DE8710135U1

DE8710135U1 - Einrichtung zum Stranggießen von Metall

Info

Publication number: DE8710135U1
Application number: DE8710135U
Authority: DE
Original assignee: Wagstaff Engineering Inc
Current assignee: Wagstaff Engineering Inc
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1987-07-24
Publication date: 1987-12-17
Also published as: NO169051C; SE8702997D0; SE463356B; JPS63144846A; CA1265310A; NO169051B; US4693298A; AU598009B2; AU7633687A; SE8702997L; NO873210L; NO873210D0

Description

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TELEPON: (089) 04 3&bgr; 38 TELEX; 62 »730pntod TELEFAX: fc)B9)84 11 172 F. ENDLICH, POSTFACH 1Ö 26, D-8Ö34 GEHMeHINQ &igr; CABLES: PATENDLICH GERMEHlNG

BLUMENSTRAsSE 6

d-8O34gerMeriNq20*Juli 1987 E/ÄX Meine Aktei W-5434Gbm

AhmelderintWagstaff Engineering,Ine*,North 3910 Flora Roäd_r Spokane, Washington, 99216, USA

Einrichtung zum Stranggießen von Metall

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Gießen von Metall, insbesondere zum kontinuierlichen (einschließlich halbkontinuierlichen) Stranggießen von Metallen wie Aluminium mit Hilfe einer Durchlaufkokille.

Üblicherweise wird bei Stranggußverfahren Metallschmelze in das offene Ende einer Kokille eingegossen, während der teilweise verfestigte Metallstrang auf einer hin- und herbeweglichen Stützeinrichtung abgesenkt wird. Beim Stranggießen muß auf eine genaue Steuerung der Temperatur des Metalls geachtet werden, wobei eine Kühlung der Kokille selbst erfolgt und Kühlmittel auf die Oberfläche des Strangs gerichtet wird, der aus der Kokille austritt. Die Rate, mit der die Wärme auf dem Metall bei dem letzteren Vorgang abgeleitet wird, ist eine Funktion der Temperatur des Kühlmittels selbst, sowie der Geschwindigkeit der Kühlmittelströmung. Für einen gegebenen Abschnitt der Einrichtung hängt ferner die Geschwindigkeit weitgehend von der Rate ab, mit der das Kühlmittel dem Strang zugeführt wird.

Anfänglich sind sowohl das Metall als auch die Einrichtung verhältnismäßig kalt und deshalb wird die Stützeinrichtung von der Kokille rait einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit wegbewegt, welche als Gießgeschwindigkeit bezeichnet wird. Das Kühlmittel wird ebenfalls mit einer verhältnismäßig geringen Rate zugeführt und es wird ferner versucht, eine niedrige Wärmeabfuhr von dem Strang zu erzielen, während dessen unteres Ende auf der Stützeinrichtung ausgebildet wird. Nach dem Austritt des unteren Endes aus der Kokille wird jedoch die Gießgescheindigkeit erhöht und während des Rests des Gießvorgangs wird das Kühlmittel dem Strang mit einer scharf erhöhten Rate zugeführt. Diese Stufe wird im

allgemeinen als die stetige Gießstufe bezeichnet. Die Stufe mit der anfänglich niedrigeren Gießgeschwindigkeit wird normalerweise als Aüsbüdungsstufe für das untere Ende des Strangs bezeichnet*

Für" die BedienUngspefsönen einer Stranggießanlage besteht die Schwierigkeit, daß die gewünschte, ausreichend genaue Steuerung der Parameter von Kühltemperatur und Geschwindigkeit nicht ohne weiteres erzielt werden kann. Als Kühlmittel findet normalerweise Wasser Verwendung und bei der Wasserzufuhr besteht die Schwierigkeit, daß nicht nur Schwankungen hinsichtlich des verfügbaren Wasservolumens auftreten, sondern auch jahreszeitlich bedingte beträchtliche Temperaturschwankungen * Ferner muß eine minimale Durchflußrate aufrecht erhalten werden, um die Ausbildung einer Dampfschicht zu vermeiden, bei deren Auftreten die Oberfläche des Strangs nicht mehr kontinuierlich durch das Kühlmittel benetzt wird, sondern durch eine Dampfschicht umgeben wird, wodurch die Wärmeabfuhr nur noch durch Wärmeleitfähigkeit und Wärmestrahlung erfolgt. Wenn das von der örtlichen Wasserversorgung gelieferte Wasser eine zu hohe Temperatur hat und/oder eine zu geringe Wasserzufuhr erfolgt, muß eine zusätzliche Wasserversorgung vorgesehen werden, um die Temperatur des Kühlmittels zu verringern und die Kühlrate oberhalb des Werts zu halten, bei dem die Ausbildung einer Dampfschicht auftreten kann.

In diesem Zusammenhang ist bereits ein Vorschlag bekannt (US-PS 4 166 496), wonach die Rate der Wärmeabfuhr bei dem anfänglichen Gießvoraang mit geringer Geschwindigkeit durch Auflösung eines Gases in dem Kühlmittel gesteuert werden soll. Durch den Zusatz des Gases soll die Rate verzögert werden, mic welcher die wärmeabfuhr aus dem Metall während diesen anfänglichen Stufe erfolgt. Nach dem Beginn des stetigen Zustands beim Gießen wird dabei Gas nicht mehr in dem Kühlmittel gelöst und der Betrieb kann danach allein tnit Hilfe des Kühlmittels erfolgen.

Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung werden Mittel vorgesehen, um dem Kühlmittel Gas zuzuführen, so daß die Rate gesteuert werden kann, mit der Wärme aus dem Metall des aus-

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tretenden Strangs abgeführt werden kann. Das Gas wird jedoch _; nicht in dem Kühlmittel gelöst, sondern es wird derart züge- &igr; führt, daß das Kühlmittel kleine Gasbläschen enthält, welche | in der Kühlmittelströmung aufrecht erhalten bleiben, die auf | die Oberfläche des austretenden Strangs gerichtet wird. Dabei | dient das Kühlmittel mit dem darin enthaltenen Gasbläschen ·

dazu, das Metall mit einer erhöhten Wärmeabfuhrrate zu kühlen,
wobei also nicht eine verringerte Wärmeabfuhrrate mit Hilfe
des modifizierten Kühlmittels zur Kühlung verwandt wird.
Gewunschtenfalls kann eine erhöhte Wärmeabfuhrrate zusammen
mit der Zufuhrrate des Kühlmittels benutzt werden, um die &Ggr;

Kühxrate in jeder Stufe des Gießvorgangs zu steuern, ein- |

schließlich während der stetigen Stufe des Gießvorgangs. Ge- " wünsc'r.tenfalls kann von der Bedienungsperson die erhöhte
Wärmeabfuhrrate dazu benutzt werden, den Mangel an Steuerung f, zu versetzen, der hinsichtlich Temperatur- und Zufuhrrate |

vorhanden ist, weil dann, wenn die Temperatur und/oder die
Verfügbarkeit der Kühlmittelzufuhr es verlangen, eine Kühlung
in dem Bereich der Bildung einer Dampfschicht ermöglicht werden kann, so dnß die Erfindung zu deren Regulierung benutzt
werden kann, beispielsweise während des anfänglichen Gießverfahrens, wenn entsprechend den obigen Ausführungen eine
niedrige Kühlrate wünschenswert ist. Gewunschtenfalls kann
eine selektive Benutzung der erhöhten Wärmeabzugsrate zur
Steuerung der Kühlrate während des Gießvorgangs erfolgen, und
zwar bei beiden Stufen. Dies bedeutet also, daß der Effekt
aktiviert oder deaktiviert werden kann, beispielsweise um
eine gewünschte Ausbildung einer Dampfschicht zu ermöglichen, ? odor um diesen Effekt gewunschtenfalls zu beender oder zu
versetzen.

