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Dokumentenidentifikation DE60103663T2 30.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001337361
Titel STRANGGIESSKOKILLE MIT OSZILLATIONSVORRICHTUNG
Anmelder Paul Wurth S.A., Luxemburg/Luxembourg, LU
Erfinder HOUBART, Michel, B-4540 Amay, BE;
ASSA, Charles, 7423 Dondelange, LU
Vertreter Zellentin & Partner, 67061 Ludwigshafen
DE-Aktenzeichen 60103663
Vertragsstaaten AT, CH, DE, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.10.2001
EP-Aktenzeichen 019926211
WO-Anmeldetag 06.10.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/EP01/11535
WO-Veröffentlichungsnummer 0002036290
WO-Veröffentlichungsdatum 10.05.2002
EP-Offenlegungsdatum 27.08.2003
EP date of grant 02.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.06.2005
IPC-Hauptklasse B22D 11/051
IPC-Nebenklasse B22D 11/043   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießkokille mit Oszillationsvorrichtung, insbesondere für eine Stahl-Stranggießmaschine mit einer in einer vertikalen Gießebene gekrümmten Gießachse.

Hintergrund der Erfindung

Ein herkömmliche Gießkokille für eine Stahl-Stranggießmaschine mit einer gekrümmten Gießachse umfasst normalerweise ein Kokillenrohr aus Kupfer, das einen gekrümmten Gießkanal längs der gekrümmten Gießachse bildet, ein Kokillengehäuse, das das Kokillenrohr umschließt, sowie ein Wasserkühlsystem innerhalb des Kokillengehäuses, um das Kokillenrohr wirksam abzukühlen.

Eine solche Stranggießkokille wird bekannterweise axial in Oszillation versetzt, um ein Anhaften der erstarrten Strangschale am Kokillenrohr zu vermeiden, was beim Gießstrang Oberflächenfehler verursachen würde und sogar zum Durchbruch flüssigen Stahls führen kann. Die Erfahrung zeigt, dass man die besten Gießergebnisse erzielt, wenn die Stranggießkokille in axiale Oszillationen mit einer Frequenz zwischen 100 und 600 Hüben pro Minute und einer Amplitude von 5 bis 10 mm versetzt wird. Darüber hinaus sollte der Weg dieser axialen Oszillationen der gekrümmten Gießachse so nahe wie möglich folgen. Falls Teile der Oszillationen in Querrichtung zur Gießachse auftreten, resultiert daraus nicht nur eine schlechtere Oberflächengüte bei dem Gießstrang, sondern auch ein übermäßiger Verschleiß des Kokillenrohrs.

Bei den meisten dem Stand der Technik entsprechenden Maschinen zum Stranggießen von Stahl wird die Stranggießkokille von einem so genannten Oszillationstisch gestützt, der unter der Kokille angeordnet ist. Konstrukteure solcher Oszillationstische haben in dem Bestreben, Oszillationen längs einer gekrümmten Gießachse zu erzeugen, sehr komplexe und sperrige Hebelmechanismen erfunden, um den Stütztisch der Kokille in Schwingung zu versetzen. Die meisten dieser Oszillationstische sind jedoch nicht ganz in der Lage, das Entstehen von Querschwingungen des Kokillenrohrs zu vermeiden. Ferner eignen sich diese Oszillationstische wegen der in Schwingung zu versetzenden großen Massen und der hohen Reibungsverluste beim Hebelmechanismus im Allgemeinen nicht dazu, Oszillationen mit Frequenzen über 200 Hüben pro Minute zu erzeugen.

