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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kokille für eine Stranggießanlage
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei
einer solchen Stranggießkokille
wird ein Kokillenrohr, das als Gießkanal für das schmelzflüssige Metall
dient, durch einen in den Kokillenkörper integrierten Kühlkreis
stark abgekühlt.
Das schmelzflüssige
Metall erstarrt beim Kontakt mit der inneren Wand des Kokillenrohrs
und bildet eine periphere Kruste. Wenn diese periphere Kruste an
der inneren Wand des Kokillenrohrs hängenbleibt oder festklebt, besteht
Gefahr, daß das
sie zerreißt.
Um ein solches Hängenbleiben
oder Festkleben der peripheren Kruste an der inneren Wand und die
daraus entstehenden verhängnisvollen
Folgen zu vermeiden, wird die Kokille in bekannter Weise einer Schwingbewegung
entlang der Gießachse
unterworfen.
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Zu
diesem Zweck wird die Kokille in bekannter Weise, beispielsweise
gemäß
DE 35 43 790 A1 , auf
einem Schwingtisch angebracht, der über einen oder mehrere Hebel
mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen
verbunden ist. Die Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen, sowie
der oder die Hebel, die ziemlich viel Platz beanspruchen, sind unter
dem Schwingtisch angebracht, und zwar seitlich bezüglich der
Gießachse. Der
Schwingtisch und die Hebel verursachen nicht nur ein Platzproblem,
sondern erhöhen
auch die in Schwingung zu versetzende träge Masse.
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Im
Rahmen der Problematik einer Schwingvorrichtung für eine Stranggießkokille
muß berücksichtigt
werden, daß eine
Kokille zum Gießen
von Stahlknüppeln – mit ihrem
Kokillenrohr, ihrem Kokillenkörper,
ihrem mit einer Kühlflüssigkeit
gekühlten Kühlkreis
und eventuell einem elektromagnetischen Induktor, um das schmelzflüssige Metall
umzurühren – leicht
eine Masse von ungefähr
3 Tonnen hat. Auf diese Masse müssen
Schwingungen mit einer Amplitude von einigen Millimetern und einer
Frequenz von ungefähr
5 Hz und mehr übertragen
werden können. Die
Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen muß dabei
nicht nur die Trägheit
der eigentlichen Kokille, sondern auch die Trägheit des Tragmechanismus (zum
Beispiel der Hebel und des Schwingtisches), sowie die Reibungskräfte zwischen der
inneren Wand des Kokillenrohrs und dem schmelzflüssigen Metall überwinden.
Je größer die trägen Massen
sind, desto größer sind
die Leistungen, die erforderlich sind, um die Schwingbewegungen
der Kokille hervorzurufen, und desto stärker wird der zur Übertragung
der Schwingbewegung auf die Kokille verwendete Hebelmechanismus
beansprucht. Vor allem die Gelenke der Übertragungshebel stellen schwache
Punkte dar, da sie große
Kräfte übertragen
müssen,
während
sie zugleich relativen Bewegungen von geringer Winkelamplitude,
aber hoher Frequenz unterworfen werden.
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Um
die obenervähnten
Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die Kokille mit Hilfe
von peripheren Blattfedern in einer Tragstruktur zu tragen, wodurch
ein harmonischer Oszillator verwirklicht wird, dessen Masse der
Masse der Kokille entspricht. Um bei einem solchen mechanischen
System erzwungene Schwingungen hervorzurufen, genügt es natürlich, eine
viel kleinere Kraft auf die Kokille einwirken zu lassen, da das
Phänomen
der Resonanz bei der Eigenfrequenz des Systems ausgenutzt werden
kann. So wurde zum Beispiel vorgeschlagen, erzwungene Schwingungen
mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders von geringer Leistung, der seitlich
zwischen der Kokille und ihrer Tragstruktur angebracht ist, zu erzeugen.
Die axiale Führung
der Schwingung und die Kompensation der Achsversetzung der von dem
hydraulischen Zylinder erzeugten Erregungskraft werden dann durch
eine komplizierte Dimensionierung der verschiedenen Blattfedern
verwirklicht. In der Praxis kann sowohl die Dimensionierung, als
auch die Anordnung der peripheren Blattfedern, die das große Gewicht
der Kokille tragen müssen,
während
sie zugleich dem System die gewünschte
elastische Eigenschaft geben, jedoch Probleme aufwerfen. Außerdem erfordert
die Tragstruktur, die die Kokille umgibt und über die peripheren Blattfedern
trägt,
viel Platz um die Kokille herum. Diese mit Blattfedern versehene
Tragstruktur ist insbesondere dann hinderlich, wenn mit einem austauschbaren
oder höhenverstellbaren
elektromagnetischen Rührer
gearbeitet werden soll.
