenden eine Bohrung in der Wand aufweist, mit der die Metallzufuhreinrichtung verbunden ist, und daß in der Kokille koaxial zur Bohrung ein Trennelement angeordnet ist, welches das Unterteilen des Stranges in zwei Teile gewährleistet.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anstelle von zwei, getrennt voneinander arbeitenden und lediglich über eine gemeinsame Metallzufuhreinrichtung beschickten Kokillen, nur eine einzige durchgehende, an zwei Seiten offene Kokille vorzusehen, aus der die Stränge auf beiden Seiten abgezogen werden. Damit werden für beide Stränge gleiche Erstarrungsverhältnisse geschaffen, so daß sich eine einheitliche Qualität ergibt. Die Praxis hat auch gezeigt, daß sich mit Stranggießkokillenanordnungen der erfindungsgemäßen Art aufgrund der geschlossenen Ausbildung und der Tatsache, daß der Erstarrungsvorgang erst in der gemeinsamen Kokille erfolgt, ein gleichmäßigerer Wärmeabzug realisieren läßt, wodurch sich eine gleichmäßigere Ausbildung der Strangschale ergibt. Auch zeigen die Stränge gegenüber solchen Strängen, die in einer herkömmlichen Doppelkokillenanordnung erzeugt wurden, eine verbesserte Oberflächenbeschaffenheit.

Grundsätzlich kann das Trennelement auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn das Trennelement als Trennwand ausgebildet und diese aus Metallplatten gebildet ist, zwischen denen sich eine Einlage aus Wärmedämmstoff befindet.

Vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis des Querschnittes der in der Bohrung angeordneten Metallzuflußrohrleitung zu dem der Kokille 1 : 40 beträgt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen, dargestellt in den Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Stranggießkokillenanordnung zur Herstellung von Metallsträngen im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Gesamtansicht einer Kokille mit Anfahrsträngen und einem Trennelement im Bereich der Metallzuführung in einem Längsschnitt;

Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene III-III der Fig. 2 (ohne Trennelement);

Fig. 4 Zyklogramme für abwechselnde Strangabzüge im wesentlichen mit gleichen Geschwindigkeiten (a) und mit einer Geschwindigkeit (b), die sich nach dem Sinusgesetz ändert;

Fig. 5 eine weitere Aufsführungsform einer Stranggießkokillenanordnung zum abwechselnden Abziehen von Strängen mit einer Geschwindigkeit, die sich nach dem Sinusgesetz ändert.

Die dargestellte Stranggießkokillenanordnung enthält eine liegende Kokille 1 sowie eine Metallzufuhreinrichtung 5. In der Wandung der Kokille ist eine Bohrung 2 für die Zufuhr von flüssigem Metall vorgesehen, das aus einem Metallaufnahmebehälter 3 über eine Metallzuflußrohrleitung 4 in die Kokille geleitet und dann zu Strängen 6 geformt wird, die auf Führungen 7 mittels Anfahrsträngen 8 und Abzieheinrichtungen 9 abgezogen werden. Die Kokille ist horizontal angeordnet und führt unter Einwirkung einer Oszilliereinrichtung 10 (Fig. 1) Hin- und Herbewegungen aus.

Innerhalb der Kokille 1 ist fluchtend mit der Bohrung 2 ein Trennelement 11 (Fig. 2) angebracht, welches eine Trennwand darstellt, die aus Metallplatten gebildet ist, zwischen denen sich eine Einlage aus einem Wärmedämmstoff befindet.

Die Bohrung 2 in der Kokillenwand und die Metallzuflußrohrleitung 4 sind achsgleich zueinander angeordnet und verlaufen senkrecht zur technologischen Achse der Stranggießkokillenanordnung. Ein Ende der Metallzuflußrohrleitung 4 ragt (Fig. 3) in den Hohlraum der Kokille 1 um einen Betrag (h) hinein, der das 0,001 bis 0,01-fache bezogen auf die Kokillenwanddicke beträgt.

Das Verhältnis des Querschnittes der Metallzuflußrohrleitung 4 zum Querschnitt der Kokille 1 beträgt etwa 1 : 40.

