DE3320323C2 - Verfahren zum Zuführen einer Metallschmelze zu einer Stranggießkokille und dazugehörige Düse - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Zuführen einer Metallschmelze durch einen Düsenkörper einer Düse in einen Gießspalt zwischen Walzen, Kokillen, Bänder od. dgl. einer Gießmaschine, wird der Abstand des Düsenkörpers von den Walzen, Kokillen, Bänder od. dgl. beim Betrieb der Gießmaschine bestimmt. Dies geschieht insbesondere durch Veränderung der Temperatur innerhalb des Düsenkörpers an einer Mehrzahl von Stellen des Düsenkörpers oder durch Erzeugung eines hydrodynamischen Paradoxons gegebenenfalls an einer Mehrzahl von Stellen zwischen Düsenkörper und Walzen, Kokillen, Bänder od. dgl. Bei einer Düse zum Durchführen dieses Verfahrens ist vorgesehen, daß sie in ihrem Düsenkörper (1) Einrichtungen (6) enthält, über und mittels deren ein Abstand der Düse (R) bzw. der Düsenoberfläche von den Walzen, Kokillen, Bänder od. dgl. der Gießmaschine bestimm- und regulierbar ist.

Description

wirkt. Ebenso hat er sich zur Aufgabe gesetzt, eine Düse zu entwickeln, welche für die Durchführung besonders geeignet ist Die Lösung soll erfindungsgemäß durch zwei separat oder gemeinsam vollziehbare Verfahrensschritte verwirklicht werden.

Einerseits ist bei einem Verfahren der obengenannten Art vorgesehen, daß der Abstand des Düsenkörpers von den wandernden Wänden bzw. dessen Durchbiegung während des Betriebes der Stranggießkokille durch Veränderung der Temperatur an einer Mehrzahl von Stellen innerhalb des Düsenkörpers eingestellt wird.

Dieser Gedanke macht sich die Fähigkeit von Werkstoffen zunutze, sich bei steigender Temperatur auszudehnen. Wird die Düse an einer Vielzahl von Stellen unterschiedlich mit Wärme beaufschlagt, so kann einem Verbiegen entgegengewirkt werden. Dies geschieht irisbesondere bei einer unterschiedlichen Wärmebeaufschlagung der Düsenoberseite im Gegensatz zu ihrer Unterseite.

Alternativ führt zur Lösung der besagten Aufgabe ein Verfahren der obengenannten Art, bei derr während des Betriebs der Stranggießkokille durch Einblasen von Luft zwischen die Wand und den Düsenkörper ein Unterdruck erzeugt und mit diesem eine Durchbiegung der Düse eingestellt wird.

In Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 1 wird nach Anspruch 3 der Abstand des Düsenkörpers durch Erzeugung des hydrodynamischen Paradoxons gegebenenfalls an einer Mehrzahl von Stellen zwischen dem Düsenkörper und den wandernden Wänden eingestellt

Durch den Aufbau des hydrodynamischen Paradoxons wird zwischen den beiden Vorrichtungsteilen ein Abstand eingehalten, in welchem ein relativ hoher Druck herrscht Dieser Druck wirkt einem Verbiegen der Düse entgegen.

Gemäß der DE-OS 32 47 697 wird die Oberflächenform eines Werkstückes gemessen, indem ein zum Werkstück Jn gerichteter, in einem festliegenden Gehäuse angeordneter Meßstift verwendet wird. Er sitzt in einer Axialbohrung, durch welche hindurch das Werkstück mit Druckgas beaufschlagbar ist Der Meßstift ist in dem Gehäuse in Axialrichtung bewegbar und hält infolge eines durch das Druckgas erzeugten Strömungsunterdrucks zwischen Meßstift und der Oberfläche des Werkstücks zu dieser einen stabilen Abstand. Es wird hierbei also das hydrodynamische Paradoxon ausgenutzt In Übertragung auf das Verfahren nach Anspruch 3 bedeutet das, daß der Abstand der Düse von den wandernden Wänden der Kokillen durch bewegliche Meßsiifte (nach der DE-OS 32 47 697) bestimmt wird. Da die Meßstifte beweglich sind, wird dadurch die geometrische Lage der Düse nicht beeinflußt

Eine besondere Weiterbildung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 besteht darin, daß der Abstand zwischen Düsenkörper und wandernden Wänden von einem aufgrund des hydrodynamischen Paradoxons wirkenden Meßfühler erfaßt und von diesem die Temperatur an einer Mehrzahl von Stellen im Düsenkörper gesteuert wird.