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Die
US 4,669,525 beschreibt
eine Kokille deren Kokillenköper
einzig und allein aus einem vibrierenden Gießrohr besteht. Die Kühlung dieses
Gießrohrs
wird durch eine Sprühvorrichtung
gewährleistet,
die in ein feststehendes äußeres Gehäuse eingebaut
ist. In diesem Gehäuse
wird das Gießrohr
durch zwei Tragplatten getragen. Die Kokille enthält keine eigentliche
Schwingvorrichtung. Auf jede der Tragplatten ist vielmehr ein "Vibrator" montiert, der die Tragplatte
vibriert. Dämpfungkissen,
die zwischen den Tragplatten und dem Gehäuse angeordnet sind, verhindern
hierbei, daß Vibrationen
auf das Gehäuse übertragen
werden.
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Aus
der
DE 3543790 A1 ist
eine Stranggießeinheit
bekannt in welcher der Kokillenkörper,
der als Kokille bezeichnet wird, in einem rahmenförmigen Hubtisch
mit rechteckigem Querschnitt ruht. Dieser Hubtisch ist auf drei
Federn gelagert, die als Ölfedern ausgebildet
sein können.
Die Schwingungen werden durch drei separate Hydraulikzylinder erzeugt.
Zwei Hydraulikzylinder sind an den Ecken einer Längsseite des Hubtischs angeordnet.
Der dritte Hydraulikzylinder ist in der Mitte der gegenüberliegen
Längsseite des
Hubtischs angeordnet. Die drei Lagerfedern sind "klappsymmetrisch" zu den Hydraulikzylindern angeordnet.
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Aufgabe
der vorliegende Erfindung ist es, eine kompakte Kokille mit integrierter
Schwingvorrichtung zu schaffen, welche sich u.a. durch ein ausgezeichnetes
dynamisches Schwingverhalten auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch
eine Kokille nach Anspruch 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Kokille
ist der Kokillenkörper
zumindest teilweise von einem äußeren Gehäuse umgeben
ist, in dem er mit Hilfe einer ringförmigen hydraulischen/pneumatischen
Aufhängevorrichtung,
die direkt zwischen dem äußeren Gehäuse und
dem Kokillenkörper
angebracht ist und letzteren ringförmig umgibt, axial aufgehängt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Kokillenkörper
entweder hydraulisch, oder pneumatisch in seinem äußeren Gehäuse getragen;
das heißt,
er wird über
eine Aufhängevorrichtung
getragen, bei der entweder eine unter Druck stehende Flüssigkeit,
oder ein unter Druck stehendes Gas verwendet wird. Eine solche Aufhängevorrichtung
hat einen wesentlich geringeren Platzbedarf als Blattfedern. Außerdem kann
ihr dynamisches Verhalten auf eine viel flexiblere Weise geändert werden
als das dynamische Verhalten einer Federaufhängung. So kann zum Beispiel
der Druck variiert werden oder ein anderes Aufhängungsfluid gewählt werden,
um das dynamische Verhalten einer bestimmten Aufhängevorrichtung
zu ändern.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß eine Korrektur des dynamischen Verhaltens
einer Blattfederaufhängung
schwierig ist und sehr komplizierte Berechnungen für die Dimensionierung
der Blattfedern erfordert. Mit dem Ziel, das dynamische Verhalten
des Systems weiter zu verbessern, wird ein doppeltwirkender, ring-
förmiger Hubzylinder
eingesetzt. Dieser Hubzylinder erzeugt eine hydraulische/pneumatische
Kraft, die ihre Richtung ändert.
Bei einem einfachwirkenden Zylinder müßten die Reibungskräfte bei
der Abwärtsbewegung
durch das Gewicht des Kokillenkörpers überwunden
werden, wobei eine oder mehrere Federn, die in der Gießrichtung
auf den Kokillenkörper
wirken, die Abwärtsbewegung
unterstützen
können.
