[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum senkrechten, diskontinuierlichen Stranggießen
von Metallen, insbesondere von Staht, zu BLöcken von mehreren Metern Länge, mit einer
Stranggießkokille, die mittels einer Bodenplatte verschließbar ist und mit einer die
Bodenplatte stützenden Rbsenkvorrichtung.
[0002] Im allgemeinen nicht rißempfindliche Metalle werden weitestgehend in Bogenstranggießanlagen
undloder in Senkrecht-Rbbiegeanlagen vergossen, wobei das Metall die Spannungsbeanspruchung
während des Durchlaufens der Biegeabschnitte bzw. während des Rbkühlens und während
des nachfolgenden Rückbiege-Vorganges in weitestgehend durcherstarrtem Zustand erträgt.
[0003] Es sind eine ganze Rnzahl von Metallqualitäten bekannt,die eine solche Beanspruchung
nicht ertragen und die daher aufgrund der erwähnten Stranggießverfahren nicht im Strang
abgegossen werden können und daher weiterhin im sogenannten Standkokillen-Verfahren
abgegossen werden müssen. Ein solches Standkokillen-Verfahren wirft verschiedene Probleme
auf. Das Verfahren ist zwar schon seit Jahrzehnten in der Praxis eingeführt und wird
deshalb technisch vollkommen zufriedenstellend beurteilt,jedoch sind die wirtschaftlichen
Rufwendungen gegenüber dem inzwischen eingeführten kontinuierlichen Stranggießverfahren
bedeutend höher und ermöglichen praktisch keinerlei Rationalisierungsmaßnahmen mehr.
Besonders nachteilig bei dem Standkokillengießverfahren ist die aufwendige bei Investition
und Betriebserhaltungsmaßnahmen sehr teure Kokillenwirtschaft, außerdem die Einrichtung
für das Blockstrippen, wie z.B. die Blockstripperkrane, die notwendigen Grundflächen
für die Kokillenwirtschaft sowie die Grundfläche für die Kokillengieß- und Rbsetzfelder.
[0004] Das senkrechte, diskontinuierliche Stranggießen von Metallen ist bekannt, wobei auch
Stahlblöcke mit großem Querschnitt und großer Länge in dünnwandigen,wassergekühlten
Kokillen hergestellt werden, indem der schmelzflüssige Stahl in die durch eine absenkbare
Bodenplatte verschtossene Kokille gegossen und die Bodenplatte mit dem sich auf diese
stützenden BLock entsprechend der Gießgeschwindigkeit bis zur gewünschten Blocklänge
abgesenkt wird. Hierbei kann die Kokille in variable OsziLLationsbewegungen versetzt
werden, um eine sehr hohe Kühlwirkung zu erzielen, so daß der Strang beim Verlassen
der Kokille bereits eine ausreichend dicke StrangschaLe aufweist und daher bei sehr
dicken Strängen das im Inneren noch flüssige Metall keine Rusbauchungen verursachen
kann. Solcher Blockstrangguß soll auch ohne eine direkte, vom StahLstranggießen her
bekannte Sekundärkühlung durchgeführt werden, so daß eine gute OberfLächenbeschaffenheit
erzielt werden kann (DE-PS 1 608 083, IPC B 22 D, 7109).
[0005] Derartige BLockstränge sollen nunmehr aus äußerst biegeempfindlichen Werkstoffen,
wie z.B. sehr hochlegierten Stahlsorten bei niedrigen Gießgeschwindigkeiten hergestellt
werden, die z.B. unter 1 m/min Liegen.
[0006] Der Erfindung ist die Rufgabe zugrundegelegt, derartige Stranggußblöcke nach dem
Verlassen der Stranggießkokille so schonend wie nur möglich zu behandeln und erst
ab einem gewissen Rbkühlungszustand überhaupt einer Biegebeanspruchung auszusetzen.
