DE1608340A1

DE1608340A1 - Vorrichtung zum Stuetzen eines Stranges in Stranggiessanlagen

Info

Publication number: DE1608340A1
Application number: DE19681608340
Authority: DE
Inventors: Dr Sc Techn Koenig Peter J; Walter Dipl-Ing Meier
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1967-03-22
Filing date: 1968-03-19
Publication date: 1972-03-02
Also published as: ES352266A1; GB1185255A; US3608614A; BE712544A; CH461713A; FR1556869A

Description

ZUERICH

Vorrichtung zum Stützen eines Stranges in Stranggiessanlagen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stützen eines Stranges in Stranggiessanlagen mit kurzem, zwischen Kokille und nachgeordneter Strangführung angebrachten,
Stützeleraente aufweisenden Träger und ein Verfahren
unter Verwendung der Vorrichtung.

Beim Stranggiessen von Metall wird dieses in flüssigem Zustand in eine gekühlte Durchlaufkokille gegossen, der in der Kokille entstehende Strang ausgezogen und in der nachgeordneten Strangführung weitergekühlt. Der aus der Kokille austretende Strang weist eine noch dünne Kruste auf, die durch den im flüssigen Kern des Stranges wirkenden hydrostatischen Druck belastet wird. Um die dadurch bedingten Ausbauchungen der Kruste auf ein Minimum zu
reduzieren, hat es sich als zweckmässig erwiesen, den
Strang zwischen Kokille und Strangführung gesondert zu
stützen.

22.3.1967
Ze/fa

C 276/V

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Es ist bekannt, den Strang zwischen Kokille und der mit der Struktur der Anlage verbundenen Strangführung durch die Anordnung von an der Kokille befestigten, mit an den Seitenflächen des Stranges anliegenden und auf Trägern gelagerten Stütz- oder Leitwalzen zu stützen. Es hat sich gezeigt, dass die den Formhohlraum der Kokille begrenzenden Teile, wie z.B. der als Rohr ausgebildete Innenmantel oder die als Platten angeordneten Teile, sich infolge ihrer hohen unterschiedlichen thermischen Beanspruchungen während des Giessens verziehen und ihre Form ändern. Eine solche Formänderung bewirkt auch eine Bewegung der den Austrittsquerschnitt des Formhohlrauirßsder Kokille begrenzenden Partien quer zur Strangachse. Da aber der Rahmen der Kokille keinen hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist und sich demzufolge nicht bewegt, wird eine Relativbewegung zwischen den mit dem Rahmen der Kokille verbundenen Stützwalzen und dem Innenmantel auftreten. Eine solche Relativbewegung bewirkt ein ungleichmassiges Andrücken des Stranges an den Innenmantel und damit ein ungleichmässiges Anliegen über den Strangumfang. Durch dieses ungleichmässige Anliegen, und dadurch bedingtem ungleichmässigem Kühlen des Stranges in der

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Kokille, und zwar in einem Bereich, in welchem die Strangkruste im Entstehen begriffen ist und die gebildete Stranghaut noch wenig Festigkeit besitzt, können Risse, Durchbrüche und bei Knüppeln Rhombusbildungon entstehen. ■ .

Im weitern wird die Kokille ungleichmässig abgenützt, was sich in einer kürzeren Standzeit auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ungleichmassige Kühlen des.Stranges in der Kokille, das zu Rissen, Durchbrüchen, Rhombusbildung, übermässiger Kokillenabnutzung etc. Anlass gibt, auf ein Minimum zu reduzieren.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Träger unter Beibehaltung der gegenseitigen Lage der Stützelemente in mindestens einer Richtung quer zur Stranglängsachse frei bzw. zwangsläufig beweglich ist.

Das Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass durch 3ewegen des Trägers quer zur Stranglängsrichtung die Kühlung innerhalb des Formhohlraums über den Umfang des

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Stranges verändert wird.

Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die durch schematische Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine vertikale Stranggiessanlagc,

Fig. 2 einen Schnitt durch den unterhalb der Kokille angeordneten Träger entlang der Linie II-II der Fig. 1, .