Das US-Patent 5.715.888 beschreibt eine Lösung, bei der eine kompaktere und effizientere Oszillationsvorrichtung Oszillationstische ersetzt. Diese Oszillationsvorrichtung umfasst ein äußeres Stützgehäuse, in dem die Stranggießkokille von einem ringförmigen, doppelt wirkenden Pneumatik- oder Hydraulikzylinder axial gestützt wird. Letzterer besteht aus zwei gleichachsigen Hülsen, die die Stranggießkokille umschließen. Diese Hülsen sind relativ zueinander axial beweglich und werden bei dieser Bewegung von einer zwischen ihnen angeordneten Führungsvorrichtung geführt. Das Gehäuse der Stranggießkokille definiert eine Schulter, mit der es auf der Innenhülse ruht, wohingegen die Außenhülse im äußeren Stützgehäuse gehalten wird. Es versteht sich, dass mit dieser kompakten Oszillationsvorrichtung Schwingungen mit einer Amplitude von bis zu 10 mm und Frequenzen über 200 Hüben pro Minute auf die Stranggießkokille einwirken können. Ein Nachteil dieser Oszillationsvorrichtung besteht darin, dass die Herstellung eines ringförmigen Pneumatik- oder Hydraulikzylinders mit großem Durchmesser ziemlich teuer ist, insbesondere wenn der Ringzylinder Oszillationen entlang einem gekrümmten Oszillationsweg erzeugen soll.

Das US-Patent 5.676.194 beschreibt eine Lösung, bei der Oszillationstische durch Integration der Oszillationsvorrichtung in die Stranggießkokille überflüssig werden. Ein zweiarmiger Oszillationshebel, der drehgelenkig durch das Kokillengehäuse gehalten wird, stützt mit einem Arm das Kokillenrohr im Kokillengehäuse und ist mit dem anderen Arm mit einem außerhalb des Kokillengehäuses angeordneten Linearzylinder verbunden. Zwischen dem feststehenden Gehäuse und dem Kokillenrohr sind Dichtelemente wie z. B. Metallmembranen angeschlossen, um so mit dem Oszillationshebel eine Axialbewegung des Kokillenrohrs zu erlauben und zugleich die Abdichtung einer abgedichteten Kühlkammer rings um das Kokillenrohr zu gewährleisten. Daraus folgt, dass die in Oszillation zu versetzende Masse wesentlich verringert wird, dass höhere Oszillationsfrequenzen erzielt werden können und dass der Stromverbrauch für das Oszillieren des Kokillenrohrs reduziert wird.

Das US-Patent 4.483.385 beschreibt eine andere Lösung, bei der Oszillationstische durch Integration der Oszillationsvorrichtung in die Stranggießkokille überflüssig werden. Das gekrümmte Kokillenrohr ist von einem Gehäuse einschließlich eines Kokillenrohr-Sprühkühlsystems umschlossen. Das untere Ende des Kokillenrohrs durchdringt frei eine Bodenöffnung des Gehäuses. Das obere Ende des Kokillenrohrs ist an einer im Wesentlichen horizontalen Kopfplatte befestigt. Letztere wird in vier vertikalen Führungsbolzen geführt, die von einem Oberrahmen des Gehäuses vorspringen. Im Kokillengehäuse sind an gegenüberliegenden Seiten des Kokillenrohrs zwei vertikale Zylinder angeordnet. Sobald diese zwei vertikalen Zylinder betätigt werden, heben sie die geführte Kopfplatte vom Oberrahmen ab. Die Schwerkraft bewirkt, dass die Kopfplatte wieder auf den Oberrahmen zurückfällt, wenn die Zylinder ausgeschaltet werden. Durch Ein- und Ausschalten der zwei Zylinder kann das frei hängende Kokillenrohr demzufolge einer oszillierenden Auf- und Abwärtsbewegung in dem Gehäuse ausgesetzt werden, in dem das Sprühkühlsystem untergebracht ist. Ein gravierender Nachteil der im US-Patent 4.483.385 beschriebenen Stranggießkokille besteht darin, dass das vertikal oszillierende gekrümmte Kokillenrohr beträchtliche Querkräfte auf den gekrümmten Strang ausübt. Diese Querkräfte führen zu übermäßigem Verschleiß des Kokillenrohrs und Oberflächenverformungen des Strangs. Sie können sogar einen Durchbruch von flüssigem Metall verursachen.