Die Biegebeanspruchung soll während des Rbsenkens und während einer Rbkühlphase praktisch
ausgeschlossen sein, d.h.der Stranggußblock soll sich beginnend in der Stranggießkokille
auf einer absolut senkrecht bewegbaren Unterlage über die gesamte Gießzeit in absolut
senkrechter Lage befinden,um über seinen Querschnitt keinerlei Beanspruchung (außer
Druck) übernehmen zu müssen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß
unter der Stranggießkokille eine Kühlzone angeordnet ist, die innengekühtte KühLeLemente
aufweist, und daß die Länge der Stranggießkokille zusammen mit der Länge der Kühlzone
nicht mehr als 2500 mm beträgt. Dadurch wird der Stranggußbtock während der Erzeugung
schonend behandelt, so daß keinerlei Werkstoffschäden auftreten können und eine hohe
Oberflächengüte erreicht wird. Hierbei wird auch eine abschreckende Kühlung vermieden
und der gefährlichen Rusbauchung wird durch eine dickere Strangschale entgegengewirkt.
[0007] Die gestellte Rufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, daß die Rbsenkvorrichtung in
ihrer untersten Stellung einer vertikal mit ihrer Längsachse parallel zu einer Führungssäule
verlaufenden Manipulationsvorrichtung gegenüberliegt, die eine separate Bodenplatte
unterfaßt und den Gußstrang mittels eines zangenartigen Greifers etwa in dessen Schwerpunkt
umschließt. Vorteile dieser Lösung sind ein absolut senkrechtes Gießen aufgrund der
separaten Bodenplatte und eine äußerst schonende Behandlung des Stranggußblockes nach
seinem Rbguß. Die Parallelität zwischen der Führungssäule und der Manipulationsvorrichtung
gestattet eine biegefreie Stützung auch während der übernahme, d.h. während des Rusbringens
des Stranggußblockes aus der Strangader, um diese für einen neuen Rbguß freizumachen.
Es ist zu beachten, daß der Stranggußblock in dieser Zeit keinesfalls ausreichend
abgekühlt ist, sondern in dieser Phase noch erhebliche Schäden im Gefüge entstehen
könnten.
[0008] Der Weitertransport des Stranggußblockes erfolgt nunmehr in der stehenden Position,
um auch jetzt noch jegliche Biegebeanspruchung zu vermeiden. Die Erfindung sieht hierbei
vor, daß die Manipulationsvorrichtung um eine vertikale Rchse schwenkbar ist, ein
Drehlager und einen Drehantrieb aufweist.
[0009] In einem fortgeschrittenen Stadium der Rbkühlung, wenn der StranggußbLock durcherstarrt
ist, kann das Rusbringen aus der Einrichtung erfolgen. Dieser Vorgang wird dadurch
erleichtert, daß der Manipulationsvorrichtung auf der am Gußstrang abgewandten Seite
eine Rusfördervorrichtung zugeordnet ist. Diese Rnordnung sichert einen günstigen
Materialfluß durch die Gesamteinrichtung.
[0010] Vorteilhaft ist es hierbei, daß die Rusfördervorrichtung einen in der Ubergabestellung
heb- und senkbaren Wagen aufweist. Der Wagen kann hierbei den StranggußbLock vorteilhaft
untergreifen, was bei Gewichten von 20, 30 und mehr Tonnen wichtig ist.
[0011] Die Übergabe des StranggußbLockes erfordert eine günstige Rbstützung über seine Länge.
Eine solche Rbstützung wird dadurch erzielt, daß an dem Wagen eine stützvorrichtung
mit mehreren Stützlagern vorgesehen ist, die sich in Längsrichtung des Gußstranges
erstreckt.
[0012] Die wirtschaftliche Rrbeitsweise bei niedrigen Investitionskosten der Gesamteinrichtung
wird außerdem dadurch gefördert, daß einer Manipulationsvorrichtung mit einer Rusfördervorrichtung
ein Hubrahmen achsensymmetrisch gegenüberliegt, der für zwei Gußstränge ausgerüstet
ist. Demnach können jeweils zwei Gußstränge gleichzeitig gegossen werden.