Gemäß der Erfindung wird das geschmolzene Metall in den Innenraum einer ringförmigen Kokille in deren ein s Ende eingeleitet.
Während eine teilweise Verfestigung des Metalls in der Kokille
erfolgt, um einen Metallkörper angrenzend an die Stützeinrichtung am änderen Ende der Kokille auszubilden/ werden die
Kokille und di§ Sfeützeinrichfcung relativ zueinander bewegt,
um den aus der Kokille austretenden Metallkörper zu verlängern.
Zusätzlich wird flüssiges Kühlmittel einem ringförmigen Durch-

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flußkanal zugeführt, der um den Hohlraum in dem Körper der Kokille angeordnet ist und zu der Atmosphäre angrenzend an das gegenüberliegende Ende der Kokille geöffnet ist, um das Kühlmittel in der Form eines abschirmenden Vorhangs abzugeben, dessen Kühlmittel mit dem austretenden Metallstrang in Berührung gelangt, um diesen direkt zu kühlen. Ein in dem Kühlmittel praktisch unlösliches Gas wird unter Überdruck in eine ringförmige Verteilkammer zugeführt, die um den Kanal in dem Körper der Kokille angeordnet ist und sich zu dem Kanal durch einen ringförmigen Schlitz öffnet, der in Strömungsrichtung hinter der Austrittsöffnung des Kanals am Umfang der Kühlmittelströmung darin angeordnet ist. Das Gas in der Kammer gelangt durch den Schlitz in den Kanal und wird in eine Vielfalt von Gasstrahlen beim Austritt aus dem Schlitz unterteilt. Der zusammengesetzte Gasstrahl gelangt in die Kühlmittelströmung bei einer Temperatur und einem Druck,wobei das Gas in der Strömung in Form von Gasbläschen aufgenommen wird, die getrennt bleiben und sich nicht in dem Kühlmittel auflösen, wenn der davon gebildete Vorhang durch die Öffnung des Kanals austritt und auf den austretenden Metallstrang auftrifft. Aufgrund der darin eingeschlossenen Gasbläschen hat der Vorhang eine erhöhte Geschwindigkeit, welche Erhöhung dazu benutzt werden kann, die Kühlrate des flüssigen Kühlmittels zu regulieren, weil dadurch irgendeine Verringerung der thermischen Leitfähigkeit des Kühlmittels meht als ausgeglichen wird. Die hohe Geschwindigkeit des Gasbläschen enthaltenden Vorhangs aus Kühlmittel übt auf das Metall einen Scrubber-Effekt aus, wodurch eine gegebenenfalls vorhandene Dampfschicht geöffnet wird und die Tendenz zur Ausbildung ein^r derartigen Schicht auf der Metalloberfläche verringert wird, so daß gewünschtenfalls das Verfahren mit Kernbildun7S-Siedevorgang durchgeführt werden kann. Der Zusatz der Bläschen erzeugt auch mehr Kühlmitteldampf in dem Vorhang des Kühlmittels und der zugesetztdDampf tendiert dazu, in den Spalt aufzusteigen, der normalerweise zwischen dem Metallkörper und der Wand der Kokille unmittelbar über dem Vorhang gebildet wird/ um das Metall in dieser Höhe abzukühlen. Als Folge davort kann sich das Metall Weiter oben

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an der Wand verfestigen, als dies sonst zu erwarten wäre, nicht nur als Folge der höheren Kühlrate, die in der beschriebenen Weise erzielt werden kann, sondern auch als Folge des Aufbaus von Kühlmitteldampf in dem Spalt. Das höhere Niveau gewährleistet andererseits für die Bedienungsperson, daß sich das Metall auf der Wand der Kokille in einer Höhe verfestigt, in der Schmieröl vorhanden ist. Durch die Kombination dieser Fffekte wird ferner verursacht, daß bessere Oberflächen-Eigenschaften des Strangs hinsichtlich Satinierung etc. des Strangs entlang seiner gesamten Länge erzielt werden können.

Wenn ferner die Erfindung in Verbindung mit einer an sich bekannten Stranggußanlage (US-PS 4 598 763) verwendet wird, ergibt sich ferner der Vorteil, daß irgendwelches, in den Spalt aus dem Vorhang gelangendes Gas und/oder irgendwelcher Dampf, mit dem Fluidring vermischt wird, der aus dem Hohlraum der Kokille austritt, wodurch eine stetigere Strömung der letzteren Zufuhr e -zeugt wird, aber nicht eine Zufuhr verursacht wird, die impulsförmig auftritt.

Wie bereits erwähnt wurde, soll das Gas eine möglichst geringe Löslichkeit in dem Kühlmittel aufweisen. Wenn das Kühlmittel Wasser ist, ist das Gas zweckmäßigerweise Luft.

Während des Gießvorgangs kann das Gas aus der Verteilkammer in den Kühlmittelkanal durch den Schlitz während beiden Verfahrensstufen eingeleitet werden. Es ist auch möglich, daß das Gas nur während des stationären Zustands eingeleitet wird. Beispielsweise kann während des anfänglichen Zustands die Rate der Kühlmittelzufuhr derart eingestellt werden, daß die Kühlung des Strangs bei Erzeugung einer Dampfschicht erfolgt. Das Gas kann in den Kanal durch den Schlitz eingeleitet werden, wenn die Metalltemperatur eine Höhe erreicht, bei welcher eine Erhöhung der Kühlrate erforderlich ist, um eine gewünschte Oberflächentemperatur des Metalls beizubehalten. Wenn die Oberflächentemperatur unter den vorgegebenen Wert fällt, wird die Gaszufuhr durch den Schlitz in den Kanal beendet&ldquor; ßö daß das Metall erneut unterkühlt wird* Wenn der stationäre Zustand beginnt, tritt erneut Gas durch den Schlitz in den Kaitad ein und dieser Einbritt erfolgt weiterhin bis

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der Gießvorgang beendet ist. Wahlweise kann die Rate der Kühlmittelzufuhr während des anfänglichen Zustands eingestellt werden, um die Temperatur des Metalls innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs zu halten, wobei das Gas nicht durch den Schlitz in den Kanal eintritt, bevor die Rate der Kühlmittelzufuhr erhöht wird und der stationäre Zustand beginnt.

Die Rate der Kühlmittelzufuhr während des anfänglichen Zustands und des stationären Zustands kann praktisch gleich sein, oder von einer Stufe zu der anderen geändert werden. Ferner kann die Rate der Kühlmittelzufuhr während jeder Stufe geändert werden.

Wenn das Gas durch den Schlitz eingelassen wird, erfolgt vorzugsweise eine derartige Begrenzung, daß es durch eine Vielzahl von Ausflußöffnungen hindurchtritt, welche eine Unterteilung in eine Vielzahl von Gasstrahlen verursachen. Die Ausflußöffnungen können durch einen perforierten Streifen in dem Schlitz gebildet werden. Der Streifen kann aus Kunststoff bestehen, indem beispielsweise eine perforierte Membran in den Schlitz zwischen die Verteilkammer und den Kühlmittelkanal eingesetzt wird. Wahlweise kann der Streifen aus Metall bestehen, indem beispielsweise ein perforiertes Metallband in den Schlitz zwischen der Kammer und dem Kanal eingesetzt wird.

Ferner kann ein geradliniger Strömungsweg für das Kühlmittel zu der Öffnung des Kanals vorgesehen sein, nachdem das Gas in diese eingetreten ist. Die Kühlmittelströmung kann danach eine kurvenförmige Strömungsbahn aufweisen, einschließlich einer erneut eintretenden Strömung .in die Öffnung des Kanals, nachdem -iie Gasstrahlen in diesen eingeleitet wurden.

Das Gas kann direkt in den Kühlkanal eingeleitet werden, oder indirekt durch eine Abzweigung an der Perinherie des Kanals. Die Abzweigung ist vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem Teil des Kanals in Strömungsrichtung hinter del* Steller ün der eine Vereinigung mit dem Kanal erfolgt.

