DE3424457A1

DE3424457A1 - Vorrichtung zum stranggiessen von metallen

Info

Publication number: DE3424457A1
Application number: DE19843424457
Authority: DE
Inventors: Helmut 4220 Dinslaken Bachmann; Gerald 4230 Wesel Grieser
Original assignee: Kaiser Aluminium Europe Inc 4000 Duesseldorf; Kaiser Aluminium Europe Inc
Current assignee: Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1986-01-16
Also published as: EP0167056B1; EP0167056A3; DE3561290D1; EP0167056A2; ATE31644T1; DE3424457C2

Description

O / O / / rr Π Hans-Jürgen Müller

O 4 Z 4 4 O / .Lf-- Gerhard D. Schupfher

Te,e,on: (O 89,4 70 60 55/56

Telex: 523016 Postfach so 13 69

Telegramm / cable: Lucile-Grahn-Straße 38 European Patent Attorneys

Zetapatent® München D-8000 München 80 Mandataires en brevets europeens

HJM/Sa

Kaiser Aluminium Europe Inc. Cecilienallee 6-9
4000 Düsseldorf 30

Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen

Q / O / / C 7 CT Hans-Jürgen Müller

OM-ZMM-O/ -Ο- Gerhard D. Schuofn

Gerhard D. Schupfner

Τβ,β,οη:(089)470β0_55/5β

Telex: 5 23016 Postfach 8013 69

Telegramm / cable: Lucile-Grahn-Straße 38 European Patent Attorneys

Zetapatent® München D-8OOO München 80 Mandataires en brevets europeens

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen mit einer insbesondere durch Kühlmittel kühlbaren Stranggießkokille und mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (US-PS 4 057 100). Die Anwendung eines Isolieraufsatzes hat den Vorteil, daß eine axial kürzere Kokille anwendbar ist, wodurch sich neben einer Raumeinsparung auch Qualitätsverbesserungen des Gießstranges ergeben. Gegenüber der konventionellen Gießtechnik ohne Heißkopf sind auch verfahrenstechnische Vorteile ausnutzbar.

Bei derartigen Stranggießvorrichtungen wird das die Kokille kühlende Kühlmittel oft auch dazu verwendet, gegen den Außenmantel des Gußstranges gerichtet zu werden, um für eine beschleunigte Kühlung desselben zu sorgen. Darüber hinaus ist es auch bekannt, über einen oder mehrere Zuführkanäle Trennmittel zwischen den Gießstrang und die Innenwand der Kokille bzw. des Isolieraufsatzes zuzuführen, wodurch eine fluidale Trennung zwischen dem Gießstrang und der Innenwand erfolgt. Insbesondere bei gleichzeitig als Schmiermittel dienenden Trennmitteln wird hierdurch eine noch bessere Strangguß- bzw. Barrenoberflächenqualität erzielt. Dabei hat sich jedoch gezeigt, daß das Trennmittel innerhalb recht enger Grenzen sehr dosiert zuzuführen ist. Zu diesem Zweck ist es einerseits schon bekannt, den Innenraum der Kokille, durch den der Gießstrang bzw. der Barren hindurchtritt, mit einer Trennmittelvorratskammer durch dochtartige Tücher zu verbinden, welche das Trennmittel aus der Vorratskammer an die Innenwand und daher an die äußere Mantelfläche des Gießstranges weiterleiten.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Dochtwirkung im Bereich der heißen Innenwandung bereits nach kurzer Zeit zu wünschen übrig läßt, so daß die als Dochte dienenden Tücher häufig ausgewechselt werden müssen. Auch eine andere bekannte Maßnahme, wonach ausgesprochene Kanäle in Form von Spalten, Nuten oder auch Bearbeitungsriefen zwischen axial aneinander anstoßenden Vorrichtungsteilen gebildet sind, verlangt besondere Dosiervorrichtungen in Form von zusätzlichen Pumpen oder aufgrund der inhärenten Pumpwirkung des auf- und absteigenden Schmelzespiegels. Vor allem bei Umstellungen von einem System zu einem anderen ergeben sich Probleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß eine einfache und dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend optimale Dosierung der Zuführung von Trennmitteln erfolgt. Darüber hinaus ist erwünscht, vorhandene Stranggießkokillen auf einfache Weise in eine solche Heißkopfkokille umzuwandeln, welche mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz versehen ist.

