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Stranggussverfahren und Vorrichtung hiezu
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Kokille enthält, wobei diese beidenBewegungskomponenten eine kontinuierliche Axialbewegung zwischen der Kokille und dem im Guss befindlichen Schmelzgut verursachen. Die lineare Bewegung der Kokille gegenüber dem im Guss befindlichen Schmelzgut übersteigt dabei vorzugsweise diejenige des abgezogenen Gussstranges.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Stranggussverfahrens dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 eine Doppelstranggussmaschine ; Fig. 2, 3 und 4 eine der Stranggussformen mit ihrem Antriebsmechanismus für die Vertikalbewegung - in Draufsicht bzw. in Seitenansicht bzw. im vertikalen Querschnitt 4 - 4 der Fig. 2.
Die Doppelstranggussmaschine gemäss Fig. l besitzt eine gemeinsame Giessapparatur, nämlich eine Giesspfanne 10 und einen Einlauftrichter 11 zur Abgabe des geschmolzenen Metalles an jede der Kokillen 12. Im folgenden wird sinngemäss nur eine dieser beiden gleichen Gussanordnungen beschrieben : Das Schmelzgut wird in der Kokille 12 zumindest teilweise verfestigt und von dort durch einen Nachkühlabschnitt 13 abwärts geleitet, nach dessen Verlassen der Gussstrang durch einen Satz Abzugsrollen 14 geführt wird ; welche die Geschwindigkeit der Bewegung des Gussstranges 15 aus der Kokille heraus regeln.
Der Gussstrang 15 wird beim Durchlaufen des Nachkühlabschnittes 13 völlig verfestigt und bei Verlassen der
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Barren oder Stränge 17 durch einen Mechanismus 18 abgenommen, der den Strang auf ein Transportband
20 ablegt, so dass er auf Lager genommen oder an weitere Verarbeitungsstellen geführt werden kann.
Die Giesspfanne 10 hat ihren Ausfluss am Boden und wird von nicht dargestellten Schmelzöfen mit Schmelzgut versorgt, durch einen darüberhängenden Kran od. dgl. (nicht dargestellt) zur Giessstelle transportiert, und in einen auf einer Schiene ruhenden Wagen 21 eingesetzt, um gegenüber der Giessrinne 11 in die richtige Lage zu kommen. Wenn die Giesspfanne sich in der richtigen Lage befindet, wird Schmelzgut in durch ein Steuergestänge gesteuerter Menge durch eine an ihrem Boden befindliche Düse aus der Pfanne abgegeben und fliesst in den Einlauftrichter. Bei der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine besitzt der Einlauftrichter 11 zwei Auslässe für die gesteuerte Abgabe des Schmelzgutes an das obere Ende jeder Kokille 12.
Die Auslaufrinne ist so aufgebaut und angeordnet, dass sie das Schmelzgut nach unten hin abgibt und dass Schlacke im Schmelzgut weitgehend entfernt wird, bevor die Schmelzströme den Giessformen zugeleitet werden.
Beide Kokillen 12 sind vertikal montiert, um das Schmelzgut aufzunehmen und das Abziehen des entstehenden Gussstranges am unteren Ende zu ermöglichen ; wie nachstehend beschrieben, ist jede Kokille derart angeordnet, dass sie auf-und niederbewegt werden kann, um die Qualität des Gussstückes zu verbessern.
Das aus jeder Kokille unten heraustretende Ende des Gussstranges besitzt eine stark abgekühlte Gusshaut von genügender Stärke, die den inneren, noch flüssigen Metallkern zusammenhält. Nach Verlassen der Kokille durchläuft der Gussstrang den Nachkühlabschnitt 13 und wird dabei nicht nur durch gegen seine Wände gespritzte Wasserstrahlen abgekühlt, sondern auch durch einen Rollenmechanismus gehalten, wodurch ein Quellen des Gussstranges vermieden werden soll ; bei Strangguss ist ein derartiger Nachkühl- und Halteabschnitt bereits bekannt.