[0013] Nachfolgend sind außerdem Maßnahmen vorgesehen, den empfindlichen Gußstrang wärme-
bzw. abkühlungstechnisch vorteilhaft zu behandeln. Hierzu wird vorgeschlagen, daß
bei einer im Grundriß kreisförmigen Rnordnung von Stranggießkokille bzw. Stranggießkokillen
und Manipulationsvorrichtung mit der Rusfördervorrichtung zwischen jeweils einer Strangader
und der Manipulationsvorrichtung eine oder mehrere mit seitlichen, verschließbaren
Öffnungen versehene Kühlkammern vorgesehen sind. Jeder Stranggußblock kann daher schneller
als es durch natürliche Rbkühlung möglich wäre, jedoch dennoch gesteuert abgekühlt
werden, ohne daß eine Schädigung des Gußgefüges eintritt.
[0014] Hierbei wird außerdem das Gießende besonders dadurch berücksichtigt, indem einer
oder mehreren der Kühlkammern jeweils im Kopfbereich eines Gußstranges eine Induktionsspule
zugeordnet ist, die zu einer geregelten Rbkühlung des Gußstranges auf Länge des Gießkopfes
dient.
[0015] Eine weitere Beeinflussung der Erstarrung des gegossenen Stranggußblockes erfolgt
dadurch, daß in den Wandungen der Kühlkammern Ein- und/oder Rusgänge für Kühlmedien
vorgesehen und daß Regelventile zum gesteuerten Abkühlen des Gußstranges vorgeschaltet
sind. Es ist hier auch möglich, die KühLkammer an der Oberseite offen zu gestalten,
um Warmluft abzuziehen undloder einer Wärmerückgewinnungsanlage zuzuführen.
[0016] Die gestellte Rufgabe wird erfindungsgemäß außerdem dadurch gelöst, daß die Rbsenkvorrichtung
eine Führungssäule umfaßt, an der ein Hubrahmen geführt ist, der mittels eines elektromechanischen
Rntriebs höhenverstellbar ist und daß an dem Hubrahmen ein die Bodenplatte tragender,
zum Hubrahmen höhenverstellbarer Stempel pro Strangader vorgesehen ist, wobei die
Rbsenkvorrichtung in ihrer untersten Stellung im wesentlichen bis unterhalb einer
parallel angeordneten Manipulationsvorrichtung für den Gußstrang verfahrbar ist. Ruch
hier sind die Vorteile ein absolut senkrechtes Gießen, was hier durch die Anpassung
der Bodenplatte über den Stempel erfolgt. Die ParalleLität der Führungssäule und der
Manipulationsvorrichtung sichern die senkrechte Bewegung des Hubrahmens. Gleichzeitig
wird hier der Rnfahrvorgang, d.h. das Positionieren der Bodenplatte in der Stranggießkokille
wesentlich vereinfacht. Der Stranggußblock kann hier ebenfalls ohne Schwierigkeiten
an die Manipulationsvorrichtung in senkrechter Position übergeben werden. In der Zeichnung
sind Rusführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und werden nachfolgend
näher erläutert. Es zeigen
Fig.1 die Einrichtung in einem Rufriß,
Fig.2 eine zu Fig.1 gehörende Draufsicht,
Fig.3 den zangenartigen Greifer näher in Draufsicht wie Fig.2 und
Fig.4 die Kühlkammern im Aufriß mit verschiedenen Einzelheiten.
[0017] Die stranggießkokille (1) ist auf der Gießbühne (2) angeordnet. Unterhalb der Stranggießkokille
(1) befindet sich eine nach außen abgeschlossene Kühlzone (3) mit Stützelementen (3a),die
den Stranggußblock ohne großen Widerstand gegen Rusbauchen stützen. GLeichzeitig entziehen
die innengekühlten Stützelemente (3a), die z.B. aus innengekühlten Rollen oder Stützplatten
bestehen, dem Gußstrang (9) genügend Wärme, ohne ihn abzuschrecken, so daß sich schnell
eine genügend dicke Strangschale bildet.