Fig. 3 einen gleichen Schnitt durch den Träger, aber mit an den Kanten des Stranges angeordneten Rollenpaaren,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer geradlinigen Bewegung des Trägers,

Fig. 5 eine Drehbewegung des Trägers,

Fig. 6 eine Kombination einer geradlinigen und einer Drehbewegung des Trägers,

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Fig. 7 einen Schnitt durch eine Kreisbogenanlage mit einem, unterhalb der Kokille angeordneten, geradlinig beweglichen Träger,

Fig. 3 einen Schnitt durch den oberen Teil der Stranggiössanlage gemäss Fig. 7 mit einem drehbar beweglichen Träger,

Fig. 9 einen Schnitt durch den Träger entlang der Linie IX - IX der Fig. 3 und

Fig. 10 einen Schnitt durch die Kokille entlang der Linie X-X der Fig. 8.

Gemäss Fig. 1 wird flüssiges Metall, beispielsweise Stahl, aus einem Zwischenbehälter 1 in eine einen offenen Formhohlraum 15 aufweisende, oszillierbare Kokille 2 gegossen. Die Kokille 2 wird gekühlt. Sin die Kokille verlassender, eine erstarrte Randzone 19 aufweisender Strang 11 wird von einem Stützelemente 8 aufweisenden Träger 7 gestützt, hierauf in einer mit der Struktur der Anlage fest verbundenen Strangführung 12 geführt, durch nicht dargestellte Kühlelemente weiter gekühlt und mittels Ausziehwalzen 14 ausgezogen.

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Der Strang 11 wird zwischen Kokille 2 und der^ aus allseitig um den i>-i.v-.n:^umfang angeordneten "Führungsrollen 13 bestehenden Strangführung 12 durch einen quer zur Stranglängsachse in j ο-e * "^?J cht-ung frei beweglich gelagerten Tia^er 7 s^ouxzt. Dadurch wird die noch dünne Kruste gehalten und schädliche Ausbauchungen werden vermieden. Die Stützelemente bestehen aus - wie in Fig. 1 und 2 gezeigt an den Flächen des Stranges anliegendes Rollen 3 oder - wie in Fig. 3 dargestellt - an den Kanten des Stranges angeordnete, in einem beweglichen Träger 20 gelagerte Sollen 21. Die letztere Anordnung ist besonders geeignet die Rhombusbildung des Stranges zu verhindern, da sie Diagonalen des Strangquerschnittes mit unerwünschter unterschiedlicher Länge nicht zulässt.

Die Rollen 8 bzw. 21 sind im Träger 7 bzw. 20 gegen einen festen Anschlag begrenzt beweglich gelagert, so dass einerseits der gegenüber dem Strang einen um den Setrag der Schrumpfung grösseren Querschnitt aufweisende Kaltstrang durch die Rollen bewegt werden kann, aber anderseits bei der Bewegung des Trägers quer zur Strangachse die Rollen

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ihre gegenseitige Lage beibehalten. Anstelle der Rollen können Kühlplatten als Stützelemente am Träger 7 befestigt werden, oder in Kombination, Kühlplatten mit nachfolgenden, den Spalt zwischen den Kühlplatten und der Strangoberfläche konstant haltenden Rollen.

Die Lagerung des Trägers 7 wird beispielsweise durch eine Anzahl von Kugeln 9, die auf einem Ring 10 aufliegen, erzielt. Es kann.aber auch eine gleitende Lagerung des Trägers 7 oder eine Aufhängung desselben angewendet werden.

Bei der Bildung der erstarrten Randzone 19 in der Kokille werden die den Formhohlraum 15 begrenzenden Kokilleninnenwände 16, 17 durch wechselnde, nicht beherrschbare Wärmebelastungen beansprucht. Dies hat zur Folge, dass sich die Kokilleninnenwände verwerfen, während der Strang in der durch die Strangführung 12 bestimmten Lage starr geführt wird. Dadurch wird der Strang einseitig an eine Kokillenwand gedrückt und demzufolge ungleich gekühlt. Weiter wird dadurch die Kokille ungleichmässig abgenützt. Durch die beschriebene, quer zur Stranglängsachse allseitig beweglich angeordnete Abstützung des Stranges zwischen Kokille 2 und Strangführung 12 kann die Bean-

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spruchung des noch eine dünne Kruste 19 aufweisenden Stranges vermindert werden, weil die auftretenden Kräfte durch den grösseren Abstand der starren Führungen (Kokille- Strängführung) reduziert werden.

