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EP0268143A2 - Verfahren und Kokille zum Stranggiessen von Metall-, insbesondere von Stahlsträngen - Google Patents

Verfahren und Kokille zum Stranggiessen von Metall-, insbesondere von Stahlsträngen Download PDF

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Publication number
EP0268143A2
EP0268143A2 EP87116203A EP87116203A EP0268143A2 EP 0268143 A2 EP0268143 A2 EP 0268143A2 EP 87116203 A EP87116203 A EP 87116203A EP 87116203 A EP87116203 A EP 87116203A EP 0268143 A2 EP0268143 A2 EP 0268143A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
strand
walls
bath level
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP87116203A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0268143A3 (de
Inventor
Adalbert Röhrig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Concast Standard AG
Original Assignee
Concast Standard AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Concast Standard AG filed Critical Concast Standard AG
Publication of EP0268143A2 publication Critical patent/EP0268143A2/de
Publication of EP0268143A3 publication Critical patent/EP0268143A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/045—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for horizontal casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous casting of metal with the features of the preamble of claim 1, or a mold with the features of the preamble of claim 5.
  • the casting metal is fed from an intermediate container into the mold in an open pouring stream or via a pouring tube.
  • the mold can be arranged vertically, at an angle, or horizontally.
  • a strand crust solidifies within the mold, which generally has cooled copper walls, and after it emerges from the mold, encloses the liquid core.
  • the strand crust shrinks and pulls irregularly away from the individual mold walls.
  • molds are provided with a converging mold cavity in the direction of the strand.
  • a multi-stage continuous casting mold which consists of an upper and a lower part.
  • the upper part of the mold is designed as a closed tubular body and the lower part has cooled walls that can move independently of one another. Both between the upper and lower part and between the individual walls are larger areas at the corners surface of the mold cavity is open, so that openings in the strand shell cannot be stopped at these points by the mold walls. Furthermore, higher casting speeds are limited within such molds, despite good strand cooling.
  • a continuous casting mold with a rectangular cross section which has four plates which are arranged in a frame or on a base plate. With their cooled wall surfaces, the four plates form a mold cavity. At the four corners of the mold cavity, a cooled mold wall surface meet with an end face of an adjacent mold wall surface and form butt joints. The four molded walls are clamped together using lock screws. Between each mold wall and the frame are further set screws that allow adjustment of the mold cavity. During the casting operation, the mold cavity remains rigidly screwed on, regardless of the current geometry of the solidifying strand.
  • the invention has for its object to provide a method and a mold that overcomes the disadvantages mentioned and in particular further reduces the risk of breakthrough, allows higher casting speeds and improves the quality even with strands with difficult-to-cast steel qualities.
  • the method according to the invention and the device according to the invention for the first time, create a mold with movable walls which automatically act elastically against the solidified strand crust in accordance with the current strand geometry and which has no stomata at the corners. This reduces the risk of breakthrough even at higher casting speeds, and at the same time improves the strand quality, especially with regard to surface defects. Due to the optimal automatic elastic adjustment of the mold walls to the current strand geometry, strands can be cooled more evenly at different casting speeds, or strands with different steel qualities within the mold. However, the irregular cooling seen between the mold and the solidifying strand crust during horizontal or oblique strand casting over the strand periphery can be significantly improved. If appropriate measures are taken, gravity can also be compensated for.
  • the walls can move resiliently into the strand cavity when the mold is empty.
  • the strand cross section is undershot.
  • the mold walls are resiliently adjusted against a start-up head cross-section that is adapted to the nominal cross-section of the mold exit.
  • the mold walls can also be held by force devices on a corresponding nominal size cross section until a sufficiently strong strand shell has solidified, which can absorb the elastic adjustment of the walls without damage.
  • the mold walls of which are between the mold entrance and the Ko have no interruption in the mold exit, it is particularly advantageous if the mold walls are set elastically in or above the bath level area against a caliber part adapted to the strand nominal cross-section.
  • This part of the caliber remaining during the casting operation can have the shape of a thin-walled ring and can consist, for example, of copper.
  • a closed casting system such as when casting in a horizontally arranged mold, it can be an additional advantage if the caliber part is connected to a pouring tube.
  • the elastic adjustment of all four walls not only prevents air from entering, especially when casting at an angle or horizontally, it also provides a good seal against the escape of cast metal, even when the mold is oscillating and the caliber part is stationary.
  • the elastically adjustable mold walls can be used with their strength equipment, e.g. Piston cylinder units, make movements transverse to the direction of the run.
  • the mold walls can also be pivotable with elastic force devices in addition to a parallel displacement.
  • the casting cone can automatically enlarge or reduce at any time around axes parallel to the mold wall surface and thus adapt to the current shrinkage of the strand crust.
  • Power devices or power components that act parallel to the mold wall prevent the gap joints in the corners of the mold cavity from opening.
