DE69802316T2

DE69802316T2 - Brammen-Stranggiessmaschine mit Vorrichtung zum Auswechseln eines Tauchgiessrohres und Verfahren zum Auswechseln eines Tauchgiessrohres

Info

Publication number: DE69802316T2
Application number: DE69802316T
Authority: DE
Inventors: Moriki Hashio; Masahiro Ikeda; Masakazu Koide
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2018-01-17
Also published as: TW372205B; KR19980070518A; US5971060A; EP0858851A1; ATE208242T1; EP0858851B1; DE69802316D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießmaschine und insbesondere eine Stranggießmaschine mit einer Vorrichtung zum Austausch eines Eintauchausgusses bzw. Tauchgießrohrs sowie ein Verfahren zum Austausch eines Tauchgießrohrs.
Die nachfolgend beschriebene Stranggießmaschine ist als Stranggießmaschine zum Gießen eines höchstens etwa 200 mm dicken Strangs definiert.
Normalerweise wird eine herkömmliche Stranggießmaschine zum Gießen eines mindestens 200 mm dicken Strangs verwendet. In letzter Zeit tendiert man aber zum direkten Gießen eines dünnen Strangs mit höchstens 200 mm Dicke. Grund dafür ist, daß durch den dünneren Strang ein Walzverfahren entfallen kann, das durch eine Walzstraße in einem nachfolgenden Schritt durchgeführt wird, wenn auch die Stranggießmaschine kein Endprodukt direkt gießen kann.
Andererseits ist in der Stranggießmaschine ein Tauchgießrohr notwendig, um eine Stahlschmelze aus einer Zwischenpfanne stabil ein eine Kokille zu vergießen. Die Häufigkeit der Zwischenpfannenwartung hängt stark von der Lebensdauer des Tauchgießrohrs ab. Daher ist es wichtig, das Tauchgießrohr beim Gießen austauschen zu können, um die Wartungsfrequenz der Zwischenpfanne zu senken.
Bei einer Stranggießmaschine zum Gießen eines mindestens 200 mm dicken Strangs wird das Tauchgießrohr beim Gießen bereits ausgetauscht. Zum Austausch des Tauchgießrohrs ist eine Gießrohrhaltekassette an einem Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne angeordnet. Ferner ist ein Manipulatorarm zum Ergreifen und Transportieren des Tauchgießrohrs nahe der Kokille angeordnet. Ausgetauscht wird das Tauchgießrohr in der Stranggießmaschine wie folgt: Beim Gießen betätigt ein Bediener den Manipulatorarm, wodurch das neue Tauchgießrohr in der Gießrohrhaltekassette befestigt und das alte Tauchgießrohr anschließend von der Gießrohrhaltekassette entfernt wird. Der herkömmliche Manipulatorarm ist frei beweglich und weist keinen Führungsmechanismus zum Begrenzen einer Bewegung des Tauchgießrohrs in der Kokille auf. Grund dafür ist, daß durch einen ausreichenden Zwischenraum zwischen einer Innenwand der Kokille und dem Tauchgießrohr das Tauchgießrohr eine in der Kokille gebildete erstarrte Schale der Stahlschmelze kaum zerbrechen kann.
Da aber in der Stranggießmaschine zum Gießen eines höchstens 200 mm dicken Strangs der Abstand zwischen Tauchgießrohr und Kokilleninnenwand kürzer ist, erfolgt kein Austausch des Tauchgießrohrs beim Gießen. Bei einem Austauschversuch des Tauchgießrohrs durch den zuvor beschriebenen Manipulatorarm in der Stranggießmaschine kommt es nämlich zu folgendem Problem: Da der Zwischenraum zwischen Innenwand der Kokille und Tauchgießrohr sehr klein ist, kommt es schon bei einem kleinen Bedienungsfehler des Manipulatorarms zu einer Berührung des Tauchgießrohrs mit der erstarrten Schale der Stahlschmelze. Dies führt zu einem Defekt, bei dem die erstarrte Schale zerbrochen wird.
Die EP-A-718058, auf der der Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche beruht, offenbart ein Austauschgerät für Tauchgießrohre. Vorgesehen sind eine Schiebervorrichtung zum Steuern einer ausfließenden Metallschmelzenmenge aus einem Metallschmelzenbehälter, ein Haltezylinder, der in einer senkrechten Stellung am unteren Abschnitt der Schiebervorrichtung gestützt wird, und ein Führungsarm, der in einer waagerechten Stellung durch eine Kolbenstange des Zylinders gestützt wird. Der Führungsarm hat ein Paar zueinander parallele Führungsschienen, deren entgegengesetzte Oberflächen Führungsnuten aufweisen, die sich waagerecht erstrecken und eine Länge haben, die Gießrohrummantelungen an oberen Enden von mindestens drei Tauchgießrohren aufnehmen und halten kann. Die Führungsnuten sind an ihren entgegengesetzten Enden offen. Vorgesehen ist ferner ein Austauschzylinder zum Schieben neuer Tauchgießrohre, die in die Führungsnuten eingesetzt und durch sie gehalten werden, in Gießrohranordnungspositionen.
Somit besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Stranggießmaschine mit einer Vorrichtung zum Austausch eines Tauchgießrohrs bereitzustellen, die ein Tauchgießrohr beim Gießen austauschen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Stranggießmaschine mit einer Vorrichtung zum Austausch eines Tauchgießrohrs bereitzustellen, die das Tauchgießrohr ohne Zerbrechen einer erstarrten Schale in einer Kokille auch dann austauschen kann, wenn ein Zwischenraum zwischen einer Innenwand der Kokille und dem Tauchgießrohr sehr klein ist.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Austausch des Tauchgießrohrs bereitzustellen, das für die vorgenannte Stranggießmaschine geeignet ist.
Eine erfindungsgemäße Stranggießmaschine verfügt über eine Zwischenpfanne zum Vorhalten einer Stahlschmelze, eine Gießrohrhaltekassette, die an einem Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne angeordnet ist, eine Kokille zum Gebrauch beim Gießen, ein Tauchgießrohr, das in der Gießrohrhaltekassette angeordnet ist und zum Vergießen der Stahlschmelze in der Zwischenpfanne in die Kokille dient, und einen Manipulatorarm zum Ergreifen eines oberen Abschnitts des Tauchgießrohrs, um so das Tauchgießrohr zu bewegen. Das Tauchgießrohr erstreckt sich von der Gießrohrhaltekassette in einen Hohlraum der Kokille. Der Hohlraum hat eine allgemein rechtwinklige Schnittform, die durch ein Paar kurze Seiten und ein Paar lange Seiten gebildet ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Manipulatorarm eine Rolle auf, die an seinem Kopfende angeordnet ist. Um die Rolle zu führen, ist eine Führungsschiene über der Kokille so vorgesehen, daß sie sich parallel zu den langen Seiten des Hohlraums erstrecken kann. Die Führungsschiene weist eine einlaßseitige Führungsschiene auf, die nahe einer Seite eines Paars kurzer Seiten der Kokille angeordnet ist, um die Rolle zu führen, wenn das durch den Manipulatorarm ergriffene Tauchgießrohr in der Gießrohrhaltekassette befestigt wird. Ferner weist die Führungsschiene eine auslaßseitige Führungsschiene auf, die nahe der anderen Seite des Paars kurzer Seiten der Kokille angeordnet ist, um die Rolle zu führen, wenn das Tauchgießrohr durch den Manipulatorarm aus der Gießrohrhaltekassette entfernt wird. Beim Einsetzen des Tauchgießrohrs in die Kokille und beim Entnehmen des Tauchgießrohrs aus der Kokille ist eine Bewegung des durch den Manipulatorarm ergriffenen Tauchgießrohrs in der Kokille in Parallelrichtung zu dem Paar kurze Seiten begrenzt.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Austausch des Tauchgießrohrs findet auf die o. g. Stranggießmaschine Anwendung. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: beim Befestigen eines neuen Tauchgießrohrs in der Gießrohrhaltekassette erfolgendes Ergreifen des neuen Tauchgießrohrs durch den Manipulatorarm auf solche Weise, daß das neue Tauchgießrohr waagerecht gehalten wird; Plazieren der Rolle auf der einlaßseitigen Führungsschiene; über der Kokille erfolgendes Transportieren des neuen Tauchgießrohrs, das waagerecht gehalten wird, durch Führen der Rolle durch die einlaßseitige Führungsschiene und waagerechtes Bewegen des das neue Tauchgießrohr ergreifenden Manipulatorarms; und Drehen des neuen Tauchgießrohrs um eine Stütze seines oberen Abschnitts, um so das neue Tauchgießrohr in die Kokille einzusetzen. Dadurch wird die Bewegung des durch den Manipulatorarm ergriffenen neuen Tauchgießrohrs in der Kokille in Parallelrichtung zu dem Paar kurze Seiten durch die einlaßseitige Führungsschiene begrenzt.
Andererseits weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf: beim Entfernen des Tauchgießrohrs von der Gießrohrhaltekassette erfolgendes Plazieren der Rolle des Manipulatorarms auf der auslaßseitigen Führungsschiene; Ergreifen des Tauchgießrohrs durch den Manipulatorarm, Drehen des Tauchgießrohrs um die Stütze seines oberen Abschnitts und dadurch erfolgendes waagerechtes Halten des Tauchgießrohrs, um so das Tauchgießrohr aus der Kokille zu entnehmen; und Führen der Rolle durch die auslaßseitige Führungsschiene, während der Manipulatorarm waagerecht bewegt wird, um so das Tauchgießrohr in eine von der Kokille entfernte Position heraus zu transportieren. Dadurch wird die Bewegung des durch den Manipulatorarm ergriffenen Tauchgießrohrs in der Kokille in Parallelrichtung zu dem Paar kurze Seiten durch die auslaßseitige Führungsschiene begrenzt.