In Fig. 4 ist mit 30 die Lage eines quadratischen Strangquerschnittes mit Zentrum 31 bei Giessbeginn bezeichnet. Während des Giessens kann sich beispielsweise der Kokilleninnenmantel verziehen und sich in Richtung 32 bewegen. Die Lage des Querschnittes des verschobenen Mantels bei Kokillenaustritt ist mit 34 bezeichnet. Die beiden Querschnitte 30 und 34 liegen in der gleichen Ebene beim Kokillenaustritt. Durch den beweglich angeordneten Träger 7 erhält der Strang die Gelegenheit, sich ohne Verlust der Stützwirkung ebenfalls in die Lage 34 zu bewegen. Nachdem der Strang den stützenden Träger 7 verlassen hat, gelangt er in die auf den anfänglichen Xokillenquerschnitt ausgerichtete Strangführung 12. Da aber durch die zwischen Xokillenaustritt und Beginn der Strangführung 12 auftretende Kühlung, beispielsweise durch nicht gezeichnete Sprührohre, der Strang nach Austritt aus dem Träger 7 eine wesentlich grössere Krustendickc

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und Festigkeit aufweist, wird er durch das Zurückfoiegen in dxti Strangführung 12 praktisch keinen Beschädigungen ausgesetzt sein.

In Fig, 5 ist wieder mit 30 die Lage des Strangquerschnittes beim Kokillenaustritt mit dem Zentrum 31 zu einem bestimmten Zeitpunkt dargestellt, Ss hat sich gezeigt, dass in einigen Fällen der Kokilleninnenmantel sich im Laufe des Giessens in Richtung dO verdreht. Die sich einstellende Läge des Äustrittsquerschnittes ist mit 41 bezeichnet* Durch die Beweglichkeit des den Strang stützenden Trägers_t d.h. durch eine um im Bereiche der Stützung im wesentlichen parallelen Achse zur Stranglängsachse erfolgende Drehbewegung des Trägers, wird eine Stützung ohne Beanspruchung des Stranges zwischen Kokille und Strangführung ebenfalls möglich. Wäre beispielsweise der Träger 7 starr mit der Struktur der Anlage oder der Kokille verbunden, so würde er in der Lage 30 verharren. Die Folge wäre eine Verdrehung des Stranges relativ zum Kokilleninnenmantel, was u.a. wegen der ungleichen Kühlung in der Kokille eine Rhombusbildung des Stranges begünstigt.

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Fig, 6 zeigt eine Kombination der in den Fig. 4 und 5 dargestellten bewegungen. DiG Lage des Stranges zu einem bestimmten Zeitpunkt ist wiederum mit 30 bezeichnet. Durch die Verschiebung 50 kommt der Strang in die neue Lage 52, wobei das Zentrum des Stranges von 31 nach 51 verschoben wird. Hierauf erfolgt eine Verdrehung des Stranges in Richtung 53, worauf der Strang eine endgültige Lage 54 einnimmt. Durch die Beweglichkeit des Trägers 7 in jeder Richtung quer zur Stranglängsachse, wird der Strang auch nach Durchführung einer solchen Bewegung unterhalb der Kokille immer noch einwandfrei gestützt, ohne dass er durch die beschriebenen schädlichen Wirkungen beansprucht wird.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, den Träger 7 mit der Kokille 2 zu verbinden, so dass das erste der Kokille folgende Stützelement auch bei der normalerweise angewandten Kokillenoszillationsbewegung immer denselben Abstand von der Kokillenaustrittsöffnung hat, was besonders bei grösseren Giessgeschwindxgkeiten wichtig ist. Beispielsweise wird beim Vergiessen von Brammen, die Querbewegung

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des Stützelemente aufweisenden Trägers durch ein Verfahren gesteuert, bei dem zuerst die Art des Anliegens des Stranges in der Kokille bestimmt wird und hernach ein ungleichmässig stattfindendes Anliegen durch eine entsprechende Bewegung des Trägers korrigiert wird, Ein solches Verfahren wird anhand von Pig. 7 für eine Kreisbogenanlage beschrieben.