Ziel der Erfindung

Ein der vorliegenden Erfindung zugrunde liegendes technisches Problem besteht darin, dass eine kompakte Stranggießkokille bereitzustellen ist, die Oszillationen entlang einer gekrümmten Gießachse erzeugen kann, ohne dabei nennenswerte Querkräfte auf einen Strang auszuüben, der die gekrümmte Kokille verlässt. Dieses Problem wird durch eine Stranggießkokille nach Anspruch 1 gelöst, dessen Oberbegriff auf dem nächstkommenden Stand der Technik US-A-4.483.385 basiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Gießkokille der vorliegenden Erfindung umfasst in einer als solchen bekannten Weise ein Kokillenrohr, das einen gekrümmten Gießkanal entlang einer gekrümmten Gießachse einer Gießmaschine bildet, und ein Kokillengehäuse, das das Kokillenrohr umschließt und ein Kühlsystem aufnimmt, um das Kokillenrohr wirksam abzukühlen. Das Kokillenrohr besitzt an seinem oberen Ende einen Stützflansch. Zwischen dem Stützflansch des Kokillenrohrs und dem Gehäuse ist ein pneumatisches oder hydraulisches Betätigungsmittel angeschlossen, um das Kokillenrohr in seinem feststehenden Gehäuse axial zu stützen und in Oszillation zu versetzen. Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Stranggießkokille außerdem eine Führungsvorrichtung, die direkt zwischen dem unteren Ende des Kokillenrohrs und dem unteren Ende des Kokillengehäuses angeschlossen ist. Diese Führungsvorrichtung erzwingt einen gekrümmten Oszillationsweg am unteren Ende des Kokillenrohrs (d. h. durch sie sind – zumindest in der Gießebene – alle Translations- und Rotationsfreiheitsgrade des unteren Kokillenrohrendes festgelegt), wobei der erzwungene Oszillationsweg exakt der gekrümmten Gießachse folgt. Mit anderen Worten: die Führungsvorrichtung sorgt dafür, dass die Oszillationen des Kokillenrohrs, die auf dessen oberes Ende einwirken, Oszillationen des unteren Kokillenrohrendes bewirken, die genau der gekrümmten Gießachse folgen. Demgemäß übt das Kokillenrohr keine oder zumindest keine nennenswerten Querkräfte auf den gekrümmten Strang aus, der die Kokille verlässt. In diesem Zusammenhang ist ferner anzumerken, dass die am oberen Kokillenrohrende erzwungenen Oszillationen nicht unbedingt exakt dem Oszillationsweg folgen müssen, der am unteren Kokillenrohrende erzwungen wird. Da das normalerweise aus Kupfer bestehende Kokillenrohr kein besonders starrer Körper ist, kann es Unterschiede bei den Oszillationswegen seines unteren und oberen Endes durch geringfügige Verformungen ausgleichen, die transversal zur Gießachse liegen. Es versteht sich, dass diese geringfügigen Querverformungen nicht die Gießqualität verschlechtern und keinen stärkeren Verschleiß des Kokillenrohrs verursachen, da sie hauptsächlich den oberen Teil des Kokillenrohrs beeinflussen, wo der Stahl noch vollständig flüssig ist.

Die Führungsvorrichtung wird vorzugsweise zwangsgekühlt und umfasst – in einer bevorzugten Ausführung – zumindest ein Führungselement, das am Gehäuse befestigt ist und einen gekrümmten Führungskanal einschließt, sowie ein geführtes Element, das starr am Kokillenrohr befestigt ist und in dem gekrümmten Führungskanal des zumindest einen Führungselements geführt wird. Durch den Führungskanal sind alle Translations- und Rotationsfreiheitsgrade des geführten Elements festgelegt, so dass die Oszillationen des unteren Kokillenrohrendes genau der gekrümmten Gießachse folgen.

Das pneumatische oder hydraulische Betätigungsmittel ist vorteilhafterweise ein ringförmiger pneumatischer oder hydraulischer Arbeitszylinder, der vorzugsweise zwangsgekühlt wird, so dass er den heißen Stützflansch des Kokillenrohrs direkt umschließen kann. Es versteht sich daher, dass der Ringzylinder einen weitaus kleineren Durchmesser als der im US-Patent 5.715.888 offenbarte Ringzylinder aufweisen kann, der in ein Stützgehäuse integriert ist, das das ganze Kokillengehäuse umschließt. Es versteht sich ferner, dass der Ringzylinder nicht Oszillationen entlang einem gekrümmten Weg in der Kokille der vorliegenden Erfindung erzeugen können muss. Mit anderen Worten: er kann einfach kleine Hübe in einer Richtung erzeugen, die parallel zu einer geradlinigen Mittelachse ist. Wenn diese geradlinige Mittelachse im Wesentlichen tangential zum gekrümmten Oszillationsweg ist, kann der Ringzylinder – entlang seinem relativ kleinen Oszillationsweg – Oszillationskräfte auf das Kokillenrohr übertragen, die im Wesentlichen axial sind.