Bei Verlassen des Nachkühlabschnittes 13 ist der Gussstrang durch und durch vollständig verfestigt, obwohl seine Oberflächentemperatur noch zwischen 800 und 9800C liegt. Der besondere Abzugsmechanismus ergreift jeweils die Oberfläche eines jeden Stranges, wobei dieser Mechanismus mit einer ausgewählten Durchschnittsgeschwindigkeit angetrieben wird, um die Geschwindigkeit der Bewegung des Stranges aus der entsprechenden Kokille heraus zu steuern.
In der dargestellten Ausführungsform wird der die Abzugsrollen verlassende Strang durch einen Sauerstoffbrenner in gewünschte Längen zugeschnitten. Da sich jeder Gussstrang während des Giessvorganges be- wegt muss sich auch jeder Sauerstoffbrenner 16 mit dem entsprechenden Gussstrang 15 mitbewegen, während er ihn auf die gewünschte Länge zuschneidet. Die Länge 17 eines jeden Stranges wird durch einen Mechanismus 18 ergriffen, der gelenkig bewegbar ist, um die zugeschnittene Länge 17 des Stranges aus einer vertikalen Aufnahmeposition in eine horizontale Abgabeposition zu bringen. Der Strang 17 wird dann von dem Gussaggregat durch die Rollenbahn 20 abgenommen.
Erfindungsgemäss wird jede der Kokillen der Stranggussmaschine in der Längsrichtung der Kokille 12 hin-und hergeführt. u. zw. beispielsweise etwa 120 mal pro Minute mit einer Amplitude von 4,8 bis 9,6 mm. Die auf-und niedergeführie Kokille wird mit einer bevorzugten Betätigungsart des Abzugsmechanismus 14 kombiniert, so dass sich die Kokille kontinuierlich gegenüber dem in ihr hergestellten Strang bewegt. Er- findungsgemäss wird der Abzugsmechanismus in einem Zyklus mit schnellen und langsamenAbzugsge-
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schwindigkeiten betätigt, wobei der Gussstrang während des schnellen Teiles des Abziehens schneller-ab- gezogen wird als Schmelzgut der Kokille zugeführt wird, so dass der Spiegel des Schmelzgutes sinkt.
Während des übrigen Teiles des Abzugszyklus wird der Gussstrang langsamer abgezogen als der Kokille
Schmelzgut zugeführt wird, so dass in derselben der Spiegel des Schmelzgutes steigt.
Mit dem beschriebenen wechselnden Abzugszyklus verändert sich der Spiegel des Schmelzgutes in der
Kokille zwischen einer ausgewählten oberen und unteren Grenze, wobei der Abstand zwischen diesen
Grenzen etwa 1, 5-18 cm beträgt. Die beiden Geschwindigkeiten des Abzugsmechanismus können derart geregelt werden, dass der Schmelzspiegel des Metalls innerhalb der Form 2 - 7 mal pro Minute wechselt.
Dieser wechselnde Zyklus des Abziehens des Gussstranges und eines dafür geeigneten Steuersystems ist be- reits bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren verläuft der Abzugszyklus in der Art, dass der Gussstrang für einen kurzen Zeitraum eines jeden Abzugszyklus stillsteht. Vorzugsweise wird indessen der Abzugs- mechanismus kontinuierlich betätigt, aber mit wechselnden schnellen und langsamen Geschwindigkei- ten, so dass die Durchschnittsgeschwindigkeit pro Abzugszyklus des Gussstranges aus der Kokille 12 etwa die gleiche ist wie die Durchschnittsgeschwindigkeit, mit welcher das Schmelzgut der Kokille zugeführt wird.