Die Erfindung besteht darin, daß der Trennmittel-Zuführkanal bzw. die Trennmittel-Zuführkanäle dadurch gebildet werden, daß die Unebenheiten und Vertiefungen einer an mindestens einer Oberfläche körnig ausgebildeten Einlage zur Zuführung des Trennmittels an die wirksame Stelle dienen. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, als Einlage ein Sandpapier, Schleifpapier bzw. Schmirgelpapier zu verwenden, das trennmittelfest ist, d.h. bei dem die Körner beim Hinzutreten von Trennmitteln nicht von ihrer Unterlage abgelöst werden. Diese Einlage kann beispielsweise nach Art einer Unterlegscheibe einfach axial zwischen zwei aneinanderstoßende Teile der Vorrichtung eingefügt werden. Die durch das "Labyrinth" der Unebenheiten zwischen einer Grenzfläche eines solchen Vorrichtungsteils und der Einlage gebildeten Zuführkanäle leiten das Trennmittel insbesondere unter dessen Schwerkraft an die maßgebende Stelle zwischen der Innenwand und dem Gießstrang. Durch die Auswahl unterschiedlicher Körnungen ist es möglich, zur Änderung der Dosierung beispielsweise eine Einlage mit großer Körnung

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durch eine andere Einlage mit kleinerer Körnung zu ersetzen. Mit anderen Worten: Die Dosierung erfolgt vornehmlich über die Korngröße der körnig ausgebildeten Einlage.

Bei geringem Trennmittelbedarf empfiehlt sich eine sehr feine Mikrokörnung von Korn 1000 (18ium) und bei größerem Trennmittelbedarf eine Körnung von beispielsweise Korn 180 (75 /jm), während vielfach Schmirgelpapier einer Körnung von Korn 320 (46 um) eine gute Optimierung erlaubt. Bei Anwendung dieser Maßnahme ist der Verbrauch an Trennmitteln pro gegossenem Strang von 200 mm 0 und 7'500 mm Länge bei Verwendung von Rüböl nur.2 gr groß.

Es empfiehlt sich, die Einlage an einer Seite mit einem trennmittelfesten Kleber zu versehen. Dabei ist es zweckmäßig, diese mit Kleber beschichtete Rückseite der Einlage nach oben weisen zu lassen, während die körnige Oberfläche in der Einbaulage nach unten zeigt, so daß das Trennmittel durch das "Labyrinth" an der Unterseite hindurchläuft.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung sind insbesondere keramische Isolierringe axial hintereinander gestapelt, um den Isoliereinsatz zu bilden. Die Isolierringe werden dabei radial innerhalb eines im wesentlichen rohrförmigen Aufnehmers gehalten. Hierdurch werden die Isolierringe am radialen Ausdehnen während des Betriebs im wesentlichen gehindert, wodurch der Rissegefahr gut begegnet werden kann, ohne daß sich hierdurch erhebliche Mehrkosten ergeben. Im Gegenteil: Die längere Lebensdauer des Isoliereinsatzes vermindert die Gesamtkosten nicht unwesentlich« Darüber hinaus ist hierdurch auch ein schneller Wechsel von Isolierringen möglich.

Sofern die Trennmittelzufuhr an der Außenseite des Aufnehmers erfolgt, schützt der Aufnehmer die thermisch isolierenden Isolierringe auch vor der "Tränkung" mit Trennmitteln, so daß die Rissegefabr noch weiter vermindert und unnötiger Trennmittelverbrauch vermieden wird.

Sofern nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung unterhalb des Heißkopfes ein Graphiteinsatz angeordnet wird, wird in Verbindung mit dem an dessen Innenu/and entlanggeleiteten Trennmittel die Reibung zwischen der Kokillenwandlauffläche und dem erstarrenden Metall reduziert; darüber hinaus wird in jenem Bereich auch die indirekte Kühlung verringert, was sich durch eine noch wesentlich bessere Oberflächengüte des Gußstranges auswirkt.

Anhand der Zeichnung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Darin zeigen:

Figur 1 im teilweisen Querschnitt einen Aufbau einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Figur 2 den in Figur 1 eingekreisten Teilbereich in vergrößertem Maßstab.

Gemäß Figur 1 ist die Vorrichtung zum Gießen von Rundbarren ausgebildet. An der inneren Mantelfläche la der Kokille 1 gleitet der nicht dargestellte Gußstrang entlang, ehe er in Berührung mit Kühlmittel KM gelangt, welches durch den Kühlmittel-Zuführkanal 16 aus einer Kühlmittel-Vorratskammer 15 aus der Kokille 1 heraustritt. Die Kühlmittel-Vorratskammer 15 der Kokille 1 wird auch von den Vorrichtungsteilen 12, 13 und 14 begrenzt; der ringförmige Vorrichtungsteil 14 ist mit einer Öffnung 17 zum Zuführen von Kühlmitteln KM versehen.