Das obere Ende des Kokillenrohrs kann mit funktionsgerechtem Spielraum so am Ringzylinder befestigt werden, dass Schwingungsverformungen des Rohrs verringert oder sogar ganz vermieden werden. Es wird jedoch generell bevorzugt, dass das Kokillenrohr starr am Ringzylinder befestigt ist, um irgendwelche unkontrollierten Axialbewegungen des Kokillenrohrs zu verhindern.

Zur Reduzierung von Verformungen des Kokillenrohrs an dessen oberem Ende wird der Ringzylinder vorteilhafterweise am oberen Gehäuseende so gestützt, dass er um eine Rotationsachse oszillieren kann, die im Wesentlichen senkrecht zur vertikalen Gießebene steht und den gekrümmten Oszillationsweg schneidet. Der Ringzylinder hat in einer bevorzugten Ausführung beispielsweise zwei Zapfen, und das obere Ende des Gehäuses weist zwei Lager auf, um die Zapfen aufzunehmen. Der Ringzylinder kann zur Reduzierung von Schwingverformungen des oberen Kokillenrohrendes auch am oberen Ende des Gehäuses befestigt sein, um so kleine lineare Verschiebungen parallel zur vertikalen Gießebene und transversal zur Gießachse zu erlauben.

Das Kühlsystem der Kokille ist vorteilhafterweise ein Sprühkühlsystem. In einer bevorzugten Ausführung einer solchen sprühgekühlten Stranggießkokille ist ein Ringelement so am unteren Ende des Kokillenrohrs befestigt und in einem mittigen Ausschnitt einer Bodenplatte des Gehäuses angeordnet, dass zwischen dem Ring und der Bodenplatte eine Radialspalt besteht. Dieser Radialspalt bleibt, da das untere Ende des Kokillenrohrs von der Führungsvorrichtung geführt wird, im Wesentlichen konstant und kann demnach mit einem adäquaten Dichtelement abgedichtet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1: einen ersten schematischen Längsschnitt einer Stranggießkokille mit einer gekrümmten Gießachse, wobei die vertikale Schnittebene die gekrümmte Gießachse einschließt und durch die Schnittlinie A-A in 3 gekennzeichnet ist;

2: einen zweiten schematischen Längsschnitt der Stranggießkokille von 1, wobei die vertikale Schnittebene senkrecht zur Schnittebene von 1 steht und durch die Schnittlinie B-B in 3 gekennzeichnet ist; und

3: einen schematischen Querschnitt der Stranggießkokille von 1 und 2, wobei die Schnittlinie durch die Buchstaben C-C in 1 und 2 gekennzeichnet ist.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführung

Die Figuren zeigen eine Stranggießkokille 10 zum Gießen von Stahlsträngen in einer Stranggießmaschine. Diese Stranggießmaschine definiert eine in einer Vertikalebene gekrümmte Gießachse 11. Es ist anzumerken, dass die gekrümmte Gießachse 11 im physikalischen Sinne einer im Wesentlichen kreisförmigen Kurve entspricht, die durch die neutrale Achse eines gebogenen Strangs in der Gießmaschine definiert wird.

Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet allgemein ein gekrümmtes Kokillenrohr zur Aufnahme von geschmolzenem Stahl, der von einem Zwischenbehälter (nicht dargestellt) – d. h. einem feuerfest ausgekleideten Flüssigstahl-Verteiler – zugeführt wird, der über der Kokille 10 angeordnet ist. Dieses Kokillenrohr 12 umfasst ein Kupferrohr 14, das mit seinem oberen Ende an einem Stützflansch 16 befestigt ist, der eine Art Einlasstrichter 18 bildet. Gemäß der Darstellung in 1, die ein Querschnitt entlang der die Gießachse 11 enthaltenden vertikalen Gießebene ist, bildet das Kupferrohr 14 einen Gießkanal 20 längs der gekrümmten Gießachse 11. Bei den meisten Stranggießmaschinen kann die gekrümmte Gießachse in diesem Bereich einem Abschnitt eines Kreises mit einem Radius zwischen 4 m und 12 m gleichgesetzt werden.