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Der
hydraulisch oder pneumatisch aufgehängte Kokillenkörper könnte natürlich an
eine beliebige Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen
angeschlossen werden, zum Beispiel an einen Rotationsmotor mit Exzenter,
oder an einen hydraulischen Zylinder. Diese Vorrichtung zur Erzeugung
von mechanischen Schwingungen würde
dann den Kokillenkörper
erzwungenen Schwingungen um eine Bezugsposition herum unterwerfen,
die durch die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung elastisch festgelegt
wird. Es ist jedoch vorteilhaft, die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung auszunutzen
für eine
Steuerung durch ein hydraulisches/pneumatisches Steuersystem, das
ausgelegt ist, um vorzugsweise in einer geschlossenen Regelschleife
Schwingungen um eine Bezugsposition herum zu erzeugen. Auf diese
Weise erhält
man eine besonders kompakte Kokille, bei der keine Hebel und mechanischen
Gelenke zur Erzeugung und Übertragung
der Schwingung erforderlich sind. Diese Kokille ist auch durch eine
große
Flexibilität
und Präzision hinsichtlich
der Einstellung der Frequenz, sowie der Form und der Amplitude der
erzeugten Schwingungen gekennzeichnet.
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Die
hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung
weist in vorteilhafter Weise einen rotationssymmetrischen, ringförmigen Hubzylinder
auf, der in dem äußeren Gehäuse so getragen
wird, daß seine
zentrale Achse im wesentlichen koaxial zu der Gießachse ist.
Der Kokillenkörper
wird dann in diesem ringförmigen
Hubzylinder axial getragen. Ein erster Vorteil dieser Ausführung ist,
daß die
von dem ringförmigen
Hubzylinder erzeugten Kräfte
infolge der Rotationssymmetrie auf dem Kokillenkörper axial einwirken, wodurch
die Erzeugung von Drehmomenten, die von einer axialen Führung des
Kokillenkörpers
aufzunehmen sind, vermieden wird. Dabei ist anzumerken, daß dieser
Vorteil auch erhalten werden kann, wenn um den Kokillenkörper herum
mehrere getrennte Hubzylinder vorgesehen werden, die so angeordnet
und dimensioniert sind, daß die
Resultierende der auf den Kokillenkörper einwirkenden Kräfte im wesentlichen
koaxial zu der Gießachse
ist. Gegenüber
dieser Ausführung
mit mehreren getrennten Hubzylindern weist der ringförmige Hubzylinder jedoch
den wesentlichen Vorteil auf, daß er bei geringem Platzbedarf
eine große,
dem Druck des Aufhängungsfluids
ausgesetzte Oberfläche
hat, was ermöglicht,
mit relativ niedrigen Aufhängungsfluid-Drücken zu
arbeiten. In diesem Zusammenhang ist übrigens anzumerken, daß natürlich auch
ein gasförmiges Aufhängungsfluid
verwendet werden kann, aber daß in
vorteilhafter Weise eine hydraulische Flüssigkeit verwendet wird, wenn
ein besseres dynamisches Verhalten des Schwingungsregelungssystems
erhalten werden soll.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Kokille weist der ringförmige
Hubzylinder eine erste und eine zweite Muffe auf, die ineinandergesteckt sind
und infolge der Wirkung eines unter Druck stehenden Fluids gegeneinander
verschiebbar sind. Die erste Muffe ist mit dem äußeren Gehäuse fest verbunden, und die
zweite Muffe ist mit dem Kokillenkörper fest verbunden. Eine der
zwei Muffen bildet einen ringförmigen
Kolben, der in einer in der anderen Muffe gebildeten, ringförmigen Kammer
axial verschiebbar ist. Dabei ist jedoch anzumerken, daß es nicht ausgeschlossen
ist, einen ringförmigen
Hubzylinder zu verwenden, der einen segmentierten ringförmigen Kolben
aufweist, wobei jedes Kolbensegment in einer getrennten Kammer verschiebbar
ist.
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Bei
einer ersten Ausführungsvariante
begrenzt der ringförmige
Kolben auf dichte Weise in der ringförmigen Kammer eine obere ringförmige Druckkammer
und eine untere ringförmige
Druckkammer. Dabei ist anzumerken, daß bei einem einfachwirkenden
ringförmigen
Hubzylinder die obere ringförmige Kammer
mit der Atmosphäre
verbunden ist.
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Bei
einer zweiten Ausführungsvariante
weist die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung mindestens einen
durch ein unter Druck stehendes Fluid aufblasbaren Körper auf,
der zwischen einer mit dem äußeren Gehäuse fest
verbundenen Oberfläche und
einer mit dem Kokillenkörper
fest verbundenen Oberfläche
axial angeordnet ist. Diese Lösung,
bei der der aufblasbare Körper
eine dichte Druckkammer begrenzt, hat den Vorteil, daß weniger
Abichtungsprobleme zu lösen
sind als bei der in dem vorhergenden Abschnitt beschriebenen Ausführungsvariante.