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Bei gewissen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Kühlmittel in den Kanal durdh eine ringförmige Kammer eingeleitet/ die um die Achse deä Hohlraums der Kokille angeordnet ist/ um die! Kokille zu kühlen. Vorzugsweise Wird diese Kammer in der Höhe des Hohlraums angeordnet* Sei anderen Ausführungsbeispielen kann diese Kammer in einer Höhe angeordnet werden, welche derjenigen entspricht, bei der der Vorhang aus Kühlmittel auf den austretenden Strang auftritt.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung v/eist deshalb Mittel zur Begrenzung sinss ringf"rmiySn Ströinüngskanais auf, der den Hohlraum der Kokille umgibt, um Kühlmittel zuzuführen, und der mit der Atmosphäre angrenzend an die gegenüberliegende Öffnung der Kokille in Verbindung steht, so daß das Kühlmittel auf die Oberfläche des Strangs gerichtet wird, wenn dieser aus der Kokille austritt, um Wärme abzuführen. Ferner sind Mittel vorgesehen, um dem ringförmigen Kühlkanal Kühlmittel zuzuführen, sowie Mittel zur Begrenzung einer ringförmigen Gas-Verteilungskammer, welche um den Strömungskanal verlaufend in dem Körper der Kokille angeordnet ist. Ferner sind Mittel vorgesehen, um eine Verbindung der Kammer mit dem Kanal herzustellen, weiche einen ringförmigen Schlitz aufweisen der in Strömungsrichtung hinter der Abgabeöffnung des Kanals an dem Umfang der Kühlmittelströmung angeordnet ist. Ferner sind Mittel zur Zufuhr von Druckgas in die ringförmige Verteilungskammer vorgesehen, sowie Mittel zur Einleitung des Gases durch den Schlitz, wenn eine Verbindung der Kammer mit dem Kanal hergestellt ist. Ferner sind in dem Schlitz Mittel zur Unterteilung der Gasströmung in eine Vielzahl von Gasstrahlen vorgesehen, wc das Gas durch den Schlitz eintritt, so daß bei Verwendung eines praktisch in dem Kühlmittel nicht löslichen Gases dieses in die Strömung in der Form von Bläschen aufgenommen wird, welche sich praktisch nicht miteinander vereinigen und auch nicht gelöst werden, bis die Strömung auf den austretenden Strang auftrifft.

Wie bereits erwähnt wurde, kann die Einrichtung zur Erzeugung der Gasstrahlen eine Einrichtung in dem Schlitz aufweisen, die eine Vielzahl von ftusflußöffnungen aufweist, durch die das Gas

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zwängsläufig beeinflußt wird, Wenn es in den Kühimittelkänal aus der Gasv^rteilungskammer eintritt. Diese Mittel können die Forme eines perforierten Streifens in dem Schlitz aufweisen, V>e bereits erwähnt wurde. Ferner kann der Kühlmittelkanäl die erwähnte Eigenschaft int Hinblick auf den in Stromüngsrichtüng hinter dem Schlitz liegenden Teil aufweisen, oder eine andere Stelle, an dor das Gas in den Kanal eintritt. Die Einrichtung kann ferner eine ringförmige Kammer für das Kühlmittel aufweisen, die mit dem Kanal verbunden ist, um Kühlmittel in der beschriebenen Weise zuzuführen. Ferner kann die Kokille eine Einrichtung in deren Körper aufweisen, welche deren Innenraum umgibt, um den Fluidring auszubilden, der in Verbindung mit der US-PS 4 598 763 erwähnt wurde.

Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Gas in die Verteilkammer durch eine Ventileinrichtung oder dergleichen Mittel eingeleitet, die derart betätigbar sind, daß ein Rückfluß aus dem Kühlmittelkanal in die Gaszuführeinrichtung verhindert werden kann.

Bei gewissen Ausführungsbeispielen besteht die Kokille aus zusammengesetzten Teilen, die eine Form bilden, und die Gasverteilkammer ist als Nut in der Stirnfläche eines Teils ausgebildet, der gegenüber der Stirnfläche eines anderen Teils liegt, wenn die Teile zusammengebaut sind. Bei einigen dieser Ausführungsbeispiele wird der Kühlmittelkanal durch die erwähnten Stirnflächen der betreffenden Teile begrenzt. Bei einer Gruppe dieser Ausführungsbeispiele ist ein Streifen in der Nut angeordnet, der ebenfalls perforiert ist, um die Gasströmung in eine Vielzahl von Gasstrahlen zu unterteilen, wenn das Gas durch das Mundstück der Nut ausströmt. Bei einer anderen Gruppe ist ein Streifen eines Teils in dem Schlitz an der Stirnfläche davon angeordnet, weicher perforiert ist, um die Gasströmung in eine Vielzahl von Gasstrahlen zu unterteilen, wenn das Gas durch den Streifen austritt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Verbindung mit einer Einrichtung näher erläutert werden, die aus der US-PS 4 598 763 (DE-OS 33 38 185) bekannt ist. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht einer der Kokillen einer Strangguß-

anlage/

Fig* 2 eine vergrößerte Teilansicht entspricht dem unteren rechten Ende in Fig* 1 ,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht einer Membran für die Einrichtung in den Fig. 1 Und 2,

Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Teilansicht mit einem abgewandelten Ausführungsbeispiel des Mechanismus zur Er-^ Zeugung von Gasbläschen bei der Einrichtung in den Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Einrichtung,- bei <äer eine abgewandelte Einrichtung zur Erzeugung Von Gasbläschen in dem Kühlmittelstrom vorgesehen ist,

Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht entsprechen der unteren rechten Ecke in Fig. 5,

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht der Ausflußöffnungen bildenden Mittel bei der Einrichtung in den Fig. 5 und 6,

Fig. 8 eine Schnittansicht einer Gießeinrichtung mit einem abgewandelten Ausführungsbeispiel des Mechanismus zur Erzeugung von Gasbläschen in dem Kühlmittelstrom,

Fig. 9 eine vergrößerte Teilsicht der unteren rechten Ecke in Fig. 8; und

,Fig. 10 eine vergrößerte Teilansicht dieser Ecke, jedoch winkelig versetzt gegenüber den Fig. 8 und 9.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, eine von mehreren Einrichtungen 2 einer Stranggußanlage, wobei jede Einrichtung zum Gießen von Metall eine Kokille 18 enthält. Die Stranggußanlage kann eine Gießpfanne und eine Verteilerrinne aufweisen, über die das geschmolzene Metall den Kokillen zugeführt wird.

Die dargestellte Einrichtung enthält einen Heißkopf 6 und eine Stützeinrichtung 10 zum Abstützen des nicht dargestellten Strangs aus Metall, der fortschreitend ausgebildet wird. Die Gießeinrichtung 4 weist einen großen Kühlkasten 12 auf, der eine Kühlkammer 14 umgibt. Die Kühlkammer 14 enthält flüssiges Kühlmittel 16, das Wasser sein kann, welches um die Kokille 18 zirkuliert wird. Die Kokille 18 ist in eine Öffnung 20 in dem Boden 22 des Kublkastens 12 und in eine darüber-

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. liegende Öffnung 24 auf der Oberseite 26 des Kühlkastens ' eingesetzt. Die Kokille 16 ist an eine ringförmige Nut 28 angepaßt^ die um den innenumfang der Öffnung 24 ausgebildet ist. Die untere Umfangskante der bodenseitigen Öffnung 20 ist ebenfalls von der Ringnut 30 umgeben.