Zwischen einer Strangführung 77 und einer einen kreisförmigen Formhohlraum aufweisenden Kokille 62 wird ein Strang 65 durch Rollen 67 gestützt. Die Bollen 67 sind in einem Träger 66 unter Beibehaltung eines konstanten Abstandes zwischen korrespondierenden Bollen gelagert. Der Träger 66 ist in einer Bichtung quer zur Strangachse beweglich gelagert. Die Xokille 62 ist in Strangrichtung oszillierbar an einem Hebel 80 angeordnet. Der Träger 66 wird auf der einen Seite durch einen Zapfen 85, eine Lasche 84 und Schrauben 83 am Hahmen der Kokille befestigt. Auf der andern Seite erfolgt die Verbindung über einen Solben 68_t ein Gehäuse 69 und einen mit dem · Rahmen verbundenen Support 88. Durch diese Anordnung oszilliert der Tr&gev 66 zusammen mit der Kokille 62,

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unter Beibehaltung eines konstanten Abstandos zu dieser. Für grossformatige Maschinen könnte der Träger 66 an dor Struktur dor Anlage büwoglich galagort werden.

Die Kokille 62 weist den Formhohlraum begrenzende Platten 86, 87 auf, welche durch zwei getrennt voneinander angeordnete Kühlkammern 89 und 91 gekühlt werden. Auf- der Seite des Aussenradius der Kokille ist der Kühlmitteleintritt bei f'3 und der Austritt bei 64. Auf der Seite des Innenradius tritt das Kühlmittel bei 90 in die Kühlkammer 91 ein und bei 92 aus.

Erfolgt nun das Anliegen des Stranges in der Kokille ungleichmässig, z.B. bedingt durch ungleichmässige Schrumpfung der Strangkruste, durch ein ungleiches Verziehen der Platten 86, 87, so kann sich dies in einem früheren Abheben des Stranges von der Kokillenwand auf der Seite des kleineren Radius auswirken. Es wird ange-•nommen, dass sich der Strang in 7ig. 7 bei 75 von der Innenwand 37 und etwas weiter unten von der Innenwand 86 bei 74 abhebt. Durch das längere Anliegen des Stranges an der Wand 86 wird in der Kammer 89 mehr Wärme abgeführt

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als in dor Kammer 91, was durch Messgeräte festgestellt werden kann; Die Signale dieser Messgeräte werden diskriminiert und mit dom entstehenden Abweichungssignal ist es möglich, die Bewegung des Trägers 66 so zu steuern, dass das ungleiche Anliegen des Stranges korrigiert wird, d.h. die Punkte 74 und 75 kommen .auf das gleiche Niveau zu liegen. Durch die Bewegung des Trägers quer zur Stranglängsrichtung wird die Kühlung über den Umfang verändert, bis dieselbe gleichmässig ist.

I;a gezeigten Falle wird der Kolben 68 so lange in kurzen Zeitabständen stufenweise bewegt, bis beidseitig die gleichen Wärmeleistungen abgeführt werden, wodurch das Abweichungssignal erlischt und die korrigierende Bewegung . unterbrochen wird.

Da bei Bogenanlagen aus geometrischen Gründen die beiden gekrümmten Seiten des Stranges ungleiche Kühlung aufweisen können, kann die Bewegung des Trägers so gesteuert werden, dass der Strang an einer Innenwand, beispielsweise an der Yfend 37, mehr anliegt, wodurch die Kühlung an dieser Seite des Stranges grosser wird. Da die naco-

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folgende Sekundärkühlung auf der Innenseite in solchen Fällen kleiner ist, wird die ungleiche Erstarrung ausgeglichen.

Es ist auch denkbar, die Messwerte der abgeführten Y/ärmemengen visuell zu vergleichen und die gewünschte Verstellung durch eine Spindel oder ähnliche bekannte Mittel von Hand durchzuführen.