Der Mechanismus zum Hin- und Herführen einer Kokille 12 ist in den Fig. 2 und 4 dargestellt. Wie in Fig. 2 dargestellt, besitzt diese spezielle Stranggussform 12 allgemein rechteckigen Innenquerschnitt mit abgeschrägten Kanten 22, während die Seitenflächen der Kokille zwischen den abgeschrägten Ecken bombiert sind. Durch die dargestellte Konstruktion der Kokille soll das Schwinden des Gussmetalls kompensiert und ein Einreissen der Ecken des gegossenen Stranges vermieden werden. Die inneren Abmessun- gen der Kokille betragen etwa 20 : 28 cm.
Der Aufbau der Kokille und ihrer Halterung ist im einzelnen in Fig. 4 dargestellt. Wie aus dieser Figur zu sehen ist, besteht die Kokille aus einer Innenbüchse 23, die etwa 51 - 114 cm lang sein, eine dünne Wandung von etwa 7, 6 mm Stärke besitzen und als einstückige Hülse aus mit Phosphor desoxy- diertem Kupfer oder Rotmessing gezogen werden kann. Die Formbüchse 23 wird an ihrem oberen Ende durch einen Flansch 24 und eine kreisringförmige Platte 25 gehalten, während am unteren Ende eine bieg same Führung 26 angeordnet ist.
Die Ringwandung 27 bildet ein zusammenhängendes Ganzes mit einem Ringteil 30, der den durchbohrten Boden einer Kühlmittelverteilerkammer 28 begrenzt, und einem aufrecht stehenden Mantel31, dessen Oberkante dicht unter der Platte 25 und dessen Unterkante über dem unteren Ende der Formbüchse 23 liegt. Der Mantel 31 ist so ausgebildet, dass zwischen seiner Innenfläche und der Aussenfläche der Büchse 23 ein gleichmässiger Zwischenraum besteht, durch welchen ein Kühlmittelstrom von der Kammer 28 zu einer ins Freie mündenden Auslaufstelle 33 am unteren Ende des Mantels fliessen kann. Die Oberkante 34 des Mantels 31 ist abgerundet und bildet zusammen mit der unteren Fläche der Platte 25 einen gut abgerundeten Kühlmitteleinlass 35 zum Durchfluss 32.
Bei der beschriebenen Konstruktion sind die Formbüchse 23 und die den Kühlmittelstrom begrenzende Konstruktion aus den Teilen 25,27, 30 und 31 derart angeordnet, dass sie in der Längsrichtung der Büchse 23 hin- und hergeführt werden können. Dies wird durch Vertikalbewegungen erreicht, die den Drehzapfen 36 und 37 übermittelt werden, und in der Wandung 27 an einander gegenüberliegenden Seiten der Kokille (s. Fig. 2, 3 und 4) montiert sind, wobei die einander gegenüberliegenden Enden der Zapfen 36 und 37 in Armen 38 bzw. 39 umlaufen können. Die Arme 38 und 39 sind derart angeordnet, dass sie sich um eine feststehende Achse, welche durch die Lagerungen 40 bzw. 41 hindurchgeht, drehen können, wobei die Lagerungen auf einem Unterbau 42 der Stranggussmaschine sitzen.
Der gegenüberliegende Teil der Arme ist jeweils in konvergierende Richtung gebogen, um eine gemeinsame Drehwelle 43 zu umfassen, die mit einer herabhängenden, zwischen den Armen 38 und 39 angeordneten Stange 44 versehen ist.
DieStange44 wird in im wesentlichen vertikaler Ebene durch einen Exzenterantrieb in Bewegung versetzt, der einen Motor mit Untersetzungsgetriebe 45 aufweist und über eine Kupplung 46 und eine Welle 47 mit der Stange 44 verbunden ist. In der beschriebenen Anordnung werden die Arme 38 und 39 durch Drehung
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tikaler Richtung bewegen, u. zw. mit einer Amplitude und einer Frequenz, die durch die Ausbildung des Exzenterantriebes der Stange 44 und des Anschlages der Welle 47 bestimmt wird.