Der Heißkopf 6 enthält eine Verteilerrinne 32 für geschmolzenes Metall, die über dem Kühlkasten 12 angeordnet ist und eine Öffnung 34 aufweist, die mit der Öffnung 24 des Kühlkastens fluchtet. In die Öffnungen ist ein Überlaufstutzen 36 eingesetzt, der gleitend an den öffnungen 24 und 34 angreift Und dessen Flansch 38 in die Nut 28 vorragt. Der Bodenteil 36' des ÜberlaufStutzens ragt in die Kühlkammer 14 vor und ist an die Ausbildung der Kokille 18 angepaßt.

p Die Kokille 18 enthält einen zylindrischen Ring 40, einen weniger tiefen, aber ähnlich ausgebildeten zylindrischen Graphitring 42 rrdt kleinerem Innen- und Außendurchmesser, sowie einen metallischen Befestigungsring 44, der in den Ring 40 eingesetzt- ist, um einen Kühlkanal 46 zu begrenzen. Auf der Oberseite des Gießrings 40 ist eine Ringnut 48 mit großem

j Durchmesser entlang der inneren Umfangskante davon vorgesehen. Die Ringnut 48 weist eine schmalere, tieferliegende Einsetznut 50 am Innenumfang davon auf. Der Gießring 40 ist ebenfalls mit einer äußeren Umfangsnut 52 auf der Oberseite davon versehen, die in dieselbe Tiefe wie die Nut 48 eingelassen ist. Auf der Oberseite des Gießrings ist ferner eine Ringnut 54 zwischen den beiden Nuten 48 und 52 vorgesehen. Auf der Unterseite weist der Gießring 40 eine hohe, innere Umfangsnut auf, deren Oberseite 58 bogenförmig ausgebildet ist und zu einer Linie kurz vor dem Innenumfang der Stirnfläche 60 des Rings verläuft, so daß ein ringförmiger Vorsprung 62 um den Innenumfang des Rings auf dessen Oberseite verbleibt. Die vertikale Wand 56' der Nut 56 weist eine Reihe von in Winkelrichtung symmetrisch angeordneten Öffnungen 64 auf, die e^Jne Verbindung zu dem Außenumfang 66 des Rings herstellen.

Der kleinere Graphitring 42 ist ähnlich ausgebildet, indem er ebenfalls eine hohe innere Umfangsnut 68 aufweist, deren Oberseite eine bogenförmige Aussparung 70 begrenzt. Der Graphit-

ring hat jedoch eine ebene Oberseite und es sind zwei in vertikaler Ricntung getrennte Umfangsnuten 72 entlang dem Außenumfang dieses Rings vorgesehen.

Der Befestigungsring 44 weist eine tief eingesetzte äußere
Umfangsnut 54 um seine Oberseite auf, so daß er teleskopartig
in der unteren inneren Urafangsnut 56 des Gießrings sitzt, jedoch einen Flansch 76 aufweist, der einen größeren Außendurchmesser als die äußere Umfangsflache 66 des Gießrings 40 hat.
Der Flansch 76 hat eine Ringschulter 80, die ebenfalls einen _; größeren Durchmesser als die Stirnfläche 66 des Rings 40 be- |

6 sitzt. Eine Ringnut 82 verläuft um den Flansch 76 am Boden |

der Ringschulter 80. Die innere Umfangsflache 84 des Rings f

ist leicht konisch ausgebildet und weist eine Abrundung an *

der Oberseite auf, um eine überhängende ringförmige Lippe 86 .

zu bilden. Ferner ist eine symmetrische Anordnung von in I

Winkelrichtung versetzten Rippen 88 entlang dem Innenumfang |

des Rings vorgesehen, die einen größeren Durchmesser als die ^; Lippe 86 des Rings aufweist.

Der Zuführring 42 sitzt in der kleineren oberen inneren Umfangsnut 50 des Gießrings 40 und fluchtet mit dem Boden der ; größeren oberen inneren Umfangsnut 48 des Rings, sowie mit
der inneren Umfangsflache 60 des Gießrings. Der Befestigungsring 44 kann gleitend in die untere innere Umfangsnut 46 des ■ Gießrings eingesetzt werden, bis dessen Ringschulter 80 an dem ] Boden des Rings anliegt. An einer Stelle etwas über der Ringschulter hat die Wand der äußeren Umfangsnut 74 einen derart
unterschiedlichen Durchmesser, daß ein Ringkanal in der aus ' der Zeichnung ersichtlichen Weise zwischen den beiden Ringen , 40 und 44 ausgebildet ist. Auf seiner Oberseite ist der Be- | festiqnngsring 44 auf eine semi-toroidförmige Ausbildung ent- \ sprechend der Ausnehmung auf der Oberseite 58 der Nut 56 in
dem Gießring 40 abgerundet. Die Oberseite des Befestigungsrings
h-it- jedoch nicht dieselbe Höhe wie die Ausnehmung des Gieß- _; rings/ öö daß ein gewölbter; FöiftSäfcg 46 dös" Kanals zwischen
den beiden Ring§n ausgebildet wird. Ferner bilden der Vorsprung 62 und die Lippe 86 der löeiden Ringe eine ringförmige

Öffnung 90 dazwischen, so daß Kühlmittel 16 aus dem Kanal 46 unter einem spitzen Winkel zu der Achse der Ringe austreten kann.

In dem Kanal sind zwei Umfangsnuten 92 und 94 in der Wand mit verringertem Durchmesser der Nut 74 des Befestigungsrings vorgesehen. Die Nuten 92,94 sind in vertikaler Richtung voneinander getrennt, so daß deren erfindungsgemäße Ausbildung die Erzeugung von Gasbläschen ermöglicht, wie im folgenden noch näher erläutert werden soll.

Der Flansch 76 des Befestigungsrings 44 jeder Kokille 18 hat einen größeren Durchmesser als die entsprechende untere Öffnung 20 des Kühlkastens. Dagegen hat die Ringschulter 80 einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich demjenigen der Öffnung ist. Ferner hat die äußere Umfangsflache 66 des Gießrings einen Durchmesser, der größer als die Schulter 78 der Nut 28 um die obere Öffnung des Kühlkastens ist. Dagegen fcat ferner die Wand der äußeren Umfangsnut 52 des Gießrings praktisch denselben Durchmesser wie derjenige der Nut 28. Der Zuführring 42 hat andererseits einen Innendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des vorragenden Teils 36 des ÜberlaufStutzens ist. Wenn die drei Ringe 40,42 und 44 zusammengebaut sind, und wenn die Kokille 18 in dem Kühlkasten 12 durch die untere Öffnung 20 davon eingesetzt ist, ist deshalb der Zuführring 42 an den Überlaufstutzen 36 um den herabragenden Teil 36 davon angepaßt, und der Gießring sitzt teleskopartig zwischen dem Überlaufstutzen und der Schulter 78 der Nut 28 der oberen Öffnung 24 des Kühlkastens. Die beiden äußeren Ringe 40 und 44 sind derart angepaßt, daß der Gießring 40 an der Oberseite der Nut 28 anliegt, daß der Flansch 76 des Befestiqungsrings 44 an der Nut 30 auf der Unterseite des Kühlkastens anliegt, und daß ein nicht dargestellter Dichtungsring zwischen der Schulter 76 des Gießrings Und der Schulter 98 auf der Oberseite des Kühlkastens eingeschlossen ist, wie aus der US-PS 4 598 763 an sich bekannt ist. Gleichzeitig liegt die Oberseite des Zuführrings 42 Und die größere innere Umfangsnut 48 des Gießrings an dem Flansch 38 des ÜberlaufStutzens 36 an, auf dem zwei elastomere 0-

98 zwischen den äußeren Ringen 40,44 und dem Kühlkasten 12 in den Nuten 48 und 82 der Ringe eingeschlossen wurden.Nicht dargestellte Kopfschrauben dienen normalerweise zur Befestigung der äußeren. Ringe aneinander, sowie zur Befestigung der Kokille an dem Kühlkasten.