Das Bezugszeichen 24 kennzeichnet allgemein ein zylindrisches Kokillengehäuse, das das gekrümmte Kupferrohr 14 umschließt. In diesem Kokillengehäuse 24 ist ein bekanntes Sprühkühlsystem 26 untergebracht, um das Kupferrohr 14 wirksam abzukühlen. Dieses Sprühkühlsystem 26 umfasst eine Gruppe vertikaler Kühlwasserleitungen 28, die sich von einer ringförmigen Sammelleitung am unteren Ende des Gehäuses 24 bis zu dessen oberem Ende erstrecken. Jede dieser Leitungen schließt eine Reihe von Sprühdüsen 29 ein, die zum Besprühen des Kupferrohrs 14 mit Kühlwasser dienen.

Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet allgemein einen ringförmigen Hydraulikzylinder, der lineare Hübe erzeugen kann. Dieser Ringzylinder umfasst einen Außenring 32 und einen Innenring 34. Der Zylinder 30 wird durch seinen Außenring 32 am oberen Ende des Gehäuses 24 gestützt. Das Kokillenrohr 12 wird durch seinen Stützflansch 16 an einem Flansch 36 des Innenrings 34 gehalten. Die Ringe 32, 34 können sich geradlinig zueinander in eine Richtung bewegen, die parallel zu einer geradlinigen Zylindermittelachse 35 ist. Sie bilden zusammen einen Ringkolben 38, der zwei ringförmige Druckkammern 40, 42 axial trennt; dadurch wird ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder gebildet, der Axialkräfte in zwei entgegengesetzte Richtungen (siehe Pfeile 44) entlang der Zylindermittelachse 35 erzeugen kann. Es ist ferner anzumerken, dass die Zylindermittelachse 35 des Ringzylinders 30 im Wesentlichen tangential zu der gekrümmten Gießachse 11 bei Punkt „P" ist, wo eine Symmetrieebene 45 der zwei Ringkolbenkammern 40, 42 die gekrümmte Gießachse 11 schneidet. Daraus folgt, dass der Ringzylinder 30 – entlang seinem relativ kleinen Oszillationsweg – Oszillationskräfte auf das Kokillenrohr 12 übertragen kann, die im Wesentlichen axial sind.

In 2 ist am besten ersichtlich, dass der Außenring 32 des Zylinders 30 durch die zwei Zapfen 46, 48 am oberen Ende des Gehäuses 24 gestützt wird. Jeder dieser Zapfen ist in einem Lager 50, 52 untergebracht, das am Gehäuse 24 befestigt ist. Die Zapfen 46, 48 und die Lager 50, 52 sind so angeordnet, dass sie eine Rotationsachse 54 für den Ringzylinder 30 definieren, die im Wesentlichen senkrecht zur vertikalen Gießebene steht und die Gießachse an dem oben definierten Punkt „P" schneidet. Der Außenring 32 definiert mit einem ringförmigen Flansch 56 des Gehäuses 24 einen Ringspalt, der durch einen elastisch verformbaren Dichtring 58 verschlossen ist. Daraus folgt, dass der Ringzylinder 30 seine Position verändern kann, indem er sich um einen kleinen Winkel um seine Rotationsachse 54 dreht, während der elastisch verformbare Dichtring 58 den Spalt zwischen dem Außenring 32 des Zylinders 30 und dem ringförmigen Flansch 56 des Gehäuses 24 kontinuierlich abdichtet.