Fig. 1 ist eine Darstellung zur Beschreibung einer Stranggießvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Manipulatorarm und eine Armführung von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Armführung von Fig. 2;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Gießrohrführung von Fig. 1;
Fig. 5 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Betriebs beim Einsetzen eines neuen Tauchgießrohrs in eine Kokille unter Verwendung einer Gießrohraustauschvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 ist eine Darstellung zur Beschreibung des Betriebs beim Austausch eines alten Tauchgießrohrs durch das neue Tauchgießrohr in einer Gießrohrhaltekassette;
Fig. 7 ist eine Darstellung zur Beschreibung des Betriebs bei Entnahme des alten Tauchgießrohrs aus der Kokille;
Fig. 8 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Kokille beim Gießen;
Fig. 9 ist ein Kurvendiagramm zur Beschreibung einer Beziehung zwischen einem Zwischenraum E zwischen dem Tauchgießrohr und einer erstarrten Schale sowie einer Gießgeschwindigkeit Vc;
Fig. 10 ist eine Darstellung zur Beschreibung einer Auswirkung von Wärmeverformung einer Zwischenpfanne auf eine Position des Kopfendes des Tauchgießrohrs;
Fig. 11 ist eine halb im Querschnitt gezeigte Ansicht zur Beschreibung des Tauchgießrohrs;
Fig. 12 ist eine Darstellung einer schematischen Anordnung der Stranggießvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 13 ist eine Querschnittansicht der Anordnung zwischen der Zwischenpfanne und der Kokille von Fig. 12 im Blick von der Seite;
Fig. 14 ist eine vergrößerte Ansicht einer Gießrohrhaltevorrichtung von Fig. 13 im Blick von unten;
Fig. 15 ist eine halb im Querschnitt gezeigte Ansicht an der Linie A-A von Fig. 14;
Fig. 16 ist eine Darstellung des Manipulatorarms von Fig. 1 im Blick von der Seite;
Fig. 17 ist eine Draufsicht auf den Manipulatorarm von Fig. 16 im Blick von oben;
Fig. 18 ist ein Kurvendiagramm der Beziehung zwischen der Gießgeschwindigkeit und einer Stahlschmelzenpegelabnahme beim Austausch des Tauchgießrohrs;
Fig. 19 ist eine Darstellung der Anordnung einer Umschaltsteuerung von Pegelmessern; und
Fig. 20 ist ein Kurvendiagramm zur Beschreibung von Bedingungen für eine Pegeländerung der Stahlschmelze beim Austausch des Tauchgießrohrs.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst eine herkömmliche Stranggießvorrichtung beschrieben. Eine Kokille der Stranggießvorrichtung hat einen Hohlraum. Der Hohlraum hat eine Schnittform, die eine Strangform festlegt. In der folgenden Beschreibung hat der Hohlraum eine allgemein rechtwinklige Schnittform, die durch ein Paar kurze Seiten und ein Paar lange Seiten definiert ist. Eine Parallelrichtung zu den kurzen Seiten wird als Dickenrichtung der Kokille bezeichnet. Eine Parallelrichtung zu den langen Seiten, d. h. eine senkrecht zur Dickenrichtung verlaufende Richtung, wird als Breitenrichtung der Kokille bezeichnet.
In der herkömmlichen Stranggießvorrichtung kommen die folgenden beiden Verfahren zum Einsatz, um eine Stahlschmelze aus einer Zwischenpfanne in eine Kokille zu leiten: Bei einem ersten Verfahren ist eine Öffnung an einem Bodenabschnitt der Zwischenpfanne so angeordnet, daß die Stahlschmelze aus der Öffnung ausfließen kann, Ein Schieber ist auf einer Unterseite der Öffnung angeordnet. Ein Tauchgießrohr ist an einem unteren Ende des Schiebers angeordnet. Der Schieber wird waagerecht bewegt, wodurch ein Öffnungsgrad der Öffnung eingestellt wird. Dadurch wird eine Menge der aus der Öffnung fließenden Stahlschmelze eingestellt. Somit wird die Stahlschmelze durch das Tauchgießrohr in die Kokille geführt.
Bei einem zweiten Verfahren befindet sich die Öffnung so am Bodenabschnitt der Zwischenpfanne, daß die Stahlschmelze aus der Öffnung ausfließen kann. Ein Stopfen zum Einstellen des Öffnungsgrads der Öffnung ist in der Zwischenpfanne angeordnet. Auf der Unterseite der Öffnung ist das Tauchgießrohr zum Leiten der Stahlschmelze in der Zwischenpfanne und zum Zuführen der Stahlschmelze in die Kokille angeordnet. Der Stopfen wird in der Zwischenpfanne nach oben und unten bewegt, wodurch der Öffnungsgrad der Öffnung eingestellt wird. Dadurch wird die Menge der aus der Öffnung ausfließenden Stahlschmelze eingestellt. Somit wird die Stahlschmelze durch das Tauchgießrohr in die Kokille geführt.
Bei der Stahlschmelzenzufuhr aus der Zwischenpfanne in die Kokille verhindert das Tauchgießrohr, daß die Stahlschmelze mit der Atmosphäre in Berührung kommt und oxidiert. Außerdem verhindert das Tauchgießrohr den Eintrag von Gleitpulver in die Stahlschmelze in der Kokille durch den Stahlschmelzenfluß. Somit wird das Tauchgießrohr genutzt, wobei sein unteres Ende in die Stahlschmelze in der Kokille eingetaucht ist. Das Pulver wird so zugeführt, daß es die Oberseite der in die Kokille geleiteten Stahlschmelze bedecken kann. Das Pulver verhindert die Oxidation der Stahlschmelze infolge von Luft, während es eine Wärmedämmfunktion zwischen Luft und Stahlschmelze erfüllt. Außerdem wirkt das Pulver als Gleitmittel zwischen einer Innenwand der Kokille und einer aus der Kokille abgezogenen erstarrten Schale.
In diesem Fall kommt es mitunter zu Schmelzbruch oder -erosion des Tauchgießrohrs wegen des Pulvers und des Stahlschmelzenflusses. Manchmal verstopft auch das Tauchgießrohr, da Aluminiumoxid o. ä., das im die Kokille durchlaufenden Stahlschmelzenfluß enthalten ist, an der Innenwand des Tauchgießrohrs haften bleibt. In diesem Fall muß das Gießen gestoppt werden.
Zur Produktivitätsverbesserung beim Stranggießen und zur Senkung von Wartungskosten der Zwischenpfanne wurde in letzter Zeit eine Vorrichtung zum Austausch des beim Gießen verstopften oder schmelzgebrochenen Tauchgießrohrs durch ein neues Tauchgießrohr vorgeschlagen.
Zum Beispiel ist als Vorrichtung, die auf das o. g. erste Verfahren angewendet wird, ein Schnellwechselsystem für Tauchgießrohre in Shinagawa-Giho, Band 38, 1995 offenbart.
Andererseits ist die auf das o. g. zweite Verfahren angewendete Vorrichtung in der JP-A-4-251641 (1992) offenbart.
Das genannte Schnellwechselsystem für Tauchgießrohre ist auf die nachfolgend beschriebene Weise angeordnet.
Ein zum Stützen von drei Tauchgießrohren fähiger Führungsarm ist am unteren Ende einer Stange eines Luftzylinders zum Halten des Tauchgießrohrs angeordnet. Der Führungsarm ist so mit einer Nut versehen, daß ein das Tauchgießrohr haltendes Gehäuse in Breitenrichtung der Kokille gleitfähig ist. Auf der Seite, auf der das Tauchgießrohr eingesetzt wird, ist ferner ein Zylinder zum Austausch des Tauchgießrohrs in der Zwischenpfanne so angeordnet, daß er schwenkbar sein kann.
Beim Austausch des Tauchgießrohrs wird der Schieber kurz geschlossen, um so eine Zufuhr der Stahlschmelze zu stoppen. Nach Austausch des Tauchgießrohrs wird der Schieber geöffnet. Für diesen Austausch ist eine Zeit von 7 bis 8 Sekunden erforderlich. Der Austausch erfolgt, ohne das Abziehen des Strangs zu stoppen.
Die in der JP-A-4-251641 (1992) offenbarte Vorrichtung, die das o. g. zweite Verfahren betrifft, ist wie folgt angeordnet: Eine Führungsschiene ist in lotrechter Richtung zur Breitenrichtung der Kokille senkrecht angeordnet. Ein Transportwagen (im folgenden als Transportvorrichtung bezeichnet) wird auf dieser Führungsschiene bewegt, wodurch das Tauchgießrohr in die Kokille transportiert wird. Beim Austausch des Tauchgießrohrs wird das Tauchgießrohr durch den Zylinder in eine Tauchgießrohrhaltekassette geschoben. Das Tauchgießrohr wird durch einen Bediener auf der Transportvorrichtung plaziert.
Bei Gebrauch dieser Tauchgießrohr-Austauschvorrichtung zum Austausch des Tauchgießrohrs beim Stranggießen wird die Zufuhr der Stahlschmelze für den Austausch kurz gestoppt. Daher ist es beim Austausch wesentlich, eine Gießgeschwindigkeit auf einen solchen Bereich zu senken, daß der Strang nicht von der Kokille entfernt wird. In der o. g. Veröffentlichung von Giho et al. sind wichtige Aspekte nicht offenbart, z. B. anwendbare Größe der Kokille (Dicke und Breite des Hohlraums), Zunahme der Gießgeschwindigkeit vor und nach dem Austausch sowie ein Verfahren zur Steuerung des Pegels der Stahlschmelze in der Kokille.
Erfolgt andererseits der Austausch des Tauchgießrohrs beim Stranggießen in einem herkömmlichen großen Hohlraum, kommt es auch bei Ablenkung des Tauchgießrohrs in Dickenrichtung der Kokille zu keinem Problem. In diesem Fall hat der Hohlraum ein Maß von 200 bis 300 mm in Dickenrichtung der Kokille sowie ein Größenmaß von 1200 bis 2300 mm in Breitenrichtung.
Dagegen hat die Kokille, die für ein Herstellungsverfahren eines Stahlerzeugnisses in einem neueren Elektroofen verwendet wird und zur Herstellung von Warmwalzblechen und Kaltwalzblechen dient, einen Hohlraum mit einer Größe von höchstens 150 mm in Dickenrichtung sowie 900 bis 1600 mm in Breitenrichtung. Beachtung gilt einem Strangherstellungsverfahren durch Hochgeschwindigkeitsgießen mit 2 bis 5 m/min unter Verwendung der Kokille mit diesem Hohlraum. Dieses Herstellungsverfahren kommt praktisch zum Einsatz.