Wenn die Stranggußanlage in Benutzung genommen wird, werden die Stützeinrichtungen 10 teleskopartig in die Kokillen 18 eingesetzt, wobei die Rippen 88 als Führungen für die Kappen der Stützeinrichtungen dienen. Geschmolzenes Metall wird dann in die Kokillen aus der Verteilrinne 32 eingelassen und nach Ausbreitung um die inneren Umfangskanten der Überlaufstutzen werden nicht dargestellte strangförmige Metallkörper auf den Oberseiten der Stützeinrichtungen 10 ausgebildet. Die Stützeinrichtungen werden dann relativ zu den Kokillen hin- und herbewegt, so daß bei weitere Zugabe von geschmolzenem Metall in die Kokillen die durch die untere Öffnung 84 austretenden Metallstränge &idiagr;ortranreitend verlängert werden. Dabei werden Vorhänge aus flüssigem Kühlmittel 16 auf jeden austretenden Strang gerichtet, welches Kühlmittel durch die Öffnungen 90 der Kanäle 46 austritt. Ferner werden Öl und Gas durch die Zufuhrringe 42 aus den Nuten 72 hindurchdiffundiert, un< den Formvorganq zu unterstützen. Die aus der US-PS 4 598 793 zu diesem Zweck bekannten inneren Leitungen sind zur Vereinfachung der Darstellung in der Zeichnung nicht dargestellt.

Das Kühlmittel 16 für die betreffenden Vorhänge wird aus der Kühlmittelkammer 14 zugeführt und gelangt in den betreffenden der Kanäle 46 durch die Öffnungen 64 in den Wänden 66 der Gießringe. Sas Kühlmittel fließt dann nach oben zwischen den Gießringen und den Befestigungsringen, dann wieder nach unten durch die Öffnungen 90 der Kanäle und schließlich winkelig narh unten auf die austretenden Metallstränge. Wie bereits erläutert wurde ist die Rate, mit der jeder Metallstrang durch den entsprechenden Vorhang aus Kühlmittel gekühlt wird, zum Teil eine Funktion der¹ Geschwindigkeit des durch die Öffnung 90" des betreffenden Kanals austretenden Kühlmittels/ das auf die Metalloberfläche auftrifft* Diese Geschwindigkeit kann er« findungsgemiäß gesteuert weiden/ indem in der zugeführten Kühl"

mittelströmung winzige diskrete, nicht lösliche Gas- oder Luftbläschen enthalten sind, um die Geschwindigkeit des Kühlmittels zu erhöhen und damit eine Steuerung der Kühlrate selbst durch die Steuerung der Kombination von Geschwindigkeit ; und Kühlmittel-Abgaberate zu ermöglichen.

Aus den Fig. 1 bis 3 ist ersichtlich, daß die obere Umfangsnut 92 des Befestigungsrings 44 auf der Oberseite und Unterseite davon etwas abgerundet oder abgeschrägt ist und gegenüber der s Serie von Eintrittsöffnungen 64 in dem Gießring 40 angeordnet &iacgr; ist. Die untere Nut 94 ist tiefer in dem Befestigung^ing ausgebildet und der innere Umfangsteil 94' in Fig. 2 dieser Nut ist derart ausgewölbt, daß er einen konkaven Querschnitt aufweist, der größer als die Breite des Mundstücks 126 der Nut ist, und ist derart hinterschnitten zu der Oberseite und der Unterseite der Nut, daß ringförmige Schultern 100 auf der Oberseite und Unterseite der Nut in der Mitte deren radialen Tiefe vorhanden sind. Ferner enthält der Befestigungsring 44 ein System 102 von verbindenden Durchflußkanälen, denen durch den Boden 22 des Kühlkastens Durchgas zugeführt wird, um der Nut 94 Gas für die Bläschenerzeugung zuzuführen, wie im folgen- \ den noch näher erläutert wird. Das System 102 von Kanälen weist eine radial nach innen gerichtete Öffnung 104 in der äußeren Umfangskante des Flansche 76 des Befestigungsrings 44 auf, der mit seinem inneren Ende mit einer Zwischenstelle einer vertikalen Öffnung 106 in dem Boden des Flanschs 76 verbunden ist. Die Öffnung 106 steht in Verbindung mit einem Winkelstück 108, das mit dem inneren Umfangsteil 94' der Nut in Verbindung steht. Der Öffnung 104 wird Gas durch eine Öffnung 110 zugeführt, die sich zu der Oberseite des Flanschs öffnet. Ferner ist eine Einsenkung zur Aufnahme eines elastomeren Dichtungsrings 112 vorgesphen. Das Gas wird der öffnung 110 durch eine gegenüberliegende Öffnung J14 in dem Boden des Kühlkastens zugeführt, die auf ihrer Oberseite eine Einsenküng und ein Gewinde zur Aufnahme eines Nippels 116 am End£ einer Zuführleitung 118 aufweist, die durch die Kühlmittelkammer 14 Verläuft. Der Schlauch 118 igt flJMibel Und ist mit: einer nicht, dargestellten Druckgasquelle verbunden, die außer-

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hälb des KühlmifctelkaStens angeordnet ist» Die Enden der Öffnungen 104 und 1Ö6 sind durch Stopfen 120 Verschlossen, um das System 102 von der Außenseite zu trennen _t So daß das Gas von dem ZUfuhifSchlaUdh 118 ausschließlieh der Nut 94 zugeführt wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Bei einem Zusammenbau der Kokille 18 wird in die Nut 94 eine ringförmige Membran 122 aus einem flexiblen Kunststoffmaterial wie Polykarbonat eingesetzt, welches Material eine geringe Absorption für Wasser zeigt. Die Membran l?2 ist so ausgebildet, daß beim Verbiegen und Einsetzen in die Nut die Membran die Schultern 100 auf der Oberseite und Unterseite der Nut einschnappend umgreift. Dadurch ist die Membran 122 zuverlässig verankert und an der Anordnungsstelle durch die Wirkung des Gases abgedichtet, das die Befestigungskanten der Membran tiefer in die Ausnehmungen der Schultern 100 der Nut 94 eindrückt. Das Gas gelangt in den Kanal 4 6 durch eine Reihe von symmetrisch in Winkelrichtung versetzten Ausflußöffnungen 124 im unteren Bereich der Membran. Die Ausflußöffnungen 124 dienen zur Ausbildung einer Vielzahl von Gasstrahlen. Die Gasstrahlen gelangen durch das Mundstück 126 der Nut in die Kühlmittelströmung. Gemäß der Erfindung ist das Gas praktisch unlöslich in dem Kühlmittel und die Gasstrahlen treten durch die Ausflußöffnungen 124 mit einer Temperatur und einem Druck aus, wobei jeder Strahl eine Kette aus winzigen diskreten unlöslichen Gasbläschen (Pfeil 128) erzeugt, welche Gasbläschen in der Strömung nicht aufgelöst werden und voneinander getrennt bleiben, so daß sie iri der Kühlmittelströmung enthalten sind, wenn das Kühlmittel aus der Öffnung 90 des Kanals 46 austritt und auf den Metallstrang auftrifft. Der Einfluß auf die Kühlmittelströmung besteht darin, deren Geschwindigkeit auf der Metalloberfläche zu erhöhen, so daß die Kühlrate entsprechend der Kühlmittelaustrittsrate gesteuert werden kann, die ausgewählt wurde.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Schulter 80* des Befestigungsrings 44' eine Serie von flachen Bänken 130, die in Winkelrichtung zueinander versetzt auf der Oberseite davon vorgesehen sind, welche in sich an der Stelle

132 gefugt sind/ um eine Anpassung mit der Unterseite des Gießrings 40* zu erzielen/ Wenn der Befestigungsfing 44* eingeschoben Wird. Die Öffnungen 64 beim Aüsfühfüngsbeispiel in den r*ig. 1 bis 3 sind nicht vorhanden, und das Kühlmittel gelangt aus der Kühlmittelkammer 14 durch die ringförmigen Zwischenräume 134 zwischen den Bänken. Die Wand der äußeren umfangsnut 74' in dem Befestigungsring hat eine Umfangsnut 136 um den Bodenteil davon, angrenzend an die Oberseite der Schulter 80', um eine Vergrößerung für den Boden des Kanal? 4 6*' zu bilden. Die obere Nut 138 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 ausgerüstetem Gasbläschen in die Kühlmittelströmung einzubringen. Die Nut 138 wird durch ein System 140 von Kanälen versorgt, die in dem Befestigungsring ausgebildet sind, entsprechend dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel gelangt das Kühlmittel in den Kühlmittelkanal 46 " vor der Gaszufuhrnut 138, und die Gasbläschen werden in die Kühlmittelströmung in Strömungsrichtung hinter der Stelle eingebracht, an der das Kühlmittel in den Kanal eintritt. Ferner hat im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 der Befestigungsring 44 ' eine mehr zylindrische Ausbildung am inneren Umfang der Stirnfläche 84° davon, so daß die Lippe 86' und der Vorsprung 62' der Ringe 40' und 44' einen großen Abstand von dem Mundstück 141 der Öffnung 90' des Kanals aufweisen, wodurch sich eine Erweiterung für das Mundstück ergibt.