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Die
hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung
kann mehrere aufblasbare Körper
aufweisen, die vorzugsweise so angeordnet sind, daß die auf
den Kokillenkörper
einwirkende Resultierende der hydraulischen/pneumatischen Kraft
im wesentlichen koaxial zu der Gießachse ist. Sie kann jedoch
auch einen ringförmigen
aufblasbaren Körper aufweisen,
der den Kokillenkörper
umgibt, und dessen Symmetrieachse koaxial zu der Gießachse ist.
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Um
zu der Gießachse
senkrechte Reaktionen aufzunehmen, die zum Beispiel beim Herausziehen
des gegossenen Produktes aus der Kokille hervorgerufen werden, wird
empfohlen, zwischen dem Kokillenkörper und seinem äußeren Gehäuse Führungsmittel
vorzusehen. Diese Führungsmittel
weisen in vorteilhafter Weise eine hydrostatische Führungsvorrichtung
auf. Diese Führungsvorrichtung
hat einen geringen Platzbedarf, unterliegt keiner Abnutzung, erzeugt
nur eine geringe Reibung, und kann hinsichtlich der Abdichtung gewisse
Vorteile aufweisen. Diese letzteren Vorteile werden bei der nachfolgenden
Beschreibung der Figuren ausführlicher
beschrieben.
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Die
Führungsmittel
können
auch, zusätzlich oder
ausschließlich,
mechanische Führungsmittel, zum
Beispiel Führungsrollen
und/oder Führungsschienen,
aufweisen. Dies ist in vorteilhafter Weise der Fall, wenn die Gießachse gekrümmt ist.
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Das äußere Gehäuse bildet
in vorteilhafter Weise eine äußere Panzerung
des Kokillenkörpers, zumindest über den
größten Teil
der Höhe
der Kokille. Die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung wird dann in
vorteilhafter Weise zwischen dieser Panzerung und dem Kokillenkörper angebracht,
so daß sie vor
Spritzern des schmelzflüssigen
Metalls und vor mechanischen Stößen geschützt ist.
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Der
Kokillenkörper
ist vorzugsweise eine en bloc ausbaubare Einheit, die ausgelegt
ist, um axial, vorzugsweise von oben, über eine Durchgangsöffnung der
hydraulischen/pneumatischen Aufhängevorrichtung
eingeführt
zu werden. Auf diese Weise kann der Kokillenkörper leicht ausgetauscht werden, ohne
daß es
erforderlich ist, die hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung
auszubauen. Diese hydraulische/pneumatische Aufhängevorrichtung ist in vorteilhafter
Weise eine en bloc ausbaubare Einheit, die ausgelegt ist, um vorzugsweise
von oben, in einen Sitz des äußeren Gehäuses axial
eingeführt
zu werden. Auf diese Weise kann sie im Fall eventueller Probleme
leicht gegen eine Ersatzeinheit ausgetauscht werden, nachdem der
Kokillenkörper
herausgezogen wurde.
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Außerdem kann
in vorteilhafter Weise ein elektromagnetischer Induktor zum Umrühren des schmelzflüssigen Metalls
auf einer das äußere Gehäuse umgebenden
Tragstruktur angebracht werden. Die Masse dieses Induktors soll
folglich nicht in Schwingung versetzt werden. Eine Einstellung der Höhe des Induktors
ist weiterhin möglich,
und der Induktor kann erforderlichenfalls von oben herausgenommen
werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung mehrerer
Ausführungsformen,
die nachstehend zur Veranschaulichung wiedergegeben werden, wobei
auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen:
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Die 1 ist ein Längsschnitt
einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kokille.
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Die 2 ist ein Querschnitt einer
erfindungsgemäßen Kokille.
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Die 3 ist ein Querschnitt einer
weiteren Ausführungsform
einer erfidungsgemäßen Kokille.
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Die 4 ist ein Längsschnitt
einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kokille.
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Die 5 und 6 geben in einem Querschnitt Details
von weiteren Ausführungvarianten
einer erfindungsgemäßen Kokille
schematisch wieder.
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Die 7 gibt in einem Querschnitt
eine weitere Ausführungsvariante
einer erfindungsgemäßen Kokille schematisch wieder.
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Die
Figuren geben eine Kokille 10 wieder, die zum Beispiel
zum Stranggießen
von metallischen Knüppeln,
wie zum Beispiel Stahlknüppeln,
verwendet wird. Die Kokille 10 weist ein Kokille-Rohr 12 auf, das
eine innere Wand 14 und eine äußere Wand 16 hat.