[0018] Für ein derartiges Stützen kommen auch anlegbare und wegschwenkbare PLatten in Betracht,
die jedoch keine abschreckende Wärmewirkung ausüben. Die Stranggießkokille (1) wird
vor Beginn des Gießens mit einer Bodenplatte (4) verschlossen, wobei eine direkte
Berührung mit dem flüssigen Metall, wie z.B. hochlegierten Stahl, durch Isoliermaterial
vermieden wird. Anschließend wird die MetaLLschmeLze aus einem vorratsgefäß in die
Stranggießkokille (1) gegossen. Nach Erreichen einer vorbestimmten Füllstandshöhe
wird die sich auf einen Stempel (22) stützende Bodenplatte (4) mittels eines Stempelantriebs
(23) kontinuierlich abgesenkt bis der Stempelhub durchlaufen ist. Nach dem Durchlaufen
des StempeLhubes, der etwa der Höhe der Kühlzone (3) entspricht, übernimmt die Rbsenkvorrichtung
(5) mit Gießgeschwindigkeit, z.B. 0,4 m/min das weitere Rbsenken des Gußstranges (9).
[0019] Innerhalb der Stranggießkokille (1) kann auch eine (weiter nicht gezeigte) Induktionsspule
angeordnet sein, um eine Oszillation der Stranggießkokille (1) unnötig zu machen.
Die Stranggießkokille (1) kann aber auch trotzdem oszilliert werden.
[0020] Die Rbsenkvorrichtung (5) bewegt sich hierbei exakt senkrecht auf der Längsachse
(6) einer FührungssäuLe (7) und damit parallel zu einer ebenfalls senkrecht angeordneten
Manipulationsvorrichtung (8), die einen Dreharm (8a) und einen Greifer (10) besitzt.
[0021] Die Manipulationsvorrichtung (8) weist daher eine ebenso exakt senkrechte Rchse (11)
auf und stützt sich in einem Drehlager
(12) ab und ist mittels eines Drehantriebs (13) um die Rchse
(11) drehantreibbar.
[0022] Weiterhin ist auf der dem Gußstrang (9) abgewandten Seite eine Rusfördervorrichtung
(14) angeordnet und zwar in einem Rbstand, daß sich eine übergabestellung (15) ergibt,
in der der Gußstrang (9) von der Manipulationsvorrichtung (8) durch Schwenken auf
die Rusfördervorrichtung (14) übergeben wird.
[0023] Die Rusfördervorrichtung (14) besteht im wesentlichen aus einem Wagen (16), an dem
eine Stützvorrichtung (17) befestigt ist, die sich parallel zur Rchse (11) erstreckt.
Die Stützvorrichtung (17) bildet mehrere Stützlager (18) für den Gußstrang (9).
[0024] Die Rbsenkvorrichtung (5) besteht aus einem Hubrahmen (19), der den Stempel (22)
sowie den Stempelantrieb (23) trägt und einen Rntrieb (21) zur Höhenverstellung. Die
Führung für den Hubrahmen (19) bildet die mit großem Durchmesser versehene FührungssäuLe
(7) und der Rntrieb (21) stützt sich auf eine Gewindespindel (28) die auch aus einer
Zahnstange oder dgl. bestehen kann. Die Gewindespindel (28) kann mehrgängig sein.
Ruf der Gewindespindel (28) gleitet eine mit dem Rntrieb (21) verbundene entsprechend
mehrgängige Gewindemutter (29). Der Stempel (22) wird stets nur bis auf einen Rbstand
(30) gefahren, um dem Dreharm'(8a) das Einschwenken zu gestatten.