Die Abzieheinrichtungen 9 zum Abziehen von Strängen 6 können verschiedener Art (Walzen-, Latteneinrichtungen, Einrichtungen mit Greifern u.a.) sein. Die Führungen 7 für die Stränge 6 können ebenfalls verschiedener Art (Rollen-, Strangenführungen u.a.) sein.

In der erfindungsgemäßen Stranggießkokillenanordnung lassen sich die Stränge 6 abwechselnd im wesentlichen mit gleichen Geschwindigkeiten (a) (Fig. 4) sowie bei einer Koinzidenz des Strangabzuges in der Zeit, die 0,1 bis 0,2 bezogen auf die Abziehzeit des Stranges beträgt, sowie mit einer sich nach dem Sinusgesetz ändernden Geschwindigkeit abziehen.

Zur Herstellung von Strängen 6 durch abwechselndes Abziehen mit einer sich nach dem Sinusgesetz ändernden Geschwindigkeit werden die Abzieheinrichtungen (Fig. 5) als bewegbare 12 und feststehende Greifer 13 ausgebildet, wobei die bewegbaren Greifer 12 an der Oszilliereinrichtung angebracht werden. Die bewegbaren 12 und die feststehenden Greifer 13 sprechen abwechselnd je nach Laufrichtung der Kokille 1 gemeinsam mit dem Strang 6 an, der an der gegenüberliegenden Seite durch die feststehenden Greifer 13 festgehalten wird.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Stranggießkokillenanordnung ist wie folgt: Vor der Metallzuführung zur Kokille 1 werden in deren Hohlraum an den entgegengesetzten Stirnseiten die Anfahrstränge 8 eingeführt, zwischen welchen sich das Trennelement 11 zur Bildung der Zone der anfänglichen Strangausbildung am Anfang des Vorganges befindet.

Das flüssige Metall wird dann über den Metallaufnahmebehälter 3 und die Metallzuflußrohrleitung 4 in den zwischen den Anfahrsträngen 8 befindlichen Hohlraum eingeführt. Bei der Auffüllung des Hohlraumes der Kokille 1 wird der Meniskus des flüssigen Metalls aus der Kokille 1 herausgeführt. Die innerhalb dieser Zeit ausgebildeten und mit den Anfahrsträngen verbundenen Strangschalen werden durch Betätigung der Abzieheinrichtungen 9 zur Bildung von zwei Strängen abgezogen.

Die Ausbildung der Stränge 6 beginnt mit einer Abziehgeschwindigkeit von 0,1 bis 0,5, bezogen auf die Geschwindigkeit der Metallzuführung und wird in diesem Bereich bis zur Stabilisierung der Zone der anfänglichen Strangausbildung konstant gehalten. Hierbei wird der Stand des Metallspiegels im Metallaufnahmebehälter 3 entsprechend den gegebenen Bedingungen eingestellt.

Die Stabilisierung der Zone der anfänglichen Strangausbildung wird durch eine relative Änderung der Abziehgeschwindigkeiten der Stränge sichergestellt, wobei die Verlagerung dieser Zone mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die proportional zur Differenz zwischen den Strangabziehgeschwindigkeiten ist.

Nach erreichter Stabilisierung der anfänglichen Strangausbildung erfolgt das Abziehen der Stränge 6 aus der Kokille 1 ununterbrochen im wesentlichen mit gleichen Geschwindigkeiten. Dadurch bleibt die stabile Lage der anfänglichen Strangbildung erhalten.

Es bieten sich jedoch Varianten an, bei denen die Stränge abwechselnd abgezogen werden, entweder mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten oder mit einer solchen, die sich nach dem Sinusgesetz ändert (Fig. 4).