Die Führung der hin-und hergehenden Formbüchse erfolgt durch ein feststehendes Gehäuse 48, das mit dem Maschinenteil 42 durch Halterungen 50 und Rippen 51 verbunden ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, umgibt der obere Teil des Gehäuses 48 den unteren äusseren Wandteil des Schildes 27, während das untere Ende des Gehäuses mit einem horizontal liegenden Flansch 52 versehen ist, dessen Innenrand dicht an der Aussenfläche des Mantels 31 anliegt. Am oberen Ende des Gehäuses 48 und an der Innenkante des Flan-
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sches 52 sind abdichtende Einsteckverbindungen 53 bzw. 54 vorgesehen, die am hin-und hergehenden Teil der Gussform angreifen. Durch diese Anordnung wird der hin-und hergehende Formteil einwandfrei geführt und die axiale Bewegung der Formbüchse aufrechterhalten.
Da das Gehäuse 48 stationär angeordnet ist, wird die Küh1mitteleinlassleitung 55 an dieses Gehäuse angeschlossen und gibt das Kühlmittel in die Kammer 56 ab, von wo aus es durch die Öffnungen 57 in der Platte 30 nach oben fliesst.
Naturgemäss können auch andere Formen derartiger Mechanismen verwendet werden, um die Stranggussform gesteuert hin-und herzubewegen, wobei unter Umständen der Mechanismus getrennt angetrieben und einstellbar ausgebildet wird, um sich der Amplitude und Frequenz der Wechselbewegung der Kokille anzupassen.
Im Betrieb der beschriebenen Stranggussanlage fällt die Wechselbewegung der Kokille mit dem "in- termittierenden"Abziehen des Gussstückes zusammen, um auf wirtschaftliche Weise hochwertigen Guss herzustellen. Die kleinen Ringe oder Abschnitte des anfänglich erstarrten Metalls werden während eines jeden Zyklus der Wechselbewegung der Kokille von deren Wand abgerissen, wodurch das Entstehen einer schwachen Hülse erstarrten Metalls verhindert wird, die an der Formwandung festkleben könnte. Ein fortlaufendes Wachsen einer derartigen Hülse würde eventuell einen "Hänger" erzeugen, der von der stärke- ren Hülse des Gussstranges während des Abziehens desselben am unteren Ende der Kokille abreissen würde.
Derartige Hängerbildungen könnten unter Umständen auch ein Auslaufen geschmolzenen Metalls aus dem unteren Ende der Kokille verursachen und sehr oft Unregelmässigkeiten an der Oberfläche des gegossenen Stranges. Es wird angenommen, dass die abgerissenen Teilchen anfänglich erstarrten Metalls, die von der Formwandung abgestreift werden, in das Schmelzgut hineinfallen, und dadurch eine gleichmässigere und
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Ansteigen und Fallen des Schmelzspiegels innerhalb der Kokille dem einlaufenden Metall eine höhere Formoberfläche als dies der Fall wäre, wenn der Schmelzspiegel innerhalb der Kokille im wesentlichen konstant bleibt. Ein derartiges Verfahren verstärkt die Wärmeabnahme von dem Metall und erhöht die zulässige Leistung der Maschine.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stranggussverfahren, bei welchem einer aufrecht stehenden, beiderends offenen, flüssigkeitsgekühlten Kokille das geschmolzene Metall oben zugeführt und von ihrem unteren Ende ein im Entstehen begriffener Gussstrang abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Kokille (12) der entstehende Gussstrang (15) mit wechselnder Geschwindigkeit abgezogen wird, um den Spiegel des Schmelzgutes in der Kokille zwischen zwei vorbestimmten Grenzen schwanken zu lassen, wobei gleichzeitig die Kokille in bekannter Weise in Achsrichtung aufwärts- und abwärtsbewegt wird.