  • exemplary embodiments can be advantageous, the mold walls of which are separated between the area of the nominal bath level and the area below the nominal bath height and have a butt joint between these two parts that seals against breakthroughs in the strand crust.
  • the mold is proposed walls in the area of the target bath level as a tubular body or as a plate mold with two broad and two narrow sides.
  • any length ratio for the bath level area and the area below the level can be selected for mold walls that are separated by their length.
  • the range of the target bath level height can have a tolerance range of the bath level of, for example, ⁇ 2 cm and areas of two max. 10 cm.
  • the mold walls arranged on a partial length of the mold cavity in the region below the target bath level are additionally equipped with elastic force devices for elastic adjustment against the mold walls in the region of the target bath level.
  • Fig. 1 and Fig. 2, 2 is a mold for the continuous casting of metal strands with a polygonal, for example rectangular, cross-section. It consists of a frame 3 in which four mold walls 5, 6, 7 and 8 are arranged. These mold walls 5 - 8 form with their cooled mold wall surfaces 10, 11, 12 and 13 a mold cavity 15. Each cooled mold wall surface 10 - 13 collides with one end face 16, 17, 18 and 19 of an adjacent mold wall and forms a butt joint that is sealed against breakthroughs , e.g. 20th
  • the mold walls 5 - 8 are resiliently supported with respect to the frame 3 over the entire length of the mold.
  • force devices 22 such as springs, piston cylinder units etc.
  • the mold walls 5-8 can be set automatically against the solidified strand shell 24 in accordance with the current strand geometry.
  • the mold walls have a range of motion into the nominal cross section of the strand to be cast, or away from the nominal cross section.
  • a caliber part 28 is clamped in above the nominal bath level 27, which is adapted to the strand nominal cross section on the pouring side.
  • the mold walls 5 - 8 are thus arranged substantially immovably in the area of the nominal bath level 27 on a predetermined nominal cross section for a strand 30 to be cast.
  • a time is fixed during casting hold, and the bath level 31 has not yet reached the target bath level 27.
  • a start-up head 33 with seals 34 seals the mold outlet at this time.
  • the elastically adjustable mold walls 5 - 8 can abut against a predetermined dimension 36 of the starting head 33 during the casting period, which corresponds to the nominal dimension of the mold cavity on the strand exit side.
  • the strand shell 24 must be sufficiently resistant to the pressure of the mold walls 5-8 in terms of its compressive strength.
  • the mold walls 5 - 8 can be kept in place of the start-up head 33 by other means, such as piston-cylinder units, spindles, caliber rings, etc., on a corresponding nominal cross-section.
  • the mold walls 5 - 8, or their mold wall surfaces 10 - 13 can perform limited pivoting movements about horizontal and vertical or vertical tilt axes 40 or 38 parallel to each mold wall surface and thereby follow the geometry of the cast strand.
  • An eccentric 41 is intended to indicate that the mold 2 oscillates during casting and / or is exposed to high-frequency vibrations.
  • 8 mold walls 50 form an octagonal, aperture-like mold cavity 51 in a mold 49.
  • the mold walls 50 are supported by a frame 52 and are pressed against one another and against a strand crust of a cast strand, not shown, by force devices 54.
  • Two force devices 54 which are generally arranged one above the other per mold wall, generate forces or force components that are directed essentially transversely to the mold wall surface 55 of the mold wall 50.
  • Dash-dotted lines indicate a position displaced into the mold cavity by transverse movement or pivoting of some mold walls 50.
  • Such mold walls can not only adapt to the geometry of a cast strand, they can also be set to a new strand format during and outside the casting operation.
  • Each mold wall 50 can be assigned additional force devices 57 which act essentially parallel to the mold wall surface 55 and ensure that the gap joints always remain closed and are therefore sealed against steel flowing out of the strand shell.
  • the arrows 58, 59 shown instead of the force devices 54, 57 indicate force devices or force components of such.
  • a force device according to arrow 59 can be arranged such that force components act simultaneously on the mold wall 50 parallel and transversely to the mold wall surface 55.
  • 61 denotes a pouring spout or a pouring tube in a horizontal continuous casting installation, which is connected to a distributor vessel (not shown).
  • the pouring tube 61 protrudes into a mold cavity 62 of a horizontally arranged mold 63.
  • the part 64 thus has the function of a caliber part like the caliber part 28 in FIG. 1.
  • Mold walls 65, 65 ⁇ which are resiliently mounted in a frame 66, resiliently stand against the pouring tube 61.
  • An end face 67 of the pouring tube 61 directed against the mold cavity 62 can, for example, be provided with a boron nitride layer.
  • An outer surface 68 of the pouring tube 61 which is in frictional contact with the oscillating walls of the mold 63, can be produced or coated with metal, metal ceramic or another abrasion-resistant, high-temperature-resistant coating.
