EP0812638A1 - Adjustable continuous casting mould - Google Patents
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- EP0812638A1 EP0812638A1 EP96810396A EP96810396A EP0812638A1 EP 0812638 A1 EP0812638 A1 EP 0812638A1 EP 96810396 A EP96810396 A EP 96810396A EP 96810396 A EP96810396 A EP 96810396A EP 0812638 A1 EP0812638 A1 EP 0812638A1
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- EP
- European Patent Office
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- continuous casting
- mold
- coolant
- end walls
- walls
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-
- 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
- B22D11/05—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds into moulds having adjustable walls
Definitions
- the invention relates to an adjustable continuous casting mold for the production of continuous cast ingots of different dimensions, comprising a mold frame with a pair of opposite stationary side walls and a pair of opposite end walls, at least one end wall being slidably arranged, and each side and end wall having a first coolant chamber and a plurality with the first coolant chamber communicating with first coolant channels for applying coolant to the continuous casting material.
- the invention further relates to a method for carrying out the continuous casting process with the mold according to the invention.
- Continuous casting molds are used to pour liquid metal from a ladle or the like into a mold, it being possible to produce workpieces with a full or hollow cross section.
- Such continuous casting devices for the production of ingots or bolts as primary material for their further processing by, for example, extrusion or rolling consist of a water-cooled mold, i.e. a mold which is usually open at the top, with parallel walls and an initially tightly closing but lowerable bottom, the mold walls usually being hollow and being cooled with water.
- molten metal is poured at a predetermined speed onto a start-up floor that initially closes tightly with the mold frame.
- the mold frame forms the vessel wall for the melt and must therefore be leakproof over its entire circumference.
- the mold bottom is then lowered during the continuous casting, and at the same time so much metal melt is always refilled into the mold that the level of the melt in the mold remains constant.
- the mold bottom is therefore lowered at a speed adapted to the pouring rate.
- the mold frame serves on the one hand for shaping and on the other hand for heat dissipation from the melt. If the metal melt is poured into the mold, this melt solidifies rapidly on the walls and bottom of the mold, so that at least the outermost edge zone of the melt solidifies within the mold frame.
- a coolant to the billet emerging from the mold, such as spraying the strand with water, the area near the surface of the strand emerging from the mold is further rapidly solidified, so that a bowl whose content is still liquid is formed.
- the mold base In the case of the mold designed according to DE-OS 1 059 626, however, the mold base must always be adapted to the new bar cross section. In addition, the adjustment of the mold frame to the respective bar cross-sections requires a lot of time and usually leads to a longer interruption in the production line, which has an unfavorable effect on the production time and the production costs if only a few castings of a certain width are required.
- FR Application No. 83 15766 which is disclosed under No. 2 552 692, describes a mold with a mold cross section that can be adjusted during the continuous casting process, this being accomplished by computer-controlled adjustment of the inclination of an adjustable end wall.
- the computing effort for such a bar cross-section control is large, which requires the use of powerful computers.
- the fixed edge zone of the ingot emerging from the mold in the mold area must withstand the total pressure of the continuous casting material above it at each location, the total pressure being the hydrostatic pressure of the continuous casting material melt and the pressure of the over your lying solidified casting material results. While in the case of stationary, vertical mold walls, the total pressure directed to the surface of the edge zone depends only on the hydrostatic pressure of the continuous casting material melt, the total pressure in the case of ingots emerging from the mold, which have a non-perpendicular edge zone, in addition to the hydrostatic pressure due to the perpendicular to the edge zone acting component of the solidified continuous cast material lying above it.
- the Rate of adaptation of the mold cross-section to the desired ingot cross-section depends on the continuous casting material and on the thickness of the solidified edge zone.
- the continuous casting process is preferably started with a starting cross-section which is smaller than the desired bar cross-section and which is then gradually adapted to the desired bar cross-section, resulting from the thin ingot edge zone formed within the mold usually a very low, maximum adaptation rate of the mold cross-section. This has a correspondingly negative effect, particularly in the case of a strongly changing bar cross section and leads to a large loss of material, since the bar part with a variable cross section is usually unsuitable for further processing.
- the inventor has now set himself the task of creating an adjustable mold, which allows a quick bar cross-section adjustment and thus the very cost-effective production of rolled or pressed bars with different cross-sectional dimensions with one and the same mold.
- the displaceable end walls have a second coolant chamber, and also a plurality of second coolant channels connected to the second coolant chamber for further application of coolant to the continuous casting material, the second coolant channels being arranged in such a way that the coolant emerging from the second coolant channels Seen in the flow direction of the continuous casting material, after the coolant emerging from the first coolant channels strikes the continuous casting material.
- the first coolant chamber fulfills two functions: on the one hand it serves to cool the shaping part of the mold frame and thus for direct heat dissipation from the continuous casting material and on the other hand as a coolant supply for the coolant channels, the coolant being directed onto the surface of the continuous casting material emerging from the mold, thereby leading to the edge zone of the continuous cast ingot is cooled further.
- the first function of the first coolant chamber on the one hand requires a thin wall thickness between the coolant chamber and the inner wall of the mold frame and, on the other hand, good thermal conductivity of the wall material.
- the second coolant chamber essentially serves only to supply coolant to the second coolant channels.
- the coolant flowing through the second coolant channels and striking the continuous casting material in the continuous casting material leads to a faster solidification in the region of the displaceable end walls or to the formation of a thicker, consolidated edge zone.
- the resulting thicker edge zone resists a higher total pressure of the continuous casting material lying above it, so that the continuous casting mold designed according to the invention allows the mold cross section to be adapted more quickly to the desired ingot cross section; this is particularly the case with a cross section of the mold frame that increases during the continuous casting process.
- the additional coolant applied to the continuous casting material by the second coolant channels is only necessary on the movable mold walls, since the primary cooling of the continuous casting material by the first coolant chamber and the first coolant channels creates a sufficiently thick edge zone in the area of the stationary, vertical mold walls to accommodate the hydrostatic pressure of the vertical Resist continuous casting material column lying above this edge zone. Accordingly, during the continuous casting process, the secondary coolant supply through the second coolant channels can be stopped, for example, after the desired ingot cross-section has been reached, so that the displaceable end walls of the mold according to the invention preferably have a valve for interrupting the coolant supply to the second coolant chamber or to the second coolant channels.
- the mold cross section can be adapted to the required ingot cross section by a purely translational displacement of the displaceable end walls, so that no complex adjustment of the inclination angle of the end walls is necessary for setting the ingot cross section.
- the ingots produced by continuous casting usually have somewhat concave side faces. This concavity of the ingot side surfaces is due to a shrinkage process taking place during the cooling of the melt and occurs in particular on the flat sides of long-shaped, rectangular rolling ingots.
- the concave curvature of the ingot sidewalls resulting from the shrinking process depends, among other things, on their format, alloy and the casting speed. Typical values for the feed are 5 to 10 mm per side for rolled bars of the format 300 x 1000 mm made of a magnesium-containing aluminum alloy and at a casting speed of 5 to 8 cm per minute. Such deviations from the planarity of the surface are undesirable insofar as they occur during milling lead to an increase in waste and cause difficulties with the rolling of the bars when rolling.
- the inner surfaces of the continuous casting mold are curved outwards in accordance with the degree of shrinkage.
- the molten metal leaves the mold with the side surfaces curved outwards, which then become flat as a result of the shrinkage.
- the first and second coolant channels are designed such that the coolant emerging from the second coolant channels, viewed in the flow direction of the continuous casting material, strikes the continuous casting material after the coolant emerging from the first coolant channels.
- the first coolant channels are preferably designed in such a way that their longitudinal axes form an acute angle of 20 to 40 ° with the central axis of the mold cavity delimited by the mold frame.
- the central axis of the mold cavity is understood to mean the central axis of the mold cavity which is parallel to the flow direction of the continuous casting material.
- the longitudinal axes of the second coolant channels preferably form an angle of 60 to 85 ° with the central axis of the mold cavity.
- the number of first coolant channels depends, among other things. on the size of the ingots to be produced, the continuous casting speed and the continuous casting material.
- the side walls preferably contain 8 to 30 and the fixed end wall 5 to 25 first coolant channels.
- the openings of the first coolant channels directed against the mold cavity are preferably all in the same cross-sectional plane of the mold.
- the coolant channels are preferably arranged in such a way that the coolant is applied uniformly over the entire cross-section of the ingot.
- the number of second coolant channels depends, among other things. on the length of the movable end wall or on the bar cross-section, on the continuous casting material and the speed at which the mold cross-section adapts to the desired bar cross-section.
- the number of second coolant channels per displaceable end wall is preferably between 8 and 30.
- the openings of the second coolant channels directed against the mold cavity are preferably all located on the same cross-sectional plane of the mold and are preferably arranged in such a way that the coolant is applied uniformly to the side faces of the ingot adjacent to the displaceable end walls.
- the continuous casting mold according to the invention preferably contains a lubricant distribution element for the supply of lubricant to at least the entire shaping part of the inner wall which is directly exposed to the continuous casting material, in the region of the inner wall of the mold frame which is directed toward the continuous casting material and which flows in with respect to the continuous casting material. It is essential that between the continuous casting material and the entire part of the mold frame that is mechanically directly exposed to the continuous casting material, i.e. a lubricant or lubricant is introduced into the shaping inner wall of the end and side walls directed against the mold cavity.
- the lubricant distribution element can be a closed, ring-shaped element, or can consist of a plurality of sub-elements which are arranged at intervals on the same mold cross-sectional plane.
- a closed ring-shaped lubricant distribution element expediently consists of four elongated partial elements lying in the same cross-sectional plane of the mold, each end and side wall containing such a partial element.
- a lubricant distribution element which consists of a plurality of sub-elements arranged at intervals from one another, expediently contains all of these sub-elements in the same cross-sectional plane of the mold, the arrangement and / or configuration of the sub-elements preferably being such that the lubricant or lubricant is evenly dispensed the entire shaping inner wall of the mold frame takes place.
- the supply of coolant and lubricant to the displaceable end walls preferably takes place via flexible hose lines, which are designed in length in such a way that they do not restrict the movement of the end walls.
- the end and side walls have a modular structure, each end and side wall having a central part containing the first coolant chamber and the first coolant channels, and two connecting profiles adjoining the central part on both sides in the longitudinal direction of the mold, and the inner walls of the middle parts directed against the continuous casting material form the shaping surface of the mold.
- the longitudinal direction of the mold is an axis that is parallel to the direction of flow of the continuous casting material.
- the front connection profile seen in the flow direction of the continuous casting material is referred to below as the first connection profile
- the connection profile following the central part, which is seen in the flow direction of the continuous casting material is referred to as the second connection profile.