Vorzugsweise ist am Boden der Kühlmittelkammer eine Ringnut 162 entlang der inneren Umfanskante davon vorgesehen,um die Abgabe von Kühlmittel aus der Kammer 14 in den Kanal 46*' zu begünstigen.

Die Gießeinrichtung 144 in den Fig. 5 bis 7 ist derart ausgebildet, daß sie das Gießen von Strängen mit einem rechteckförmigen Querschnitt im Gegensatz zu einem runden Querschnitt bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 ermöglicht. Deshalb findet auch eine abgewandelte Einrichtung zur Erzeugung von Glasbläschen in der KühlmittelStrömung Verwendung. Die Gießeinrichtung 144 ist eine Einzeleinrichtung 146 mit einem Kühlmantel, einem Heißkopf 148 zur Zufuhr von geschmol-

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zenem Metall, sowie mit einer Stützeinrichtung 150 zum Abstützen des fortschreitend ausgebildeten Strangs· Die Einrichtung 146 enthält zwei ringförmige Metallabschnitte 152 und 154, Welche übereinander angeordnet sind und die Erzeugung von Gasbläschen in dem dazwischen vorgesehenen Kühlmittelkanal 156 ermöglichend Der obere Abschnitt 152 begrenzt die Gießoberfläche 158. Der untere Abschnitt 154 begrenzt eine Kühlkammer 160. Der Heißkopf 148 enthält zwei übereinander angeordntöte ringförmige Abschnitte 162 und 164, die aus hitzebeständigem Material bestehen. Der untere Abschnitt 162 begrenzt eine Verteilerrinne und einen Überlaufstutzen für das geschmolzene Metall. Der obere Abschnitt 164 bildet Begrenzungswände für das geschmolzene Metall in der Verteilerrinne .

Der obere Abschnitt 152 der Gießeinrichtung 146 enthält einen ringförmigen metallischen Gießring 166, einen Zuführring 168 aus Graphit, sowie einen scheibenförmigen metallischen Niederhalfcering 170 für den Zuführring. Der Gießring 166 hat eine zylindrische Oberfläche und eine innere Umfangsnut 172, die mit einer schmaleren, tieferen Nut 124 entlang der Innenkante versehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an dem Körper des Gießrings ebenfalls ein Flansch 176 entlang dem äußerer Umfang davon im Bodenbereich vorgesehen. Innerhalb des Flanschs 176 hat der Boden des Rings eine ringförmige Ausnehmung 178, die sich in radialer Richtung im wesentlichen mit dem Körper des Rings erstreckt. Die Ausnehmung 178 endet jedoch kurz vor der Innenkante des Rings und ist abgerundet, um einen ringförmigen Vorsprung 180 zu bilden, der sich entlang dem Innenumfang des Rings erstreckt. Angrenzend an den Flansch 176 hat die Ausnehmung 178 eine verringerte Tiefe und ist so ausgebildet, daß eine ringförmige Rippe 182 und eine Ringschulter 184 in der Ausnehmung an deren Außenumfang vorhanden ist. Die Rippe und die Schulter sind durch eine Ringnut 186 getrennt, deren Funktion vergleichbar mit den Nuten 94 und 138 bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 4 ist. Deshalb ist eine radiale Öffnung 188 in dem Flansch 176 des Gießrings 166 vorhanden, die mit der Nut 1£5 in Verbindung steht und eine mit einem Gewinde versehene Gegenbohrung 190 an der Öffnung davon

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aufweist, welche an der Kante des Flansche vorgesehen ist. Die Gegenbohrung 190 ermöglicht die Aufnahme eines Nippels eines nicht dargestellten GaszüführschlaUchs, um der Nut 186 Druckgas zuführen zu können, wie es mit Hilfe der Systeme 102 und 140 von Kanälen bei den Ausführungsbeispielen in den Fig. 1 bis 4 der Fall ist. Die ringförmige Rippe 182 hat eine Serie von invertierten V-förmigen, in Umfangsrichtung versetzten radialen Ausnehmungen 192 (Fig. 6 und 7), welche dazu dienen, Gas aus der Nut 186 zuzuführen,so daß eine den Ausfluß-Öffnungen 124 in Fig. 3 entsprechende Einrichtung vorhanden ist,

Der Zufuhrring 168 ist entsprechend dem Zufuhrring in den Fig. 1 bis 4 ausgebildet und sitzt in der schmaleren inneren Umfangsnut 174 des Gießrings 166, hat aber einen etwas geringeren Innendurchmesser als der Ring.Ferner fluchtet die Oberseite des Zufuhrrings mit dem Boden der Nut 172 mit größeren Durchmesser in dem Gießring.

Der Niederhaltering 170 liegt auf der Oberseite des Gießrings 166 in der Nut 172 auf und überlagert den Außenumfang des Zufuhrrings 168. Eine Serie von entlang dem Umfang versetzten Bohrungen 194 in dem Niederhaltering fluchten mit einer entsprechenden Serie von Gewindebohrungen 196 in dem Boden der Nut 172, um das Einschrauben von Kopfschrauben 198 zu ermöglichen, welche den Zufuhrring auf dem Gießring halten.

Der untere Abschnitt 154 der Gießeinrichtung weist zwei übereinander angeordnete Ringe 200 und 202 auf, welche die Kühlkammer 160 begrenzen. Der obere Ring 20 hat einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt. Der untere Ring 202 ist mit Nuten entlang dem Innenumfang und dem Außenumfang versehen,- die mit dem Kanal 204 in dem oberen Ring 200 zusammenpassen. Kopfschrauben 206 dienen zur Befestigung der beiden Ringe aneinander. Zwei Ringnuten 208 sind in den Nuten 210 des oberen Rings vorzusehen, um zwei elastomere O-Ringe 212 zu begrenzen, die zur Abdichtung der Kühlkammer 204 dienen. Der Kühlkammer 204 wird flüssiges Kühlmittel mit einer nicht dargestellten Einrichtung zugeführt, und das Kühlmittel gelangt auf die Oberfläche des unteren Abschnitts 154 durch eine Serie von in ümfangsrichtung

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versetzten Öffnungen 214 auf der Oberseite des oberen Rings 200.

Die Oberseite des unteren Abschnitts 154 ist an die Ausnehmung 178 im Boden des oberen Abschnitts 152 angepaßt, um eine übereinanderliegende Anordnung der Abschnitte zu ermöglichen. Bevor jedoch die Abschnitte zusammengesetzt werden, wird ein Satz von Stiften 216 in einer Reihe von winkelig versetzten Öffnungen 128 entlang dem Innenumfang des unteren Abschnitts auf der Oberseite des oberen Rings 200 angeordnet. Die Stifte 216 dienen als Abstandshalter und liegen an der Oberseite der Ausnehmung 178 an, wenn der äußere Umfangsteil des unteren Abschnitts an der Rippe 182 und die Schulter 184 an dem Außenumfang der Ausnehmung anliegt. Die innere Umfangsflache 220 des oberen Rings 200 des unteren Abschnitts ist mit Nuten versehen, um eine überhängende ringförmige Lippe 222 an der Oberseite davon zu bilden, entsprechend der Lippe 86 bei dem Ausführungsbeispiel in den Ficj. 1 bis 3. Die Lippe 222 begrenzt zusammen mit dem Vorsprung 180 des oberen Abschnitts 152 die Öffnung 224 eines Ringkanals 156, der zwischen den beiden Abschnitten in dem Spalt zwischen den Stiften 216 gebildet ist. Bei der Benutzung dient der Kanal 156 zur Zufuhr von Kühlmittel aus der Kammer 160 durch die Öffnungen 214. An der Rippe 182 wird das in die Nut 186 eingeleitete Gas in eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten Gasstrahlen (der Pfeil 226) unterteilt, die aus den Ausnehmungen 192 der Rippe austreten, um in die Kühlmittelströmung Ketten von winzigen diskreten Gasbläschen einzuleiten, wie es bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 4 mit Hilfe der Membran 122 erfolqt. Die kettenförmigen Gasbläschen 226 gelangen in das Kühlmittel, jedoch mit Hilfe eines seitlichen Ausläufers 227, der linienförmig ausgerichtet mit dem Kanal 156 ist, radial &eegr; ißerhalb der Cffnungpn 214.