In diesem Fall ist das Hohlraummaß in Dickenrichtung der Kokille kleiner als bei der herkömmlichen Kokille. Andererseits ist auch die Schnittform des Tauchgießrohrs von einer kreisförmigen Form in eine flache Form abgeändert. Das bedeutet, daß es schnell zu Schmelzbruch und Verstopfen des Tauchgießrohrs kommt. Daher ist in einer Stranggießmaschine unter Verwendung der Kokille mit dem Hohlraum, dessen Maß in Dickenrichtung kleiner ist, die Austauschhäufigkeit des Tauchgießrohrs größer als die Austauschhäufigkeit des Tauchgießrohrs in der herkömmlichen Stranggießmaschine.
Kommt aber beim Austausch des Tauchgießrohrs während des Stranggießens in der herkömmlichen Stranggießmaschine unter Verwendung der Kokille mit dem Hohlraum, dessen Maß in Dickenrichtung höchstens 150 mm beträgt, die o. g. Vorrichtung zum Austausch des Tauchgießrohrs zum Einsatz, treten die folgenden Probleme auf:
A. Da das Maß des Hohlraums in Dickenrichtung kleiner ist, wird das Tauchgießrohr in die Kokille in Breitenrichtung des Hohlraums eingesetzt. Da aber keine Führung zum Transportieren des Tauchgießrohrs auf der Führung (Schiene) der Tauchgießrohr-Austauschvorrichtung vorhanden ist, wird das Tauchgießrohr abgelenkt, wodurch es mit der erstarrten Schale in Berührung kommt oder sie zerbricht. In diesem Fall wird das Pulver in die erstarrte Schale eingetragen. Dies bewirkt nicht nur eine Beeinträchtigung der Strangqualität, sondern auch Ausbrechen.
B. Ist die Schnittform des Kokillenhohlraums kleiner (der Hohlraum hat ein kleineres Maß in Dickenrichtung), besteht ein weiteres Problem in folgendem: Unmittelbar vor Austausch des Tauchgießrohrs wird die Zufuhr aus der Zwischenpfanne in die Kokille kurz gestoppt, oder eine Zufuhrmenge der Stahlschmelze wird reduziert, was die Gießgeschwindigkeit verringert. Da hierbei die Stahlschmelze in der Kokille eine geringere Wärmekapazität hat, wird eine Fließgeschwindigkeit des Pegels der Stahlschmelze vorübergehend verringert oder gestoppt. Dadurch wird die Oberflächentemperatur der Stahlschmelze gesenkt. Bei verringerter Oberflächentemperatur der Stahlschmelze erstarrt der Pegel in dünner Lage, was die Strangqualität beeinträchtigt. Außerdem schmilzt das Pulver nicht, wodurch die Gleitfunktion verloren geht. Die erstarrte Schale hängt an einer Kupferplatte der Kokille (und frißt sich daran fest). Dadurch wird Ausbrechen verursacht. Andererseits führt eine Senkung der Gießgeschwindigkeit zur Verringerung der Strangtemperatur. Dies ist unerwünscht angesichts einer Strangbildung mit hoher Temperatur, die eines der Ziele für Hochgeschwindigkeitsgießen und Energieeinsparung durch Walzen ist.
C. Ein weiteres Problem betrifft das Verfahren zur Pegelsteuerung der Stahlschmelze in der Kokille vor und nach Austausch des Tauchgießrohrs. Bei der herkömmlichen Kokille kann der Stahlschmelzenpegel mit nur einem einzelnen Wirbelstrompegelmesser gesteuert werden, der schnell reagiert und eine hohe Pegelsteuergenauigkeit hat. Erfolgt aber der Austausch des Gießrohrs ohne Senken der Gießgeschwindigkeit und Stoppen der Zufuhr der Stahlschmelze beim Stranggießen des Strangs, dessen Breitenmaß schmaler ist, bildet dieser Wirbelstrompegelmesser ein Hindernis für den Austausch.
D. Ein anderes Problem ist, daß ungeschmolzenes Pulver in das Tauchgießrohr über einen Auslaßkanal des Tauchgießrohrs eintritt, wenn das neue Tauchgießrohr als Austauschteil in die Stahlschmelze in der Kokille eingesetzt wird. Tritt ungeschmolzenes Pulver in das Tauchgießrohr über den Auslaßkanal des Tauchgießrohrs ein, kommt es zu folgender Erscheinung: Wenn unmittelbar nach Austausch des Tauchgießrohrs die Stahlschmelze in das Tauchgießrohr fällt, in dem der Stahlschmelzenfluß vorübergehend unterbrochen ist, wird das ungeschmolzene Pulver infolge der Stahlschmelzenwärme schnell erwärmt, wodurch ein reaktives Gas ausgeblasen wird. Dies verursacht umherfliegende Spritzer, eine Änderung des Stahlschmelzenpegels mit den umherfliegenden Spritzern und die Beeinträchtigung der Reinigungsfähigkeit der Stahlschmelze.
Anhand von Fig. 1 bis 4 wird eine Stranggießmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In Fig. 1 und 2 weist die Stranggießmaschine eine Zwischenpfanne 1 und eine unter der Zwischenpfanne 1 befindliche Kokille 2 auf. Eine Gießrohrhaltekassette 3 ist an einem Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne 1 angeordnet. Neben der Zwischenpfanne 1 ist ein Manipulatorarm 4 vorgesehen, der sich zur Gießrohrhaltekassette 3 erstreckt. Der Manipulatorarm 4 ist mit einer Hilfsvorrichtung 5 für den Armantrieb gekoppelt. Die Kokille 2 hat einen Hohlraum 21 zum Gießen eines höchstens 200 mm dicken Strangs.
Der Bezugsbuchstabe D in Fig. 1 bezeichnet das Hohlraummaß in Dickenrichtung. Da eine Anordnung der Gießrohrhaltekassette 3 bekannt ist, entfällt ihre nähere Beschreibung. In der folgenden Beschreibung wird beim Austausch des durch den Bezugsbuchstaben N in Fig. 1 dargestellten Tauchgießrohrs das an der Gießrohrhaltekassette 3 befestigte Tauchgießrohr als neues Tauchgießrohr bezeichnet. Das aus der Gießrohrkassette 3 entfernte Tauchgießrohr wird als altes Tauchgießrohr bezeichnet. Das Tauchgießrohr N ist so flach geformt, daß sein oberer Abschnitt zylindrisch sein und sein unterer Abschnitt eine allgemein rechtwinklige Schnittform haben kann.
Ferner weist die Stranggießmaschine die Tauchgießrohr- Austauschvorrichtung zum Befestigen des neuen Tauchgießrohrs an der Gießrohrhaltekassette 3 und zum Entfernen des alten Tauchgießrohrs aus der Gießrohrhaltekassette 3 auf. Die Tauchgießrohr-Austauschvorrichtung bewegt das Tauchgießrohr in senkrechter Richtung zur Oberfläche von Fig. 1 beim Durchführen des Austausches. Der Manipulatorarm 4 verfügt über einen drehbaren Armkörper 41, einen Griff 42 zum Drehen des Armkörpers 41, einen Spannmechanismus 43, der im Armkörper 41 angeordnet ist und zum Ergreifen des oberen Abschnitts des Tauchgießrohrs dient, und einen Hilfsarm 44, der sich parallel zum Armkörper 41 erstreckt. Der Manipulatorarm 4 ist ein Mechanismus zum Durchführen des Austausches durch den Bediener durch Betätigen des Griffs 42 und Ergreifen des Tauchgießrohrs N. Im folgenden wird dies näher beschrieben.
Die Hilfsvorrichtung 5 für den Armantrieb kann den Manipulatorarm 4 stützen und frei bewegen durch eine Kombination aus einer Kreisdrehbewegung einer Basis 51, einer Hub- und Senkbewegung eines mit der Basis 51 gekoppelten Glieds 52 und eines mit dem Glied 52 gekoppelten Glieds 53 sowie einer Kreisdrehbewegung eines Stützträgers 54, der am Kopfende des Glieds 53 angeordnet ist. Somit wird der Manipulatorarm 4 durch die Hilfsvorrichtung 5 für den Armantrieb gestützt, indem Basisenden des Armkörpers 41 und Hilfsarms 44 mit dem Stützträger 54 gekoppelt sind. Der Bediener ergreift und bewegt den Griff 42 in senkrechter Richtung zur Oberfläche von Fig. 1 (der Richtung von Pfeilen a, b in Fig. 2), wodurch der Manipulatorarm 4 in dieser Richtung bewegt werden kann.
Ein Tauchgießrohr-Vorwärmer (in Fig. 1 nicht gezeigt) befindet sich hinter der Kokille 2. Der Tauchgießrohr-Vorwärmer dient zum Vorwärmen des neuen Tauchgießrohrs. Da auch dies bekannt ist, entfällt die nähere Beschreibung.
Durch Nutzung der Antriebskraft der Hilfsvorrichtung 5 für den Armantrieb kann der Bediener das neue Tauchgießrohr mit dem Manipulatorarm 4 ergreifen und das neue Tauchgießrohr vom Tauchgießrohr-Vorwärmer zur Gießrohrhaltekassette 3 transportieren. Außerdem kann der Bediener das alte Tauchgießrohr aus der Gießrohrhaltekassette 3 mit dem Manipulatorarm 4 entfernen und das alte Tauchgießrohr zu einer von der Gießrohrhaltekassette 3 entfernten Position zum zeitweiligen Plazieren des Tauchgießrohrs transportieren.
Wie Fig. 2 näher zeigt, ist das Basisende des Armkörpers 41 drehbar am Stützträger 54 angeordnet. Am Kopfende des Armkörpers 41 ist der Spannmechanismus 43 zum Ergreifen des Tauchgießrohrs angeordnet. Ein Spannzylindermechanismus 45 ist im Armkörper 41 als Antriebsquelle des Spannmechanismus 43 eingebaut.
Der Spannmechanismus 43 kann den oberen Abschnitt des Tauchgießrohrs N einspannen und ausspannen. Der Spannmechanismus 43 kann durch Betätigung des Griffs 42 gemäß einem Pfeil c gedreht werden. Wie zuvor beschrieben wurde, kann der Spannmechanismus 43 auch in Richtung der Pfeile a, b zusammen mit dem Armkörper 41 bewegt werden. Am Kopfende des Armkörpers 41 ist eine Rolle 61 zum Bilden einer Armführung 6 angeordnet.
Eine Hilfsrolle 61a ist am Kopfende des sich parallel zum Armkörper 41 erstreckenden Hilfsarms 44 angeordnet. Dadurch kann das Kopfende des Manipulatorarms 4 an zwei Punkten auf einer Führungsschiene 62 gestützt werden. So ist es möglich, einen Zustand aufrecht zu erhalten, in dem sich der Manipulatorarm 4 orthogonal von der Führungsschiene 62 erstreckt, wenn der Bediener versucht, das Tauchgießrohr N mit dem Griff 42 zu drehen, wobei sich der Manipulatorarm in Richtung der Pfeile a, b bewegt. Dies bedeutet, daß die Bewegung des Manipulatorarms in Richtung der Pfeile a, b erleichtert ist. Ferner bedeutet dies, daß es möglich ist, das durch den Spannmechanismus 43 eingespannte Tauchgießrohr N entlang den Innenwänden an den langen Seiten der Kokille 2 zu drehen.