- the middle part very preferably has an essentially U-shaped longitudinal section, so that by joining the middle part with the second connection profile, as seen in the direction of flow of the continuous casting material, a cavity is formed as the first coolant chamber.
- the inner walls of the end and side walls directed against the mold cavity can, as a whole, enclose a cylindrical cavity, expediently a cavity with a square cross section.
- the individual inner walls do not have to describe a one-piece surface lying parallel to the longitudinal axis of the mold. Rather, the mold cavity can be formed by a plurality of mold partial cavities arranged sequentially one after the other.
- the cavity enclosed by the connection profiles of the front and side walls has, for example, a larger cross section than the cavity formed by the central parts of the front and side walls.
- the cavity formed by the middle parts has a smaller cross-section and thus, due to the cooling effect of the inner wall, brings about the shaping of the continuous casting material.
- the shaping of the continuous casting material is preferably effected by the middle parts of the end and side walls.
- the shaping inner wall of each central part is thus preferably projecting over the corresponding inner wall of the second connection profile.
- the protruding inner wall of the central part is understood to mean the position in the direction of the central axis of the mold cavity.
- the shaping inner wall of each central part is furthermore preferably protruding from the corresponding wall of the first connection profile.
- the second connection profiles of the displaceable end walls as seen in the flow direction of the continuous casting material, each have the second coolant chamber and the second coolant channels.
- the front and side walls of the mold according to the invention can be made of any material which gives the mold sufficient mechanical and thermal strength and sufficient dimensional stability.
- the individual mold elements consist of the same or different materials.
- the end and side walls or their partial elements expediently consist of metal.
- the bar width can be set by program-controlled regulation of the mold opening or the end wall distance, this being done by positioning either only one end wall or, for example, by shifting both end walls in opposite directions.
- the displacement of only one end wall is sufficient.
- the present subject matter of the invention comprises the regulation of the mold opening by adjusting only one end wall as well as by simultaneously adjusting both opposite end walls.
- the end wall distance can advantageously be varied in a range from 10 to 1000 mm and in particular from 100 to 500 mm.
- the movable end walls can be driven, for example, by mechanical, hydraulic, pneumatic or electromagnetic means.
- the positioning and fixing of each displaceable end wall expediently takes place via at least one axle shaft, for example lying parallel to the direction of movement of the end wall, which can be designed as a solid or hollow profile or as a piston-shaped element.
- Each movable end wall is positioned, for example, via at least one axle shaft according to a predetermined program.
- the axle shaft is expediently fixed in the center of the end wall.
- a synchronous movement of all axis shafts involved in the end wall movement must be ensured.
- the thrust required for positioning and fixing the end wall is expediently carried out by a drive shaft driven by a motor, wherein the rotary movement of the drive shaft can be converted into an axial thrust in the direction of the axle shaft by means of a gear. If several axle shafts are used for positioning the end wall, or several continuous casting molds according to the invention are used in parallel operated, the axis shafts involved are preferably driven by one and the same drive shaft to ensure synchronous movement.
- Gearwheels in the form of single-stage or multi-stage gearwheels are preferably used. These allow slip-free transmission of the rotary motion of the drive shaft to the axle shaft (s) in a defined gear ratio.
- cylindrical spur gears are suitable as gear drives.
- the cylindrical gears can be straight, oblique, arrow-shaped (arrow gears), or helical (screw gears), as well as internally or externally toothed.
- Bevel gears have a conical circumferential surface with straight, helical or curved teeth.
- the displacement of the end wall required for the setting of the mold opening can take place, for example, by means of an axle shaft which is fixedly connected to the end wall, the other end of the axle shaft being designed as a rack into which - optionally via a transmission gear - a gearwheel which is firmly connected to the drive shaft intervenes.
- axle shaft (s) can be fixed to the end wall, for example, by screwing, jamming, riveting or welding.
- detachable connections are preferably used - for the purpose of easier interchangeability of mold elements subject to wear.
- axle shaft (s) can then, for example, by means of a spindle gear, i.e. a threaded hole in the end wall or in a molding of the end wall, into which the axle shaft (spindle), which is threaded on its periphery, engages, is converted into an axial movement of the end wall.
- a spindle gear i.e. a threaded hole in the end wall or in a molding of the end wall
- the mold according to the invention permits the setting of the ingot cross section during the continuous casting process, so that there is no interruption in operation in the production line for manual settings of the mold cross section .
- this advantage has an effect in the case of a plurality of continuous casting molds operating in parallel, since all mold openings can be adjusted jointly or individually, for example by means of one and the same drive shaft or by means of several drive shafts.
- the mold designed in accordance with the present invention enables the bar dimensions to be infinitely adjusted, while in the known molds with end wall settings to be made beforehand to the continuous casting process, usually only between 3 and 5 positions are available for fixing the end walls.
- the mold according to the invention has a significantly higher adaptation rate to the required bar cross-section; in addition, the translational displacement of the end wall allows the bar cross-section adjustment to be carried out more easily and the bar cross-section setting to be more accurate.
- the continuous casting mold according to the invention is suitable for the continuous production of rolled or pressed bars made of light metal or light metal alloys and in particular for the continuous production of rolled or pressed bars made of aluminum or magnesium alloys.
- the invention also relates to a method for the continuous casting of metal bars by means of a continuous casting mold according to the present invention, the lowerable mold base having fixed dimensions, and the positioning of each displaceable end wall being carried out by a drive controlled by a control unit.
- the distance between the end walls is initially set such that at the beginning of the continuous casting process the cross section of the mold cavity corresponds to the surface of the lowerable mold bottom available for receiving the continuous casting material, and the distance of the end walls in the course of the continuous casting process is controlled in a program-controlled manner by means of the drive controlled by the control unit in cooperation with the lowering of the mold bottom in such a way that the cross section of the mold cavity is continuously or step-wise adjusted to the dimensions of the desired continuous casting ingot.
- the regulation of the end wall distance effected by the control unit is preferably controlled in a time-dependent manner in accordance with a fixed program, a so-called setpoint curve.
- each displaceable end wall can also be determined at any time by means of a position measuring device, so that the positioning of the displaceable end walls caused by the control unit and the drive according to the difference between the measured time-dependent position of the relevant end walls and a time-dependent position defined in a predetermined program Position value happens.
- the cross section of the melt column is expediently smaller at the beginning of the process according to the invention than the cross section of the ingot to be produced.
- the mold opening can then be changed step by step or continuously in such a way that the cooled ingot has the desired cross-section, apart from the initial part caused by the cross-sectional regulation.
- the initial part of the ingot formed at the beginning of the continuous casting process is, for example, essentially conical, or has, for example, a plurality of conical parts which follow one another in steps.
- the simple or step-shaped conical starting parts of the ingot can, for example, have the shape of a truncated pyramid or a truncated cone.
- the shape of the conical billet parts results essentially from the speed of the change in the distance of the end walls in cooperation with the speed of the lowering of the mold bottom.
- the process control is preferably carried out in such a way that the surface normal of the conical ingot parts formed includes a minimum acute angle of 25 ° with the longitudinal axis of the ingot, in particular an angle between 30 and 80 °.
- the maximum lowering depth of the mold base until the constant and required for the desired ingot cross-sectional dimensions of the continuous casting material cross-section, i.e. the height of the pyramid-shaped or truncated cone-shaped part, is expediently less than 50 cm and in particular less than 30 cm.
- the method according to the invention enables the continuously adjustable mold opening to produce continuous casting bars with any dimensions chosen according to customer requirements, the initial part usually not usable for the further processing of the continuous casting bars compared to that used in the manufacture of bars from the Known prior art, controllable molds results, turns out to be much less.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a displaceable end wall of an adjustable continuous casting mold according to the present invention.
- FIG. 2 shows a top view of a system of adjustable continuous casting molds.
- the longitudinal section shown in FIG. 1 through a displaceable end wall 10 shows an example of its modular structure.
- the end wall 10 consists of a central part 70, as well as two connecting profiles 72, 74 adjoining the central part 70 on both sides in the mold longitudinal direction.
- the central part 70 has a U-shaped longitudinal section.
- a first coolant chamber 80 is formed in the displaceable end wall 10.
- the end wall 10 has a first coolant supply 84 for supplying coolant to the first coolant chamber 80.
- first coolant channels 88 which are connected to the coolant chamber 80, are embedded in the end wall 10 in such a way that the coolant strikes the continuous casting material at an acute angle of approximately 30 ° to the central axis of the mold cavity 12.
- the angle information in the present text is always based on a full circle of 360 °.
- the first coolant chamber 80 each has a coolant channel recess 86 at the points of entry of the coolant into the first coolant channels 88.
- the first coolant chamber 80 shown in FIG. 1 contains, as a fluid dynamic calming element for the coolant, a partition wall 82 provided with through openings (not shown).
- the partition wall 82 is at one end with a fastening compound 83, for example from a putty.
- the other end of the partition is in a groove 75 embedded in the second connection profile 74.
- the longitudinal section of an end wall 10 shown in FIG. 1 also shows, in the area of the inner wall 71 of the central part 70 directed against the mold cavity 12, a lubricant distribution element 76 for supplying lubricant to the inflow area of the central part 70.
- the supply of the lubricant distribution element 76 with lubricant or lubricant takes place via the lubricant feed 78.
- the lubricant distribution element 76 - as seen in the direction of flow of the continuous casting material - is partially covered on the inflow-side region by the first connection profile 72.
- the second connection profile 74 seen in the direction of flow of the continuous casting material, has the second coolant chamber 90 and the second coolant channels 94, which are essential to the invention, for the further application of coolant to the ingot.
- the longitudinal section of the displaceable end wall 10 also shows the second coolant supply 92 for supplying the second coolant chamber 90 with coolant.
- the second coolant supply to the ingot 54 which is necessary for the displaceable end walls 10, takes place by means of the coolant flowing through the second coolant channels 94, the second coolant channels 94 being connected to the second coolant chamber 90 and being supplied with coolant by the latter.
- the structure of the side walls 20, as well as the end wall rigidly fixed with the side walls 20, corresponds to that - apart from the second coolant channels 94, the second coolant chamber 90 and the second coolant supply 92 contained in the second connection profile 74 the sliding end wall 10.
- FIG. 2 shows a system of adjustable continuous casting molds, only two corresponding molds 60 being shown by way of example for the sake of clarity.
- Each mold 60 has a mold frame 62, containing a pair of opposite side walls 20 and a pair of opposite movable end walls 10, the cavity enclosed by all four walls 10, 20 forming the mold cavity 12.
- the inner wall 28 of the mold frame 62 delimiting the mold cavity 12 serves to hold the continuous casting material.