  • a device 70 is provided for a lubricant supply.
  • the gravity of the cast strand can coexist on one or more lower mold walls 65 ⁇ during horizontal and oblique casting be taken into account. Gravity could also be compensated for by known electromagnetic fields.
  • cooled mold walls 78 with elastic force devices 79 are movably arranged.
  • the mold walls 78 can be held in their desired position by the force devices 79 or by other means when a new strand is cast on. While the casting operation is running, you can automatically attach yourself to the strand according to the current strand geometry.
  • the mold walls 78 are separated from the mold walls 81 transversely to the strand running direction 82.
  • a butt joint 83 sealing against breakthroughs of the strand shell can be achieved if the mold walls 78 can be adjusted against the mold walls 81 with additional elastic force devices 84, such as springs etc., in the opposite direction to the strand running direction 82.
  • the structure of the mold in the area 75 below the target bath level 77 can in principle be chosen as in FIG. 2 or 3.
  • the walls are pressed against the mold cavity 76 or against a strand located therein, for example with force devices 79 arranged obliquely to the mold wall surface 86.
  • a triangle of forces 85 shows the distribution of the forces, the force component 85 ⁇ directed transversely to the mold wall surface 86 being greater than the force component 85 ⁇ directed parallel to the mold wall surface 86.
  • the mold walls 81 can, as shown in FIG. 7, be constructed as a seamless tubular body 91 or, as in FIG. 8, as a plate mold with two narrow sides 93, which are clamped between two broad sides 92.
  • This mold part can also be designed as a block mold.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Beim Stranggiessen von Metall wird durch Wärmeentzug innerhalb einer Kokille (2) eine Strangschale (24) gebildet, die sich entsprechend dem momentanen Kontakt zwischen Strangschale (24) und Kokillenwand (10, 12) weiter abkühlt. Durch Kontraktion der Strangschale (24) kann sich diese von der gekühlten Kokillenwand (10, 12) abheben. Unregelmässige Kühlung, Risse und/oder Durchbrüche innerhalb der Kokille oder kurz nach dem Kokillenaustritt können die Folge sein. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, während des Giessbetriebes den Querschnitt des Kokillenhohlraumes (15) im Badspiegelbereich (27) auf ein vorbestimmtes Strangsollmass einzustellen und zu halten. Im Bereich unterhalb des Badspiegels (27) sollen jedoch die Kokillenwände (5, 7) unter Anwendung eines blendenartigen Kokillenaufbaukonzeptes an den Stossfugen gegen Durchbrüche abgedichtet und gleichzeitig elastisch gegen die gebildete Strangschale (24) entsprechend der momentanen Stranggeometrie angestellt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggiessen von Metall mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1, bzw. eine Kokille mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 5.
  • Beim Stranggiessen von Metall-, insbesondere von Stahl­strängen wird aus einem Zwischenbehälter das Giessmetall in einem offenen Giessstrahl oder über ein Giessrohr der Kokille zugeführt. Die Kokille kann dabei vertikal, schräg, oder horizontal angeordnet sein. Innerhalb der Kokille, die in der Regel gekühlte Kupferwände aufweist, erstarrt eine Strangkruste, die nach ihrem Austritt aus der Kokille den flüssigen Kern umschliesst. Je nach der momentanen Kühlung innerhalb der Kokille schwindet die Strangkruste und zieht sich dabei unregelmässig von den einzelnen Kokillenwänden weg. Um dies zu verhindern, werden Kokillen in Stranglaufrichtung mit konvergierendem Formhohlraum ver­sehen.
  • Aus der DE-B2 27 58 514 ist eine mehrstufige Stranggiess­kokille bekannt, die aus einem Ober- und einem Unterteil besteht. Der Oberteil der Kokille ist als geschlossener Rohrkörper ausgebildet und der Unterteil weist unabhängig voneinander bewegliche, gekühlte Wände auf. Sowohl zwi­schen dem Ober- und dem Unterteil als auch zwischen den einzelnen Wänden sind an den Ecken grössere Flächenberei­ che des Kokillenhohlraumes offen, so dass Durchbrüche in der Strangschale an diesen Stellen durch die Kokillenwände nicht abgestoppt werden können. Im weiteren sind höhere Giessgeschwindigkeiten trotz guter Strangkühlung innerhalb solcher Kokillen begrenzt.