Betreffend die Aufgabe, eine Düse zu entwickeln, welche für die Durchführung besonders geeignet ist, ist die Lösung darin zu sehen, daß in Metallträgern des Düsenkörpers Einrichtungen zum kontaktfreien Regulieren des Abstands der Düsenoberfläche von den wandernden Wänden angetcdnet sind.

Durch die CH-PS 5 08 433 ist eine Zuführdüse bekannteeworden. die in der Nähe des Außenrandes des Mundstücks außen auf ihrem ganzen Umfang mit Einlagen aus einem selbstschmierenden Werkstoff versehen ist Diese Einlagen stehen gerade soweit aus der Oberfläche des Mundstückes hervor, daß jede direkte Berührung der Düsenoberfläche mit den Kokillenhälften und ein Eindringen von Schmelze in das Spiel zwischen Mundstück und Kokillenhälfte verhindert wird. In der Praxis wurde jedoch als Nachteil empfunden, daß Reibspuren der Graphiteinsätze »aktivierte« Streifen dar- stellen, die eine schroffere Erstarrung aufweisen und dementsprechend ungleichmäßiges Gußgefüge, oft auch Oberflächenrisse, verursachen.

Die dortigen Abstandhalter sind mit den wandernden Wänden in Kontakt und hinterlassen dort Schleif spuren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dagegen tritt mit den wandernden Wänden der Kokillen nicht in Berührung. Es ist von grundlegender Wichtigkeit, daß der Abstand zwischen dem Düsenkörper und den wandernden Wänden kontaktfrei eingestellt bzw. reguliert wird.

Nach der CH-PS 5 08 433 wird in d„ Nähe des Mundstücks eine Einlage aus einem selbe !schmierenden Werkstoff vorgesehen, die natürlich mit den wandernden Wänden in Kontakt tritt und dort Schleifspuren hinterläßt Besondere Weiterbildungen der Düse sind in den zugehörigen Unteransprüchen gekennzeichnet Im einfachsten Fall können die Einrichtungen aus auf der Unterseite der Metallträger im Düsenkörper eingearbeiteten Stromleitern bestehen, welche in bestimmten Abständen angeordnete Heizpatronen miteinander ver binden, so daß ein Temperaturgradient zwichen Unter- und Oberseite der Metallträger aufbaubar ist Auf diese Weise kann der Düsenkörper an unterschiedlichen Stellen mit einer unterschiedlichen Temperatur beaufschlagt werden.

Die Heizpatronen können über die Stromleiter mit einer Regel- und Steuereinheit verbunden sein.

Alternativ oder zusätzlich sind die Metallträger im Düsenkörper von Luftkanälen durchsetzt, weiche im Bereich zwischen Düse und zumindest einer der wan dc-nden Wände, vorzugsweise der oberen wandernden Wand, nach außen münden.

In Weiterbildung können zur Messung des Abstandes zwischen Düsenkörper und wandernder Wand in den Metallträgern des Düsenkörpers versenkbare Meßstifte eingesetzt sein, deren Bewegung über in den Metallträgern angeordnete Weggeber auf die Regel- und Steuereinheit übertragbar ist.

Solche bewegbaren Meßstifte, die nach dem Prinzip des hydrodynamischen Paradoxons arbeiten, sind an sich der DE-OS 32 47 697 zu entnehmen.

Die Meßstifte sind in den Metallträgern des Düsenkörpers versenkbar, welche zusammen mit durch sie verbundene Hohlprofile mit Ausiaßöffnungen für die Metallschmelze den Düsenkörper bilden. Diese Metall träger haben den Vorteil, daß sie, wenn in ihnen Luftka näle angeordnet sind, keine Kühlung der Düse bewirken — was im negativen Fall zu einem Einfrieren der Metallschmelze in df- Düse führen könnte —, da sie nicht in direkten Kontakt mit der Schmelze kommen. Anderer seits sind die Metallträger besonders geeignet, Tempe raturdifferenzen schnell aufzunehmen und eine Wärmeausdehnung zu ermöglichen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugien AitsfUhrungsbeispiels sowie an- hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Quer- und Längsschnitt durch eine Düse R. Ein Düsenkörper 1 besteht im wesentlichen aus Hohl-

profilen 2 mit Auslaßkanälen 3, welche dem Führen von flüssigen Metall dienen. Die Hohlprofile 2, aus feuerfestem Werkstoff, insbesondere keramischen Werkstoffen, hergestellt, werden durch Metallträger 4 verbunden. In die Metallträger 4 sind Stromleiter 5 eingebaut, von welchen in bestimmten Abständen a Heizpatronen 6 abzweigen.