- the inner wall 28 contains cooling chambers 80, 90, as a result of which the continuous casting material is cooled at least in the edge zone, so that it is solidified at least in this edge zone and emerges from the mold in the form of an ingot 54 (shown in broken lines).
- each mold 60 is rigidly connected to one another by profiles 25 at a predetermined distance.
- the end walls 10 are slidably mounted by means of sliding shoes 15 which have recesses into which guide rails (not shown) fastened on the surface 21 of the side walls 20 engage and are driven by axle shafts 30.
- the axle shafts are connected via a gear 32 to the drive shaft 34 which is common to a series of continuous casting molds 60 working in parallel.
- the drive shaft 34 is driven by a motor 40, the motor being controlled by means of a control unit 44 in accordance with, for example, a predetermined program in accordance with the position of the end wall 10 determined by the position measuring device 50.
- the current position of each movable end wall 10 is transmitted to the control unit 44 by means of a measurement signal line 52.
- the control signals from the control unit 44 required for the drive 40 are transmitted by means of a control cable 46.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine regulierbare Stranggiesskokille zur Herstellung von Stranggussbarren unterschiedlicher Abmessungen, enthaltend einen Kokillenrahmen mit einem Paar gegenüberliegender stationärer Seitenwände und einem Paar gegenüberliegender Stirnwände, wobei wenigstens eine Stirnwand verschiebbar angeordnet ist, und jede Seiten- und Stirnwand eine erste Kühlmittelkammer und eine Vielzahl mit der ersten Kühlmittelkammer in Verbindung stehende erste Kühlmittelkanäle zur Kühlmittelbeaufschlagung des Stranggussmaterials aufweist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Durchfuhrung des Stranggiessprozesses mit der erfindungsgemässen Kokille.The invention relates to an adjustable continuous casting mold for the production of continuous cast ingots of different dimensions, comprising a mold frame with a pair of opposite stationary side walls and a pair of opposite end walls, at least one end wall being slidably arranged, and each side and end wall having a first coolant chamber and a plurality with the first coolant chamber communicating with first coolant channels for applying coolant to the continuous casting material. The invention further relates to a method for carrying out the continuous casting process with the mold according to the invention.
Stranggiesskokillen dienen zum Giessen von flüssigem Metall aus einer Giesspfanne oder dergleichen in eine Gussform, wobei sich Werkstücke mit Voll- oder Hohlquerschnitt erzeugen lassen. Solche Stranggiessvorrichtungen zur Herstellung von Barren oder Bolzen als Vormaterial für deren Weiterverarbeitung durch beispielsweise Strangpressen oder Walzen bestehen aus einer wassergekühlten Kokille, d.h. einer üblicherweise oben offenen Gussform, mit parallelen Wänden und einem anfänglich dicht schliessenden, jedoch absenkbaren Boden, wobei die Kokillenwände üblicherweise hohl ausgebildet sind und mit Wasser gekühlt werden.Continuous casting molds are used to pour liquid metal from a ladle or the like into a mold, it being possible to produce workpieces with a full or hollow cross section. Such continuous casting devices for the production of ingots or bolts as primary material for their further processing by, for example, extrusion or rolling consist of a water-cooled mold, i.e. a mold which is usually open at the top, with parallel walls and an initially tightly closing but lowerable bottom, the mold walls usually being hollow and being cooled with water.
Beim Stranggiessen wird Metallschmelze mit vorgegebener Geschwindigkeit auf einen mit dem Kokillenrahmen anfänglich dicht schliessenden Anfahrboden gegossen. Der Kokillenrahmen bildet die Gefässwand für die Schmelze und muss deshalb in ihrem gesamten Umfang dicht sein. Während dem Stranggiessen wird dann der Kokillenboden abgesenkt, und gleichzeitig wird immer soviel Metallschmelze in die Kokille nachgefüllt, dass der Pegel der in der Kokille befindlichen Schmelze konstant bleibt. Der Kokillenboden wird demnach mit einer der Giessrate angepassten Geschwindigkeit gesenkt.In continuous casting, molten metal is poured at a predetermined speed onto a start-up floor that initially closes tightly with the mold frame. The mold frame forms the vessel wall for the melt and must therefore be leakproof over its entire circumference. The mold bottom is then lowered during the continuous casting, and at the same time so much metal melt is always refilled into the mold that the level of the melt in the mold remains constant. The mold bottom is therefore lowered at a speed adapted to the pouring rate.
Der Kokillenrahmen dient einerseits der Formgebung und andererseits der Wärmeableitung von der Schmelze. Wird die Metallschmelze in die Kokille eingegossen, so erstarrt diese Schmelze rasch an Wandungen und Boden der Kokille, so dass zumindest die äusserste Randzone der Schmelze innerhalb des Kokillenrahmens erstarrt. Durch Beaufschlagung des aus der Kokille austretenden Barrens mit einem Kühlmittel, wie beispielsweise Besprühen des Stranges mit Wasser, erfolgt eine weitere rasche Erstarrung des oberflächennahen Bereiches des aus der Kokille austretenden Stranges, so dass sich ein Napf, dessen Inhalt noch flüssig ist, bildet.The mold frame serves on the one hand for shaping and on the other hand for heat dissipation from the melt. If the metal melt is poured into the mold, this melt solidifies rapidly on the walls and bottom of the mold, so that at least the outermost edge zone of the melt solidifies within the mold frame. By applying a coolant to the billet emerging from the mold, such as spraying the strand with water, the area near the surface of the strand emerging from the mold is further rapidly solidified, so that a bowl whose content is still liquid is formed.
Zum Stranggiessen von metallenen Walzbarren und anderen derartigen Gussstücken werden üblicherweise für jede Barrenbreite besondere Kokillen verwendet. Die Herstellung von Stranggiesskokillen ist -- vorallem aufgrund ihrer engen Masstoleranzen -- aufwendig und kostspielig. Die zahlreichen unterschiedlichen Gussbarrenformate bringen zudem die unwirtschaftliche Notwendigkeit mit sich, eine entsprechend grosse Zahl von Kokillen auf Lager zu halten.For the continuous casting of metal billets and other such castings, special molds are usually used for each billet width. The production of Continuous casting molds are - especially due to their narrow dimensional tolerances - complex and costly. The numerous different cast ingot formats also entail the uneconomical need to keep a correspondingly large number of molds in stock.
Um diesen Nachteil teilweise zu beheben, wurde in der Deutschen Auslegeschrift 1 059 626 zur Herstellung von Gussstücken mit länglichem Querschnitt eine Kokille aus einem geschlossenen Ring mit parallelen Seiten- und Stirnwänden vorgeschlagen, bei der mindestens eine Stirnwand innerhalb des geschlossenen Ringes verstellbar ist. Dabei werden die verstellbaren Wände vorgängig zum Stranggiessprozess auf den gewünschten Barrenquerschnitt eingestellt, wobei die verstellbaren Wände mittels Schrauben am restlichen Kokillenrahmen festgelegt werden.In order to partially remedy this disadvantage, a mold made of a closed ring with parallel side and end walls, in which at least one end wall is adjustable within the closed ring, was proposed in German Auslegeschrift 1,059,626 for the production of castings with an elongated cross section. The adjustable walls are set to the desired bar cross-section in advance of the continuous casting process, the adjustable walls being fixed to the remaining mold frame by means of screws.
Bei der gemäss der DE-OS 1 059 626 ausgestalteten Kokille muss jedoch der Kokillenboden jedesmal dem neuen Barrenquerschnitt angepasst werden. Zudem bedingt die Einstellung des Kokillenrahmens auf die jeweiligen Barrenquerschnitte einen hohen Zeitaufwand und führt üblicherweise zu einem längeren Unterbruch in der Fertigungslinie, was sich insbesondere dann ungünstig auf die Fertigungsdauer und die Fertigungskosten auswirkt, wenn nur wenige Gussstücke einer bestimmten Breite benötigt werden.In the case of the mold designed according to DE-OS 1 059 626, however, the mold base must always be adapted to the new bar cross section. In addition, the adjustment of the mold frame to the respective bar cross-sections requires a lot of time and usually leads to a longer interruption in the production line, which has an unfavorable effect on the production time and the production costs if only a few castings of a certain width are required.
Um diesen Nachteil zu beheben, beschreibt die unter der Nr. 2 552 692 offengelegte FR-Anmeldung Nr. 83 15766 eine Kokille mit während dem Stranggiessprozess verstellbarem Kokillenquerschnitt, wobei dies durch eine rechnergesteuerte Einstellung der Neigung einer verstellbaren Stirnwand bewerkstelligt wird. Der Rechenaufwand für eine derartige Barrenquerschnitts-Kontrolle ist jedoch gross, was den Einsatz leistungsfähiger Computer bedingt.In order to remedy this disadvantage, FR Application No. 83 15766, which is disclosed under No. 2 552 692, describes a mold with a mold cross section that can be adjusted during the continuous casting process, this being accomplished by computer-controlled adjustment of the inclination of an adjustable end wall. However, the computing effort for such a bar cross-section control is large, which requires the use of powerful computers.
Bei Stranggiesskokillen muss die im Kokillenbereich gebildete feste Randzone des aus der Kokille austretenden Barrens an jedem Ort dem auf die Oberfläche der Randzone gerichteten Gesamtdruck des jeweils über ihr liegenden Stranggussmaterials standhalten, wobei sich der Gesamtdruck aus dem hydrostatischen Druck der Stranggussmaterialschmelze und aus dem Druck des über ihr liegenden verfestigten Stranggussmaterials ergibt. Während bei stationär senkrecht liegenden Kokillenwänden der auf die Oberfläche der Randzone gerichtete Gesamtdruck nur vom hydrostatischen Druck der Stranggussmaterialschmelze abhängt, wird der Gesamtdruck bei aus der Kokille austretenden Barren, welche eine nicht senkrecht liegende Randzone aufweisen, zusätzlich zum hydrostatischen Druck durch die senkrecht auf die Randzone wirkende Komponente des über ihr liegenden verfestigten Stranggussmaterials bestimmt. Somit hängt bei Kokillen, dessen Wände während dem Stranggiessprozess verstellbar sind, die Anpassrate des Kokillenquerschnittes an den gewünschte Barrenquerschnitt, insbesondere bei einer Querschnittsvergrösserung, vom Stranggussmaterial und von der Dicke der erstarrten Randzone ab. Da bei Kokillen mit veränderbarem Kokillenquerschnitt, der Vermeidung des Materialausschusses wegen, der Stranggiessprozess bevorzugt mit einem gegenüber dem gewünschten Barrenquerschnitt kleineren Anfahrquerschnitt gestartet wird, der dann entsprechend dem gewünschten Barrenquerschnitt allmählich angepasst wird, ergibt sich aufgrund der innerhalb der Kokille gebildeten, dünnen Barren-Randzone üblicherweise eine recht geringe, maximale Anpassrate des Kokillenquerschnittes. Dies wirkt sich insbesondere bei einem sich stark verändernden Barrenquerschnitt entsprechend negativ aus und führt zu einem grossen Materialverlust, da sich der Barrenteil mit veränderlichem Querschnitt meist für eine Weiterverarbeitung nicht eignet.In the case of continuous casting molds, the fixed edge zone of the ingot emerging from the mold in the mold area must withstand the total pressure of the continuous casting material above it at each location, the total pressure being the hydrostatic pressure of the continuous casting material melt and the pressure of the over your lying solidified casting material results. While in the case of stationary, vertical mold walls, the total pressure directed to the surface of the edge zone depends only on the hydrostatic pressure of the continuous casting material melt, the total pressure in the case of ingots emerging from the mold, which have a non-perpendicular edge zone, in addition to the hydrostatic pressure due to the perpendicular to the edge zone acting component of the solidified continuous cast material lying above it. Thus, in the case of molds, the walls of which are adjustable during the continuous casting process, the Rate of adaptation of the mold cross-section to the desired ingot cross-section, in particular in the case of a cross-sectional enlargement, depends on the continuous casting material and on the thickness of the solidified edge zone. Since in the case of molds with a variable mold cross-section, to avoid material waste, the continuous casting process is preferably started with a starting cross-section which is smaller than the desired bar cross-section and which is then gradually adapted to the desired bar cross-section, resulting from the thin ingot edge zone formed within the mold usually a very low, maximum adaptation rate of the mold cross-section. This has a correspondingly negative effect, particularly in the case of a strongly changing bar cross section and leads to a large loss of material, since the bar part with a variable cross section is usually unsuitable for further processing.