  • Aus der GB-PS 977 433, die den Oberbegriff bildet, ist eine Stranggiesskokille mit rechteckigem Querschnitt be­kannt, die vier Platten aufweist, die in einem Rahmen oder auf einer Grundplatte angeordnet sind. Die vier Platten bilden mit ihren gekühlten Wandflächen einen Formhohlraum. An den vier Ecken des Formhohlraumes stossen je eine ge­kühlte Formwandfläche mit einer Stirnseite einer benach­barten Formwandfläche zusammen und bilden Stossfugen. Die vier Formwände sind mittels Schlossschrauben zusammenge­spannt. Zwischen jeder Formwand und dem Rahmen sind im weiteren Stellschrauben angeordnet, die eine Verstellung des Formhohlraumes ermöglichen. Während des Giessbetriebes verbleibt der Formhohlraum unabhängig von der momentanen Geometrie des erstarrenden Stranges starr verschraubt. Je nach der Kühlung und dem Schwindverhalten des Stranges bilden sich unterhalb des Badspiegels zwischen der Strang­kruste und der Kokillenwand grössere oder kleinere Luft­spalte, die eine gleichmässige Kühlung verhindern. Dadurch können Strangfehler, insbesondere Oberflächenfehler, wie Risse etc., entstehen, die in extremen Fällen zu Durchbrü­chen führen können. Höhere Giessgeschwindigkeiten sind, bedingt durch die unregelmässige Kühlung in der unteren Kokillenhälfte mit dieser Kokille ebenfalls nicht möglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Kokille zu schaffen, die die genannten Nachteile überwindet und insbesondere das Durchbruchrisiko weiter vermindert, höhere Giessgeschwindigkeiten zulässt sowie die Qualität auch bei Strängen mit schwierig zu giessenden Stahlqualitäten verbessert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Summe der Merkmale von Anspruch 1 oder Anspruch 5 gelöst.
  • Das erfindungesgemässe Verfahren bzw. die erfindungsge­mässe Vorrichtung schaffen erstmals eine Kokille mit beweg­lichen Wänden, die sich elastisch gegen die erstarrte Strangkruste entsprechend der momentanen Stranggeometrie selbsttätig anstellen und die keine Spaltöffnungen an den Ecken aufweist. Dadurch vermindert sich das Durchbruchrisi­ko auch bei höheren Giessgeschwindigkeiten, und gleichzei­tig verbessert sich die Strangqualität, insbesondere bezüg­lich Oberflächenfehler. Durch die optimale selbsttätige elastische Anstellung der Kokillenwände an die momentane Stranggeometrie können Stränge auch bei unterschiedlichen Giessgeschwindigkeiten, oder Stränge mit unterschiedlichen Stahlqualitäten innerhalb der Kokille gleichmässiger ge­kühlt werden. Es kann aber auch die beim Horizontal- oder Schrägstranggiessen über den Strangumfang gesehen unregel­mässige Kühlung zwischen der Kokille und der erstarrenden Strangkruste wesentlich verbessert werden. Bei entsprechen­den Massnahmen kann zusätzlich die Schwerkraft kompensiert werden.
  • Bei Kokillen mit elastisch anstellbaren Wänden können sich die Wände bei einer leeren Kokille federnd in den Strang­hohlraum hineinbewegen. Der Strangquerschnitt wird dabei unterschritten. Gemäss einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, bei Giessbeginn im Bereich unterhalb des Badspiegels die Kokillenwände elastisch gegen einen dem Sollmassquerschnitt des Kokillenausganges angepassten Anfahrkopfquerschnitt anzustellen. Die Kokillenwände können bei Giessbeginn aber auch durch Kraftgeräte auf einem entsprechenden Sollmassquerschnitt so lange gehalten werden, bis eine genügend starke Strangschale erstarrt ist, die die elastische Anstellung der Wände schadlos aufnehmen kann.
  • Bei Kokillen, deren Wände zwischen Kokilleneingang und Ko­ killenausgang keine Unterbrechung aufweisen, ist es beson­ders vorteilhaft, wenn die Kokillenwände im bzw. über dem Badspiegelbereich gegen einen dem Strangsollmassquer­schnitt angepassten Kaliberteil elastisch angestellt wer­den. Dieser während des Giessbetriebes verbleibende Kali­berteil kann die Form eines dünnwandigen Ringes aufweisen und beispielsweise aus Kupfer bestehen. Bei geschlossenem Giesssystem, wie z.B. beim Giessen in eine horizontal ange­ordnete Kokille, kann es von zusätzlichem Vorteil sein, wenn der Kaliberteil mit einem Giessrohr verbunden ist. Durch die elastische Anstellung aller vier Wände kann, ins­besondere beim schrägen oder horizontalen Giessen, nicht nur der Luftzutritt verhindert werden, es ist auch eine gute Abdichtung gegen einen Austritt von Giessmetall, auch bei oszillierender Kokille und stillstehendem Kaliberteil, möglich.