Die innere Wand 14 bildet einen Gieß- bzw. Ausflusskanal 18 für den schmelzflüssigen Stahl.
Die Kennziffer 20 bezeichnet die zentrale Achse dieses Kanals.
Diese Achse 20 kann geradlinig oder gekrümmt sein;
in dem letzteren Fall definiert sie meistens einen Kreisbogen, der
einen Radius von mehreren Metern hat. Das Kokillenrohr ist gewöhnlich ein dickwandiges
Kupferrohr. Sein innerer Querschnitt legt den Querschnitt des gegossenen
Produktes fest. In den 2 und 3 ist ein quadratischer Querschnitt dargestellt;
dieser Querschnitt könnte
jedoch auch rechteckig oder kreisförmig sein, oder eine beliebige andere
Form haben. Der mit der Kennziffer 21 bezeichnete Pfeil
gibt die Ausflußrichtung
des schmelzflüssigen
Stahls in dem Kokillenrohr 12 an.
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Das
Kokillenrohr 12 wird stark gekühlt, um eine Erstarrung des
schmelzflüssigen
Stahls beim Kontakt mit seiner inneren Wand 14 hervorzurufen. Zu
diesem Zweck bildet es einen Teil eines Kokillenkörpers 22,
der einen Kühlkreis
zur Kühlung
der äußeren Wand 16 des
Kokillenrohrs 12 enthält.
Der in den 1 und 4 dargestellte Kühlkreis
ist an sich bekannt. Ein innerer Mantel 24 umgibt das Kokillenrohr 12 über beinahe
seine ganze Höhe,
und bildet mit der äußeren Wand 16 des
Kokillenrohrs 12 einen ersten ringförmigen Zwischenraum 26,
der einen ersten, sehr engen, ringförmigen Durchgangsquerschnitt
für eine
Kühlflüssigkeit
festlegt. Ein äußerer Mantel 28 des
Kokillenkörpers 22 umgibt
den inneren Mantel 24, und bildet mit diesem Mantel einen
zweiten ringförmigen
Zwischenraum 30, der den ersten ringförmigen Zwischenraum 26 umgibt
und einen wesentlich größeren ringförmigen Durchgangsquerschnitt
für die Kühlflüssigkeit
festlegt. Eine Rohrleitung zur Versorgung mit einer Kühlflüssigkeit
ist durch den Pfeil 32 schematisch wiedergegeben. Die Kühlflüssigkeit strömt über ein
bei dem oberen Ende der Kokille 10 gelegenes Anschlußstück 34 in
den zweiten ringförmigen
Zwischenraum ein, strömt
durch diesen Zwischenraum hindurch, und strömt dann an dem unteren Ende
der Kokille 10 in den ersten ringförmigen Zwischenraum 26 ein.
Der sehr kleine Durchgangsquerschnitt des ersten ringförmigen Zwischenraums 26 wird
von der Kühlflüssigkeit
mit hoher Geschwindigkeit und entgegengesetzt zu der Fließrichtung 21 durchströmt. Diese
Kühlflüssigkeit
wird schließlich
in einem an dem oberen Ende des Kokillenkörpers 22 gelegenen,
ringförmigen
Sammler 36 gesammelt. Eine Abführungsleitung für die Kühlflüssigkeit
ist durch den Pfeil 38 schematisch dargestellt.
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Dabei
ist anzumerken, daß der
Kokillenkörper 22,
der das Kokillenrohr 12 und den oben beschriebenen Kühlkreis
aufweist, vorzugsweise eine en bloc ausbaubare Einheit bildet, die
außen über den
größten Teil
ihrer Länge
durch den äußeren Mantel 28 begrenzt
wird. In den 2 und 3 hat dieser Mantel einen
kreisförmigen
Querschnitt. Es ist jedoch offensichtlich, daß er auch einen quadratischen
oder rechteckigen Querschnitt, oder eine beliebige andere geometrische
Form haben könnte.
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In
den 1 und 4 ist zu sehen, daß die Kokille über eine
Grundplatte 40 auf einer Tragkonstruktion ruht, die durch
zwei mit der Kennziffer 42 bezeichnete Träger schematisch
dargestellt ist. Diese Grundplatte 40 bildet zusammen mit
einem äußeren Gehäuse 44 eine
Tragstruktur für
den Kokillenkörper 22.