Der Erfinder hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine regulierbare Kokille zu schaffen, die eine schnelle Barrenquerschnittsanpassung und somit die sehr kostengünstige Herstellung von Walz- oder Pressbarren mit unterschiedlichen Querschnitts-Abmessungen mit ein und derselben Kokille erlaubt.The inventor has now set himself the task of creating an adjustable mold, which allows a quick bar cross-section adjustment and thus the very cost-effective production of rolled or pressed bars with different cross-sectional dimensions with one and the same mold.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die verschiebbaren Stirnwände eine zweite Kühlmittelkammer, sowie eine Vielzahl mit der zweiten Kühlmittelkammer in Verbindung stehende zweite Kühlmittelkanäle zur weiteren Kühlmittelbeaufschlagung des Stranggussmaterials aufweisen, wobei die zweiten Kühlmittelkanäle derart angeordnet sind, dass das aus den zweiten Kühlmittelkanälen austretende Kühlmittel, in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, nach dem aus den ersten Kühlmittelkanälen austretenden Kühlmittel auf das Stranggussmaterial auftrifft.According to the invention, this is achieved in that the displaceable end walls have a second coolant chamber, and also a plurality of second coolant channels connected to the second coolant chamber for further application of coolant to the continuous casting material, the second coolant channels being arranged in such a way that the coolant emerging from the second coolant channels Seen in the flow direction of the continuous casting material, after the coolant emerging from the first coolant channels strikes the continuous casting material.
Welche Wände des Kokillenrahmens als Stirnwände und welche als Seitenwände bezeichnet werden, ist für vorliegende Erfindung an sich unwesentlich. Erfindungswesentlich ist, dass der Kokillenrahmen wenigstens eine erfindungsgemäss ausgebildete, verschiebbare Wand enthält.Which walls of the mold frame are referred to as end walls and which are referred to as side walls is in itself irrelevant to the present invention. It is essential to the invention that the mold frame contains at least one movable wall designed according to the invention.
Die erste Kühlmittelkammer erfüllt zwei Funktionen: einerseits dient sie zur Kühlung des formgebenden Teils des Kokillenrahmens und damit zur direkten Wärmeableitung vom Stranggussmaterial und andererseits als Kühlmittelzuführung für die Kühlmittelkanäle, wobei das Kühlmittel auf die Oberfläche des aus der Kokille austretenden Stranggussmaterials geleitet wird, wodurch die Randzone des Stranggussbarrens weiter gekühlt wird. Um eine möglichst hohe Wärmeabfuhr zu gewährleisten, bedingt die erste Funktion der ersten Kühlmittelkammer einerseits eine dünne Wandstärke zwischen der Kühlmittelkammer und der Innenwandung des Kokillenrahmens und andererseits eine gute Wärmeleitfähigkeit des Wandmaterials.The first coolant chamber fulfills two functions: on the one hand it serves to cool the shaping part of the mold frame and thus for direct heat dissipation from the continuous casting material and on the other hand as a coolant supply for the coolant channels, the coolant being directed onto the surface of the continuous casting material emerging from the mold, thereby leading to the edge zone of the continuous cast ingot is cooled further. In order to ensure the highest possible heat dissipation, the first function of the first coolant chamber on the one hand requires a thin wall thickness between the coolant chamber and the inner wall of the mold frame and, on the other hand, good thermal conductivity of the wall material.
Die zweite Kühlmittelkammer dient im wesentlichen nur der Zufuhr von Kühlmittel in die zweiten Kühlmittelkanäle. Das durch die zweiten Kühlmittelkanäle fliessende und auf das Stranggussmaterial auftreffende Kühlmittel führt beim Stranggussmaterial im Bereich der verschiebbaren Stirnwände zu einer schnelleren Verfestigung bzw. zur Bildung einer dickeren, verfestigten Randzone. Die dadurch bewirkte dickere Randzone widersteht einem höheren Gesamtdruck des jeweils über ihr liegenden Stranggussmaterials, so dass die erfindungsgemäss ausgebildete Stranggiesskokille eine schnellere Anpassung des Kokillenquerschnittes an den gewünschte Barrenquerschnitt erlaubt; dies insbesondere bei einem sich während dem Stranggiessprozess vergrössernden Querschnitt des Kokillenrahmens.The second coolant chamber essentially serves only to supply coolant to the second coolant channels. The coolant flowing through the second coolant channels and striking the continuous casting material in the continuous casting material leads to a faster solidification in the region of the displaceable end walls or to the formation of a thicker, consolidated edge zone. The resulting thicker edge zone resists a higher total pressure of the continuous casting material lying above it, so that the continuous casting mold designed according to the invention allows the mold cross section to be adapted more quickly to the desired ingot cross section; this is particularly the case with a cross section of the mold frame that increases during the continuous casting process.
Die zusätzliche Kühlmittelbeaufschlagung des Stranggussmaterials durch die zweiten Kühlmittelkanäle sind nur an den verschiebbaren Kokillenwänden notwendig, da die primäre Kühlung des Stranggussmaterials durch die erste Kühlmittelkammer und die ersten Kühlmittelkanäle im Bereich der stationär senkrecht liegenden Kokillenwände eine ausreichend dicke Randzone schafft, um dem hydrostatischen Druck der senkrecht über dieser Randzone liegenden Stranggussmaterial-Säule zu widerstehen. Demnach kann während des Stranggiessprozesses die sekundäre Kühlmittelbeaufschlagung durch die zweiten Kühlmittelkanäle nach Erreichen des gewünschten Barrenquerschnittes beispielsweise gestoppt werden, so dass die verschiebbaren Stirnwände der erfindungsgemässen Kokille bevorzugt ein Ventil zur Unterbrechung der Kühlmittelzufuhr an die zweite Kühlmittelkammer oder an die zweiten Kühlmittelkanäle aufweisen.The additional coolant applied to the continuous casting material by the second coolant channels is only necessary on the movable mold walls, since the primary cooling of the continuous casting material by the first coolant chamber and the first coolant channels creates a sufficiently thick edge zone in the area of the stationary, vertical mold walls to accommodate the hydrostatic pressure of the vertical Resist continuous casting material column lying above this edge zone. Accordingly, during the continuous casting process, the secondary coolant supply through the second coolant channels can be stopped, for example, after the desired ingot cross-section has been reached, so that the displaceable end walls of the mold according to the invention preferably have a valve for interrupting the coolant supply to the second coolant chamber or to the second coolant channels.
Mit der erfindungsgemässen Kokille kann die Anpassung des Kokillenquerschnittes an den erforderlichen Barrenquerschnitt durch eine rein translatorische Verschiebung der verschiebbaren Stirnwände geschehen, so dass für die Barrenquerschnitt-Einstellung keine aufwendige Verstellung des Neigungswinkels der Stirnwände notwendig wird.With the mold according to the invention, the mold cross section can be adapted to the required ingot cross section by a purely translational displacement of the displaceable end walls, so that no complex adjustment of the inclination angle of the end walls is necessary for setting the ingot cross section.
Die durch Stranggiessen gefertigten Barren weisen üblicherweise etwas konkave Seitenflächen auf. Diese Konkavität der Barrenseitenflächen ist durch einen während dem Abkühlen der Schmelze stattfindenden Schrumpfungsprozess bedingt und tritt insbesondere auf den Flachseiten langformatiger, rechteckförmiger Walzbarren auf. Die durch den Schrumpfungsprozess resultierende konkave Krümmung der Barren-Seitenwände hängt unter anderem von deren Format, Legierung und der Giessgeschwindigkeit ab. Typische Werte für den Einzug betragen 5 bis 10 mm pro Seite für Walzbarren des Formats 300 x 1000 mm aus einer Mg-haltigen Aluminiumlegierung und bei einer Giessgeschwindigkeit von 5 bis 8 cm pro Minute. Solche Abweichungen von der Planarität der Oberfläche sind insoweit unerwünscht, als sie beim Fräsen zur Erhöhung des Abfalls führen und beim Walzen Schwierigkeiten hinsichlich des Geradelaufs der Barren bereiten.The ingots produced by continuous casting usually have somewhat concave side faces. This concavity of the ingot side surfaces is due to a shrinkage process taking place during the cooling of the melt and occurs in particular on the flat sides of long-shaped, rectangular rolling ingots. The concave curvature of the ingot sidewalls resulting from the shrinking process depends, among other things, on their format, alloy and the casting speed. Typical values for the feed are 5 to 10 mm per side for rolled bars of the format 300 x 1000 mm made of a magnesium-containing aluminum alloy and at a casting speed of 5 to 8 cm per minute. Such deviations from the planarity of the surface are undesirable insofar as they occur during milling lead to an increase in waste and cause difficulties with the rolling of the bars when rolling.
Um die Bildung konkaver Seitenflächen zu vermeiden, werden die inneren Flächen der Stranggiesskokille entsprechend dem Schrumpfungsmass nach aussen gewölbt ausgebildet. Die Metallschmelze verlässt durch diese Massnähme die Kokille mit nach aussen gewölbten Seitenflächen, welche dann durch das Schrumpfen eben werden.In order to avoid the formation of concave side surfaces, the inner surfaces of the continuous casting mold are curved outwards in accordance with the degree of shrinkage. As a result of these measures, the molten metal leaves the mold with the side surfaces curved outwards, which then become flat as a result of the shrinkage.