Der Innenring 34 umschließt den Stützflansch 16 des Kokillenrohrs 12, wobei ein Ringspalt zwischen dem Stützflansch 16 und dem Innenring 34 verbleibt. Dieser Ringspalt wird zumindest teilweise durch eine feuerfeste Auskleidung 60 ausgefüllt, die den Ringzylinder 30 vor der Strahlungswärme des Stützflansches 16 schützt. Der Wärmeschutz des Ringzylinders 30 wird dadurch weiter verbessert, dass beide Ringe 32, 34 mit einem inneren Kühlkreis (nicht dargestellt) ausgerüstet werden und/oder eine Reihe von Sprühdüsen 62 im Gehäuse 24 vorgesehen wird, um die Unterseite des Ringzylinders 30 mit einer Kühlflüssigkeit zu besprühen.

Das Bezugszeichen 63 in 2 und 3 kennzeichnet allgemein eine Führungsvorrichtung, die direkt zwischen dem unteren Ende des Kupferrohrs 14 und dem unteren Ende des Kokillengehäuses 24 angeschlossen ist. Der Zweck dieser Führungsvorrichtung 63 besteht darin, am unteren Ende des Kupferrohrs 14 einen gekrümmten Oszillationsweg zu erzwingen, wobei dieser erzwungene Oszillationsweg in diesem Bereich exakt der gekrümmten Gießachse 11 folgt. Die Führungsvorrichtung 63 umfasst zur Realisierung dieses Ziels beispielsweise zwei U-förmige Führungselemente 64, 66, die an einer Bodenplatte 67 des Kokillengehäuses 24 symmetrisch in Bezug auf die vertikale Gießebene befestigt sind. Jedes dieser U-förmigen Führungselemente 64, 66 umfasst einen gekrümmten Führungskanal, d. h. einen Kanal, der durch zwei zylindrische Führungsflächen 64', 64'' bzw. 66', 66'' und eine gerade Basisfläche 64''', 66''' begrenzt ist. Es ist anzumerken, dass die Umdrehungsachse der zwei zylindrischen Führungsflächen 64', 64'' bzw. 66', 66'' senkrecht zur Gießebene (Ebene A-A) steht und durch die Mitte des Kreisabschnitts geht, der in diesem Bereich die Gießachse 11 repräsentiert. In jedem der beiden Führungskanäle ist ein geführtes Element 68, 70 untergebracht, das starr am Kokillenrohr 12 befestigt ist und von den zylindrischen Führungsflächen 64', 64'' bzw. 66', 66'' in dem gekrümmten Führungskanal des jeweiligen Führungselements 64, 66 geführt wird (d. h., dass durch die zylindrischen Führungsflächen 64', 64'', 66', 66'' alle Translations- und Rotationsfreiheitsgrade des unteren Kokillenrohrendes festgelegt sind). Mit anderen Worten: die gekrümmten seitlichen Führungsflächen 64', 64'' bzw. 66', 66'' sind so konstruiert, dass über die geführten Elemente 68, 70 ein Oszillationsweg mit einer Krümmung erzwungen wird, der im Wesentlichen der Krümmung der gekrümmten Gießachse 11 am unteren Ende des Kupferrohrs 14 entspricht. Dies bedeutet, dass der Oszillationsweg des unteren Endes des Kupferrohrs 14 exakt der gekrümmten Gießachse 11 folgt.

In 3 ist am besten ersichtlich, dass die geführten Elemente 68, 70 von einem Ringelement 72 gestützt werden, das das untere Ende des Kupferrohrs 14 umschließt. 1 und 2 zeigen am besten, dass dieses Ringelement 72 mittels Leisten 74 an dem Kupferrohr 14 befestigt ist, die mit Nuten in der Wand des Kupferrohrs 14 in Eingriff stehen. Es ist anzumerken, dass die Führungselemente 64, 66 und die geführten Elemente 68, 70 so konstruiert sind, dass ein kontinuierlicher Kühlwasserstrom, der aus dem unteren Ende des Kokillengehäuses 24 ausfließt, diese Elemente 64, 66, 68, 70 kühlt. Die schematisch dargestellten Sprühdüsen 76 zeigen an, dass auch die Führungsvorrichtung 63 an ihrer Unterseite zwangsgekühlt wird.

Es ist unter Bezugnahme auf 1 und 3 ferner anzumerken, dass das Ringelement 72 in einem mittigen Ausschnitt der Bodenplatte 67 angeordnet ist, wobei ein zwischen dem Ring 72 und der Bodenplatte 67 vorhandener Ringspalt durch ein Dichtelement abgedichtet wird, das vorzugsweise eine Graphitdichtung 78 ist.