In dieser Ausführungsform ist ein Motor M (siehe Fig. 3) zum Antreiben der Rolle 61 im Armkörper 41 eingebaut. Allerdings kann die Rolle auch durch eine freie Rolle bzw. Freilaufrolle realisiert sein, die nicht mit einem Motor kombiniert ist. Ein Betätigungsschalter (nicht gezeigt) zum Starten und Stoppen des Motors M und ein Schalter (nicht gezeigt) zum Umschalten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Motors M sind ebenfalls vorgesehen. Dadurch kann die Rolle 61 mit Hilfe des Motors M gedreht werden. Der Manipulatorarm 4 läßt sich damit gleichmäßiger bewegen.
Obwohl in Fig. 2 und 3 die Führungsschiene 62 in der Armführung 6 eingebaut ist, die in der Gießrohrhaltekassette 3 angeordnet ist, kann die Führungsschiene 62 auch am Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne 1 vorgesehen sein. Gemäß Fig. 5 ist die Führungsschiene 62 sowohl auf einer Einlaßseite als auch einer Auslaßseite der Gießrohrhaltekassette 3 angeordnet. Im folgenden wird die auf der Einlaßseite angeordnete Führungsschiene als einlaßseitige Führungsschiene 62a bezeichnet. Die auf der Auslaßseite angeordnete Führungsschiene wird als auslaßseitige Führungsschiene 62b bezeichnet.
Beim Austausch des alten Tauchgießrohrs durch das neue Tauchgießrohr ermöglicht die Bewegung des Manipulatorarms 4, daß die Rolle 61 eine Drehbewegung auf der einlaßseitigen Führungsschiene 62a oder auslaßseitigen Führungsschiene 62b vollführt, was den Manipulatorarm 4 führt. Anders ausgedrückt ist in Fig. 1 die senkrechte und waagerechte Bewegung des Manipulatorarms 4 begrenzt. Daher sind gemäß Fig. 1 beim Einsetzen des durch den Manipulatorarm 4 ergriffenen Tauchgießrohrs N in den Hohlraum 21 der Kokille 2 die waagerechte Bewegung (in Richtung der Dicke D des Hohlraums 21) und senkrechte Bewegung begrenzt. Dies bedeutet, daß das Tauchgießrohr N nicht mit der erstarrten Schale im Hohlraum 21 der Kokille 2 in Berührung kommt.
Über der Kokille 2 befindet sich eine Gießrohrführung 7 gemäß Fig. 1 und 4. Die Gießrohrführung 7 verfügt über ein Paar Führungsrollen 71, 71 zum Begrenzen der Bewegung des Tauchgießrohrs N in Richtung der Dicke D sowie eine Hilfsführungsrolle 72 zum Führen des Einsetzvorgangs beim Einsetzen des Tauchgießrohrs N in die Kokille 2. Die Führungsrollen 71 und die Hilfsführungsrolle 72 sind in einem Stützarm 73 angeordnet. Die Gießrohrführung 7 von Fig. 1 und 4 wird verwendet, wenn das Tauchgießrohr N in die Kokille 2 eingesetzt wird. Die Gießrohrführung 7 befindet sich auf der Einlaßseite der Gießrohrhaltekassette 3. Andererseits wird auch beim Entnehmen des Tauchgießrohrs aus der Kokille 2 eine ähnliche Gießrohrführung verwendet. Diese Gießrohrführung befindet sich auf der Auslaßseite der Gießrohrhaltekassette 3.
Die Armführung 6 begrenzt indirekt die Bewegung des oberen Abschnitts des Tauchgießrohrs N über den Armkörper 41. Da andererseits die Gießrohrführung 7 die Bewegung des unteren Abschnitts des Tauchgießrohrs N direkt begrenzt, erhält man eine stärkeren Effekt, daß das Tauchgießrohr N nicht mit der erstarrten Schale in der Kokille 2 in Berührung kommen kann.
Anhand von Fig. 5 bis 7 wird der Austausch des Tauchgießrohrs durch die Vorrichtung zum Austausch des Tauchgießrohrs beschrieben. In Fig. 5 bezeichnet der Bezugsbuchstabe W das Maß des Hohlraums 21 der Kokille 2 in Breitenrichtung. Der o. g. Tauchgießrohr-Vorwärmer befindet sich auf der rechten Seite der Kokille 2 gemäß Fig. 5. Beim nunmehr beschriebenen Austausch des Tauchgießrohrs wird in der Zwischenpfanne 1 die Zufuhr der Stahlschmelze zur Kokille 2 durch den Schieber oder Stopfen (nicht gezeigt) gemäß der vorstehenden Beschreibung gestoppt.
Das neue Tauchgießrohr wird wie folgt eingesetzt: Der obere Abschnitt des neuen Tauchgießrohrs im Tauchgießrohr- Vorwärmer wird durch den Spannmechanismus 43 des Manipulatorarms 4 ergriffen. In diesem Zustand sind die Rolle 61 und die Hilfsrolle 61a von der einlaßseitigen Führungsschiene 62a entfernt. Der Griff 42 wird so gehalten, daß ein neues Tauchgießrohr Na waagerecht bleibt, während die Rolle 61 und die Hilfsrolle 61a auf der einlaßseitigen Führungsschiene 62a plaziert werden. Danach wird das neue Tauchgießrohr Na entlang der einlaßseitigen Führungsschiene 62a über die Kokille 2 bewegt. Als nächstes kann durch Drehung des Griffs 42 das Tauchgießrohr Na um eine Stütze seines oberen Abschnitts entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden. Dadurch wird das Tauchgießrohr Na in den Hohlraum 21 der Kokille 2 eingesetzt. Hierbei wird das Tauchgießrohr Na zwischen dem Paar Führungsrollen 71 gemäß Fig. 4 eingesetzt. Das Einsetzen des Tauchgießrohrs Na wird durch die Hilfsführungsrolle 72 gelenkt.
Folglich wird das Tauchgießrohr Na aufrechtstehend in die Kokille 2 eingesetzt. Diese Einsetzposition ist die mit der Bezugszahl I in Fig. 5 bezeichnete Position.
Der Manipulatorarm 4 wird aus diesem Zustand weiter nach links in Fig. 5 bewegt, wodurch das neue Tauchgießrohr Na in die mit der Bezugszahl II bezeichnete Position bewegt wird. Die mit II dargestellte Position ist eine Bereitschaftsposition, in der der Austausch in der Gießrohrhaltekassette 3 gestartet wird. Bei diesem Austauschvorgang ist die Bewegung des neuen Tauchgießrohrs Na im Hohlraum 21 in Dickenrichtung durch die Armführung 6 und die Gießrohrführung 7 begrenzt. Dadurch besteht keine Gefahr, daß das Tauchgießrohr Na die erstarrte Schale in der Kokille 2 zerbricht. Bis zu diesem Zustand ist ein altes Tauchgießrohr Nb an der Gießrohrhaltekassette 3 befestigt und in der mit der Bezugszahl III bezeichneten Position positioniert.
Anhand von Fig. 6 wird im folgenden der Austausch des neuen Tauchgießrohrs Na und des alten Tauchgießrohrs Nb beschrieben. In der Gießrohrhaltekassette 3 wird der Austausch des neuen Tauchgießrohrs Na und des alten Tauchgießrohrs Nb durchgeführt. Das heißt, ein in der Gießrohrhaltekassette 3 eingebauter hydraulischer Zylinder (nicht gezeigt) wird betätigt, um so gegen das neue Tauchgießrohr Na zu drücken. Dadurch kann das neue Tauchgießrohr Na aus der Bereitschaftsposition II in die Nutzungsposition III bewegt werden. Andererseits wird das alte Tauchgießrohr Nb aus der Nutzungsposition III in eine Entfernungsposition IV bewegt.
Anhand von Fig. 7 wird das Ausfahren des alten Tauchgießrohrs Nb beschrieben. Das in die Entfernungsposition IV bewegte alte Tauchgießrohr Nb wird durch den Spannmechanismus 43 des Manipulatorarms 4 eingespannt. Dadurch werden die Rolle 61 und die Hilfsrolle 61a auf der auslaßseitigen Führungsschiene 62b plaziert. Danach wird der Manipulatorarm 4 durch die auslaßseitige Führungsschiene 62b geführt, während er aus der Entfernungsposition IV in eine Position V bewegt wird. Als nächstes kann durch Bedienung des Griffs 42 das alte Tauchgießrohr Nb entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, während das alte Tauchgießrohr Nb aus der Position V entnommen wird. Das alte Tauchgießrohr Nb wird so gedreht, daß es waagerecht sein kann. Bei dieser Entnahme ist die Bewegung des alten Tauchgießrohrs Nb im Hohlraum 21 in Dickenrichtung durch die auslaßseitige Führungsschiene 62b und die Hilfsführungsrolle 72 begrenzt, die sich auf der Auslaßseite der Gießrohrhaltekassette 3 befinden. Somit kommt das alte Tauchgießrohr Nb nicht mit der erstarrten Schale in der Kokille 2 in Berührung. Liegt bei Entnahme des alten Tauchgießrohrs Nb eine große Differenz zwischen dem Maß des Hohlraums 21 in Dickenrichtung und dem Maß des alten Tauchgießrohrs Nb in Dickenrichtung vor, ist keine Begrenzung durch die Gießrohrführung 7 auf der Auslaßseite erforderlich.
Obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Gießrohrführung 7 zusätzlich zur Armführung 6 verwendet wird, kann auch die Armführung 6 allein die Bewegung des Tauchgießrohrs stark begrenzen. Daher ist der Gebrauch der Gießrohrführung 7 nicht unbedingt notwendig.
Auch wenn gemäß dieser Ausführungsform der Austausch des Tauchgießrohrs beim Gießen erfolgt, ist die Bewegung des Tauchgießrohrs in Dickenrichtung im Kokillenhohlraum begrenzt. Damit läßt sich ein Fehler vermeiden, bei dem das Tauchgießrohr mit der erstarrten Schale in der Kokille in Berührung kommt. Folglich kann der Austausch des Tauchgießrohrs beim Gießen durchgeführt werden. Damit läßt sich die Wartungshäufigkeit der Zwischenpfanne reduzieren.
Als nächstes werden die Stranggießmaschine und das Verfahren zum Austausch des Tauchgießrohrs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Zum Austausch des Tauchgießrohrs beim Stranggießen müssen die im folgenden beschriebenen Bedingungen erfüllt werden.