  • Die elastisch anstellbaren Kokillenwände können mit ihren Kraftgeräten, z.B. Kolbenzylindereinheiten, Bewegungen quer zur Stranglaufrichtung ausführen. Gemäss einem weite­ren Ausführungsbeispiel können die Kokillenwände mit ela­stischen Kraftgeräten neben einer Parallelverschiebung auch verschwenkbar sein. Der Giesskonus kann sich dadurch um parallel zur Formwandfläche liegende Achsen selbsttätig jederzeit vergrösseren oder verkleinern und so der momen­tanen Schwindung der Strangkruste anpassen. Kraftgeräte bzw. Kraftkomponenten, die parallel zur Formwand wirken, verhüten ein Oeffnen der Spaltfugen in den Ecken des Form­hohlraumes.
  • Anstelle von durchgehenden Wänden über die gesamte Länge der Kokille können Ausführungsbeispiele von Vorteil sein, deren Kokillenwände zwischen dem Bereich der Sollbadspie­gelhöhe und dem Bereich unterhalb der Sollbadspiegelhöhe getrennt sind und zwischen diesen beiden Teilen eine gegen Durchbrüche der Strangkruste dichtende Stossfuge aufwei­sen. Bei solchen Kokillen wird vorgeschlagen, die Kokillen­ wände im Bereich der Sollbadspiegelhöhe als Rohrkörper oder als Plattenkokille mit zwei Breit- und zwei Schmalseiten vorzusehen.
  • Je nach dem Format des zu giessenden Stranges, der Länge der Längsachse des Kokillenhohlraumes und/oder der Giess­geschwindigkeiten etc. kann bei Kokillenwänden, die über ihre Länge getrennt sind, ein beliebiges Längenverhältnis für den Badspiegelbereich und den Bereich unterhalb des Badspiegels gwählt werden. Im Sinne eines Ausführungsbei­spiels kann der Bereich der Sollbadspiegelhöhe einen To­leranzbereich des Badspiegels von beispielsweise ±2 cm und an diesen beidseits anstossende Bereiche von weiteren max. 10 cm aufweisen.
  • Neben einer Abdichtung des Kokillenhohlraumes gegen begin­nende Durchbrüche an den Strangkanten ist zusätzlich dafür Sorge zu tragen, dass bei Kokillenwänden, die über ihre Länge getrennt sind, keine Spalte quer zur Stranglaufrich­tung entstehen, die durchgebrochenen Stahl durchfliessen lassen. Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vor­gesehen, dass die auf einer Teillänge des Kokillenhohl­raumes im Bereich unterhalb der Sollbadspiegelhöhe angeordneten Kokillenwände zusätzlich mit elastischen Kraftgeräten für eine elastische Anstellung gegen die Kokillenwände im Bereich der Sollbadspiegelhöhe aus­gerüstet sind.
  • Im nachfolgenden werden anhand von Figuren Ausführungs­beispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kokille bei Giessbeginn,
    • Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel einer Kokille mit polygonalem Querschnitt,
    • Fig. 4 ein weiteres Beispiel einer Kokille in einer Horizontalstranggiessanlage,
    • Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Bei­spiel einer Kokille,
    • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig.5,
    • Fig. 7 einen Horizontalschnitt durch eine zur Hälfte dargestellte Rohrkokille und
    • Fig. 8 einen Horizontalschnitt durch eine zur Hälfte dargestellte Plattenkokille.
  • In Fig. 1 und Fig. 2 ist mit 2 eine Kokille zum Strang­giessen von Metallsträngen mit polygonalem, beispielsweise rechteckigem, Querschnitt bezeichnet. Sie besteht aus einem Rahmen 3, in welchem vier Kokillenwände 5, 6, 7 und 8 angeordnet sind. Diese Kokillenwände 5 - 8 bilden mit ihren gekühlten Formwandflächen 10, 11, 12 und 13 einen Formhohlraum 15. Jede gekühlte Formwandfläche 10 - 13 stösst mit je einer Stirnseite 16, 17, 18 und 19 einer benachbarten Kokillenwand zusammen und bildet eine gegen Durchbrüche dichte Stossfuge, z.B. 20.
  • Die Kokillenwände 5 - 8 sind in diesem Beispiel über die ganze Kokillenlänge federnd gegenüber dem Rahmen 3 abge­stützt. Durch Kraftgeräte 22, wie beispielsweise Federn, Kolbenzylindereinheiten etc., können die Kokillenwände 5-8 elastisch gegen die erstarrte Strangschale 24 entsprechend der momentanen Stranggeometrie selbsttätig angestellt wer­den. Die Kokillenwände haben einen Bewegungsbereich in den Sollquerschnitt des zu giessenden Stranges hinein, bzw. vom Sollquerschnitt weg. Begrenzungsbolzen 26, die als An­schlag dienen, begrenzen den Bewegungsweg vom Strang weg. Oberhalb der Sollbadspiegelhöhe 27 ist ein Kaliberteil 28 eingeklemmt, der dem Strangsollmassquerschnitt auf der Eingiessseite angepasst ist. Die Kokillenwände 5 - 8 sind somit im Bereich der Sollbadspiegelhöhe 27 auf einem vor­bestimmten Sollquerschnitt für einen zu giessenden Strang 30 im wesentlichen unbeweglich angeordnet.