Der Ringzylinder 30 erzwingt eine oszillierende Bewegung am Kokillenrohr 12, wenn die zwei ringförmigen Druckkammern 40, 42 abwechselnd mit Druck beaufschlagt werden und Druck aus ihnen abgelassen wird. In Höhe des unteren Endes des Kupferrohrs 14 stellt die Führungsvorichtung 63 sicher, dass die Oszillationen, die am oberen Ende des Kokillenrohrs 12 einwirken, Oszillationen des unteren Endes des Kupferrohrs 14 verursachen, die genau der gekrümmten Gießachse 11 folgen. Mit anderen Worten: die Führungsvorrichtung 63 sorgt dafür, dass das Kupferrohr 14 keine wesentlichen Querkräfte auf den gekrümmten Strang ausübt, der das Kokillenrohr 12 verlässt. Am oberen Ende des Kokillenrohrs 12 ist der Oszillationsweg – zumindest bei der oben beschriebenen Vorrichtung – nicht ganz mit der Gießachse 11 identisch. Dieser Unterschied bei den Oszillationswegen des unteren und oberen Endes des Kokillenrohrs 12 wird dadurch möglich, dass das Kupferrohr 14 kein besonders starrer Körper ist und deshalb problemlos kleinen Schwingverformungen ausgesetzt werden kann, die Unterschiede bei den Oszillationswegen ausgleichen. Diese Schwingverformungen, die hauptsächlich im oberen Teil des Kokillenrohrs 12 auftreten, beeinflussen die Qualität des Gussprodukts nicht wesentlich, da sich der durch den Pfeil 79 in 1 und 2 gekennzeichnete Füllstand des flüssigen Stahls ungefähr 150 mm unterhalb der Rotationsachse 54 befindet. Es wird demgemäß ausreichend sichergestellt, dass die Stabilität des Kupferrohrs 14 nicht durch diese Schwingverformungen beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund sollte der Ringzylinder 30 vorteilhafterweise eine wie oben beschriebene Rotationsachse 54 aufweisen. Es kann in der Tat nachgewiesen werden, dass eine mögliche Drehung um die Achse 54 dazu beiträgt, die Verformungen des Kupferrohrs 14 um etwa 50% zu reduzieren. Falls eine weitere Verringerung der Verformungen des Kupferrohrs 14 erforderlich ist, kann der Ringzylinder 30 beispielsweise am oberen Ende des Gehäuses 24 bzw. der Stützflansch 16 des Kokillenrohrs 12 am Flansch 36 des Innenrings 34 befestigt werden, um so kleine lineare Verschiebungen (allgemein im Größenbereich von unter 1 mm) parallel zur vertikalen Gießebene und transversal zur Gießachse 11 (siehe 1, Pfeil 80) zu erlauben.

Eine Stranggießkokille 10 des obigen Typs wurde mittlerweile erfolgreich getestet. Sie kann Oszillationen mit einer Amplitude von 1–20 mm und Frequenzen mit bis zu 600 Hüben pro Minute erzeugen. Sie unterscheidet sich von anderen Stranggießkokillen nicht nur durch eine sehr hohe Bewegungsgenauigkeit, sondern auch durch geringen Schmiermittelverbrauch, eine sehr kompakte und einfache Auslegung, schnelles Wechseln des Kupferrohrs, schnellen Austausch der Oszillationsvorrichtung bei deren möglichem Ausfall und niedrige Wartungskosten, da jede Komponente sehr leicht ersetzt werden kann.