Beim abwechselnden Abzug der Stränge 6 mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten wird die Kontinuität der Metallzuführung durch die Koinzidenz des Abzuges der beiden Stränge 6 in einer Zeit, die 0,1 bis 0,2 bezogen auf die Strangabziehdauer beträgt, sichergestellt. Hierbei verlagert sich die Zone der anfänglichen Strangausbildung abwechselnd in Richtung zum abzuziehenden Strang mit einer Geschwindikeit, die proportional zu dessen Geschwindigkeit ist, während in der Periode der Koinzidenz des Abzuges der beiden Stränge 6 die Zonen der anfänglichen Strangausbildung durch eine Zwischenzone voneinander getrennt sind, die mit der Schale des unbeweglichen Stranges verbunden ist. Da der Abzug der Stränge 6 abwechselnd und mit gleichen Geschwindigkeiten geschieht, führt die Zone der anfänglichen Strangausbildung Hin- und Herbewegungen im wesentlichen mit gleichen Abständen gegenüber der Achse der Metallzuflußrohrleitung 4 aus. Diese Ausführungsvariante zur Herstellung von Metallsträngen 6 vereinfacht den Aufbau der Stranggießkokillenanordnung, verbessert die Zuverlässigkeit des Prozesses und die Qualität des Metalls. Der technische Aufwand für den Antrieb und die Abzieheinrichtungen zum Abziehen der Stränge 6 wird dabei nur wesentlich erhöht.

Der abwechselnde Abzug der Stränge 6 kann aber auch mit einer Geschwindigkeit durchgeführt werden, die sich nach dem Sinusgesetz ändert, was ebenfalls die Konstruktion der Stranggießkokillenanordnung vereinfacht und die Qualität des Metalls verbessert.

Gegen Ende der Ausbildung der Stränge 6 wird deren Abziehgeschwindigkeit allmählich innerhalb der Zeit, die gleich der Zeit der vollständigen Erstarrung des Stranges 6 ist, auf 0,1 bis 0,2, bezogen auf die Geschwindigkeit der Metallzuführung, herabgesetzt. Dadurch wird eine allmähliche Verminderung der Tiefe der flüssigen Phase erzielt, die aus dem Strang 6 austritt und die Form von dreieckigen Enden des Stranges hat, die zusammen mit dem hohlen Teil der Stränge 6 Abfälle des Prozesses darstellen.

Da die Ausbildung der Strangschalen ohne Einflußnahme einer oxydierenden Atmosphäre und Schlacken geschieht, sind Verunreinigungen durch nicht metallische Einschlüsse und die Gassättigung des Metalls erheblich niedriger als bei bekannten Verfahrensweisen.

Das Abziehen der Stränge 6 in zwei entgegengesetzten Richtungen steigert die Leistung der Stranggießkokillenanordnung, weil sich die pro Zeiteinheit zugeführte Metallmenge etwa um das 1,5 bis 2-fache vergrößert.

Die erfindungsgemäße Stranggießkokillenanordnung eignet sich zur Herstellung von quadratischen und rechtwinkligen Strängen, einschließlich solcher mit einem hohen Verhältnis der Seiten, sowie für eine breite Palette von Stählen und Legierungen.

Die erfindungsgemäße Stranggießkokillenanordnung ist unter Einsatz einer Pfanne von 5 t Inhalt zur Herstellung von Strängen mit einem Querschnitt von 150×150 und 150×210 mm aus einem niedrig- und mittelgekohlten Stahl einschließlich solcher Stähle, die mit Chrom, Nickel, Molybdän und anderen Elementen mit deren Gehalt von bis 2,0% legiert sind, eingesetzt worden.

Vor der Metallzuführung zur Kokille wurden an deren beiden Stirnflächen Anfahrstränge bis zu dem dazwischen befindlichen Trennelement 11 in die Kokille eingeführt.

Die Metallzuführung zur Kokille erfolgte aus dem Metallaufnahmebehälter über die Metallzuflußrohrleitung unter Herausführung des Meniskus des flüssigen Metalls der Kokille in den Metallaufnahmebehälter hinein. Hierbei wurden die Gase aus dem Hohlraum der Kokille abgeführt.

Die Inbetriebnahme der Stranggießkokillenanordnung erfolgt nach der Auffüllung des Hohlraumes der Kokille bis an den vorbestimmten Höhenstand. Hierbei wurde die Strangschale, die sich innerhalb der vom Anfang der Metallzuführung bis zur Betätigung der Anordnung verstrichenen Zeit ausgebildet hat, am schwächsten Querschnitt (an der Montagestelle des Trennelementes) unter Bildung von zwei Schalen und der Zone der anfänglichen Strangausbildung aufgerissen.