Erfindungsgemäss sind die ersten und zweiten Kühlmittelkanäle derart ausgebildet, dass das aus den zweiten Kühlmittelkanälen austretende Kühlmittel, in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, nach dem aus den ersten Kühlmittelkanälen austretenden Kühlmittel auf das Stranggussmaterial auftrifft. Bevorzugt sind die ersten Kühlmittelkanäle derart ausgebildet, dass ihre Längsachsen mit der Mittelachse des durch den Kokillenrahmen begrenzten Kokillenhohlraumes einen spitzen Winkel von 20 bis 40° einschliesst. Unter der Mittelachse des Kokillenhohlraumes wird dabei die parallel zur Fliessrichtung des Stranggussmaterials liegende Mittelachse des Kokillenhohlraumes verstanden. Die Langsachsen der zweiten Kühlmittelkanäle schliessen mit der Mittelachse des Kokillenhohlraumes bevorzugt einen Winkel von 60 bis 85° ein.According to the invention, the first and second coolant channels are designed such that the coolant emerging from the second coolant channels, viewed in the flow direction of the continuous casting material, strikes the continuous casting material after the coolant emerging from the first coolant channels. The first coolant channels are preferably designed in such a way that their longitudinal axes form an acute angle of 20 to 40 ° with the central axis of the mold cavity delimited by the mold frame. The central axis of the mold cavity is understood to mean the central axis of the mold cavity which is parallel to the flow direction of the continuous casting material. The longitudinal axes of the second coolant channels preferably form an angle of 60 to 85 ° with the central axis of the mold cavity.
Die Zahl der ersten Kühlmittelkanäle hängt u.a. von der Grösse der herzustellenden Barren, der Stranggiessgeschwindigkeit und dem Stranggussmaterial ab. Bevorzugt enthalten die Seitenwände je 8 bis 30 und die feste Stirnwand 5 bis 25 erste Kühlmittelkanäle.The number of first coolant channels depends, among other things. on the size of the ingots to be produced, the continuous casting speed and the continuous casting material. The side walls preferably contain 8 to 30 and the fixed end wall 5 to 25 first coolant channels.
Die gegen den Kokillenhohlraum gerichteten Öffnungen der ersten Kühlmittelkanäle befinden sich bevorzugt alle in derselben Querschnittsebene der Kokille. Zudem sind die Kühlmittelkanäle bevorzugt derart angeordnet, dass über den gesamten Barrenquerschnitt gesehen eine gleichmässige Kühlmittelbeaufschlagung erfolgt.The openings of the first coolant channels directed against the mold cavity are preferably all in the same cross-sectional plane of the mold. In addition, the coolant channels are preferably arranged in such a way that the coolant is applied uniformly over the entire cross-section of the ingot.
Die Zahl der zweiten Kühlmittelkanäle hängt u.a. von der Länge der verschiebbaren Stirnwand bzw. vom Barrenquerschnitt, vom Stranggussmaterial und der Anpassgeschwindigkeit des Kokillenquerschnitts an den gewünschten Barrenquerschnitt ab. Bevorzugt beträgt die Anzahl der zweiten Kühlmittelkanäle pro verschiebbare Stirnwand zwischen 8 und 30.The number of second coolant channels depends, among other things. on the length of the movable end wall or on the bar cross-section, on the continuous casting material and the speed at which the mold cross-section adapts to the desired bar cross-section. The number of second coolant channels per displaceable end wall is preferably between 8 and 30.
Die gegen den Kokillenhohlraum gerichteten Öffnungen der zweiten Kühlmittelkanäle befinden sich bevorzugt alle auf derselben Querschnittsebene der Kokille und sind bevorzugt derart angeordnet, dass die Kühlmittelbeaufschlagung der an die verschiebbaren Stirnwände angrenzenden Seitenflächen des Barrens gleichmässig erfolgt.The openings of the second coolant channels directed against the mold cavity are preferably all located on the same cross-sectional plane of the mold and are preferably arranged in such a way that the coolant is applied uniformly to the side faces of the ingot adjacent to the displaceable end walls.
Bevorzugt enthält die erfindungsgemässe Stranggiesskokille am bezüglich des Stranggussmaterials zuflusseitigen Bereich der gegen den Kokillenhohlraum gerichteten Innenwandung des Kokillenrahmens ein Schmiermittelverteilelement für die Zufuhr von Schmiermittel an wenigstens den gesamten, dem Stranggussmaterial direkt ausgesetzten, formgebenden Teil der Innenwandung. Wesentlich dabei ist, dass zwischen dem Stranggussmaterial und dem ganzen, dem Stranggussmaterial mechanisch direkt ausgesetzten Teil des Kokillenrahmens, d.h. der gegen den Kokillenhohlraum gerichteten, formgebenden Innenwandung der Stirn- und Seitenwände, ein Gleit- oder Schmiermittel eingeführt wird.The continuous casting mold according to the invention preferably contains a lubricant distribution element for the supply of lubricant to at least the entire shaping part of the inner wall which is directly exposed to the continuous casting material, in the region of the inner wall of the mold frame which is directed toward the continuous casting material and which flows in with respect to the continuous casting material. It is essential that between the continuous casting material and the entire part of the mold frame that is mechanically directly exposed to the continuous casting material, i.e. a lubricant or lubricant is introduced into the shaping inner wall of the end and side walls directed against the mold cavity.
Das Schmiermittelverteilelement kann ein geschlossen ringförmiges Element darstellen, oder kann aus einer Vielzahl von Teilelementen bestehen, welche auf derselben Kokillenquerschnittsebene in Abständen zueinander angeordnet sind. Ein geschlossen ringförmiges Schmiermittelverteilelement besteht zweckmässigerweise aus vier länglichen, in derselben Querschnittsebene der Kokille liegenden Teilelementen, wobei jede Stirn- und Seitenwand ein solches Teilelement enthält. Ein Schmiermittelverteilelement, welches aus einer Vielzahl von in Abständen zueinander angeordneten Teilelementen besteht, enthält diese Teilelemente zweckmässigerweise alle in derselben Querschnittsebene der Kokille, wobei die Anordnung und/oder die Ausgestaltung der Teilelemente bevorzugt derart ist, dass die Abgabe des Schmier- oder Gleitmittels gleichmässig über die ganze formgebende Innenwandung des Kokillenrahmens erfolgt.The lubricant distribution element can be a closed, ring-shaped element, or can consist of a plurality of sub-elements which are arranged at intervals on the same mold cross-sectional plane. A closed ring-shaped lubricant distribution element expediently consists of four elongated partial elements lying in the same cross-sectional plane of the mold, each end and side wall containing such a partial element. A lubricant distribution element, which consists of a plurality of sub-elements arranged at intervals from one another, expediently contains all of these sub-elements in the same cross-sectional plane of the mold, the arrangement and / or configuration of the sub-elements preferably being such that the lubricant or lubricant is evenly dispensed the entire shaping inner wall of the mold frame takes place.
Die Zufuhr von Kühl- und Schmiermittel an die verschiebbaren Stirnwände geschieht bevorzugt über flexible Schlauchleitungen, welche in ihrer Länge derart ausgebildet sind, dass sie die Bewegung der Stirnwände nicht beschränken.The supply of coolant and lubricant to the displaceable end walls preferably takes place via flexible hose lines, which are designed in length in such a way that they do not restrict the movement of the end walls.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Kokille sind die Stirn- und Seitenwände modular aufgebaut, wobei jede Stirn- und Seitenwand ein die erste Kühlmittelkammer und die ersten Kühlmittelkanäle enthaltendes Mittelteil, sowie zwei in Kokillen-Längsrichtung sich beidseitig an das Mittelteil anschliessende Anschlussprofile aufweist, und die gegen das Stranggussmaterial gerichteten Innenwandungen der Mittelteile die formgebende Oberfläche der Kokille bilden. Mit Kokillen-Längsrichtung wird dabei eine Achse bezeichnet, welche parallel zur Fliessrichtung des Stranggussmaterials liegt. Das in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, vordere Anschlussprofil wird im folgenden als erstes Anschlussprofil und das in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, an das Mittelteil nachfolgende Anschlussprofil als zweites Anschlussprofil bezeichnet. Während dem Stranggiessprozess durchläuft das Stranggussmaterial somit den durch die ersten Anschlussprofile eingeschlossenen Teil, dann den durch die Mittelteile eingeschlossenen Teil und letzlich den durch die zweiten Anschlussprofile eingeschlossenen Teil des Kokillenhohlraumes.In a preferred embodiment of the mold according to the invention, the end and side walls have a modular structure, each end and side wall having a central part containing the first coolant chamber and the first coolant channels, and two connecting profiles adjoining the central part on both sides in the longitudinal direction of the mold, and the inner walls of the middle parts directed against the continuous casting material form the shaping surface of the mold. The longitudinal direction of the mold is an axis that is parallel to the direction of flow of the continuous casting material. The front connection profile seen in the flow direction of the continuous casting material is referred to below as the first connection profile, and the connection profile following the central part, which is seen in the flow direction of the continuous casting material, is referred to as the second connection profile. During the continuous casting process, the continuous casting material thus passes through the one enclosed by the first connection profiles Part, then the part enclosed by the middle parts and finally the part of the mold cavity enclosed by the second connection profiles.
Ganz bevorzugt weist das Mittelteil einen im wesentlichen U-förmigen Längsschnitt auf, so dass sich durch das Zusammenfügen des Mittelteiles mit dem, in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, zweiten Anschlussprofil ein Hohlraum als erste Kühlmittelkammer ausbildet.The middle part very preferably has an essentially U-shaped longitudinal section, so that by joining the middle part with the second connection profile, as seen in the direction of flow of the continuous casting material, a cavity is formed as the first coolant chamber.
Die gegen den Kokillenhohlraum gerichteten Innenwandungen der Stirn- und Seitenwände können als Gesamtheit einen zylinderförmigen Hohlraum, zweckmässigerweise einen Hohlraum mit quadratischem Querschnitt, einschliessen. Dabei müssen die einzelnen Innenwandungen jedoch nicht eine einstückige, parallel zur Kokillenlängsachse liegende Fläche beschreiben. Vielmehr kann der Kokillenhohlraum durch mehrere sequentiell nacheinander angeordnete Kokillen-Teilhohlräume gebildet werden.The inner walls of the end and side walls directed against the mold cavity can, as a whole, enclose a cylindrical cavity, expediently a cavity with a square cross section. However, the individual inner walls do not have to describe a one-piece surface lying parallel to the longitudinal axis of the mold. Rather, the mold cavity can be formed by a plurality of mold partial cavities arranged sequentially one after the other.