  • In Fig. 1 ist ein Zeitpunkt während des Angiessens festge­ halten, und der Badspiegel 31 hat die Sollbadspiegelhöhe 27 noch nicht erreicht. Ein Anfahrkopf 33 mit Dichtungen 34 dichtet in diesem Zeitpunkt den Kokillenausgang ab. Die elastisch anstellbaren Kokillenwände 5 - 8 können während der Angiessperiode gegen ein vorbestimmtes Mass 36 des An­fahrkopfes 33 anschlagen, das dem Sollmass des Formhohl­raumes auf der Strangaustrittsseite entspricht. Wenn der Anfahrkopf 33 die Kokille 2 verlässt, so muss die Strang­schale 24 in ihrer Druckfestigkeit gegen die Anstellkraft der Kokillenwände 5 - 8 genügend widerstandsfähig sein.
  • Bei Giessbeginn können die Kokillenwände 5 - 8 anstelle des Anfahrkopfes 33 auch durch andere Mittel, wie Kolben­zylindereinheiten, Spindeln, Kaliberringe etc., auf einem entsprechenden Sollmassquerschnitt gehalten werden.
  • Im Beispiel gemäss Fig. 1 und 2 können die Kokillenwände 5 - 8, bzw. ihre Formwandflächen 10 - 13, beschränkte Schwenkbewegungen um zu jeder Formwandfläche parallele und horizontale oder vertikale Kippachsen 40 bzw. 38 ausführen und dadurch der Geometrie des gegossenen Stranges folgen.
  • Durch einen Exzenter 41 soll angedeutet werden, dass die Kokille 2 während des Giessens oszilliert und/oder hoch­frequenten Schwingungen ausgesetzt ist.
  • In Fig. 3 bilden 8 Kokillenwände 50 in einer Kokille 49 einen achteckigen, blendenartig aufgebauten Formhohlraum 51. Die Kokillenwände 50 werden von einem Rahmen 52 getra­gen und von Kraftgeräten 54 gegeneinander und gegen eine Strangkruste eines nicht dargestellten gegossenen Stranges angestellt. Zwei Kraftgeräte 54, die in der Regel überei­nander je Kokillenwand angeordnet sind, erzeugen dabei Kräfte oder Kraftkomponenten, die im wesentlichen quer zur Formwandfläche 55 der Kokillenwand 50 gerichtet sind. Strichpunktiert ist eine in den Formhohlraum hinein durch Querbewegung bzw. Verschwenkung einiger Kokillenwände 50 verschobene Stellung angedeutet.
  • Solche Kokillenwände können sich nicht nur der Geometrie eines gegossenen Stranges anpassen, sie können auch wäh­rend und ausserhalb des Giessbetriebes auf ein neues Strangformat eingestellt werden. Jeder Kokillenwand 50 können weitere Kraftgeräte 57 zugeordnet werden, die im wesentlichen parallel zur Formwandfläche 55 wirken und da­für sorgen, dass die Spaltfugen immer geschlossen bleiben und damit gegen ausfliessenden Stahl aus der Strangschale dicht sind. Die anstelle der Kraftgeräte 54, 57 dargestell­ten Pfeile 58, 59 deuten Kraftgeräte oder Kraftkomponenten von solchen an. Ein Kraftgerät gemäss Pfeil 59 kann so an­geordnet sein, dass auf die Kokillenwand 50 Kraftkomponen­ten gleichzeitig parallel und quer zur Formwandfläche 55 wirksam sind.
  • In Fig. 4 ist mit 61 ein Ausgussstutzen oder ein Giessrohr in einer Horizontalstranggiessanlage bezeichnet, der bzw. das mit einem nicht dargestellten Verteilergefäss verbun­den ist. Mit seinem Teil 64 ragt das Giessrohr 61 in einen Formhohlraum 62 einer horizontal angeordneten Kokille 63 hinein. Der Teil 64 hat somit die Funktion eines Kaliber­teiles wie der Kaliberteil 28 in Fig. 1. Kokillenwände 65, 65ʹ, die in einem Rahmen 66 federnd gelagert sind, stellen sich federnd gegen das Giessrohr 61 an. Eine gegen den Formhohlraum 62 gerichtete Stirnseite 67 des Giessrohres 61 kann beispielweise mit einer Bor-Nitrid-Schicht verse­hen sein. Eine Mantelfläche 68 des Giessrohres 61, die mit den oszillierenden Wänden der Kokille 63 in reibendem Kon­takt steht, kann mit Metall, Metallkeramik oder einem ande­ren abriebfesten, hochtemperaturbeständigen Ueberzug her­gestellt oder beschichtet sein. Um die Oberfläche des ge­gossenenen Stranges zu verbessern und/oder um die Reibung zwischen den Kokillenwänden 65 gegenüber der Mantelfläche 68 zu vermindern, ist eine Einrichtung 70 für eine Schmier­mittelzufuhr vorgesehen. Bei der Dimensionierung der durch Pfeile 71 angedeuteten Anstellkraft kann beim horizontalen und schrägen Giessen die Schwerkraft des gegossenen Stran­ges auf eine oder mehrere untere Kokillenwände 65ʹ mitbe­ rücksichtigt werden. Die Schwerkraft könnte auch durch bekannte elektromagnetische Felder kompensiert werden.