Der Düse R sind — nicht dargestellt — Meßfühler zur Bestimmung der Düsenlage zugeordnet, welche entsprechende Werte an eine Regeleinheit übermitteln, in welcher die IST-Werte mit SO LL-Werten verglichen werden. Diese Regeleinheit gibt Steuersignale an eine Steuereinheit zur Beeinflussung der Stromzufuhr zu den Heizpatronen 6.

Als weitere oder auch zusätzliche Möglichkeit — nicht dargestellt — ist daran gedacht, die Metallträger 4 mit Luftkanälen zu durchsetzen, welche im Bereich eines in einen Gießspalt oder eine Kokille einragenden Duscümündstückcs zur Düsenober und/oder -Unterseite nach außen münden.

Durch diese Luftkanäle wird zwischen dem Düsenmundstück und der Walzen-, Kokillen- oder dgl. Oberfläche ein sogenanntes hydrodynamisches Paradoxon erzeugt, welches verhindert, daß die Düsenaußenflächen mit Walzen, Kokillen oder dergleichen in Beruh- rung kommen. Die Steuerung der Luftzufuhr durch die verschiedenen Luftkanäle kann ebenfalls von einer Regel· und Steuereinheit, wie oben beschrieben, übernommen werden.

Dieses hydrodynamische Paradoxon soll in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung auch als Meßfühler für die Steuerung der Heizpatronen 6 Anwendung finden können. Dabei wird die Ober- und/oder Unterseite der Düse R im Bereich des Düsenmundstükkes mit versenkbaren Stiften besetzt, aus denen Luft die Kokillen-, Walzen- oder dgl. Wandung anströmt Im Düsenkörner 1, insbesondere im Metallträger 4, befindet sich ein Weggeber, welcher die Bewegung der Stifte an eine Regel- und Steuereinheit weitergibt Diese wiederum übernimmt die Steuerung der Beheizung der Metall- träger 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

50

55

eo

Claims (9)

1 2 in den Metallträgern angeordnete Weggeber auf die Patentansprüche: Regel- und Steuereinheit übertragbar si nd.

1. Verfahren zum Zuführen einer Metallschmelze

zu einer Stranggießkokille mit von wandernden 5

Wänden wie Gießwalzen, Raupenkokillen, Gießbändern gebildetem Gießspalt, dem ein Düsenkörper Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum

einer Düse für die Metallschmelze zugeordnet ist, Zuführen einer Metallschmelze zu einer Stranggießko-

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand kille mit von wandernden Wänden wie Gießwalzen,

des Düsenkörpers von den wandernden Wänden 10 Raupenkokillen, Gießbändern gebildetem Gießspalt,

bzw. dessen Durchbiegung während des Betriebes dem ein Düsenkörper einer Düse für die Metallschmel-

der Stranggießkokille durch Veränderung der Tem- ze zugeordnet ist

peratur an einer Mehrzahl von Stellen innerhalb des Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Düse

Düsenkörpers eingestellt wird. mit Düsenkörper zum Zuführen einer Metallschmelze

2. Verfahren zum Zuführen einer Metallschmelze 15 zu einer Stranggießkokille mit von wandernden Wänzu einer Stranggießkokille mit von wandernden den wie Gießwalzen, Raupenkokiilen, Gießbändern ge-Wänden wie Gießwalzen, Raupenkokiilen, Gießbän- bildetem Gießspalt

dem gebildetem Gießspalt, dem ein Düsenkörper Ein solches Verfahren und die dazugehörige Düse

einer Düse für die Metallschmelze zugeordnet ist sind aus der DE-OS 31 24 202 bekannt
dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebs 20 Eines der schwierigsten Probleme beim kontinuierli-

der Stranggießkokille durch Einblasen von Luft zwi- chen Gießen, insbesondere von Eisen- und Nichteisen-

schen die Wand und den Düsenkörper ein Unter- metallen, bietet die Zuführdüse, mit welcher das flüssige

druck erzeugt und mit diesem eine Durchbiegung Metall in den Gießspalt zwischen zwei Walzen- oder

der Düse eingestellt wird. Raupenkokillen eingegeben wird. Gerade bei solchen

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 Gießmaschinen werden verhältnismäßig dünne Bänder, zeichnet daß der Abstand des Qüsenkörpers durch 2. B. von 20 mm Dicke und darunter, gegossen. Das wie-Erzeugung des hydrodynamischen Paradoxons ge- derum bedeutet daß tue Düse, insbesondere im Bereich gebenenfalls an einer Mehrzahl von Stellen zwi- des Düsenmundstücks, verhältnismäßig gering dimenschen dem Düsenkörper und den wandernden Wan- sioniert sein muß.