Der von den Anschlussprofilen der Stirn- und Seitenwände eingeschlossene Hohlraum weist beispielsweise einen grösseren Querschnitt auf als der von den Mittelteilen der Stirn- und Seitenwände gebildete Hohlraum. Bei einem derart ausgebildeten Kokillenhohlraum weist der durch die Mittelteile gebildete Hohlraum einen kleineren Querschnitt auf und bewirkt somit, durch die Kühlwirkung der Innenwandung bedingt, die Formgebung des Stranggussmaterials.The cavity enclosed by the connection profiles of the front and side walls has, for example, a larger cross section than the cavity formed by the central parts of the front and side walls. In such a mold cavity, the cavity formed by the middle parts has a smaller cross-section and thus, due to the cooling effect of the inner wall, brings about the shaping of the continuous casting material.
Bevorzugt wird die Formgebung des Stranggussmaterials durch die Mittelteile der Stirn- und Seitenwände bewirkt. Bevorzugt ist somit die formgebende Innenwandung jedes Mittelteiles gegenüber der entsprechenden Innenwandung des zweiten Anschlussprofiles vorstehend. Mit vorstehender Innenwandung des Mittelteiles wird dabei die Position in Richtung Mittelachse des Kokillenhohlraumes verstanden. Weiter bevorzugt ist die formgebende Innenwandung jedes Mittelteiles auch gegenüber der entsprechenden Wandung des ersten Anschlussprofiles vorstehend.The shaping of the continuous casting material is preferably effected by the middle parts of the end and side walls. The shaping inner wall of each central part is thus preferably projecting over the corresponding inner wall of the second connection profile. The protruding inner wall of the central part is understood to mean the position in the direction of the central axis of the mold cavity. The shaping inner wall of each central part is furthermore preferably protruding from the corresponding wall of the first connection profile.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Stranggiesskokille weisen die, in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, zweiten Anschlussprofile der verschiebbaren Stirnwände jeweils die zweite Kühlmittelkammer, sowie die zweiten Kühlmittelkanäle auf.In a further preferred embodiment of the continuous casting mold according to the invention, the second connection profiles of the displaceable end walls, as seen in the flow direction of the continuous casting material, each have the second coolant chamber and the second coolant channels.
Die Stirn- und Seitenwände der erfindungsgemässen Kokille können aus einem beliebigen Werkstoff, welcher der Kokille eine genügende mechanische und thermische Festigkeit, sowie eine ausreichende Formbeständigkeit verschafft, bestehen. Dabei können bei modular aufgebauten Kokillen die einzelnen Kokillenelemente aus demselben oder aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Zweckmässigerweise bestehen die Stirn- und Seitenwände bzw. deren Teilelemente aus Metall.The front and side walls of the mold according to the invention can be made of any material which gives the mold sufficient mechanical and thermal strength and sufficient dimensional stability. In this case, with a modular structure Chill molds The individual mold elements consist of the same or different materials. The end and side walls or their partial elements expediently consist of metal.
Gemäss vorliegender Erfindung kann die Barrenbreite durch programmgesteuerte Regulierung der Kokillenöffnung bzw. des Stirnwandabstandes eingestellt werden, wobei dies durch die Positionierung entweder nur einer Stirnwand oder aber durch beispielsweise gegenläufige Verschiebung beider Stirnwände geschehen kann. Üblicherweise genügt zur Einstellung der gewünschten Barrenbreite durch die Regulierung des Abstandes zweier gegenüberliegender Stirnwände jedoch die Verschiebung nur einer Stirnwand. In der folgenden Beschreibung wird deshalb von der Einstellung einer einzigen Stirnwand pro Kokille ausgegangen, obwohl für gewisse Kokillenkonstruktionen eine gegenüber der Kokillenmitte symmetrische und gleichzeitige Einstellung beider Stirnwände vorteilhaft sein kann. Der vorliegende Erfindungsgegenstand umfasst jedoch die Regulierung der Kokillenöffnung durch Einstellung von nur einer Stirnwand wie auch durch gleichzeitige Einstellung beider sich gegenüberliegender Stirnwände.According to the present invention, the bar width can be set by program-controlled regulation of the mold opening or the end wall distance, this being done by positioning either only one end wall or, for example, by shifting both end walls in opposite directions. Usually, however, to adjust the desired bar width by regulating the distance between two opposite end walls, the displacement of only one end wall is sufficient. The following description therefore starts from the setting of a single end wall per mold, although for certain mold designs a symmetrical and simultaneous setting of both end walls compared to the center of the mold can be advantageous. However, the present subject matter of the invention comprises the regulation of the mold opening by adjusting only one end wall as well as by simultaneously adjusting both opposite end walls.
Mit einer erfindungsgemässen Kokille lässt sich der Stirnwandabstand in einem Bereich von zweckmässigerweise 10 bis 1000 mm und insbesondere von 100 bis 500 mm variieren.With a mold according to the invention, the end wall distance can advantageously be varied in a range from 10 to 1000 mm and in particular from 100 to 500 mm.
Der Antrieb der verschiebbaren Stirnwände kann beispielsweise durch mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische Mittel erfolgen. Zweckmässigerweise erfolgt das Positionieren und Festlegen jeder verschiebbaren Stirnwand über mindestens eine beispielsweise parallel zur Bewegungsrichtung der Stirnwand liegende Achswelle, wobei diese als Voll- oder Hohlprofil, oder als kolbenförmiges Element ausgebildet sein kann.The movable end walls can be driven, for example, by mechanical, hydraulic, pneumatic or electromagnetic means. The positioning and fixing of each displaceable end wall expediently takes place via at least one axle shaft, for example lying parallel to the direction of movement of the end wall, which can be designed as a solid or hollow profile or as a piston-shaped element.
Jede verschiebbare Stirnwand wird beispielsweise über mindestens eine Achswelle gemäss einem vorgegebenen Programm positioniert. Bei Verwendung von nur einer Achswelle pro Stirnwand wird die Achswelle zweckmässigerweise mittig an der Stirnwand festgelegt. Bei Verwendung von mehreren Achswellen pro Stirnwand muss eine synchrone Bewegung aller an der Stirnwand-Bewegung beteiligten Achswellen sichergestellt werden.Each movable end wall is positioned, for example, via at least one axle shaft according to a predetermined program. When using only one axle shaft per end wall, the axle shaft is expediently fixed in the center of the end wall. When using several axle shafts per end wall, a synchronous movement of all axis shafts involved in the end wall movement must be ensured.
Der für das Positionieren und Festlegen der Stirnwand erforderliche Schub erfolgt zweckmässigerweise durch eine mittels einem Motor angetriebenen Antriebswelle, wobei die Drehbewegung der Antriebswelle mittels einem Getriebe in einen axialen Schub in Richtung der Achswelle überführt werden kann. Werden für die Positionierung der Stirnwand mehrere Achswellen eingesetzt, oder werden mehrere erfindungsgemässe Stranggusskokillen parallel betrieben, werden -- zur Sicherstellung einer synchronen Bewegung -- die beteiligten Achswellen bevorzugt durch ein und dieselbe Antriebswelle angetrieben.The thrust required for positioning and fixing the end wall is expediently carried out by a drive shaft driven by a motor, wherein the rotary movement of the drive shaft can be converted into an axial thrust in the direction of the axle shaft by means of a gear. If several axle shafts are used for positioning the end wall, or several continuous casting molds according to the invention are used in parallel operated, the axis shafts involved are preferably driven by one and the same drive shaft to ensure synchronous movement.
Als Getriebe kommen beispielsweise Zugmittel-, Gelenk-, Schrauben- oder Rädergetriebe in Frage. Bevorzugt werden Rädergetriebe in Form von ein- oder mehrstufigen Zahnradgetrieben eingesetzt. Diese erlauben die schlupffreie Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle auf die Achswelle/n in einem definierten Übersetzungsverhältnis.As a transmission, for example, traction, articulated, screw or wheel gear come into question. Gearwheels in the form of single-stage or multi-stage gearwheels are preferably used. These allow slip-free transmission of the rotary motion of the drive shaft to the axle shaft (s) in a defined gear ratio.
Als Zahnradgetriebe eignen sich beispielsweise zylindrische Stirnräder, Kegel- oder Schneckenräder. Dabei können die zylindrischen Zahnräder gerade, schräg, pfeilförmig (Pfeilräder), oder schraubenförmig (Schraubenräder), sowie innen- oder aussenverzahnt sein. Kegelräder weisen eine kegelige Umfangsfläche mit gerader, schräger oder Bogenverzahnung auf.For example, cylindrical spur gears, bevel or worm gears are suitable as gear drives. The cylindrical gears can be straight, oblique, arrow-shaped (arrow gears), or helical (screw gears), as well as internally or externally toothed. Bevel gears have a conical circumferential surface with straight, helical or curved teeth.
Die für die Einstellung der Kokillenöffnung erforderliche Verschiebung der Stirnwand kann beispielsweise durch eine fest mit der Stirnwand verbundene Achswelle geschehen, wobei das andere Ende der Achswelle als Zahnstange ausgebildet ist, in welche -- gegebenenfalls über ein Übersetzungsgetriebe -- ein mit der Antriebswelle fest verbundenes Zahnrad eingreift.The displacement of the end wall required for the setting of the mold opening can take place, for example, by means of an axle shaft which is fixedly connected to the end wall, the other end of the axle shaft being designed as a rack into which - optionally via a transmission gear - a gearwheel which is firmly connected to the drive shaft intervenes.
Das Festlegen der Achswelle/n an der Stirnwand kann beispielsweise durch Verschrauben, Verklemmen, Nieten oder Schweissen geschehen. Bevorzugt werden jedoch -- zum Zwecke der einfacheren Austauschbarkeit von der Abnutzung unterworfenen Kokillenelementen --lösbare Verbindungen eingesetzt.The axle shaft (s) can be fixed to the end wall, for example, by screwing, jamming, riveting or welding. However, detachable connections are preferably used - for the purpose of easier interchangeability of mold elements subject to wear.