(1) Beim Einsetzen des Tauchgießrohrs in die Kokille ist es unmöglich zu vermeiden, daß die Mitte des Tauchgießrohrs in Dickenrichtung und die Mitte des Kokillenhohlraums in Dickenrichtung zueinander verschoben sind. Diese Verschiebung ist durch ein Fehlausrichtungsabmaß (Ablenkungsabmaß) zulässig. Das Fehlausrichtungsabmaß des Tauchgießrohrs richtet sich nach einem Wert als Ergebnis der Subtraktion des Tauchgießrohrmaßes in Dickenrichtung und des Dickenmaßes der in der Kokille gebildeten erstarrten Schale vom Hohlraummaß in der Kokille in Dickenrichtung. Dieser Wert ist als Grenzbedingung definiert. Zum Beispiel liegt das Fehlausrichtungsabmaß innerhalb von ± 5 mm in der Stranggießmaschine unter Verwendung der Kokille mit dem Hohlraum, dessen Maß in Dickenrichtung höchstens 150 mm beträgt.
Anhand von Fig. 8 wird dieses Fehlausrichtungsabmaß beschrieben. Fig. 8 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Kokille 2 beim Gießen. Beim Einsetzen eines Tauchgießrohrs 10 (Dicke: S-30 mm) in die Kokille 2 (Dicke: S mm) betragen der linke und rechte Zwischenraum zwischen der Innenwand der Kokille 2 und dem Tauchgießrohr 10 jeweils 15 mm in Fig. 8. Eine Dicke t einer erstarrten Schale 11 wird von diesen 15 mm subtrahiert, wodurch der resultierende Wert das genannte Fehlausrichtungsabmaß ist. Dargestellt ist dies durch einen Zwischenraum E. Eine Dicke t1 der erstarrten Schale 11 wird durch die folgende Gleichung bestimmt:
t1 = 20 (T)1/2 = 20 (H/Vc)1/2,
wobei T die Zeit (min), Vc die Gießgeschwindigkeit (m/min) und H den Abstand (m) vom Meniskus bezeichnet.
Fig. 9 ist ein Diagramm einer Gleichung als Darstellung einer Beziehung zwischen dem Zwischenraum E und der Gießgeschwindigkeit Vc, E = 15 - 20(T)1/2. T1 in Fig. 9 stellt einen Bereich 8 (innerhalb von ± 2 mm) dar, in dem sich die Position des Kopfendes des Tauchgießrohrs 10 bei Verformung der Zwischenpfanne 1 infolge von Dehnung beim Gießen gegenüber dem Vorwärmen ändert. Der Bereich 8 der Positionsänderung des Kopfendes des Tauchgießrohrs 10 ist in Fig. 10 gezeigt. T2 in Fig. 9 stellt den Bereich einer Herstellungstoleranz des Tauchgießrohrs 10 dar.
Gemäß Fig. 11 hat das Tauchgießrohr 10 an seinem oberen Ende eine Kopfplatte 10-1 mit einer Länge W1. Das Tauchgießrohr 10 hat eine Gesamtlänge L1. Die Kopfplatte 10-1 hat eine Dicke t2. An einem unteren Ende des Tauchgießrohrs 10 sind Auslaßkanäle 10-2 für die Stahlschmelze so angeordnet, daß sie zueinander entgegengesetzt positioniert sein können. Im Hinblick auf Parallelität der Kopfplatte 10-1 in Richtung der Dicke t2 und Winkelhaltigkeit der Kopfplatte 10-1 in Richtung der Länge L1 ist die Toleranz eines Herstellungsfehlers des Tauchgießrohrs 10 auf ± 2 mm begrenzt. Wenngleich ein möglichst kleiner Herstellungsfehler vorteilhafter ist, sind bei einem zu kleinen Wert die Herstellungskosten zu teuer. Somit ist Toleranz in gewissem Maß notwendig.
Beträgt z. B. die Gesamtlänge L1 1030 mm und die Parallelität der Kopfplatte 10-1 mit der Länge W1 in Richtung der Dicke t2 0,1 mm, wird die Ablenkung des Kopfendes des Tauchgießrohrs 10 durch folgende Gleichung ausgedrückt:
(L1/W1) · 0,1 mm = (1030/210) · 0,1 = 0,5 mm.
Rechtwinkligkeit bezeichnet eine Herstellungsgenauigkeit des Tauchgießrohrs 10 und der Kopfplatte 10-1. Die Rechtwinkligkeit liegt innerhalb von ± 1 mm. Als weiteres Abmaß ist bei Befestigung des Tauchgießrohrs 10 an einer Gießrohraustauschkassette das Abmaß des Zwischenraums zwischen Kopfplatte 10-1 und Führung der Gießrohraustauschkassette auf ± 1 mm begrenzt. Dadurch ist die Grenzbedingung innerhalb von ± 5 mm allgemein erfüllt.
Gestrichelt dargestellte Linien in Fig. 9 zeigen eine Kurve, wenn ein Abstand (Tauchtiefe) H vom Pegel bis zum Kopfende des Tauchgießrohrs 10 in Fig. 8 300 mm beträgt. Dies ist ein Fall, in dem das Maß des Hohlraums 21 der Kokille 2 in Breitenrichtung größer ist. Andererseits zeigen durchgezogene Kurven in Fig. 9 den Fall, in dem die Tauchtiefe H ähnlich 220 mm beträgt. Dies ist die Kurve, wenn die Breite des Hohlraums 21 der Kokille 2 infolge von Breitenänderung beim Gießen kleiner ist. Die Bestimmung der Tauchtiefe H richtet sich nach dem Zustand des Zwischenraums zwischen Tauchgießrohr 10 und Gießrohrhaltekassette 3, die am Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne 1 angeordnet sind, der Länge des Tauchgießrohrs 10 o. ä. Die o. g. Zahlenwerte, z. B. 300 mm und 220 mm, sind experimentell ermittelte Werte.
(2) Bei Verengung des Maßes des Hohlraums 21 der Kokille 2 in Breitenrichtung infolge von Breitenänderung beim Gießen und beim Austausch des Tauchgießrohrs in der Kokille 2 mit dem Hohlraum 21, dessen Breite schmal ist, ist der Zwischenraum zwischen dem Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne 1 und dem oberen Ende der Kokille 2 je nach Länge des Tauchgießrohrs begrenzt. Wird in diesem Fall die Zwischenpfanne 1 nicht nach oben bewegt, ist das Einsetzen des Tauchgießrohrs mitunter schwierig.
(3) Bei kleinerem Fehlausrichtungsabmaß ist es schwierig, das vorgewärmte Tauchgießrohr auf die Führung der Gießrohraustauschkassette durch Arbeitskräfte zu setzen, ohne das Kopfende des Tauchgießrohrs abzulenken.
Anhand von Fig. 12 bis 17 wird im folgenden die Stranggießmaschine beschrieben, mit der die vorgenannten Bedingungen (1) bis (3) erfüllt werden. In Fig. 12 und 13 tragen die gleichen Abschnitte wie in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszahlen. Wie später deutlich wird, ist die Stranggießmaschine mit einer Gießrohrhaltevorrichtung 3' anstelle der Gießrohrhaltekassette 3 von Fig. 1 versehen. Wie zuvor anhand von Fig. 10 beschrieben wurde, hat das Tauchgießrohr 10 die rechtwinklige Kopfplatte 10-1 an seinem oberen Ende. Gemäß Fig. 13 ist in der Zwischenpfanne 1 ein Stopfen 12 gemäß der vorstehenden Beschreibung zum Öffnen/Schließen der Öffnung vorgesehen, die sich am Bodenabschnitt der Zwischenpfanne 1 befindet.
In Fig. 12 bis 17 ist der Manipulatorarm 4 mit der schwerkraftausgleichenden Hilfsvorrichtung 5 für den Armantrieb kombiniert. Der Armkörper 41 des Manipulatorarms 4 ist mit dem Stützträger 54 über ein Lager gekoppelt. Das Kopfende des Armkörpers 41 ist mit dem Spannmechanismus 43 zum Ergreifen der Kopfplatte 10-1 des Tauchgießrohrs 10 versehen. Der Griff 42 wird waagerecht bewegt, wodurch der Spannmechanismus 43 waagerecht bewegt werden kann. Außerdem kann durch Drehung des Griffs 42 der Spannmechanismus 43 gedreht werden. Ferner wird der Griff 42 angehoben und abgesenkt, wodurch der Spannmechanismus 43 nach oben und unten bewegt werden kann.
Die einlaßseitige Führungsschiene 62a führt die waagerechte Bewegung des Armkörpers 41 so, daß die Kopfplatte 10-1 des durch den Spannmechanismus 43 ergriffenen neuen Tauchgießrohrs in ein Paar einlaßseitige Führungen 3a der Gießrohrhaltevorrichtung 3' eingesetzt werden kann. Somit befindet sich die einlaßseitige Führungsschiene 62a an den einlaßseitigen Führungen 3a der Gießrohrhaltevorrichtung 3'. Die auslaßseitige Führungsschiene 62b führt die waagerechte Bewegung des Armkörpers 41 so, daß das alte Tauchgießrohr aus einem Paar auslaßseitige Führungen 3b der Gießrohrhaltevorrichtung 3' entnommen werden kann. Somit befindet sich die auslaßseitige Führungsschiene 62b an den auslaßseitigen Führungen 3b der Gießrohrhaltevorrichtung 3'.
Die Gießrohrhaltevorrichtung 3' ist am Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne 1 angeordnet. Wie Fig. 14 näher zeigt, sind in der Gießrohrhaltevorrichtung 3' ferner mehrere Arme 3c zum Hochschieben der Kopfplatte 10-1 des Tauchgießrohrs zwischen den einlaßseitigen Führungen 3a und den auslaßseitigen Führungen 3b angeordnet. In dieser Ausführungsform sind gemäß Fig. 15 mehrere Arme 3c so angeordnet, daß sie durch mehrere Druckfedern 3f nach oben gedrückt werden können. Ferner verfügt die Gießrohrhaltevorrichtung 3' über einen Preßzylinder 3d zum Pressen des in den einlaßseitigen Führungen 3a befindlichen Tauchgießrohrs und einen Rückziehzylinder 3e zum Zurückziehen des Preßzylinders 3f in eine Rückzugsposition mit Ausnahme der Zeit zum Pressen des Tauchgießrohrs. Solange die Gießrohrhaltevorrichtung 3' so angeordnet ist, daß sie den Preßzylinder 3d und den Rückziehzylinder 3e aufweist, ist die Gießrohrhaltevorrichtung 3' nicht auf die Anordnung gemäß Fig. 14 und 15 beschränkt.
Wie zuvor anhand von Fig. 4 beschrieben wurde, ist eine einlaßseitige Gießrohrführung 7a die Führung zum Begrenzen der Bewegung des unteren Abschnitts des neuen Tauchgießrohrs und zum Führen der Drehung beim Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs in die einlaßseitigen Führungen 3a. Somit befindet sich gemäß Fig. 13 die einlaßseitige Gießrohrführung 7a an den einlaßseitigen Führungen 3a nahe dem oberen Ende der Kokille 2. Eine auslaßseitige Gießrohrführung 7b ist die Führung zum Begrenzen der Bewegung des unteren Abschnitts des alten Tauchgießrohrs und zum Führen der Drehung beim Entnehmen des alten Tauchgießrohrs aus den auslaßseitigen Führungen 3b. Somit befindet sich die auslaßseitige Gießrohrführung 7b an den auslaßseitigen Führungen 3b nahe dem oberen Ende der Kokille 2. Natürlich sind die einlaßseitige Gießrohrführung 7a und auslaßseitige Gießrohrführung 7b in einer solchen Höhe eingebaut, daß sie auch dann nicht mit der Kokille in Berührung kommen, wenn die Kokille 2 in Schwingungen versetzt ist.