Bei dieser Ausbildung ist die Kokille 1 oberhalb der inneren Mantelfläche la ausgedreht, und zwar zur Aufnahme eines eingeschrumpften ringförmigen Einsatzes 2 aus Graphit und zur Aufnahme des als Heißkopf dienenden Isolieraufsatzes bzw. -einsatzes. Dieser Isolieraufsatz wird gebildet von dem im wesentlichen rohrförmigen Aufnehmer 4, der unten einen Bund 4a aufweist, auf den sich der untere der vier Isolierringe 3 abstützt. Die Isolierringe 3 werden zwischen diesen Bund 4a und dem Spannring 9 zusam-

mengehalten, der mit Hilfe eines Drehmomentenschlüssels in axialer Richtung auf die Isolierringe 3, welche aus keramischem Material bestehen, aufgespannt wird. Nach Abdrehen des Spannringes 9 können die Isolierringe 3 aus dem rohrförmigen Aufnehmer 4 herausgenommen und ausgetauscht werden. Die äußere Mantelfläche 4b des Aufnehmers 4 befindet sich im radialen Abstand von der inneren Mantelfläche Ib der Kokille 1, so daß sich eine ringförmige Verbindungsleitung 10 zwischen der Trennmittelkammer 6 und demjenigen Bereich ergibt, welcher sich zwischen dem unteren Teil der Verbindungsleitung 10 und dem unteren Teil des untersten Isolierringes 3 bzw. dem oberen Teil des Einsatzes 2 aus Graphit hinzieht. In diesem Bereich wird der Zuführkanal 18 - in Wirklichkeit bestehend aus einer Fülle einzelner labyrinthähnlicher Kanälchen - gebildet durch die Unebenheiten und Vertiefungen an der Unterseite der körnigen Oberfläche 7a der aus Schmirgelpapier bestehenden Einlage 7, welche mittels des an der Rückseite 7b befindlichen Klebers an die Unterseite des Aufnehmers 4 auch im Bereich dessen Bundes 4a angeklebt ist. Das Trennmittel, das insbesondere auch Schmiermitteleigenschaften aufweisen soll, wird über die Öffnung 5 in die Trennmittelkammer 6 eingefüllt, so daß die Schwerkraft der Flüssigkeitssäule des Trennmittels oberhalb der Einlage 7 das Trennmittel dosiert durch den Zuführkanal 18 radial nach innen treibt. Die Einlage 7 dient daher gleichzeitig als eine Art "Verteilerring" zum gleichmäßigen Zuführen von Trennmitteln an alle Mantelflächen des Gießstranges. Um das Auslaufen von Trennmittel im gekippten Zustand der Kokille 1 aus der Trennmittelkammer 6, d.h. während der Gießpausen zu verhindern, wird die Öffnung 5 verschlossen und verhindert der Dichtungsring 8, insbesondere ein O-Ring, das Hindurchtreten von Trennmittel aus dem Spalt zwischen dem Aufnehmer 4 und der Kokille 1.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen mit einer insbesondere durch Kühlmittel kühlbaren Stranggießkokille und mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz (Heißkopf), bei der Trennmittel in den Bereich der den Gießstrang seitlich begrenzenden Innenwand der Kokille bzw. des Isolieraufsatzes zuführbar sind und ein Trennmittel-Zuführkanal an den Grenzflächen zwischen zwei im Bereich der Innenwand axial hintereinander angeordneten Vorrichtungsteilen, insbesondere zwischen der Kokille und dem Isolieraufsatz, an der Innenwand mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennmittel-Zuführkanal (18) mit einer an mindestens einer Oberfläche (7a) körnig ausgebildeten Einlage (7) versehen bzw. durch die Unebenheiten und Vertiefungen der körnigen Oberfläche (7a) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (7) aus Sandpapier, Schleifpapier bzw. Schmirgelpapier besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (7) an der der körnigen Oberfläche (7a) abgewandten Rückseite (7b) mit einem trenntnirtelfesten Kleber versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daG ein Sand- bzvi/. Schmirgelpapier mit einer Mikrokörnung zwischen etwa P 240 und etu/a P 1000 (in Kornnummern nach DIN 69176 Teil 1) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (7) axial zu/ischen dem Isoliereinsatz und der Kokille (1) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (1) mit einem Einsatz (2) aus Graphit versehen ist und die Einlage (7) zu/ischen diesem Einsatz (2) und dem Isoliereinsatz angeordnet ist.

7. Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen mit einer insbesondere durch Kühlmittel kühlbaren Stranggießkokille und mit einem thermisch isolierenden Isolieraufsatz (Heißkopf), insbesondere nach Anspruch 5 oder

dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierringe (3) des Isoliereinsatzes von einem im wesentlichen rohrförmigen Aufnehmer (4) umgeben sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Aufnehmer (4) einen radial nach innen ragenden Bund (4a) am unteren Ende aufweist, auf dem sich die Isolierringe (3) aufstützen und der gegebenenfalls zum Abstützen des Einsatzes (7) dient.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der äußeren Mantelfläche (4b) zusammen mit. mindestens einem Teil einer inneren, jedoch gegenüber der zum Stranggießen dienenden strangformenden Mantelfläche (la) gegenüber dem

Gußstrang zurückversetzten Mantelfläche (Ib) der Kokille (1) eine Verbindungsleitung (10) zwischen dem Trennmittel-Zuführkanal (18) und der Trennmittelkammer (6) bildet.