Eine andere Möglichkeit für die Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine axiale Verschiebung der Stirnwand liegt beispielsweise in der Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle auf die Achswelle/n durch Drehmomentübertragung mittels einem Getriebe, wie beispielsweise einem Zahnradgetriebe, wobei die Antriebs- und Achswellen je ein fest mit deren Achsen verbundenes Zahnrad aufweisen. Die Drehbewegung der Achswelle/n kann dann beispielsweise mittels einem Spindelgetriebe, d.h. eine in der Stirnwand bzw. in einer Anformung der Stirnwand vorhandene Gewindebohrung, in welche die an ihrem Umfang mit einem Gewinde versehene Achswelle (Spindel) eingreift, in eine axiale Bewegung der Stirnwand überführt werden.Another possibility for the transmission of the rotational movement of the drive shaft into an axial displacement of the end wall lies, for example, in the transmission of the rotational movement of the drive shaft to the axle shaft / n by torque transmission by means of a gear, such as a gear transmission, the drive and axle shafts each being fixed have gear connected to their axes. The rotary movement of the axle shaft (s) can then, for example, by means of a spindle gear, i.e. a threaded hole in the end wall or in a molding of the end wall, into which the axle shaft (spindle), which is threaded on its periphery, engages, is converted into an axial movement of the end wall.
Die Benützung der in vorliegender Erfindung beschriebenen Kokille für die Herstellung von Stranggussbarren unterschiedlicher Abmessungen mit einem feste Abmessungen aufweisenden Kokillenboden zeitigt gegenüber den konventionellen Kokillen mit üblicherweise mittels Schrauben oder dergleichen an den betreffenden Seitenwänden festgelegten Stirnwänden einen grossen Fertigungszeit- und Kostenvorteil.The use of the mold described in the present invention for the production of continuous cast ingots of different dimensions with a mold base having fixed dimensions has an advantage over the conventional molds with usually means Screws or the like on the side walls in question have a large manufacturing time and cost advantage.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten, verstellbaren Stranggiess-Kokillen, bei denen der Kokillenquerschnitt vorgängig zum Stranggiessprozess vorgenommen werden muss, erlaubt die erfindungsgemässe Kokille die Einstellung des Barrenquerschnitts während dem Stranggiessprozess, so dass kein Betriebsunterbruch in der Fertigungslinie für manuelle Einstellungen des Kokillenquerschnittes entsteht. Insbesondere wirkt sich dieser Vorteil bei mehreren parallel arbeitenden Stranggiesskokillen aus, da sich alle Kokillenöffnungen gemeinsam oder einzeln, mittels beispielsweise ein und derselben Antriebswelle bzw. mittels mehrerer Antriebswellen, einstellen lassen. Zudem ermöglicht die gemäss vorliegender Erfindung ausgeführte Kokille die stufenlose Einstellung der Barrenabmessungen, während bei den bekannten Kokillen mit vorgängig zum Stranggiessprozess vorzunehmenden Stirnwand-Einstellungen üblicherweise nur zwischen 3 und 5 Positionen zur Festlegung der Stirnwände zur Verfügung stehen.Compared to the adjustable continuous casting molds known from the prior art, in which the mold cross section has to be carried out prior to the continuous casting process, the mold according to the invention permits the setting of the ingot cross section during the continuous casting process, so that there is no interruption in operation in the production line for manual settings of the mold cross section . In particular, this advantage has an effect in the case of a plurality of continuous casting molds operating in parallel, since all mold openings can be adjusted jointly or individually, for example by means of one and the same drive shaft or by means of several drive shafts. In addition, the mold designed in accordance with the present invention enables the bar dimensions to be infinitely adjusted, while in the known molds with end wall settings to be made beforehand to the continuous casting process, usually only between 3 and 5 positions are available for fixing the end walls.
Gegenüber einer Kokille mit durch den Neigungswinkel der Stirnwände veränderbarem Kokillenquerschnitt weist die erfindungsgemässe Kokille eine wesentlich höhere Anpassrate an den erforderlichen Barrenquerschnitt auf; zudem erlaubt die translatorische Verschiebung der Stirnwand eine einfachere Durchführung der Barrenquerschnitt-Anpassung und eine höhere Genauigkeit der Barrenquerschnitt-Einstellung.Compared to a mold with a mold cross-section that can be changed by the angle of inclination of the end walls, the mold according to the invention has a significantly higher adaptation rate to the required bar cross-section; in addition, the translational displacement of the end wall allows the bar cross-section adjustment to be carried out more easily and the bar cross-section setting to be more accurate.
Die erfindungsgemässe Stranggiesskokille eignet sich zur kontinuierlichen Herstellung von Walz- oder Pressbarren aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen und insbesondere zur kontinuierlichen Herstellung von Walz- oder Pressbarren aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen.The continuous casting mold according to the invention is suitable for the continuous production of rolled or pressed bars made of light metal or light metal alloys and in particular for the continuous production of rolled or pressed bars made of aluminum or magnesium alloys.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Stranggiessen von Metallbarren mittels einer Stranggiesskokille gemäss vorliegender Erfindung, wobei der absenkbare Kokillenboden feste Abmessungen aufweist, und die Positionierung jeder verschiebbaren Stirnwand durch einen mittels einer Steuereinheit kontrollierten Antrieb erfolgt.The invention also relates to a method for the continuous casting of metal bars by means of a continuous casting mold according to the present invention, the lowerable mold base having fixed dimensions, and the positioning of each displaceable end wall being carried out by a drive controlled by a control unit.
Erfindungsgemäss wird der Abstand der Stirnwände anfänglich derart eingestellt, dass zu Beginn des Stranggiessprozesses der Querschnitt des Kokillenhohlraumes der für die Aufnahme des Stranggussmaterials zur Verfügung stehenden Oberfläche des absenkbaren Kokillenbodens entspricht, und der Abstand der Stirnwände im Verlaufe des Stranggiessprozesses mittels dem durch die Steuereinheit kontrollierten Antrieb im Zusammenwirken mit der Absenkung des Kokillenbodens programmgesteuert derart geregelt wird, dass der Querschnitt des Kokillenhohlraumes kontinuierlich oder schrittweise an die Abmessungen des gewünschten Stranggussbarrens angeglichen wird.According to the invention, the distance between the end walls is initially set such that at the beginning of the continuous casting process the cross section of the mold cavity corresponds to the surface of the lowerable mold bottom available for receiving the continuous casting material, and the distance of the end walls in the course of the continuous casting process is controlled in a program-controlled manner by means of the drive controlled by the control unit in cooperation with the lowering of the mold bottom in such a way that the cross section of the mold cavity is continuously or step-wise adjusted to the dimensions of the desired continuous casting ingot.
Die durch die Steuereinheit bewirkte Regulierung des Stirnwandabstandes wird bevorzugt gemäss einem fest vorgegebenen Programm, einer sogenannten Sollwertkurve, zeitabhängig gesteuert.The regulation of the end wall distance effected by the control unit is preferably controlled in a time-dependent manner in accordance with a fixed program, a so-called setpoint curve.
Weiter bevorzugt ist die Position jeder verschiebbaren Stirnwand zu jedem Zeitpunkt mittels einer Positionsmesseinrichtung bestimmbar, so dass die durch die Steuereinheit und den Antrieb bewirkte Positionierung der verschiebbaren Stirnwände gemäss der Differenz aus der gemessenen zeitabhängigen Position der betreffenden Stirnwände und einem in einem vorgegebenen Programm festgelegten, zeitabhängigen Positionswert geschieht.The position of each displaceable end wall can also be determined at any time by means of a position measuring device, so that the positioning of the displaceable end walls caused by the control unit and the drive according to the difference between the measured time-dependent position of the relevant end walls and a time-dependent position defined in a predetermined program Position value happens.
Der Querschnitt der Schmelzensäule ist zu Beginn des erfindungsgemässen Verfahrens zweckmässigerweise kleiner als der Querschnitt des herzustellenden Barrens. Im Verlaufe des Absenkvorganges des Kokillenbodens kann dann die Kokillenöffnung schrittweise oder kontinuierlich derart verändert werden, dass der abgekühlte Barren -- bis auf den durch die Querschnittsregulierung bedingten Anfangsteil -- den gewünschten Querschnitt aufweist. Der zu Beginn des Stranggiessprozesses gebildete Anfangsteil des Barrens ist beispielsweise im wesentlichen konisch ausgebildet, oder weist beispielsweise mehrere sich stufenweise folgende konische Teile auf. Die einfach bzw. stufenförmig ausgebildeten konischen Anfangsteile des Barrens können beispielsweise pyramidenstumpf- oder kegelstumpfförmige Form aufweisen.The cross section of the melt column is expediently smaller at the beginning of the process according to the invention than the cross section of the ingot to be produced. In the course of the lowering process of the mold bottom, the mold opening can then be changed step by step or continuously in such a way that the cooled ingot has the desired cross-section, apart from the initial part caused by the cross-sectional regulation. The initial part of the ingot formed at the beginning of the continuous casting process is, for example, essentially conical, or has, for example, a plurality of conical parts which follow one another in steps. The simple or step-shaped conical starting parts of the ingot can, for example, have the shape of a truncated pyramid or a truncated cone.
Die Form der konischen Barrenteile ergibt sich im wesentlichen durch die Geschwindigkeit der Abstandsveränderung der Stirnwände im Zusammenwirken mit der Geschwindigkeit der Kokillenboden-Absenkung. Bevorzugt erfolgt die Verfahrenssteuerung derart, dass die Flächennormale der entstehenden konischen Barrenteile mit der Barren-Längsachse einen minimalen spitzen Winkel von 25° einschliesst, insbesondere einen Winkel zwischen 30 und 80°.The shape of the conical billet parts results essentially from the speed of the change in the distance of the end walls in cooperation with the speed of the lowering of the mold bottom. The process control is preferably carried out in such a way that the surface normal of the conical ingot parts formed includes a minimum acute angle of 25 ° with the longitudinal axis of the ingot, in particular an angle between 30 and 80 °.
Um den Materialausschuss bei der Weiterverarbeitung der Stranggussbarren zu minimieren, beträgt die maximale Absenktiefe des Kokillenbodens bis zum Erreichen des konstanten und für die gewünschten Barrenquerschnittsabmessungen notwendigen Stranggussmaterialquerschnitts, d.h. die Höhe des pyramidenstupf- bzw. kegelstumpfförmigen Barrenteils, zweckmässigerweise weniger als 50 cm und insbesondere weniger als 30 cm.In order to minimize the material waste during the further processing of the continuous cast ingot, the maximum lowering depth of the mold base until the constant and required for the desired ingot cross-sectional dimensions of the continuous casting material cross-section, i.e. the height of the pyramid-shaped or truncated cone-shaped part, is expediently less than 50 cm and in particular less than 30 cm.