den eingestellt wird. 30 Wesentliche Gefahren kommen von den sehr hohen

4. Verfahre, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Temperaturen des durchfließenden Metalls. Es gibt nur dadurch gekennzeichne*, daß d-r Abstand zwischen wenig Werkstoffe, welche einer Erosion oder Auflösung Düsenkörper and wandernden Wänden von einem im Metall wiederstehen. Unter den wenigen Werkstofaufgrund des hydrodynamische·"· Paradoxons wir- fen, die diesen Forderungen entsprechen, ist Graphit zu kenden Meßfühler erfaßt und von diesem die Tem- 35 nennen. Doch Graphit bietet den Nachteil einer hohen peratur an einer Mehrzahl von Stellen im Düsenkör- Wärmeleitfähigkeit Die Wärme wird so schnell von der per gesteuert wird. Metallschmelze abgeführt daß das Metall dazu neigt, in

5. Düse mit Düsenkörper zum Zuführen einer Me- der Düse zu erstarren.

tallschmelze zu einer Stranggießkokille mit von Ein weiterer feuerfester Werkstoff hi eine Mischung wandernden Wänden wie Gießwalzen, Raupenko- 40 von 30% Diatomeenerde (praktisch reine Kieselsäure in killen, Gießbändern gebildetem Gießspalt dadurch Form von mikroskopischen Zellen), 30% langen Asbestgekennzeichnet, daß in Metallträgern (4) des Düsen fasern, 20% Natriumsilikat (Trockengemisch) und 20% körpers (1) Einrichtungen (6) zum kontaktfreien Re- Kalk (zur Bildung von Kalziumsilikat). Eine derartige gulieren des Abstands der Düsenoberfläche von den Düse findet in der Regel beim Vergießen von Aluminiwandernden Wänden angeordnet sind. 45 um Anwendung, während beim Vergießen von Stahl

6. Düse nach Anspruchs, dadurch gekennzeich- meist Düsen aus ZrC>2 oder ZrSiO₄ verwendet werden,
net, daß die Einrichtungen aus auf der Unterseite der Die Düse muß aber nicht nur den thermischen Bean-Metallträger (4) im Düsenkörper (1) eingearbeiteten spruchungen widerstehen, die sich durch die Tempera-Stromleitern (5) bestehen, welche in bestimmten Ab- tür des Gießmetalls ergeben, sondern gleichermaßen ständen (a) angeordnete Heizpatronen (6) miteinan- 50 dem daraus resultierenden chemischen Angriff sowie der verbinden, so daß ein Temperaturgradient zwi- der mechanischen Einwirkung infolge von Schwingbeschen Unter- und Oberseite der Metallträger auf- wcgungen der Kokille und Verbiegungen der Düse inbaubar ist. folge des relativ hohen Gewichts der hindurchfließen-

7. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- den Schmelze.

net, daß die Heizpatronen (6) über die Stromleiter 55 Gerade dieses Durchbiegen führt zu einem Reiben.

(5) mit einer Regel- und Steuereinheit verbunden insbesonders des Düsenmundstückes an der Walze oder

sind. der Kokillenwandung, und damit zu einem Zerstören

8. Düse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch der Düse.

gekennzeichnet daß die Metallträger (4) im Düsen- Die eingangs genannte Schrift, die DE-OS 31 24 202,

körper (1) von Luftkanälen durchsetzt sind, welche w von der die Erfindung ausgeht zeigt keine Düse, die in

im Bereich zwischen Düse (R) und zumindest einer ihrem Düsenkörper Einrichtungen enthält, über oder

der wandernden Wände, vorzugsweise der oberen mittels deren ein Abstand der Düse bestimm- und regu-

wandernden Wand, nach außen münden. lierbar ist. Eine Düsenverstellung geschieht dort durch

9. Düse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch äußere Vorrichtungsteile.

gekennzeichnet, daß zur Messung des Abstandes 65 Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt ein Verfahren

zwischen Düsenkörper (1) und wandernder Wand in der obengenannten Art zu entwickeln, welches dem mc-

den Metallträgern (4) des Düsenkörpers versenkba- chanischen Verbiegen der Düse und damit einem Rei-

re Meßstifte eingesetzt sind, deren Bewegung über ben der Düse an der Walze bzw. der Kokille entgegen-