[0025] Nach dem Rbgießen der kompletten MetaLLschmeLze, die eine Charge von 20, 30 oder
50 Tonnen oder mehr sein kann, wobei der Gußstrang (9) einen polygonalen Querschnitt
oder einen runden Querschnitt erhält, steht der Hubrahmen (19) unterhalb der Manipulationsvorrichtung
(8) und stützt mit dem Stempel (22) bzw. mit der Bodenplatte (4) den Gußstrang (9),
der in seinem Inneren noch einen flüssigen Sumpf aufweist, der bei einem 14 Meter
langen Gußstrang (9) noch bis zu etwa 10 Meter lang sein kann.
[0026] Der durch den Greifer (10) in seiner Lage fixierte Gußstrang (9) wird sodann von
dem Dreharm (8a) unterhalb der BodenpLatte (4) umfaßt und nach einem kurzen Rbsenken
der Rbsenkvorrichtung (5) von dem Dreharm (8a) übernommen. Der Greifer (10), der Dreharm
(8a) und somit die Manipulationsvorrichtung (8) werden im Drehlager (12) um die Rchse
(11) mitttels des Drehantriebs (13) parallel zur Längsachse (6) der Rbsenkvorrichtung
(5) gedreht und in die Position der dem Gußstrang (9) jeweils zugewiesenen Kühlkammer
(20a,20b,20c usw.) geschwenkt (Fig.2).
[0027] Nachdem eine Induktionsspule (24) in die Position der Strangader (9a) des Gußstranges
(9) gedreht worden ist und mit ihrer Halterung (24a) den Gießkopf (9b) und damit den
Gußstrang (9) in seiner Lage fixiert hat, öffnen die Zangenschenkel des Greifers (10)
und die Manipulationsvorrichtung (8) wird um ihre Rchse (11) soweit gedreht, bis die
um eine konzentrische Mittelachse beweglichen, kreisförmigen Halbschalen (25a,25b)
eine geschLossene Kühlkammer (20a,20b,20c usw.) bilden.
[0028] In einer der Kühlkammmern (20a,20b,20c - 20f) - Fig.2,3 und 4 - wird der Giepkopf
(9b) mitttels der Induktionsspule (24) auf einer Temperatur gehalten, die der mittleren
Temperatur des Gußstranges (9) entspricht.
[0029] Die Rbkühlung des innerhalb einer der aus zwei kreisförmigen Halbschalen (25a,25b)
bestehenden Kühlkammern (20a -20f) verweilenden
Gußstranges (9) wird durch Regulierung eines durch die Kühlmedien-Düsen (26) eintretenden
und durch Regelventile (27) beeinf lußbaren Kühlmedien-stromes kontrolliert.
[0030] Nach Beendigung des Durcherstarrungsprozesses und einem dem Zyklus einer (nicht gezeigten)
Zerteileinrichtung folgenden Rblauf wird der Gußstrang (9) mittels der Manipulationsvorrichtung
(8) aus der jeweiligen Kühlkammer (20a bis 20f) entnommen und einer Rusförderungsvorrichtung
(14) zugeführt.
[0031] In der übergabestellung (15) -Fig.2- des Gußstranges (9) wird der Wagen (16) der
Rusfördervorrichtung (14) soweit angehoben, bis er die Last des Gußstranges (9) übernommen
hat. Sodann wird der Greifer (10) und der Dreharm (8a) der Manipulationsvorrichtung
(8) soweit gedreht, bis die Rusförderung des betreffenden Gußstranges (9) ausgeführt
werden kann. Während des Rusförderns stützt sich der Gußstrang (9) an der Stützvorrichtung
(17) und an den an ihr befindlichen Stützlagern (18) ab. Der ausgeförderte Gußstrang
(9) wird anschließend der erwähnten Zerteileinrichtung zugeführt.
1. Einrichtung zum senkrechten, diskontinuierlichen Stranggießen von Metallen, insbesondere
von Stahl, zu Blöcken von mehreren Metern Länge, mit einer Stranggießkokille,die mittels
einer BodenpLatte verschLießbar ist und mit einer die Bodenplatte stützenden Rbsenkvorrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß unter der Stranggießkokille (1) eine Kühlzone (3) angeordnet
ist, die innengekühlte Kühlelemente (3a) aufweist, und daß die Länge der Stranggießkokille
(1) zusammen mit der Länge der KühLzone (3) nicht mehr als 2500 mm beträgt.
