DE3819492A1 - Knueppel- bzw. vorblock-stranggiesskokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Knüppel- bzw. Vorblock- Stranggießkokille, insbesondere Stahl-Stranggießkokille, mit einer Rühreinrichtung zur Erzeugung eines rotierenden elektromagnetischen Kraftfeldes.

Es ist bekannt (AT-B-3 59 225, US-A-40 26 346, US-A- 29 44 309), die Erstarrung beim Stranggießen hochschmelzender Metalle, wie Stahl, durch Anlegen von rotierenden elektromagnetischen Kraftfeldern zu beeinflussen, wobei metallurgische und technische Vorteile, insbesondere eine gleichmäßigere feinere Gefügestruktur des gegossenen Stranges, eine gleichmäßige Verteilung nichtmetallischer Einschlüsse, eine bessere Wärmeabfuhr etc. erzielt werden. Das Anlegen des Drehfeldes erfolgt gemäß dem Stand der Technik im Kokillenbereich bzw. knapp darunter.

Das Gießen von Strängen mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt erfolgt je nach Schmelzenqualität im Freistrahl-Gießverfahren, bei dem ein frei aus einem oberhalb der Stranggießkokille in Stellung gebrachten Zwischengefäß austretender Gießstrahl in die Stranggießkokille fließt und in die im Kokillenhohlraum vorhandene Schmelze eindringt, oder im Tauchrohr- Gießverfahren, wobei ein am Zwischengefäß angeordnetes Gießrohr in die im Kokillenhohlraum befindliche Schmelze eintaucht, so daß der Gießstrahl unter Vermeidung von Luftkontakt in die im Kokillenhohlraum befindliche Schmelze gelangt. Der Gießspiegel ist mit einem Gießpulver bedeckt.

Im letzteren Fall ist die Schmelze durch das Tauchrohr und durch das Gießpulver vor Reoxidation geschützt, wobei jedoch beim elektromagnetischen Rühren darauf geachtet werden muß, daß keine zu heftige Bewegung der Schmelze am Gießspiegel auftritt, da sonst Gießpulver, das zur Schmierung der Strangschale beim Gleiten an der Kokille dient, in das Stranginnere gelangt und dort eingeschlossen wird.

Beim Freistrahl-Gießen, bei dem an den Kokillenwänden aufgebrachtes Öl zur Schmierung verwendet wird, ist man hingegen bestrebt, am Gießspiegel eine möglichst starke Schmelzenrotation hervorzurufen (2 bis 3 Hertz), um die beim Eindringen des Gießstrahles in die in der Stranggießkokille befindliche Schmelze mitgerissenen Gase leichter zum Gießspiegel aufsteigen lassen zu können, also einen sogenannten Auswascheffekt zu erzielen.

Bekannte Stranggießkokillen mit Rühreinrichtungen unterscheiden sich je nach Tauchrohr- oder Freistrahl-Guß in ihrer Bauart, wobei insbesondere die Gestaltung der Rühreinrichtungen je nach gewähltem Gießverfahren getroffen ist.

Für Stahlwerke stellt sich oft das Problem, daß eine breite Palette von unterschiedlichen Stahlqualitäten strangzugießen ist, wobei für einige Stahlqualitäten - vor allem aluminiumberuhigte Stahlqualitäten - das Tauchrohr- Gießverfahren und für andere Stahlqualitäten - wie siliciumberuhigte Stähle - das Freistrahl-Gießverfahren aus metallurgischen Gründen vorzuziehen ist. Da ein Austausch der Stranggießkokillen bei einem Wechsel vom Freistrahl-Gießverfahren zum Tauchrohr-Gießverfahren bzw. umgekehrt zu viel Zeit benötigt, insbesondere beim Gießen kleinerer Mengen hat man, um auf ein- und derselben Stranggießkokille beide Verfahren durchführen zu können, bezüglich der Bauart der Rühreinrichtung einen Kompromiß treffen müssen, der beiden Gießverfahren mehr oder weniger gerecht wurde, wobei jedoch für keines der Gießverfahren optimale Ergebnisse erzielt werden konnten.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Stranggießkokille der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sowohl für das Tauchrohr-Gießverfahren als auch für das Freistrahl-Gießverfahren einsetzbar ist, so daß bei beiden Gießverfahren eine optimale Gefügestruktur und geringstmögliche Einschlüsse sichergestellt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stranggießkokille mindestens zwei höhenmäßig übereinander angeordnete Rühreinrichtungen aufweist, von denen mindestens eine an der oberen Hälfte der Stranggießkokille und mindestens eine an der unteren Hälfte der Stranggießkokille angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Rühreinrichtungen unabhängig voneinander elektrisch angeschlossen und betreibbar sind.