Kopfschrauben 228 dienen zum Verschrauben der beiden Abscihilifcte 152 Und 154/ Wenn die CSleßeiniiiGhfcUhg zusammengesetzt wird. Bin elastomere^ ö-Ring 230 ist in einer Rihgnut 2 32 entlang dem Außenuwfang des unteren Abschnitts 154 auf dessen Oberseite angeordnet/ UW das Gaszufuhirsystent

-20-dichten, so daß kein Gas aus der Nut 186 austreten kann.

Weitere Kopfschrauben 234 dienen zur Befestigung des Heißkopfs 143 an der Gießeinrichtung 146, sowie zur Halterung der betreffenden Komponenten 162,164 des Heißkopfs.

Das in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 bis 3 insoweit, als gleiche Bezugszeichen vorgesehen sind. Das Ausführungsbeispiel in den Fig. 8 bis 10 unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der Mittel, durch die Gasbläschen in die Kühlmittelströmung eingebracht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Gas vom Boden des Befestigungsrings 44 zugeführt und gelangt in den Kanal 46'' zwischen dem Gieß- und dem Befestigungsring auf der Unterseite des Kanals. Wie bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 ist die äußere Umfangsnut 74 des Befestigungsrings derart ausgebildet, daß der Befestigungsring zuerst in den Gießring eingeschoben werden kann und dann einen verringerten Durchmesser bildet, um den Kanal 46''' zwischen •rlen Ringen zu begrenzen. Die so zwischen der Abstufung 80 auf dem Flansch 76 des Befestigungsrings gebildete zusätzliche geringe Abstufung 236 , die durch die Wand der Nut 74 begrenzt ist, wird nun als die Stelle für den Mechanismus verwandt, durch den die Gasbläschen in die Kühlmittelströmung eingeführt werden. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 werden aus Metall gebildete Ausflußöffnungen anstelle von durch eine Kunststoffmembran gebildete Ausflußöffnungen benutzt. Wie insbesondere aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, ist die Oberseite der zusätzlichen Abstufung 236 etwas -*bgerundet, und eine Reihe von in Winkelrichtung zueinander versetzten, radial einwärts und auswärts geneigten Ausflußöftnungen 23(3 sind vorgesehen, die durch Bohrungen oder sonstwie gebildet sind. Unter der Reihe von Öffnungen ist an der Ecke 248 zwischen den Abstufungen 80 und 236 fine Ringnut 240 vorgesehen, die spitzwinkelig zu den Abstufungen unter einem flacheren Winkel verläuft als derjenige der Öffnungen 238 selbst. Deif Nut 240 wird Gas durch eine Öffnung 242 zugeführt, die einen nach oben gerichteten Kanal Von dem Befestigungsring zu der Öffnung bildet. Die Einlaßöffnung 244 des Kanals 242

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für die Gaszufuhr ist mit einer Gegenbohrung mit einem Gewinde versehen, mit dem der Nippel 246 eines Gaszufuhrschlauchs 247 wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verbunden werden kann. Die Nut 240 ist an der Ecke 248 zwischen den Abstufungen versenkt, um einen O-Ring 250 aufzunehmen, der zum Verschließen der Nut über der Stelle dient, an der der Kanal 242 sich dazu von unten her öffnet. Die als Ausflußöffnungen ausgebildeten Bohrungen 2 38 schneiden die Nut unter dem CD-Ring 250, so daß das der Nut durch den Kanal 242 zugeführte j Gas in rlen Kanal 46™ durch die Öffnungen 238 gelangt. Dabei j wird die Gasströmung in eine Vielzahl von Gasstrahlen unterteilt, die nach oben in den Kanal durch einen kurzen Ausläufer 251 unter den Öffnungen 64 für die Kühlmittelzufuhr aus der Kammer 14 gelangen

Bei allen Ausführungsbeispielen wird die Zufuhrrate zu den Schläuchen 118 oder 247 zu den betreffenden Einheiten relativ zu der Kühlmittelströmung gesteuert, und zwar mit Hilfe einer Steuereinrichtung 252, die das zugeführte Gasvolumen bestimmt. Durch diese Einrichtung wird gewährleistet, daß die Gasströmung in der beschriebenen Weise unterteilt wird, wenn sie durch die betreffenden Ausflußöffnungen 124,194 beziehungsweise 338 der j beschriebenen Ausführungsbeispiele austritt. Die Steuereinrichtung für die Gaszufuhr enthält ferner ein Rückschlagventil

253 oder dergleichen Einrichtung, welche eine Rückströmung von Flüssigkeit in die Einrichtung verhindert, wenn kein Gas dem Mechanismus zugeführt wird, der zur Ausbildung der Gasbläschen dient.

Bekanntlich kann die Kühlrate, mit welcher der aus einer Kokille austretende Strang gekühlt wird, durch Messung der Tiefe der Zwischenfläche zwischen dem flüssigen und dem verfestigten Metall bestimmt werden, also mit Hilfe der Tiefe des Sumpfs

254 in Fig. 5. Wenn die effektive Kühlrate ansteigt, wird die Tiefe des Sumpfs verringert. Wenn dagegen die Kühlrate absinkt, wird der Sümpf tiefet.

Es wurden Versucht zur Bestimmung der Tiefe des Sumpfs Von geschmolzenem Aluminium in einem Aluminiumstrang durchgeführt, wobei ein Vorhang aus Kühlmittel auf den austretenden Metall-

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strang aufgebracht wurde, und zwar mit Gasbläschen oder ohne die Erzeugung von Gasbläschen in dem Kühlmittelstrom. Als

^r Kühlmittel wurde Wasser verwendet, das durch eine Öffnung mit einer Breite von 1,5 mm aufgebracht wurde. Eine Aluminiumlegierung 60,63 wurde mit einer Arbeitsgeschwindigkeit ! von 152 mm pro Minute bei einer Metalltemperatur von 690⁰C

+ 4°C vergossen. Die Wassertemperatur betrug 10⁰C. Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, wurde das Wasservolumen von (0,8 - 1,6) * 3,8 1 pro Minute pro Einheiten von 25 mm des ,, Umfangs geändert.

Bei einer Versuchsreihe wurde das Wasser auf den Aluminiumstrang gerichtet, wobei, das Wasser keine Gasbläschen enthielt. Bei einer anderen Versuchsreihe wurde eine Wasserströmung zugeführt, die ein Luftvolumen von etwa 13 1 pro j Minute pro 25 mm des Umfangs enthielt. Fig. 11 zeigt eine

• graphische Darstellung der Tiefe des Sumpfs in Einheiten von

L 2 5 mm in Abhängigkeit von dem Wasservolumen, wobei sich die

f obere Kurve A ergibt, falls keine Luftzufuhr erfolgte,

während sich die untere Kurve U ergibt, wenn eine Luftzufuhr &igr; von 1,3 1 pro Minute pro 25 mm des Umfangs erfolgte. Der ; Effekt ist stärker ausgeprägt bei niedrigen Strömungsraten ' de". Kühlwassers, wird aber schwächer bei der höheren auf der f Abszisse aufgetragenen Strömungsraten.