  • In Fig. 5 und 6 sind in einer Kokille 72 auf einer Teillän­ge 75 des Kokillenhohlraumes 76 in einem Bereich unterhalb der Sollbadspiegelhöhe 77 gekühlte Kokillenwände 78 mit elastischen Kraftgeräten 79 beweglich angeordnet. Die Ko­killenwände 78 können beim Angiessen eines neuen Stranges durch die Kraftgeräte 79 oder durch andere Mittel in ihrer Sollposition gehalten werden. Während des laufenden Giess­betriebes können sie sich selbsttätig der momentanen Stranggeometrie folgend an den Strang anlegen. Zwischen dem Bereich 80 der Sollbadspiegelhöhe 77 und dem Bereich 75 unterhalb der Sollbadspiegelhöhe 77 sind die Kokillen­wände 78 gegenüber den Kokillenwänden 81 quer zur Strang­laufrichtung 82 getrennt. Eine gegen Durchbrüche der Strangschale dichtende Stossfuge 83 kann erreicht werden, wenn die Kokillenwände 78 mit zusätzlichen elastischen Kraftgeräten 84, wie Federn etc., entgegengesetzt zur Stranglaufrichtung 82 gegen die Kokillenwände 81 anstell­bar sind.
  • Der Aufbau der Kokille im Bereich 75 unterhalb der Soll­badspiegelhöhe 77 kann grundsätzlich wie in Fig. 2 oder 3 gewählt werden. In Fig. 6 werden die Wände beispielsweise mit schräg zur Formwandfläche 86 angeordneten Kraftgeräten 79 gegen den Kokillenhohlraum 76 bzw. gegen einen darin be­findlichen Strang gedrückt. Ein Kräftedreieck 85 zeigt die Aufteilung der Kräfte, wobei die quer zur Formwandfläche 86 gerichtete Kraftkomponente 85ʹ grösser ist als die pa­rallel zur Formwandfläche 86 gerichtete Kraftkomponente 85ʺ.
  • Die Kokillenwände 81 im Bereich 80 der Sollbadspiegelhöhe 77 mit den beidseits an den Bereich 80 anstossenden Berei­chen 90, 90ʹ, die beispielsweise 10 - 20 cm lang sein kön­nen, insbesondere aber 10 cm nicht überschreiten, können eine Gesamtlänge zwischen 15 - 40 cm aufweisen.
  • Die Kokillenwände 81 können, wie in Fig. 7 dargestellt, als nahtloser Rohrkörper 91 oder wie in Fig. 8 als Plat­tenkokille mit zwei Schmalseiten 93, die zwischen zwei Breitseiten 92 eingeklemmt sind, aufgebaut werden. Dieser Kokillenteil kann auch als Blockkokille ausgebildet sein.

Claims (16)

1. Verfahren zum Stranggiessen von Metall-, insbesondere von Stahlsträngen, wobei das Metall in eine Kokille (2, 49, 63, 72) mit polygonalem Querschnitt einge­bracht wird, bei der in den Ecken des Kokillenhohl­raumes (15, 51, 62, 76) mindestens auf einer Teillänge der Kokille (72) in einem Bereich (75) unterhalb der Sollbadspiegelhöhe (27, 77) gekühlte Formwandflächen (10 - 13, 55) mit einer Stirnseite (16 - 19) einer benachbarten Kokillenwand (5 - 8) zusammenstossen und Stossfugen bilden und entlang dieser Formwandflächen (10 - 13, 55) durch Wärmeentzug eine Strangschale (24) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Quer­schnitt des Kokillenhohlraumes (15, 51, 62, 76) im Badspiegelbereich (27, 80) auf ein vorbestimmtes Strangsollmass eingestellt und in dem Bereich (75) un­terhalb der Sollbadspiegelhöhe (27, 77) die Kokillen­wände (5 - 8, 50, 65, 78) bei Anwendung eines blenden­artigen Kokillenaufbaukonzeptes gegen Strangschalen­durchbrüche abdichtend, elastisch gegen die gebildete Strangschale (24) entsprechend der momentanen Strang­geometrie angestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Giessbeginn im Bereich (75) unterhalb des Badspiegels (77) die elastisch anstellbaren Kokil­lenwände (78) auf einem entsprechenden Sollmass­querschnitt (36) so lange gehalten werden, bis eine genügend starke, mindestens teilweise selbsttragende Strangschale (24) erstarrt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, dass die Kokillenwände (78) im Bereich (75) un­terhalb des Badspiegels (77) selbsttätig parallel zur gekühlten Formwandfläche (10) und um parallel zur Form­ wandfläche (10) liegende Achsen (38, 40) verschwenkbar angestellt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Kokille (2) im bzw. über der Sollbadspiegelhöhe (27) gegen einen dem Strangsoll­massquerschnitt angepassten Kaliberteil (28) elastisch angestellt wird.