In dieser Ausführungsform ist ein Paar Pegelmesser 17a und 17b in der Kokille 2 angeordnet, um die Oberseite, d. h., den Pegel, der Stahlschmelze in der Kokille 2 zu messen. Der Pegelmesser 17a ist an den einlaßseitigen Führungen 3a angeordnet. Der Pegelmesser 17b ist an den auslaßseitigen Führungen 3b angeordnet. Auf diese Weise ist das Paar Pegelmesser 17a und 17b aus folgendem Grund angeordnet: Beträgt das Maß des Hohlraums 21 der Kokille 2 in Dickenrichtung höchstens 150 mm, stellt der Pegelmesser beim Einsetzen oder Entnehmen des Tauchgießrohrs ein Hindernis dar. Daher werden die beiden Pegelmesser 17a und 17b eingebaut und umgeschaltet, um so verwendet zu werden. Durch einen nachfolgend beschriebenen Rückziehmechanismus werden die Pegelmesser 17a und 17b in die Position zurückgezogen, in der sie das Einsetzen und Entnehmen des Tauchgießrohrs nicht behindern. Das heißt, beim Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs wird der Pegelmesser 17a in eine andere Position zurückgezogen, und der Pegelmesser 17b wird verwendet. Beim Entnehmen des alten Tauchgießrohrs wird der Pegelmesser 17b in eine anderen Position zurückgezogen, und der Pegelmesser 17a wird verwendet.
Anhand von Fig. 13 betrifft die nachfolgende Beschreibung das Verfahren zum Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs in die Gießrohrhaltevorrichtung 3' und zum Entnehmen des alten Tauchgießrohrs aus der Gießrohrhaltevorrichtung 3' unter Verwendung der Gießrohraustauschvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform.
Das Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs in die Gießrohrhaltevorrichtung 3' wird wie folgt erreicht: Die Kopfplatte 10&supmin;¹ des im o. g. Tauchgießrohr-Vorwärmer plazierten neuen Tauchgießrohrs wird durch den Spannmechanismus 43 ergriffen. Der Griff 42 wird gedreht, wodurch das neue Tauchgießrohr waagerecht gehalten wird. Als nächstes werden die Rolle 61 und die Hilfsrolle 61a, die am Kopfende des Manipulatorarms 4 angeordnet sind, auf der einlaßseitigen Führungsschiene 62a plaziert. Danach wird der Griff 42 so gehalten, daß der Spannmechanismus 43 zu den einlaßseitigen Führungen 3a entlang der einlaßseitigen Führungsschiene 62a waagerecht bewegt wird. Außerdem ermöglicht die Drehung des Griffs 42, daß das neue Tauchgießrohr entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Da hierbei der untere Abschnitt des neuen Tauchgießrohrs durch die Gießrohrführung 7a geführt und gedreht wird, ist die Ablenkung des neuen Tauchgießrohrs im Hohlraum 21 in dessen Dickenrichtung (im folgenden als Querschwingung bezeichnet) begrenzt. Bis das neue Tauchgießrohr senkrecht positioniert ist, wird es gedreht. Durch diesen Vorgang wird das Einsetzen der Kopfplatte 10-1 des neuen Tauchgießrohrs in die einlaßseitigen Führungen 3a abgeschlossen.
Beim Einsetzen wird der an den einlaßseitigen Führungen 3a befindliche Pegelmesser 17a in die Rückzugsposition zurückgezogen, so daß das Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs nicht behindern kann. Unmittelbar nach Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs werden auch umherfliegende Pulverspritzer, u. a. geschmolzenes Pulver, mit der schnellen Pegelveränderung verursacht. Dazu kommt es wie folgt: Beim Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs tritt nicht zur Reaktion gekommenes Pulver über den Auslaßkanal des neuen Tauchgießrohrs in das Gießrohr ein, und der Fluß der aus der Zwischenpfanne 1 in das neue Tauchgießrohr kurz nach dem Einsetzen fallenden Stahlschmelze sowie das durch eine Turbulenzreaktion infolge der Wärme erzeugte Gas werden aus dem Auslaßkanal des neuen Tauchgießrohrs geblasen. Dies kann nicht nur die Qualität eines Gußprodukts negativ beeinflussen, sondern auch das Gießen unterbrechen.
Um diesem Aspekt Rechnung zu tragen, wird vorzugsweise eine Schutzabdeckung auf den Auslaßkanal 10-2 (siehe Fig. 12) des neuen Tauchgießrohrs unter Verwendung eines Hochtemperaturklebers nach dem Vorwärmen aufgebracht. Als Material der Schutzabdeckung ist ein feuerfestes Tuch o. ä. bevorzugt, das einen höheren Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt des Pulvers hat und durch die Berührung mit der Stahlschmelze zum Schmelzen gebracht wird.
Nach Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs wird der Griff 42 gehalten, wodurch der Spannmechanismus 43 waagerecht bewegt und aus den einlaßseitigen Führungen 3a gezogen wird. Danach wird der Rückziehzylinder 3e betätigt, wodurch der Preßzylinder 3d in eine Preßposition gemäß der strichpunktierten Linie in Fig. 14 bewegt wird. Der Preßzylinder 3d wird in dieser Preßposition betätigt, wodurch das neue Tauchgießrohr in den Arm 3c gepreßt wird, um so das Tauchgießrohr auszutauschen.
Um andererseits den Pegel der Stahlschmelze in der Kokille 2 vor und nach Austausch durch das neue Tauchgießrohr zu steuern, ohne die Öffnung des Stopfens 12 kurz zu schließen und ohne die Gießgeschwindigkeit zu verlangsamen, kommen die nachfolgend beschriebenen Bedingungen in Betracht.
Gemäß Fig. 18 werden anhand der Beziehung zwischen Gießgeschwindigkeit und Rückgang des Stahlschmelzenpegels in der Kokille 2 beim Austausch durch das neue Tauchgießrohr zahlenmäßige Daten zur Erfüllung der nachfolgenden Bedingungen experimentell bestimmt. Eine erste Bedingung lautet, daß die Pegelabnahme der Stahlschmelze beim Austausch minimiert ist. Als zweite Bedingung gilt, daß das Pulver nicht durch den Fluß der Stahlschmelze aus dem neuen Tauchgießrohr in die Stahlschmelze eingetragen wird. Eine dritte Bedingung ist, daß die Pegeländerung bei einer Bewegungsgeschwindigkeit des neuen Tauchgießrohrs beim Austausch durch das neue Tauchgießrohr gesteuert wird.
Zur Erfüllung der o. g. ersten bis dritten Bedingung ist es günstig, daß die Pegelabnahme in der Kokille 2 innerhalb von 30 mm und eine Unterbrechungszeit Ts der Stahlschmelze beim Austauschvorgang innerhalb von 1,0 s liegt. Die Unterbrechungszeit Ts ist durch folgende Gleichung dargestellt:
Ts = (Ln - 2d)/Vn,
wobei Ln den Mittenabstand zwischen neuem Tauchgießrohr und altem Tauchgießrohr bezeichnet, wenn die Kopfplatten 10&supmin;¹ des neuen Tauchgießrohrs und alten Tauchgießrohrs in Berührung miteinander stehen, d den Durchmesser eines Gießrohrlochs des Tauchgießrohrs und Vn die Preßgeschwindigkeit bezeichnet.
In diesem Fall wird aus den experimentellen Ergebnissen deutlich, daß die Preßgeschwindigkeit des Preßzylinders 3d in einem Bereich von 80 bis 200 mm/s liegen kann.
Sobald also der Preßzylinder 3d betätigt ist, wird das Öffnen der Öffnung der Zwischenpfanne 1 zum Steuern einer Durchflußgeschwindigkeit durch den Stopfen 12 für eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten. Nach der vorbestimmten Zeit wird die Pegelsteuerung der Stahlschmelze kurz nach Austausch durch den an den auslaßseitigen Führungen 3b befindlichen Pegelmesser 17b fortgesetzt, um so den Pegel zu messen. Nach Austauschabschluß durch das neue Tauchgießrohr wird der an den einlaßseitigen Führungen 3a befindliche Pegelmesser 17a in die Kokille 2 eingesetzt. Der Pegelmesser 17a übernimmt die Steuerung des Stahlschmelzenpegels vom Pegelmesser 17b.
Die Entnahme des alten Tauchgießrohrs aus der Gießrohrhaltevorrichtung 3' geschieht wie folgt: Nachdem der Pegelmesser 17a die Steuerung des Stahlschmelzenpegels übernimmt, wird der Pegelmesser 17b in die Rückzugsposition zurückgezogen. Gleichzeitig mit dem Pressen des neuen Tauchgießrohrs durch Betätigung des Preßzylinders 3d wird die Kopfplatte 10- 1 des alten Tauchgießrohrs, die zu den auslaßseitigen Führungen 3b ausgeschoben wird, durch den Spannmechanismus 43 ergriffen. Hierbei werden die Rolle 61 und Hilfsrolle 61a auf der auslaßseitigen Führungsschiene 62b plaziert.
Danach wird der Griff 42 gehalten, wodurch der Spannmechanismus 43 entlang der auslaßseitigen Führungsschiene 62b waagerecht bewegt wird, während die Drehung des Griffs 42 ermöglicht, daß das alte Tauchgießrohr entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und dadurch waagerecht gehalten wird. Da hierbei der untere Abschnitt des alten Tauchgießrohrs durch die Gießrohrführung 7b geführt und gedreht wird, ist die Querschwingung des alten Tauchgießrohrs begrenzt. Durch diesen Vorgang wird die Entnahme der Kopfplatte 10-1 des alten Tauchgießrohrs aus den auslaßseitigen Führungen 3b abgeschlossen.
Als nächstes werden experimentelle Ergebnisse zum Nachweis der Wirkung der Erfindung beschrieben. Tabelle 1 zeigt Gießbedingungen beim Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs in die Gießrohrhaltevorrichtung 3' und Entnehmen des alten Tauchgießrohrs aus der Gießrohrhaltevorrichtung 3' durch das Austauschverfahren gemäß dieser Ausführungsform. Tabelle 1