Dabei ist anzumerken, daß das äußere Gehäuse 44 in
vorteilhafter Weise eine Art äußere Panzerung für das untere
Ende der Kokille 10 bildet. Zu diesem Zweck hat es zum
Beispiel die Form eines Hohlzylinders, der mit einem seiner Enden
auf der Grundplatte 44 angebracht ist, und der sich vertikal
zu dem oberen Ende des Kokillenkörpers 22 hin
erstreckt.
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Der
Kokillenkörper 22 wird
in dem äußeren Gehäuse 44 hydraulisch
getragen, vorzugsweise durch einen rotationssymmetrischen, ringförmigen Hubzylinder,
der den Kokillenkörper 22 so
umgibt, daß seine
Symmetrieachse (oder zentrale Achse) koaxial zu der Gießachse ist.
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Dieser
ringförmige
Hubzylinder, der vorzugsweise eine en bloc ausbaubare Einheit bildet,
weist hauptsächlich
eine bei dem äußeren Gehäuse 44 gelegene,
erste Muffe 46, und eine bei dem Kokillenkörper 22 gelegene,
zweite Muffe 48 auf. Die erste Muffe 46 ist, vorzugsweise
leicht ausbaubar, in einem Sitz des äußeren Gehäuses 44 angebracht.
Sie hat einen axialen Durchgang 50, der einen unteren Führungskanal 52 und
einen oberen Führungskanal 54 aufweist.
Zwischen den zwei Führungskanälen 52 und 54 ist
in der axialen Richtung eine ringförmige Kammer 56 angeordnet.
Die zweite Muffe 48 weist ein in den unteren Führungskanal 52 eingepaßtes, unteres Ende 58,
und ein in den oberen Führungskanal 54 eingepaßtes, oberes
Ende 60 auf. Im Bereich der ringförmigen Kammer 56 bildet
die zweite Muffe 48 einen ringförmigen Kolben 62 in
dieser ringförmigen Kammer.
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Bei
der Ausführung
der 1 begrenzt dieser
ringförmige
Kolben 62 in der ringförmigen
Kammer 56 auf dichte Weise eine untere Druckkammer 64 und
eine obere Druckkammer 66. Diese Druckkammern 64 und 66 sind über die
hydraulischen Leitungen 68 und 70 mit einem hydraulischen
Kreis 72 verbunden. Es handelt sich um einen an sich bekannten
hydraulischen Kreis 72, der ermöglicht, den Druck eines hydraulischen
Fluids in jeder der Leitungen 68 und 70 pulsieren
zu lassen. Auf diese Weise wird die zweite Muffe 48 einer
oszillatorischen hydrostatischen Kraft unterworfen. Der ringförmige Hubzylinder
ist im übrigen
in vorteilhafter Weise mit einem Positionsfühler 76 ausgerüstet, der
in der 1 schematisch
dargestellt ist. Dieser Positionsfühler 76 liefert das
Rückmeldesignal,
das ermöglicht,
bei einer geschlossenen Regelungsschleife die Amplitude und die
Frequenz der erzeugten Schwingungen, und eine mittlere Position
des Hubzylinders einzustellen.
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Es
ist daher möglich,
eine Schwingung der zweiten Muffe 48 bezüglich der
ersten Muffe 46 hervorzurufen, wobei die Frequenz, die
Form und, innerhalb der durch den maximalen Hub des ringförmigen Kolbens 62 vorgegebenen
Grenze, die Amplitude dieser Schwingung eingestellt werden können. Um eine
Vorstellung von dieser Schwingung zu vermitteln, kann angegeben
werden, daß Frequenzen
von einigen Hz, und Amplituden von einigen mm übliche Werte sind.
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Die
zweite Muffe 48 weist selbst einen axialen Durchgang 74 auf,
der den Kokillenkörper 22 aufnimmt.
Dieser Kokillenkörper
kann von oben in der axialen Richtung in den axialen Durchgang 74 eingeführt werden.
Dabei ist anzumerken, daß der
Kokillenkörper 22 in
der eingebauten Position mit einer Schulter seines oberen Endes
auf einer Gegenschulter des oberen Endes der zweiten Muffe 48 aufliegt. Daraus
ergibt sich, daß der
Kokillenkörper 22 in
der zweiten Muffe 48 aufgehängt ist, und leicht herausgenommen
werden kann, um ausgetauscht zu werden.
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In
vorteilhafter Weise ist nur ein geringer Druck erforderlich, um
den Kokillenkörper 22 hydrostatisch
zu tragen, und um die Reibung zwischen dem Kokillenrohr 12 und
dem gegossenen Produkt zu überwinden.