Die erfindungsgemäße Stranggießkokille erlaubt die Anwendung sowohl des Freistrahl-Gießverfahrens als auch des Tauchrohr-Gießverfahrens, ohne Umrüstarbeiten durchführen zu müssen, wobei in beiden Fällen durch Inbetriebsetzen jeweils einer der beiden Rühreinrichtungen ein optimaler Rühreffekt erzielt werden kann. So wird beim Freistrahl-Gießverfahren zumindest die obere der beiden Rühreinrichtungen in Betrieb genommen, wodurch in die Schmelze eingedrungene Gase wirkungsvoll ausgewaschen werden, wogegen beim Tauchrohr-Gießverfahren zur Vermeidung einer Badbewegung am Gießspiegel die untere Rühreinrichtung in Betrieb gesetzt wird. Dadurch, daß für jedes der beiden Gießverfahren stets eine optimal angeordnete Rühreinrichtung zur Verfügung steht, ist es möglich, bei beiden Gießverfahren mit einer geringeren Leistung beim Rühren auszukommen, d.h. weniger Energie zu verbrauchen, als bei Stranggießkokillen, bei denen dies nicht verwirklicht ist.

Vorteilhaft ist eine Rühreinrichtung nahe dem oberen Ende, d.h. einlaufseitig des Kokillenhohlraumes und eine Rühreinrichtung nahe dem unteren Ende, d.h. auslaufseitig des Kokillenhohlraumes angeordnet.

Um eine zu große Abschirmung des elektromagnetischen Kraftfeldes durch die Stranggießkokille zu vermeiden, sind zweckmäßig die Rühreinrichtungen in einem kühlmitteldurchflossenen, sich etwa über die ganze Länge der Stranggießkokille erstreckenden Kokilleninnenraum angeordnet, wobei vorteilhaft die Rühreinrichtungen in einem geschlossenen Gehäuse, das in dem vom Kühlmittel durchflossenen rohrförmigen Kokilleninnenraum eingesetzt ist, angeordnet sind und das geschlossene Gehäuse von einem Rühreinrichtungs-Kühlmedium durchströmt ist. Die Anordnung der Rühreinrichtungen in einem eigenen geschlossenen Gehäuse innerhalb des Kokillenhohlraumes bringt den Vorteil mit sich, daß der Kühlmittelkreislauf für die Rühreinrichtungen an deren Kühlmittelbedarf unabhängig von der Innenkühlung der Stranggießkokille angepaßt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Rühreinrichtungen, die unmittelbar übereinander angeordnet sind, vorgesehen, wobei sich jede Rühreinrichtung höhenmäßig über etwa die Hälfte der Höhe des Kokilleninnenraumes erstreckt. Hierdurch ist das Rühren sowohl beim Tauchrohr-Gießverfahren als auch beim Freistrahl-Gießverfahren über einen größeren Höhenbereich des Kokillenhohlraumes möglich.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die Fig. 1 und 3 ein- und dieselbe Stranggießkokille im Längsschnitt darstellen, u.zw. einmal (Fig. 1) beim Tauchrohr-Gießen und einmal (Fig. 3) beim Freistrahl-Gießen. Fig. 2 stellt einen Schnitt senkrecht zur Längsachse der Stranggießkokille nach Fig. 1 und Fig. 3 dar, u.zw. jeweils nach der Schnittlinie II-II dieser Figuren.

Eine Stranggießkokille 1 zum Gießen von Knüppeln, die als Rohrkokille ausgebildet ist, weist einen etwa quadratischen geraden und vertikal verlaufenden Kokillenhohlraum 2 auf, der von einem Rohr 3 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung begrenzt ist. Um dieses Kupferrohr ist ein Außenmantel 4 vorgesehen, der mit dem Rohr 3 über eine ringförmige Grund- und Deckplatte 5, 6 dicht verbunden ist. Am unteren Ende der Stranggießkokille ist ein Kokillenkühlwassereinlauf 7, am oberen Ende ein Kokillenkühlwasserauslauf 7′ vorgesehen.

Innerhalb des vom Außenmantel 4 und Rohr 3 gebildeten und vom Kühlmittel durchströmten Kokilleninnenraumes 8 ist ein geschlossenes kreisringzylindrisches Gehäuse 9 aus nichtrostendem Stahl eingebaut, welches an einem oberhalb der Grundplatte 5 angeordneten Flansch 10 aufsitzt. Dieser Flansch 10 ist am Außenmantel 4 befestigt und ragt unter Freilassung eines Spaltes 11 zum Rohr 3. An diesem Flansch 10 ist ein Wasserleitmantel 12 vorgesehen, der gegenüber dem Rohr 3 einen Strömungsspalt 13 für das Kokillenkühlmedium freiläßt.