Die Sumpftiefe wurde durch Einsetzen einer kleinen Metall- |: stange in die Ko! ille von deren Oberseite her festgestellt, welche Metallstange abgesenkt wurde, bis die verfestigte

Oberfläche des Aluminiumkörpers unter der Schmelze erreicht wurde. Der Metallstab wurde nur kurzzeitig in die sich verfestigende Metallschmelze eingesenkt und es wurde bestimmt, ! wie weit der Metallstab nach unten vorragte, als die verfestigte Zwischenfläche erreicht wurde, um die Tiefe des Sumpfs zu ermitteln.

Zusammenfassend werden die wesentlichen Merkmale der Erfindung darin gesehen, daß bei den beschriebenen Ausführungsbej spielen eine verhältnismäßig genaue Steuerung de* Kühlrate erzielt werden kann. Wenn an die Kuhlmittelzufuhifloitung 4 6 eine Gas-Zuführleitung 102 angeschlossen Wird, und im Anschlußbereich

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Gasstrahlaustfittsöffnutlgen 124,192 beziehungsweise 238 Vorgesehen sind/ um in der Kühlmittelströmung Gasbläsdheh zu erzeugen« Die Gääbläsdhen enthaltende Kühlmittelstfömung erfährt dadurch eifie Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit * Dadurch kann erzielt werden, daß eine Dampfschicht auf der Metalloberfläche beseitigt wird. Ferner kann durch Änderung der Gaszufuhr erreicht werden, daß die Kühlrate geändert wird, so daß es auch möglich ist, in der anfänglichen Betriebsstufe die Bildung einer Dampfschicht dureh Beendigung der Luftzufuhr zuzulassen. Ferner kann eine geeignete Kühlrate erzielt werden, wenn der verfügbare Wasserdruck zu gering ist oder wenn die Temperatur des verfügbaren Kühlwassers zu hoch ist.

Claims

11.Nov.1987 &Egr;/&Agr;&KHgr; G 8710135.1 - Wagstaff -24- Meine Akte: G-5434/Gbm

Anmelderin: Wagstaff Engineering,Inc.,North 3910 Flora Road,

liSSfe9Si:=iIliii=yi Schutzansprüche

1. Einrichtung zum Stranggießen von Metall, mit einer Kokille mit einem in deren Körper begrenzten ringförmigen Kühlmittelzufuhrkanal, der in den Formhohlraum der Kokille mündet und durch den eine Kühlmittelströmung der Oberfläche des aus der Kokille austretenden Metallstrangs zuführbar ist,dadurch gekennzeichnet,daß an den ringförmigen Kuhlmittelzufuhrkanal (46;46"'; 156)innerhalb des Körpers der Kokille (18) ein ringförmiger Gaszufuhrkanal (94;138;186;240) über ein Gasstrahl-Austrittsöffnungen aufweisendes Zwischenelement (122,124; 182,192; 236,238) angeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzaichnet, daß der ringförmige Kuhlmittelzufuhrkanal (46; 156; 46 "')mit einer Mündungsöffnung (90;224) mit der Umgebungsatmosphäre in der Kokille angrenzend an deren unteres Ende (60) in Verbindung stiht, Jm die Kühlmittelströmung auf die Oberfläche des Strangs bein¹ Austritt aus der Kokille zu richten, daß eine Zufuhreinrichtung (14;134) für flüssiges Kühlmittel an den ringförmigen Zufuhrkanal angeschlossen ist, daß eine ringförmige Gasverteilungskammer (94;138;186;240) den Zufuhrkanal in dem Körper der Kokille umgibt, daß die Kammer mit dem Kanal über e^ien ringförmigen Schlitz (126; 182;136) verbunden ist, der in Strömungsrichtung vor der Austrittsöffnung des Kanals an dem Umfang der Kühlmittelströmung angeordnet ist, und daß eine Druckgaszuführeinrichtung (102;140;188;242) an die ringförmige Verteilkammer angeschlossen ist, an welcher Zuführeinrichtung die Gasstrahl-Austrittsöffnungen (124;192;238)zu dem Kanal ausgebildet sind, um die Gasströmung in eine Vielzahl von Gasstrahlen zu unterteilen, wenn das Gas durch den Schlitz austritt, so daß im Falle eines praktisch in der Kühlmittelflüssigkeit unlöslichen Gases das Gas

in die Kühlmittelströmung in der Form von Gasbläschen gelangt, die getrennt voneinander bleiben und sich nicht in der Strömung auflösen, wenn diese durch die Öffnung des
Kanals austritt und auf den Metallstrang auftrifft.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Unterteilung der Gasströmung in Gasstrahlen Mittel in dem Schlitz aufweisen, die eine Vielzahl von Austrittsöffnungen bilden, durch die die Gasströmung zwangsläufig strömt, wenn sie in den Kühlmittelkanal aus der Gasverteilkammer gelangt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnunger. an einem perforierten Streifen in
dem Schlitz vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine perforierte plastische Kunststoffmembran (122) in dem Schlitz zwischen der Gasverteilkammer und dem Kühlmittelkanal angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein perforiertes oder feingekerbtes Metallband in dem
Schlitz zwischen der Gasverteilkammer und dem Kühlmittslkanal angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Kanals in Strömungsrichtung hinter dem Schlitz im wesentlichen geradlinig ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Kanals in Strömungsrichtung hinter dem Schlitz gekrümmt ausgebildet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 2, andrsvh gekennzeichnet, daß der Teil des Kanals in Strömungsrichtung hinter dem Schlitz einspringend ausgebildet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausläufer an dem Umfang des Kanals vorgesehen ist, der kolineälf mit dem Teil des Kanals in Strömungsrichtung hinter¹ dem Schlitz verläuft,und daß die GasaustrittSeinrichtung d&n Austritt des Gases in den Ausläufer ermöglicht.

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-Zoll« Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Kältekammer um die Achse des Innenraüms in dem Körper der Kokille angeordnet ist» und daß durch die Kühlmittelzüführeinrichtung das Kühlmittel in den Kanal durch die ringförmige llaltekammef zum Kühlen der Kokille eingeleitet wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Haltekammer in der Höhe des Innenraums der Kokille angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet, uäS

die Haltekammer in einer Höhe angeordnet ist, welche derjenigen entspricht, in der das Kühlmittel auf den austretenden Strang auftrifft.

14.Einrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an den Formhohlraumjbin Kingmiten (72) aufweisender Zuführring (42) aus Graphit angeordnet i*>t,durch den ein Fluid aus Öl und Gas einem Oberflächenbereich des Metallstrangs oberhalb der Mündungsöffnung (90) für Kühlmittelflüssigkeit zuführbar ist.

15.Einrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgas-Zuführeinrichtung eine Ventileinrichtung (253) enthält, J um eine Rückströmung des Druckgases aus dem Kühlmittel- I

kanal zu verhindern. |

16. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß

die Kokille aus zusammengebauten Teilen besteht, und daß |

die Gasverteilkammer die Form einer Nut in der Stirn- |

fläche eines Teils aufweist, die gegenüber der Stirn-• fläche eines anderen Teils liegt, wenn die Teile zusammengebaut sind.

17» Einrichtung nach Anspruch 16_r dadurch gekennzeichnet, daß &igr;·

der Kühimittelkanal durch die Stirnflächen der betreffenden /;

Teile begrenzt ist, rnd daß ein Streifen in der Nut an- i

geordnet ist, der Perforationen aufweist und die Gas- |

strömung in eine Vielzahl von Strahlen unterteilt, wenn i.

das Gas durch das Mundstück der Nut austritt. I

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&Ogr;* Einrichtung nach Anspruch 16< dadurch gekennzeichnet* daß der Kühlmittelkanai durch die genannten Stirnflächen der betreffenden Teile begrenzt ist/ und daß ein Streifen von einem Teil, der in dem Schlitz auf der Stirnfläche davon vorgesehen ist, perforiert und feingekerbt ausgebildet ist, Um die Gasströmung in eine Vielzahl von Strahlen zu unterteilen, wenn das Gas durch den Streifen austritt.