5. Kokille zum Stranggiessen von Metall-, insbesondere von Stahlstängen mit polygonalem Querschnitt, wobei mindestens auf einer Teillänge des Kokillenhohlraumes (15, 51, 62, 76) in einem Bereich (75) unterhalb der Sollbadspiegelhöhe (27, 77) gekühlte Formwandflächen (10 - 13, 55) mit einer Stirnseite (16 - 19) einer be­nachbarten Kokillenwand (5 - 8) zusammenstossen und Stossfugen bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenwände (81) im Bereich der Sollbadspiegelhöhe (80) auf einem vorbestimmten Sollquerschnitt für einen zu giessenden Strang im wesentlichen unbeweglich ange­ordnet sind und in dem Bereich (75) unterhalb der Soll­badspiegelhöhe (80) die Kokillenwände (78) mit elasti­schen Kraftgeräten (79) in den Sollquerschnitt hinein, bzw. vom Sollquerschnitt weg quer zur Stranglaufrich­tung (82) unter Beibehaltung gegen Strangschalendurch­brüche dichtender Spaltfugen beweglich angeordnet sind.
6. Kokille nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenwände (5 - 8, 50, 78) mit elastischen Kraftgeräten (22, 54, 79) zusätzlich zur Verschiebung parallel zur Formwandfläche (10 - 13, 55, 86) auch um parallel zur Formwandfläche (10 - 13, 55, 86) liegende Achsen (38, 40) verschwenkbar sind.
7. Kokille nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­net, dass die Kokillenwände (50) mit Kraftgeräten (54, 57) gegeneinander und gegen die Strangkruste an­stellbar sind und die Kraftgeräte Kräfte bzw. Kraftkom­ponenten (59, 85ʹ, 85ʺ) erzeugen, die quer und paral­lel zur Formwandfläche (55, 86) wirken.
8. Kokille nach einem der Ansprüche 5 - 7, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Kokillenwände im bzw. über dem Bereich der Sollbadspiegelhöhe (80) gegen einen dem Strangsollmassquerschnitt angepassten Kaliberteil (28, 64) anstellbar sind.
9. Kokille nach einem der Ansprüche 5 - 8, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Kaliberteil (64) mit einem Giessrohr (61) verbunden ist.
10. Kokille nach einem der Ansprüche 5 - 8, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Kokillenwände (78, 81) zwischen dem Bereich (80) der Sollbadspiegelhöhe (77) und dem Bereich (75) unterhalb der Sollbadspiegelhöhe (77) quer zur Stranglaufrichtung (82) getrennt sind und ei­ne gegen Druchbrüche der Strangschale dichtende Stoss­fuge (83) vorgesehen ist.
11. Kokille nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenwände (81) im Bereich (80) der Sollbad­spiegelhöhe (77) als nahtloser Rohrkörper (91) vorge­sehen sind.
12. Kokille nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (72) im Bereich (80) der Sollbadspiegel­höhe (77) als Plattenkokille mit zwei Breit- und zwei Schmalseiten (92 bzw. 93) aufgebaut ist.
13. Kokille nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer Teillänge des Kokillenhohlraumes im Be­reich (75) unterhalb der Sollbadspiegelhöhe (80) an­geordneten Kokillenwände (78) mit zusätzlichen elasti­ schen Kraftgeräten (84) entgegengesetzt zur Strang­laufrichtung (82) gegen die Kokillenwände (81) im Bereich der Sollbadspiegelhöhe (77) anstellbar sind.
14. Kokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine gegen den Formhohlraum (62) gerichtete Stirnseite (67) des Giessrohres (61) mit einer vom Giessmetall nicht benetzbaren Schicht, beispielsweise Bor-Nitrid, versehen ist.
15. Kokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaliberteil (64) gegenüber oszillierenden Kokillen­wänden (65) eine Mantelfläche (68) aus Metall, Metall­keramik oder Keramik aufweist.
16. Kokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kokillenwänden (65) Einrichtungen (70) für die Zufuhr von Schmiermittel zwischen die Kokillenwände (65) und der Mantelfläche (68) des Kaliberteiles (64) angebracht sind.
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