Sollte der Schalenriss aus irgendwelchen Gründen an einer anderen Stelle erfolgen, wird die Zone der anfänglichen Strangausbildung durch eine Änderung der Abziehgeschwindigkeit der Stränge zur Stelle der Metallzuführung zur Kokille verlagert.

Die Stabilisierung dieser Zone am Anfang und im Zuge des Prozesses der Strangausbildung wird durch eine relative Änderung der Abziehgeschwindigkeiten bei automatischer Betriebsweise sichergestellt.

Bei einer Änderung der Abziehgeschwindigkeit einer der Stränge um 5, 10, 20 oder mehr % bewegt sich diese Zone mit einer Geschwindigkeit, die proportional zu 0,05; 0,1; 0,2 usw. ist, vorausgesetzt, daß die Abziehgeschwindigkeit des gegenüberliegenden Stranges konstant bleibt. Es ist hierbei auch eine solche Änderung der Abziehgeschwindigkeiten der Stränge möglich, bei welcher sich die Geschwindigkeit des einen Stranges um 5, 10, 15 usw. erhöht, während die Geschwindigkeit des anderen Stranges jeweils um 5, 10, 15% usw. abnimmt. Hierbei wird die Laufgeschwindigkeit der Zone der anfänglichen Strangausbildung proportional zu 0,1; 0,2; 0,3; usw. Der Proportionalitätsfaktor hängt hierbei unwesentlich von dem Absolutwert der Strangabziehgeschwindigkeiten ab.

Die Strangausbildung beginnt man mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 0,5 bezogen auf die Geschwindigkeit der Metallzuführung und hält sie in diesem Bereich bis zur Stabilisierung der Zone der anfänglichen Strangausbildung an der Stelle der Metallzuführung konstant. Hierbei wird der Höhenstand des Metalls innerhalb des Metallaufnahmebehälters entsprechend den Bedingungen des Prozesses eingestellt. Die Zone der anfänglichen Strangausbildung stellt sich dabei etwa in gleicher Entfernung von den Stirnflächen der Kokille ein.

Nach Erreichen dieser Bedingungen erhöht sich langsam die Abziehgeschwindigkeit der Stränge und wird gleich der Geschwindigkeit des gleichförmig verlaufenden Vorganges der Strangausbildung.

Am Ende der Strangausbildung wird die Abziehgeschwindigkeit der Stränge langsam innerhalb einer Zeit, die gleich der Zeit der vollständigen Erstarrung der Stränge ist, auf 0,1 bis 0,2 bezogen auf die Geschwindigkeit der Metallzuführung zur Kokille reduziert. Hierbei vermindert sich die Ausdehnung der flüssigen Phase in den Strängen auf 0,1 bis 0,2, bezogen auf deren Wert unter Bedingungen des gleichförmig verlaufenden Vorganges. Dies gestattet es, das Schopfen der Stränge zu vermindern und mithin die Ausbeute zu steigern.

Claims (3)

1. Waagerecht angeordnete, doppelseitige Stranggießkokillenanordnung, mit einer Oszilliereinrichtung, einer Metallzufuhreinrichtung sowie einer Einrichtung zum Abziehen der gebildeten Stränge in entgegengesetzten Richtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenanordnung aus einer durchgehenden, beidseitig offenen Kokille (1) besteht, die mittig zwischen den beiden Stirnenden eine Bohrung (2) in der Wand aufweist, mit der die Metallzufuhreinrichtung (5) verbunden ist, und daß in der Kokille koaxial zur Bohrung (2) ein Trennelement (11) angeordnet ist, welches das Unterteilen des Stranges in zwei Teile gewährleistet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (11) eine Trennwand darstellt und diese Trennwand aus Metallplatten gebildet ist, zwischen denen sich eine Einlage aus Wärmedämmstoff befindet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnittes der in der Bohrung (2) angeordneten Metallzuflußrohrleitung (4) zu dem der Kokille (1) 1 : 40 beträgt.