Anspruch[de]
  1. Stranggießkokille für eine Stahl-Stranggießmaschine mit einer in einer vertikalen Gießebene gekrümmten Gießachse (11), umfassend:

    ein Kokillenrohr (12), das einen gekrümmten Gießkanal (20) entlang der gekrümmten Gießachse (11) bildet, wobei das Kokillenrohr (12) ein oberes Ende, ein unteres Ende und einen Stützflansch (16) an seinem oberen Ende aufweist;

    ein Kokillengehäuse (24), das das Kokillenrohr (12) umschließt, wobei das Kokillengehäuse (24) ein oberes Ende und ein unteres Ende aufweist;

    ein Kühlsystem (26) innerhalb des Kokillengehäuses (24), um das Kokillenrohr (12) zu kühlen; und

    ein pneumatisches oder hydraulisches Betätigungsmittel (30), das zwischen dem Stützflansch (16) des Kokillenrohrs (12) und dem Gehäuse (24) angeschlossen ist, um das Kokillenrohr (12) axial zu stützen und in Oszillation zu versetzen;

    gekennzeichnet durch

    eine Führungsvorrichtung (63), die direkt zwischen dem unteren Ende des Kokillenrohrs (12) und dem unteren Ende des Kokillengehäuses (24) angeschlossen ist, wobei die Führungsvorrichtung (63) einen gekrümmten Oszillationsweg am unteren Ende des Kokillenrohrs (12) erzwingt, wobei der erzwungene Oszillationsweg exakt der gekrümmten Gießachse (11) folgt.
  2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (63) zumindest ein Führungselement, das am Gehäuse (24) befestigt ist und einen gekrümmten Führungskanal einschließt, und ein geführtes Element, das am Kokillenrohr (12) befestigt ist und im gekrümmten Führungskanal des zumindest einen Führungselements geführt wird, umfasst.
  3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (63) zwangsgekühlt wird.
  4. Stranggießkokille nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische oder hydraulische Betätigungsmittel ein Ringzylinder (30) ist, der den Stützflansch (16) des Kokillenrohrs (12) direkt umschließt und eine Zylindermittelachse aufweist, die im Wesentlichen tangential zum gekrümmten Oszillationsweg ist.
  5. Stranggießkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinder (30) zwangsgekühlt wird.
  6. Stranggießkokille nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Kokillenrohrs (12) mit funktionsgerechtem Spielraum am Ringzylinder (30) befestigt ist.
  7. Stranggießkokille nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Kokillenrohrs (12) starr am Ringzylinder (30) befestigt ist.
  8. Stranggießkokille nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinder (30) am oberen Ende des Gehäuses (24) gestützt wird, um so um eine Rotationsachse (54) oszillieren zu können, die im Wesentlichen senkrecht zur vertikalen Gießebene steht und den gekrümmten Oszillationsweg schneidet.
  9. Stranggießkokille nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinder (30) zwei Zapfen (46, 48) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie eine Oszillationsachse (54) definieren; und dass das obere Ende des Gehäuses (24) zwei Lager (50, 52) aufweist, die die Zapfen (46, 48) aufnehmen.
  10. Stranggießkokille nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch ein flexibles ringförmiges Dichtelement, das zwischen dem Ringzylinder (30) und dem oberen Ende des Gehäuses (24) angeordnet ist.
  11. Stranggießkokille nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der Ringzylinder (30) am oberen Ende des Gehäuses (24) befestigt ist, um so kleine lineare Verschiebungen parallel zur vertikalen Gießebene und transversal zur Gießachse (11) zu erlauben.
  12. Stranggießkokille nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 11, gekennzeichnet durch

    einen Ringspalt zwischen dem Stützflansch (16) und dem Ringzylinder (30); und

    eine feuerfeste Auskleidung (60) im Ringspalt.
  13. Stranggießkokille nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 11, gekennzeichnet durch Sprühdüsen (62), die die Unterseite des Ringzylinders (30) mit einer Kühlflüssigkeit besprühen.
  14. Stranggießkokille nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem ein Sprühkühlsystem (26) ist.
  15. Stranggießkokille nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch

    eine Bodenplatte (67) am unteren Ende des Kokillengehäuses (24), wobei die Bodenplatte (67) einen mittigen Ausschnitt aufweist;

    ein Ringelement (72), das am unteren Ende des Kokillenrohrs (12) befestigt ist, wobei das Ringelement (72) im mittigen Ausschnitt der Bodenplatte (67) angeordnet ist, wobei zwischen dem Ringelement (72) und der Bodenplatte (67) ein Radialspalt besteht; und

    ein Dichtelement (68), das den Radialspalt abdichtet.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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