Die wirksame ringförmige
Oberfläche,
die der ringförmige
Kolben 52 in den Druckkammern 64 und 66 definiert,
ist in der Tat ziemlich groß. In
manchen Fällen
kann es vorteilhaft sein, wenn der ringförmige Kolben 62 in
der unteren Druckkammer 64 einen größeren wirksamen Querschnitt
als in der oberen Druckkammer 66 definiert. Dieser Unterschied
zwischen den wirksamen Oberflächen
des Kolbens 62 kann zum Beispiel so festgelegt werden, daß der Kokillenkörper 22 hydrostatisch
getragen wird, wenn der Druck in der unteren Druckkammer 64 und
der oberen Druckkammer 66 gleich einem nominalen Druck
ist. Für
die Führung
der axialen Bewegung des Kokillenkörpers 22 werden in
vorteilhafter Weise mehrere Lösungen
vorgeschlagen.
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Eine
erste Ausführungsvariante
eines Führungssystems
wird mit Hilfe der 1 beschrieben. Bei
dieser Ausführungsvariante
wirkt der untere Führungskanal 52 bzw.
der obere Führungskanal 54 der ersten
Muffe 46 mit dem unteren Ende 58 bzw. dem oberen
Ende 60 der zweiten Muffe 48 zusammen, um eine
hydrostatische Führung
der zweiten Muffe 48 in der ersten Muffe 46 zu
bilden. Es handelt sich zum Beispiel um ein hydraulisches Führungssystem
mit keilförmiger,
ringförmiger
Dichtung, wie in der 1 schematisch
dargestellt, oder um ein hydraulisches Führungssystem mit mehreren axialen
Taschen, die in den Oberflächen,
die den unteren Führungskanal 52 und
den oberen Führungskanal 54 begrenzen, über den
Umfang in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Ein
Vorteil eines solchen hydraulischen Führungssystems ist, daß das Problem der
axialen Abdichtung der Druckkammern 64 und 66 auf
elegante Weise gelöst
ist. Das unter Druck stehende Fluid, das die hydraulische Führung bewirkt, wird
einerseits in die ringförmige
Kammer 56, und andererseits in einen oberen, ringförmigen Kanal 78 bzw.
einen unteren, ringförmigen
Kanal 80 abgeführt, die
mit einem Vorratsbehälter
(nicht wiedergegeben) verbunden sind. Auf diese Weise bildet die
hydraulische Führung
der zweiten Muffe 48 gleichzeitig eine obere bzw. untere
hydraulische Dichtung der ringförmigen
Kammer 56.
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Eine
zweite Ausführungsvariante
eines Führungssystems
ist in der 2 dargestellt.
Es handelt sich um eine Gleitschiene/Gleitschuh-Einheit. Die Gleitschienen 82 sind
zum Beispiel mit der ersten Muffe 46 fest verbunden, und
die Gleitschuhe 84 sind mit der zweiten Muffe 48 fest
verbunden. Vorzugsweise werden zwei einander diametral gegenüberliegende
Gleitschiene/Gleitschuh-Einheiten
(82, 84) im Bereich des oberen Randes sowie im
Bereich des unteren Randes des äußeren Gehäuses 44 vorgesehen.
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Die
Ausführungsvariante
der 3 unterscheidet
sich von der Ausführungsvariante
der 2 durch die Verwendung
einer Laufrollen/Laufschiene-Einheit anstelle der Gleitschuh/Gleitschiene-Einheit. Die Laufschiene 86 ist
vorzugsweise mit der zweiten Muffe 48 fest verbunden, während eine
Platte 90, die die Führungsrollen 88 trägt, vorzugsweise von
außen
auf dem äußeren Gehäuse 44 befestigt ist.
Dabei ist anzumerken, daß bei
einer mechanischen Führung
der Schwingung leicht eine gekrümmte
Bewegungsachse, zum Beispiel eine kreisförmige Bewegungsbahn, die einen
Radius von einigen Metern hat, festgelegt werden kann.