Anhand von Fig. Q, 9 und 10 wird ein weiteres Beispiel zum Bewegen des stützenden Trägers beschrieben. Nach Fig. wird flüssiges Metall in eine Kreisbogenkokille 1S8 gegossen. Zwischen der Kokille 193 und einer nicht gezeichneten Strangführung ist oin den Strang sxu-Lacn^n Träger 193 drehbar" auf Kugeln 195 in einem Käfig 196 gelagert. Der Kugelkäfig 196 ist ferner in den Richtungen der Pfeile 209 gemäss Fig. 9 beweglich auf Kugeln 197 gelagert, die auf einer mit der Struktur der Anlage fest verbundenen Führung 199 abgestützt sind. Im Träger 193 sind Stützrollen 194 angebracht. Die Kühlkammer 190 der Kokille 198 ist - wie Fig. 10 zeigt - in mehrere in Strangrichtung verlaufende und um den Strangumfang getrennt ange-

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ordnete Kühlinittelkanäle 211 - 21S unterteilt.

Durch diese Lagerung des Trägers 193 ist eine gesteuerte Drehbewegung und nicht gesteuerte Verschiebebewegungen möglich. Die Drehbewegung wird durch einen Kolben über einen Zapfen 201 auf den Träger 193 übertragen. Der Kolben 201 ist in einem Zylinder 208 gelagert, welcher · mit der Struktur 207 der Anlage fest verbunden ist.

Wird nun beispielsweise festgestellt, dass in den Kammern 211 und 215 während einer vorgegebenen Zeitspanne die Kühlleistung ansteigt und gegebenenfalls in den Kammern 213 und 217 ein Abfallen angezeigt wird, so kann daraus geschlossen werden, dass der Strang an den Kokilleninnenwänden 191 .und 192 um den Umfang gesehen un*- gleichmässig anliegt, d.h. in den Bereichen der Kühl- ^: kammern 211 und 215 liegt der Strang intensiver an, während in den Bereichen der Kammern 213 und 217 sich der Strang früher von den Innenwänden 191 und 192 abhebt. Die dadurch entstehende Wärnedifferenz wird mit bekannten Mitteln durch Steuern des Kolbens 206 eliminiert.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Stützen eines Stranges in Stranggiessanlagen mit kurzem, zwischen Kokille und nachgeordneter Strangführung angebrachten Stützelemente aufweisenden Träger, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7,20,66,193) unter Beibehaltung der gegenseitigen Lage der Stützelemente (8,21,67,194) in mindestens einer Richtung quer zur Stranglängsachse frei bzw. zwangsläufig beweglich gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7,20,66) in jeder Richtung quer zur Stranglängsachse verschiebbar ist,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7,20,193) im Abstützungsbereich um eine zur Stranglängsachse im wesentlichen parallelen Achse drehbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (66^) unter Beibehaltung eines konstanten Abstandes zu der in Stranglängsrichtung bewegbaren Kokille (62) angeordnet ist.

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5. Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 mit zwangsläufig beweglich gelagertem" Träger, wobei Metall in eine gekühlte Durchlaufkokille gegossen, der in der Kokille entstehende Strang ausgezogen und in der nachgeordneten Strangführung weiter gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch Bewegen des Trägers quer zur Stranglängsrichtung die Kühlung innerhalb des Formhohlraums über den Umfang des Stranges verändert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, unter Verwendung von Kokillen mit mehreren in Strangrichtung verlaufenden und um den Strangumfang getrennt angeordneten Kühlkammern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleistung der einzelnen Kammern gemessen wird und aufgrund der Messwert-Abweichungen die die Kühlung verändernde Bewegung des Trägers gesteuert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei in eine Xokille mit kreisbogenförmigem Formhohlraum gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleistung der Kammern der gekrümmten Innenwände gemessen und aufgrund der Mess-r wert-Abweichungen die die XühLung verändernde 3ewegung des Trägers in Richtung einer Innenwand gesteuert wird.

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S. Vorfahren nach Anspruch 7, dadurch gokonnzeichnet, dass durch die Bewegung dos Tr.'igors das ungloichmässige Anliegen an den gekrümmten Innenwänden korrigiert wird.

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