Gegenüber den bekannten Stranggiessverfahren ermöglicht vorliegendes erfindungsgemässes Verfahren durch die stufenlos einstellbare Kokillenöffnung die kostengünstige Herstellung von Stranggussbarren mit beliebigen, gemäss den Kundenwünschen gewählten Abmessungen, wobei der für die Weiterverarbeitung der Stranggussbarren üblicherweise nicht verwendbare Anfangsteil gegenüber demjenigen, der bei der Barren-Herstellung mit aus dem Stand der Technik bekannten, regulierbaren Kokillen resultiert, sehr viel geringer ausfällt.Compared to the known continuous casting process, the method according to the invention enables the continuously adjustable mold opening to produce continuous casting bars with any dimensions chosen according to customer requirements, the initial part usually not usable for the further processing of the continuous casting bars compared to that used in the manufacture of bars from the Known prior art, controllable molds results, turns out to be much less.
Bezüglich der erfindungsgemässen Stranggiesskokille ergeben sich weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung aus den nachfolgenden beispielhaften Figuren.With regard to the continuous casting mold according to the invention, further advantages, features and details of the invention result from the following exemplary figures.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine verschiebbare Stirnwand einer regulierbaren Stranggiesskokille gemäss vorliegender Erfindung.FIG. 1 shows a longitudinal section through a displaceable end wall of an adjustable continuous casting mold according to the present invention.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf ein System von regulierbaren Stranggiesskokillen.FIG. 2 shows a top view of a system of adjustable continuous casting molds.
Der in Figur 1 dargestellte Längsschnitt durch eine verschiebbare Stirnwand 10 zeigt beispielhaft deren modularen Aufbau. Dabei besteht die Stirnwand 10 aus einem Mittelteil 70, sowie zwei in Kokillen-Langsrichtung sich beidseitig an das Mittelteil 70 anschliessende Anschlussprofile 72, 74. Das Mittelteil 70 weist einen U-förmigen Längsschnitt auf. Nach dem Festlegen des -- in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen -- zweiten Anschlussprofiles 74 an das Mittelteil 70 bildet sich in der verschiebbaren Stirnwand 10 eine erste Kühlmittelkammer 80. Für die Kühlmittelversorgung der ersten Kühlmittelkammer 80 weist die Stirnwand 10 eine erste Kühlmittelzuführung 84 auf.The longitudinal section shown in FIG. 1 through a
Zur Kühlmittelbeaufschlagung des Stranggussbarrens sind in die Stirnwand 10 mit der Kühlmittelkammer 80 in Verbindung stehende erste Kühlmittelkanäle 88 derart eingelassen, dass das Kühlmittel zur Mittelachse des Kokillenhohlraumes 12 in einem spitzen Winkel von etwa 30° auf das Stranggussmaterial auftrifft. Dabei sind die Winkelangaben in vorliegendem Text immer auf einen Vollkreis von 360° bezogen. Um einen ausreichenden Kühlmitteleintritt in die ersten Kühlmittelkanäle 88 zu gewährleisten, weist die erste Kühlmittelkammer 80 an den Einlaufstellen des Kühlmittels in die ersten Kühlmitttelkanäle 88 jeweils eine Kühlmittelkanal-Ausnehmung 86 auf.To apply coolant to the continuous casting ingot,
Die in Figur 1 dargestellte erste Kühlmittelkammer 80 enthält als strömungsdynamisches Beruhigungselement für das Kühlmittel eine mit Durchgangsöffnungen (nicht eingezeichnet) versehene Trennwand 82. Die Trennwand 82 ist an einem Ende mit einer Befestigungsmasse 83, beispielsweise aus einem Kitt, befestigt. Das andere Ende der Trennwand befindet sich in einer in das zweite Anschlussprofil 74 eingelassene Nut 75.The
Der in Figur 1 dargestellte Längsschnitt einer Stirnwand 10 zeigt zudem im Bereich der gegen den Kokillenhohlraum 12 gerichteten Innenwandung 71 des Mittelteiles 70 ein Schmiermittelverteilelement 76 für die Zufuhr von Schmiermittel an den zuflusseitigen Bereich des Mittelteiles 70. Die Versorgung des Schmiermittelverteilelementes 76 mit Schmier- oder Gleitmittel geschieht über die Schmiermittelzuführung 78. Das Schmiermittelverteilelement 76 wird -- in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen -- am zuflusseitigen Bereich teilweise durch das erste Anschlussprofil 72 abgedeckt.The longitudinal section of an
Das in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, zweite Anschlussprofil 74 weist die erfindungswesentliche zweite Kühlmittelkammer 90 und die zweiten Kühlmittelkanäle 94 für die weitere Kühlmittelbeaufschlagung des Barrens auf. Der Längsschnitt der verschiebbaren Stirnwand 10 zeigt zudem die zweite Kühlmittelzuführung 92 für die Versorgung der zweiten Kühlmittelkammer 90 mit Kühlmittel. Die erfindungsgemässe, für die verschiebbaren Stirnwände 10 notwendige, zweite Kühlmittelbeaufschlagung des Barrens 54 geschieht mittels dem durch die zweiten Kühlmittelkanäle 94 fliessenden Kühlmittel, wobei die zweiten Kühlmittelkanäle 94 mit der zweiten Kühlmittelkammer 90 in Verbindung stehen und von dieser mit Kühlmittel versorgt werden.The
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Kokille entspricht der Aufbau der Seitenwände 20, sowie der allfällig mit den Seitenwänden 20 starr festgelegten Stirnwand - - bis auf die im zweiten Anschlussprofil 74 enthaltenen zweiten Kühlmittelkanäle 94, der zweiten Kühlmittelkammer 90 und der zweiten Kühlmittelzuführung 92 -- demjenigen der verschiebbaren Stirnwand 10.In a preferred embodiment of the mold according to the invention, the structure of the
Figur 2 zeigt ein System von regulierbaren Stranggiesskokillen, wobei -- der besseren Übersichtlichkeit wegen -- beispielhaft nur zwei entsprechende Kokillen 60 dargestellt sind. Jede Kokille 60 weist einen Kokillenrahmen 62 auf, enthaltend ein Paar gegenüberliegende Seitenwände 20 und ein Paar gegenüberliegende bewegliche Stirnwände 10, wobei der von allen vier Wänden 10, 20 eingeschlossene Hohlraum den Kokillenhohlraum 12 bildet. Die den Kokillenhohlraum 12 begrenzende Innenwandung 28 des Kokillenrahmens 62 dient der Aufnahme des Stranggussmaterials. Die Innenwandung 28 enthält Kühlkammern 80, 90, wodurch das Stranggussmaterial wenigstens in der Randzone gekühlt wird, so dass es zumindest in dieser Randzone verfestigt wird und in Form eines Barrens 54 (gestrichelt eingezeichnet) aus der Kokille austritt.FIG. 2 shows a system of adjustable continuous casting molds, only two corresponding
Die Seitenwände 20 jeder Kokille 60 sind durch Profile 25 in vorbestimmtem Abstand starr miteinander verbunden. Die Stirnwände 10 sind mittels Gleitschuhen 15, die Ausnehmungen aufweisen, in welche auf der Oberfläche 21 der Seitenwände 20 befestigte Führungsschienen (nicht eingezeichnet) eingreifen, verschiebbar gelagert und werden durch Achswellen 30 angetrieben. Die Achswellen sind über ein Getriebe 32 mit der gemeinsam für eine Serie von parallel arbeitenden Stranggiesskokillen 60 vorhandenen Antriebswelle 34 verbunden. Die Antriebswelle 34 wird durch einen Motor 40 angetrieben, wobei die Steuerung des Motors mittels einer Steuereinheit 44 gemäss beispielsweise einem vorgegebenen Programm nach Massgabe der mit dem Positionsmessgerät 50 bestimmten Position der Stirnwand 10 geschieht. Die aktuelle Position jeder verschiebbaren Stirnwand 10 wird jeweils mittels einer Messignalleitung 52 an die Steuereinheit 44 übertragen. Die für den Antrieb 40 erforderlichen Steuersignale von der Steuereinheit 44 werden mittels einem Steuerkabel 46 übertragen.The
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet, dass
die verschiebbaren Stirnwände (10) eine zweite Kühlmittelkammer (90), sowie eine Vielzahl mit der zweiten Kühlmittelkammer (90) in Verbindung stehende, zweite Kühlmittelkanäle (94) zur weiteren Kühlmittelbeaufschlagung des Stranggussmaterials aufweisen, wobei die zweiten Kühlmittelkanäle (94) derart angeordnet sind, dass das aus den zweiten Kühlmittelkanälen (94) austretende Kühlmittel, in Fliessrichtung des Stranggussmaterials gesehen, nach dem aus den ersten Kühlmittelkanälen (88) austretenden Kühlmittel auf das Stranggussmaterial auftrifft.Adjustable continuous casting mold (60) for the production of continuous cast ingots (54) of different dimensions, comprising a mold frame (62) with a pair of opposite stationary side walls (20) and a pair of opposite end walls (10), at least one end wall (10) being slidably arranged, and each side (20) and end wall (10) has a first coolant chamber (80) and a plurality of first coolant channels (88) connected to the first coolant chamber (80) for applying coolant to the continuous casting material,
characterized in that
the displaceable end walls (10) have a second coolant chamber (90) as well as a plurality of second coolant channels (94) connected to the second coolant chamber (90) for the further application of coolant to the continuous casting material, the second coolant channels (94) being arranged in this way, that the coolant emerging from the second coolant channels (94), viewed in the flow direction of the continuous casting material, strikes the continuous casting material after the coolant emerging from the first coolant channels (88).
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand der Stirnwände (10) anfänglich derart eingestellt wird, dass zu Beginn des Stranggiessprozesses der Querschnitt des Kokillenhohlraumes (12) der für die Aufnahme des Stranggussmaterial zur Verfügung stehenden Oberfläche des absenkbaren Kokillenbodens entspricht, und der Abstand der Stirnwände (10) im Verlaufe des Stranggiessprozesses mittels dem durch die Steuereinheit (44) kontrollierten Antrieb (40) im Zusammenwirken mit der Absenkung des Kokillenbodens programmgesteuert derart geregelt wird, dass der Querschnitt des Kokillenhohlraumes (12) kontinuierlich oder schrittweise an die Abmessungen des gewünschten Stranggussbarrens (54) angeglichen wird.Method for the continuous casting of metal bars by means of a continuous casting mold according to one of claims 1 to 9, wherein the lowerable mold base has fixed dimensions, and the positioning of each movable end wall (10) is carried out by a drive (40) controlled by a control unit (44)
characterized in that
the distance between the end walls (10) is initially set such that at the beginning of the continuous casting process the cross section of the mold cavity (12) corresponds to the surface of the lowerable mold bottom available for receiving the continuous casting material, and the distance between the end walls (10) in the course of the The continuous casting process is controlled in a program-controlled manner by means of the drive (40) controlled by the control unit (44) in cooperation with the lowering of the mold bottom in such a way that the cross section of the mold cavity (12) is adjusted continuously or step by step to the dimensions of the desired continuous casting ingot (54).
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