2. Einrichtung zum senkrechten, diskontinuierlichen Stranggießen von Metallen, insbesondere
von Stahl, zu Blöcken von mehreren Metern Länge, mit einer Stranggießkokille,die mittels
einer BodenpLatte verschließbar ist und mit einer die Bodenplatte stützenden Rbsehkvorrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rbsenkvorrichtung (5) in ihrer untersten Stellung
einer vertikal mit ihrer Längsachse (6) parallel zu einer Führungssäule (7) verlaufenden
Manipulationsvorrichtung (8) gegenüberliegt, die eine separate Bodenplatte (4) unterfaßt
und den Gußstrang (9) mittels eines zangenartigen Greifers (10) etwa in dessen Schwerpunkt
umschließt.
3. Einrichtung nach Rnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manipulationsvorrichtung (8) um eine vertikale Rchse (11) schwenkbar ist, ein Drehlager (12) und einen Drehantrieb (13) aufweist.
4. Einrichtung nach den Rnsprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulationsvorrichtung (8) auf der
am Gußstrang (9) abgewandten Seite eine Rusfördervorrichtung (14) zugeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfördervorrichtung (14) einen in der Übergabestellung
(15) heb- und senkbaren Wagen (16) aufweist.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Rnsprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Wagen (16) eine Stützvorrichtung (17) mit mehreren Stützlagern (18) vorgesehen
ist, die sich in Längsrichtuüg des Gußstranges (9) erstreckt.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer Manipulationsvorrichtung (8) mit einer Ausfördervorrichtung (14) ein Hubrahmen (19) achsensymmetrisch gegenüberliegt, der für zwei Gußstränge (9) ausgerüstet ist.
8. Einrichtung nach den Rnsprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
im Grundriß kreisförmigen Anordnung (Fig.2) von Stranggießkokille (1) bzw. Stranggießkokillen (1;1) und Manipulationsvorrichtung (8) mit der Ausfördervorrichtung
(14) zwischen jeweils einer Strangader (9a) und der Manipulationsvorrichtung (8) eine
oder mehrere mit seitlichen ver- schließbaren Öffnungen versehene Kühlkammern (20a,20b,20c
usw.) vorgesehen sind.
9. Einrichtung nach den Rnsprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder
mehreren der Kühlkammern (20a, 20b, 20c usw.) jeweils im Kopfbereich eines Gußstranges
(9) eine Induktionsspule (24) zugeordnet ist, die zu einer geregelten Abkühlung des
Gußstranges (9) auf Länge des Gießkopfes (9b) dient.
10. Einrichtung nach den Rnsprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wandungen
der Kühlkammern (20a,20b,20c usw.) Ein- und Rusgänge (26) für Kühlmedien vorgesehen
und daß Regelventile (27) zum gesteuerten Abkühlen des Gußstranges (9) vorgeschaltet
sind.
11. Einrichtung zum senkrechten, diskontinuierlichen Stranggießen von Metallen, insbesondere
von Stahl, zu Blöcken von mehreren Metern Länge, mit einer Stranggießkokille, die
mittels einer Bodenplatte verschließbar ist und mit einer die Bodenplatte stützenden
Absenkvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rbsenkvorrichtung (5) eine Führungssäule
(7) umfaßt, an der ein Hubrahmen (19) geführt ist, der mittels eines elektromechanischen
Rntriebs (21) höhenverstellbar ist und daß an dem Hubrahmen (19) ein die Bodenplatte
(4) tragender, zum Hubrahmen (19) höhenverstellbarer Stempel (22) pro Strangader (9a)
vorgesehen ist, wobei die Rbsenkvorrichtung (5) in ihrer untersten Stellung im wesentlichen
bis unterhalb einer ManipuLationsvorrichtung (8) für den Gußstrang (9) verfahrbar ist.