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Die 4 gibt eine Ausführungsvariante
der Druckkammern wieder. Anstatt die Druckkammern durch den ringförmigen Kolben 62 innerhalb
der ringförmigen
Kammer 56 auf dichte Weise zu begrenzen, und Abdichtungsorgane
bei den zwei Eingangsquerschnitten der ringförmigen Kammer 56 vorzusehen, werden
bei der Ausführung
der 4 aufblasbare Körper verwendet,
die dichte Druckkammern bilden. Es handelt sich zum Beispiel um
aufblasbare Kissen oder Schläuche,
oder um aufblasbare Membranen. Ein erster aufblasbarer Körper 92 ist
zwischen dem ringförmigen
Kolben 62',
der nicht mehr die Abdichtungsfunktion erfüllen muß, und der Stirnfläche, die die
ringförmige
Kammer 56' axial
nach unten begrenzt, axial angeordnet. Ein zweites aufblasbares Element 94 ist
zwischen dem ringförmigen
Kolben 62' und
der Stirnfläche,
die die ringförmige
Kammer 56' axial
nach oben begrenzt, axial angeordnet. Im Fall von Membranen werden
diese Membranen entweder in den ringförmigen Kolben 62', oder in die Stirnflächen, die
die ringförmige
Kammer 56' axial begrenzen,
dicht eingelassen. Die aufblasbaren Elemente 92 und 94 werden
mit dem hydraulischen Kreis 72 verbunden. Ihre Formänderung
durch Pulsationen des unter Druck stehenden Fluids ruft die gewünschten
Schwingungen hervor. Die Ausführungsvariante
der 4 weist den Vorteil
auf, daß alle
Probleme bezüglich
der axialen Abdichtung des Hubzylinders vermieden werden. Eine direkte
Folge davon ist, daß mit
weniger genauen Einstellungen zwischen den gegeneinander verschiebbaren
Elementen gearbeitet werden kann, solange die axiale Führung der
Schwingung zufriedenstellend gewährleistet
ist. In der 4 ist beispielsweise
zu sehen, daß sich
die Muffe 46' nur
bis in den Bereich des oberen Endes des äußeren Gehäuses 44' erstreckt. Das untere Ende 58' der zweiten
Muffe 48 wird in einem Führungsring 93 geführt, der
unmittelbar in dem äußeren Gehäuse 44 oder
in der Grundplatte 40 angebracht ist. Die ringförmige Kammer 56' wird durch
Zusammenwirken zwischen der Muffe 46' und einer Schulterfläche des äußeren Gehäuses 44' gebildet.
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In
den 5 bis 8 sind einige weitere Ausführungsvarianten
schematisch dargestellt.
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In
der 5 ist der ringförmige Kolben 62 mit der
ersten Muffe 46 fest verbunden, die von dem äußeren Gehäuse 44 getragen
wird. Die ringförmige Kammer 56 wird
durch die zweite Muffe 48 festgelegt, die den Kokillenkörper 22 trägt.
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In
der 6 ist die untere
Druckkammer 64 mit dem hydraulischen Kreis 72 verbunden,
während die
obere Druckkammer 66 mit der Atmosphäre verbunden ist. Der Hubzylinder
bildet einen einfachwirkenden Hubzylinder, und das Gewicht des Kokillenkörpers ruft
die Verschiebung nach unten hervor. Die Wirkung der Schwerkraft
kann durch Federn oder andere elastische Elemente verstärkt werden,
die zwischen dem Kokillenkörper 22 und
seiner Tragstruktur so angeschlossen werden, daß eine elastische Kraft in
der Gießrichtung 21 hervorgerufen
wird. In der 6 sind
diese Federn durch das Symbol mit der Kennziffer 94 schematisch
dargestellt. Dabei wird angenommen, daß diese Federn nicht unbedingt
in den Hubzylinder integriert sind.
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Die 7 gibt eine Ausführungsvariante wieder,
bei der der ringförmige
Kolben durch zwei Kolbensegmente 621 und 622 ersetzt ist, die den Kokillenkörper 22 nur über einen
Teil seines Umfangs umgeben. Dabei ist anzumerken, daß eine durch
die zwei Kolbensegmente 621 und 622 verlaufende Symmetrieebene in vorteilhafter
Weise die (gekrümmte) Gießachse 20 enthält. Dieses
Merkmal ermöglicht, infolge
eines auf die Kolben 621 und 622 wirkenden Druckunterschiedes ein Drehmoment
zu erzeugen, das das von dem gegossenen Produkt auf den Kokillenkörper 22 ausgeübte Drehmoment
teilweise (oder sogar vollständig)
kompensiert.
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In
den 1 und 4 bezeichnet die Kennziffer 100 einen
Induktor, der zum elektromagnetischen Umrühren des schmelzflüssigen Metalls
in dem Kanal 18 verwendet wird. Dieser Induktor 100 umgibt das
Gehäuse 44 und
wird zum Beispiel von der Grundplatte 40 getragen. In vorteilhafter
Weise kann er längs
des Gehäuses 44 axial
verschoben werden und aus der Kokille 10 nach oben herausgenommen werden.
Der Induktor 100 wird nicht der Schwingung des Kokillenkörpers 22 unterworfen.