Fall 1

Das durch den Tauchgießrohr-Vorwärmer beim Gießen auf 1100ºC vorgewärmte neue Tauchgießrohr wird durch den vorab waagerecht ausgerichteten Spannmechanismus 43 so erfaßt und entfernt, daß eine Seitenfläche der Kopfplatte 10-1 und ein Körper des neuen Tauchgießrohrs als Bezugsflächen definiert sein können. Unmittelbar nach Entfernen werden die beiden Auslaßkanäle 10-2 des neuen Tauchgießrohrs mittels Kleber mit einem feuerfesten Tuch abgedeckt. Das feuerfeste Tuch enthält 52 Gew.-% Aluminiumoxid und 46 Gew.-% Siliciumoxid und hat einen Schmelzpunkt von 1260ºC. Der Kleber hat eine Aluminiumoxid und Siliciumoxid enthaltende Hauptkomponente.
Als nächstes kann durch Drehung des Griffs 42 das neue Tauchgießrohr waagerecht gehalten werden. Die Rolle 61 und Hilfsrolle 61a am Kopfende des Manipulatorarms 4 werden auf der einlaßseitigen Führungsschiene 62a plaziert. Der Griff 42 wird gehalten, wodurch das neue Tauchgießrohr waagerecht zur Kokille 2 bewegt wird, während durch Drehung des Griffs 42 das neue Tauchgießrohr nach unten gedreht werden kann. Bei dieser Drehung führt die Gießrohrführung 7a das untere Ende des neuen Tauchgießrohrs, Die Kopfplatte 10-1 wird in die einlaßseitigen Führungen 3a der Gießrohrhaltevorrichtung 3' ohne Anhalten der Drehung eingesetzt. Nach der Drehung wird nur der Spannmechanismus 43 zurückgezogen.
Nach Rückzug des Spannmechanismus 43 wird der Rückziehzylinder 3e betätigt, wodurch der Preßzylinder 3d nach vorn bewegt wird. Der Preßzylinder 3d wird an einer vorderen Grenzposition betätigt, wodurch das in die einlaßseitigen Führungen 3a eingesetzte neue Tauchgießrohr in den Arm 3c gepreßt wird. Ist hierbei die Preßgeschwindigkeit des Preßzylinders 3d zu hoch, kommt es zu einer Änderung des Stahlschmelzenpegels in der Kokille 2. Daher ist eine zu schnelle Preßgeschwindigkeit unvorteilhaft. Da der Durchmesser des Auslaßkanals 10-2 des in diesem Fall verwendeten neuen Tauchgießrohrs 75 mm beträgt, ist die Preßgeschwindigkeit auf etwa 150 bis 200 mm/s eingestellt. Ferner ist die Zeit Ts zum Stoppen der Stahlschmelzenzufuhr auf etwa 0,3 bis 0,6 s eingestellt.
Fig. 19 ist eine Darstellung der Anordnung einer Umschaltsteuerung für den Pegelmesser. In Fig. 19 ist die Anordnung eines Steuersystems der Stranggießmaschine gezeigt. Dieses Steuersystem verfügt über einen Schalter S1 zum Umschalten von Signalen von den Pegelmessern 17a und 17b, eine Pegelsteuerung LC zum Steuern des Pegels der Kokille 2, eine Stopfensteuerung SC zum Einstellen des Öffnungszustands der Öffnung am Bodenabschnitt der Zwischenpfanne 1 durch Heben/Senken des Stopfens 12 sowie eine Betriebssteuerung NC für den Gießrohraustausch. Die Betriebssteuerung NC für den Gießrohraustausch steuert den Antrieb des zuvor beschriebenen Preßzylinders 3d und Rückziehzylinders 3e. Außerdem gibt die Betriebssteuerung NC für den Gießrohraustausch ein Signal zur Stopfensteuerung SC als Anzeige dafür aus, ob ein Steuervorgang ein- oder ausgeschaltet ist. Die Zwischenpfanne 1 ist mit einem Stopfenantrieb SD versehen.
In diesem Fall ist der Pegelmesser 17a mit der Pegelsteuerung LC durch den Schalter S1 verbunden. Der Pegelmesser 17a erfaßt den Pegel in der Kokille 2. Danach gibt der Pegelmesser 17a ein Pegelerfassungssignal als Anzeige des erfaßten Pegels aus. Liegt der erfaßte Pegel über einem vorbestimmten Einstellwert, gibt die Pegelsteuerung LC ein Stopfenöffnungs- Befehlssignal zum Senken des Stopfens 12 zur Stopfensteuerung SC aus. Die Stopfensteuerung SC steuert den Stopfenantrieb SD so, daß der Stopfen 12 als Reaktion auf dieses Stopfenöffnungs-Befehlssignal gesenkt wird. Liegt der erfaßte Pegel unter einem vorbestimmten Einstellwert, gibt die Pegelsteuerung LC ein Stopfenöffnungs-Befehlssignal zum Heben des Stopfens 12 zur Stopfensteuerung SC aus. Die Stopfensteuerung SC steuert den Stopfenantrieb SD so, daß der Stopfen 12 als Reaktion auf dieses Stopfenöffnungs-Befehlssignal gehoben wird.
Während des Austauschvorgangs des Tauchgießrohrs 10 steuert die Betriebssteuerung NC für den Gießrohraustausch den Antrieb des Preßzylinders 3d und Rückziehzylinders 3e. Außerdem gibt beim Austauschvorgang des Tauchgießrohrs 10 die Betriebssteuerung NC für den Gießrohraustausch ein Signal zur Stopfensteuerung SC als Befehl zum Ausschalten des Steuerbetriebs aus, wodurch der Steuerbetrieb der Stopfensteuerung SC kurzzeitig gestoppt wird. Anders ausgedrückt wird beim Austauschvorgang des Tauchgießrohrs 10 die Öffnung der Zwischenpfanne 1 durch den Stopfen 12 geschlossen, wodurch die Stahlschmelzenzufuhr aus der Zwischenpfanne 1 in die Kokille 2 kurzzeitig gestoppt wird. Auch bei gestoppter Zufuhr der Stahlschmelze wird der Strang abgezogen. Da aber die Unterbrechungszeit der Stahlschmelzenzufuhr kurz ist, verursacht die Pegelabnahme in der Kokille 2 kein Problem.
Ist der Austausch des Tauchgießrohrs 10 abgeschlossen, gibt die Betriebssteuerung NC für den Gießrohraustausch ein Signal zur Stopfensteuerung SC als Anzeige dafür aus, daß der Steuerbetrieb eingeschaltet wird. Dadurch wird die Steuerung des Pegels in der Kokille 2 durch die Pegelsteuerung LC neu gestartet.
In diesem Steuersystem kommt folgende Umschaltsteuerung zum Einsatz: Zeitgleich mit einem Befehl zur Betätigung des Preßzylinders 3d wird der Öffnungszustand des Stopfens 12, der zuvor den Stahlschmelzenpegel steuerte, 0,5 s beibehalten. Nach Ablauf der 0,5 s wird die Steuerung für den Stopfen 12 wieder hergestellt. Ein Beispiel für die Pegeländerung der Stahlschmelze unmittelbar vor und nach Austausch durch das neue Tauchgießrohr ist in Fig. 20 gezeigt.
Wird gemäß Fig. 20 das neue Tauchgießrohr in die Gießrohrhaltevorrichtung 3' eingesetzt und durch die Erfindung ausgetauscht, sollte verständlich sein, daß die Pegeländerung der Stahlschmelze in der Kokille 2 maximal innerhalb von 7 mm liegt. Verglichen mit der Pegeländerung der Stahlschmelze ohne Abdeckung des Auslaßkanals 10-2 des neuen Tauchgießrohrs mit dem feuerfesten Tuch beobachtet man einen Verbesserungseffekt in der Größenordnung von 3 mm. Natürlich kommt es bei der Erfindung nicht zu umherfliegenden Pulverspritzern.
Beim Realisieren der Erfindung kann als Verfahren zur Wahrung des Öffnungszustands der Öffnung der Zwischenpfanne 1 durch den Stopfen 12 das oben beschriebene Verfahren durch ein Verfahren ersetzt sein, bei dem es einer Steuerung möglich ist, eine mittlere Geschwindigkeit in den letzten paar Sekunden bis -zig Sekunden beim Gießen mit konstanter Geschwindigkeit zu berechnen sowie den Öffnungszustand zusammen mit einem Befehl zum Beibehalten des Öffnungszustands aufrecht zu erhalten. Kommt dieses Verfahren zum Einsatz, wird der Stahlschmelzenpegel unmittelbar nach Austausch weiter stabilisiert. Eine Beibehaltungszeit des Öffnungszustands muß unter Berücksichtigung einer Reaktionsverzögerung eines hydraulischen Systems und eines mechanischen Systems auf den Befehl sowie einer Verzögerung eines Pegelsteuersystems bestimmt werden.
Beschreibungsgemäß wird nach dem Pressen des neuen Tauchgießrohrs der Pegelmesser 17a schnell in die Kokille 2 eingesetzt. Nach Bestätigung einer Pegelerfassungsausgabe wird der Pegelmesser 17b, der bisher den Pegel erfaßt hat, aus der Kokille 2 gezogen.
Beim Austausch durch das neue Tauchgießrohr und beim Umschaltbetrieb der Pegelmesser wird der Manipulatorarm 4 zum alten Tauchgießrohr bewegt. Durch Drehung des Griffs 42 kann der Armkörper 41 gedreht werden. Danach werden die Rolle 61 und Hilfsrolle 61a auf der auslaßseitigen Führungsschiene 62b plaziert. Der Manipulatorarm 4 wird zu den auslaßseitigen Führungen 3b waagerecht bewegt. Das alte Tauchgießrohr wird durch den Spannmechanismus 43 ergriffen. Nach Ergreifen des alten Tauchgießrohrs wird der Manipulatorarm 4 zu den auslaßseitigen Führungen 3b waagerecht bewegt. Die Kopfplatte 10-1 wird aus den auslaßseitigen Führungen 3b entfernt. Das untere Ende des alten Tauchgießrohrs wird zur Gießrohrführung 7b geführt. Danach wird der Manipulatorarm 4 waagerecht bewegt, während durch Drehung des Griffs 42 das alte Tauchgießrohr waagerecht gehalten und entnommen werden kann.
Bleibt das alte Tauchgießrohr lange Zeit in der Kokille 2 plaziert, verringert sich die Fließgeschwindigkeit der Stahlschmelze. Zudem bewirkt dies eine dünne Erstarrung am Pegel und Schmelzversagen des Pulvers, was das nachfolgende Gießen behindert. Somit ist erwünscht, das alte Tauchgießrohr möglichst schnell aus der Kokille zu entnehmen. Liegt bei dieser Ausführungsform nach dem Austausch die zur Entnahme des alten Tauchgießrohrs aus der Kokille 2 notwendige Zeit innerhalb von 42 Sekunden, hat dies keine Auswirkung auf das Gießen.

Fall 2

Im Fall 2 ist die Breite des Hohlraums 21 der Kokille 2 größer. Der Fall 2 kann auf die gleiche Weise wie der Fall 1 realisiert werden. Da aber die Gießgeschwindigkeit im Fall 2 gemäß Fig. 18 schneller als im Fall 1 ist, ist zur Verhinderung einer größeren Absenkung des Stahlschmelzenpegels die Preßgeschwindigkeit des Preßzylinders 3d um 0,3 s schneller als die Preßgeschwindigkeit im Fall 1 eingestellt. Vor und nach Austausch ist die Pegeländerung der Stahlschmelze so, daß das Gießen wie im Fall 1 durchgeführt werden kann.
Je nach Abgabewinkel der Stahlschmelze und Tauchtiefe H des Tauchgießrohrs wird den Stahlschmelzenpegel übermäßig senkendes Pulver in den Abgabefluß eingetragen, was die Qualität des Gußprodukts beeinträchtigt. In diesem Fall kann die Gießgeschwindigkeit für eine Realisierung 70 bis 80% reduziert sein. Bei einem zwei- oder dreifachen Austausch des Tauchgießrohrs durch die Erfindung beim Gießen wird natürlich außerdem der Pegelmesser 17a vor dem Austausch erneut auf den Pegelmesser 17b umgeschaltet.
Obwohl in dieser Ausführungsform die Steuerung des Stahlschmelzenpegels in der Kokille durch den Stopfen 12 erreicht wird, ist natürlich auch eine Steuerung durch einen Schieber einsetzbar.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann gemäß der zweiten Ausführungsform insbesondere beim Austausch des Tauchgießrohrs während des Stranggießens eines Strangs mit mittlerer Dicke das neue Tauchgießrohr in die Gießrohrhaltevorrichtung eingesetzt und das alte Tauchgießrohr aus der Gießrohrhaltevorrichtung entnommen werden, ohne das Gießen zu stoppen, ohne die Gießgeschwindigkeit zu senken und ohne die Zufuhr in die Kokille kurz zu unterbrechen. Somit betrifft die Erfindung eine Produktivitätsverbesserung und wirkt sich effektiver auf die Senkung der Wartungskosten und Feuerfestmaterialkosten der Zwischenpfanne aus.

Claims

1. Stranggießmaschine mit:

einer Zwischenpfanne (1) zum Vorhalten einer Stahlschmelze;

einer Gießrohrhalteeinrichtung (3), die an einem Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne (1) angeordnet ist;

einer Kokille (2) zum Gebrauch beim Gießen;

einem Tauchgießrohr (N), das in der Gießrohrhalteeinrichtung (3) angeordnet ist und zum Vergießen der Stahlschmelze in der Zwischenpfanne (1) in die Kokille (2) dient; und

einem Manipulatorarm (4) zum Ergreifen eines oberen Abschnitts des Tauchgießrohrs (N), um so das Tauchgießrohr (N) zu bewegen;

wobei sich das Tauchgießrohr (N) von der Gießrohrhalteeinrichtung (3) in einen Hohlraum (21) der Kokille (2) erstreckt und der Hohlraum (21) eine allgemein rechtwinklige Schnittform hat, die durch ein Paar kurze Seiten (D) und ein Paar lange Seiten (W) gebildet ist;

wobei der Manipulatorarm (4) eine an seinem Kopfende angeordnete Rolle (61) aufweist;

wobei eine Führungsschiene (62) zum Führen der Rolle (61) so über der Kokille (2) angeordnet ist, daß sie sich parallel zu den langen Seiten (W) des Hohlraums (21) erstrecken kann;

wobei die Führungsschiene (62) aufweist:

eine einlaßseitige Führungsschiene (62a), die nahe einer Seite des Paars kurze Seiten (D) der Kokille (2) angeordnet ist, um die Rolle (61) zu führen, wenn das durch den Manipulatorarm (4) ergriffene Tauchgießrohr (N) in der Gießrohrhalteeinrichtung (3) befestigt wird; und

eine auslaßseitige Führungsschiene (62b), die nahe der anderen Seite des Paars kurze Seiten (D) der Kokille (2) angeordnet ist, um die Rolle (61) zu führen, wenn das Tauchgießrohr (N) durch den Manipulatorarm (4) aus der Gießrohrhalteeinrichtung (3) entfernt wird;

wobei beim Einsetzen des Tauchgießrohrs (N) in die Kokille (2) und beim Entnehmen des Tauchgießrohrs (N) aus der Kokille (2) eine Bewegung des durch den Manipulatorarm (4) ergriffenen Tauchgießrohrs (N) in der Kokille (2) in Parallelrichtung zu dem Paar kurze Seiten begrenzt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießrohrführung (7) über der Kokille (2) angeordnet ist, wobei die Gießrohrführung (7) zum Begrenzen der Bewegung eines unteren Abschnitts des Tauchgießrohrs (N) in der Kokille (2) in Parallelrichtung zu dem Paar kurze Seiten (D) dient, wenn das Tauchgießrohr (N) in die Kokille (2) eingesetzt und wenn das Tauchgießrohr (N) aus der Kokille (2) entnommen wird,

wobei die Gießrohrführung (7) ein Paar Führungsrollen (71) zum Führen des Tauchgießrohrs (N) an seinen beiden Seiten aufweist.

2. Stranggießmaschine nach Anspruch 1, wobei der Manipulatorarm (4) ferner aufweist:

einen drehbaren Armkörper (41), der durch einen frei beweglichen Stützträger (54) gestützt wird;

einen Griff (42) zum Drehen des Armkörpers (41); und

einen Spannmechanismus (43), der im Armkörper (41) angeordnet ist und zum Ergreifen des oberen Abschnitts des Tauchgießrohrs (N) dient;

wobei die Rolle (61) am Kopfende des Armkörpers (41) angeordnet ist.

3. Stranggießmaschine nach Anspruch 2, wobei der Manipulatorarm (4) ferner aufweist:

einen Hilfsarm (44), der am Stützträger (54) angeordnet ist und sich parallel zum Armkörper (41) erstreckt; und

eine Hilfsrolle (61a), die am Kopfende des Hilfsarms (44) angeordnet ist und durch die einlaßseitige Führungsschiene (62a) und die auslaßseitige Führungsschiene (62b) geführt wird.

4. Stranggießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei beim Einsetzen des Tauchgießrohrs (N) in die Kokille (2) das Tauchgießrohr (N) um die Stütze des oberen Abschnitts durch den Armkörper (41) gedreht wird, während es in die Kokille (2) eingesetzt wird;

wobei die Gießrohrführung (7) ferner eine Hilfsführungsrolle (72) zum Führen des Einsetzens des Tauchgießrohrs (N) aufweist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die einlaßseitige Führungsschiene (62a) und die auslaßseitige Führungsschiene (62b) am Außenbodenabschnitt der Zwischenpfanne (1) oder in der Gießrohrhalteeinrichtung (3) angeordnet sind.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kokille (2) nahe einer Seite des Paars kurzer Seiten (D) aufweist: einen einlaßseitigen Pegelmesser (17a) zum Messen eines Pegels der Stahlschmelze in der Kokille (2); und einen einlaßseitigen Rückziehmechanismus zum Zurückziehen des einlaßseitigen Pegelmessers (17a) in eine vom Hohlraum (21) entfernte Position;

wobei die Kokille (2) nahe der anderen Seite des Paars kurzer Seiten ferner aufweist: einen auslaßseitigen Pegelmesser (17b) zum Messen des Pegels der Stahlschmelze in der Kokille (2); und einen auslaßseitigen Rückziehmechanismus zum Zurückziehen des auslaßseitigen Pegelmessers (17b) in die vom Hohlraum (21) entfernte Position.

7. Verfahren zum Austausch eines Tauchgießrohrs (N) in einer Stranggießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit den folgenden Schritten:

beim Befestigen eines neuen Tauchgießrohrs (Na) in der Gießrohrhalteeinrichtung (3) erfolgendes Ergreifen des neuen Tauchgießrohrs (Na) durch den Manipulatorarm (4), um so das neue Tauchgießrohr (Na) waagerecht zu halten;

Plazieren der Rolle (61) auf der einlaßseitigen Führungsschiene (62a);

über der Kokille (2) erfolgendes Transportieren des neuen Tauchgießrohrs (Na), das waagerecht gehalten wird, durch Führen der Rolle (61) durch die einlaßseitige Führungsschiene (62a) und waagerechtes Bewegen des das neue Tauchgießrohr (Na) ergreifenden Manipulatorarms (4); und

Drehen des neuen Tauchgießrohrs (Na) um eine Stütze des oberen Abschnitts, um so das neue Tauchgießrohr (Na) in die Kokille (2) einzusetzen;

wodurch die Bewegung des durch den Manipulatorarm (4) ergriffenen neuen Tauchgießrohrs (Na) in der Kokille (2) in Parallelrichtung zu dem Paar kurze Seiten durch die einlaßseitige Führungsschiene (62a) begrenzt ist; und

wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist:

beim Entfernen des Tauchgießrohrs (Nb) aus der Gießrohrhalteeinrichtung (3) erfolgendes Plazieren der Rolle (61) des Manipulatorarms (4) auf der auslaßseitigen Führungsschiene (62b);

Ergreifen des Tauchgießrohrs (Nb) durch den Manipulatorarm (4), Drehen des Tauchgießrohrs (Nb) um die Stütze des oberen Abschnitts und dadurch erfolgendes waagerechtes Halten des Tauchgießrohrs (Nb), um so das Tauchgießrohr (Nb) aus der Kokille (2) zu entnehmen; und

Führen der Rolle (61) durch die auslaßseitige Führungsschiene (62b), während der Manipulatorarm (4) waagerecht bewegt wird, um so das Tauchgießrohr (Nb) in eine von der Kokille (2) entfernte Position heraus zu transportieren;

wodurch die Bewegung des durch den Manipulatorarm (4) ergriffenen Tauchgießrohrs (Nb) in der Kokille (2) in Parallelrichtung zu dem Paar kurze Seiten durch die auslaßseitige Führungsschiene (62b) begrenzt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießrohrführung (7) zum Führen des Tauchgießrohrs (N) über der Kokille (2) angeordnet ist, wobei die Gießrohrführung (7) die Bewegung des unteren Abschnitts des Tauchgießrohrs (N) in der Kokille (2) in Parallelrichtung zum dem Paar kurze Seiten

(D) begrenzt, wenn das neue Tauchgießrohr (Na) in die Kokille (2) eingesetzt und wenn das Tauchgießrohr (Nb) aus der Kokille (2) entnommen wird.

8. Tauchgießrohr-Austauschverfahren nach Anspruch 7, wobei der Hohlraum (21) der Kokille (2) nahe einer Seite des Paars kurzer Seiten (D) aufweist: einen einlaßseitigen Pegelmesser (17a) zum Messen des Pegels der Stahlschmelze in der Kokille (2); und einen einlaßseitigen Rückziehmechanismus zum Zurückziehen des einlaßseitigen Pegelmessers (17a) in die vom Hohlraum (21) entfernte Position;

wobei der Hohlraum (21) der Kokille (2) nahe der anderen Seite des Paars kurzer Seiten (D) ferner aufweist: einen auslaßseitigen Pegelmesser (17b) zum Messen des Pegels der Stahlschmelze in der Kokille (2); und einen auslaßseitigen Rückziehmechanismus zum Zurückziehen des auslaßseitigen Pegelmessers (17b) in die vom Hohlraum (21) entfernte Position;

wobei beim Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs (Na) in die Kokille (2) ein Zurückziehen des einlaßseitigen Pegelmessers (17a) dem auslaßseitigen Pegelmesser (17b) ermöglicht, den Pegel der Stahlschmelze in der Kokille (2) zu messen, während das Einsetzen durchgeführt wird; und

wobei beim Entnehmen des Tauchgießrohrs (Nb) aus der Kokille (2) das Zurückziehen des auslaßseitigen Pegelmessers (17b) es dem einlaßseitigen Pegelmesser (17a) ermöglicht, den Pegel der Stahlschmelze in der Kokille (2) zu messen, während die Entnahme durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei beim Einsetzen des neuen Tauchgießrohrs (Na) in die Kokille (2) eine Schutzabdeckung zum Verhindern eines Eindringens eines Pulvers beim Gießen an einem Auslaßkanal des neuen Tauchgießrohrs (Na) angeordnet ist.