Innerhalb des geschlossenen Gehäuses 9 sind zwei höhenmäßig übereinander liegende Rühreinrichtungen 14, 15 eingebaut, die jeweils zur Erzeugung eines rotierenden elektromagnetischen Kraftfeldes dienen. Jede Rühreinrichtung 14, 15 weist einen Eisenkern 16 aus Dynamoblech auf, an dem nach innen ragende Fortsätze 17 zur Aufnahme der Spulen 18 aus Kupferdrähten vorgesehen sind. Jede der Rühreinrichtungen 14, 15 ragt höhenmäßig etwa über die Hälfte der Höhe des Kokillenhohlraumes 2 bzw. des Kokilleninnenraumes 8 und jede der Rühreinrichtungen ist eigens mit einem elektrischen Anschluß 19, 20 versehen, so daß jede der Rühreinrichtungen für sich unabhängig von der anderen Rühreinrichtung betreibbar ist.

Am unteren Ende des geschlossenen Gehäuses 9 ist ein Einlaufstutzen 21 für Kühlmedium, beispielsweise Öl oder Wasser, und am oberen Ende ein Auslaufstutzen 22 für dieses Kühlmedium vorgesehen.

Gemäß Fig. 1 ragt zentrisch in den Kokillenhohlraum 2 ein an einem Zwischengefäß 23 befestigtes Tauchrohr 24, das am freien Ende eine nach unten gerichtete Ausströmöffnung 25 aufweist. Der Gießspiegel 26 liegt oberhalb dieser Ausströmöffnung 25 und ist mit Gießpulver 27 bedeckt. Die sich am Rohr 3 bildende Strangschale ist nur schematisch dargestellt und mit 28 bezeichnet.

Beim Tauchrohr-Gießverfahren ist nur die untere, also die vom Gießspiegel 26 weiter entfernt liegende Rühreinrichtung 15 eingeschaltet. Diese erzeugt in der Schmelze eine Rotationsbewegung um die Längsachse 29 des Kokillenhohlraumes 2, wie dies durch die Pfeile 30 veranschaulicht ist.

Gemäß Fig. 3 tritt in den Kokillenhohlraum 2 ein frei aus dem Zwischengefäß 23 auslaufender Gießstrahl 31 ein. In diesem Fall ist die obere also die nächst dem Gießspiegel 26 liegende Rühreinrichtung 14 eingeschaltet, und es kommt zu einer Rührbewegung der den Gießspiegel bildenden und der dicht darunter liegenden Schmelze, wie dies die Pfeile 32 andeuten. Es ist möglich, beim Freistrahl-Gießen zusätzlich auch die untere Rühreinrichtung 15 in Betrieb zu nehmen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Beispielsweise können über die Höhe der Kokille verteilt mehr als zwei Rühreinrichtungen vorgesehen sein, wobei jedoch mindestens eine im Bereich des Gießspiegels 26 und eine im Bereich der unteren Hälfte des Kokillenhohlraumes 2 vorgesehen sein muß. Eventuell dazwischen angeordnete Rühreinrichtungen können dann je nach den sich aus den unterschiedlichen Gießverfahren ergebenden Bedürfnissen in Betrieb gesetzt werden. Der Kokillenhohlraum 2 kann auch in Längsrichtung gekrümmt (bei einer sogenannten Bogenkokille) ausgebildet sein als auch von der Vertikalen abweichend angeordnet sein.

Claims (5)

1. Knüppel- bzw. Vorblock-Stranggießkokille, insbesondere Stahl-Stranggießkokille (1), mit einer Rühreinrichtung (14, 15) zur Erzeugung eines rotierenden elektromagnetischen Kraftfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießkokille (1) zum wahlweisen Gießen im Freistrahl-Gießverfahren oder im Tauchrohr-Gießverfahren mindestens zwei höhenmäßig übereinander angeordnete Rühreinrichtungen (14, 15) aufweist, von denen mindestens eine an der oberen Hälfte der Stranggießkokille (1) und mindestens eine an der unteren Hälfte der Stranggießkokille (1) angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Rühreinrichtungen (14, 15) unabhängig voneinander elektrisch angeschlossen und betreibbar sind.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rühreinrichtung (14) nahe dem oberen Ende, d.h. einlaufseitig des Kokillenhohlraumes (2) und eine Rühreinrichtung (15) nahe dem unteren Ende, d.h. auslaufseitig des Kokillenhohlraumes (2) angeordnet ist.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühreinrichtungen (14, 15) in einem kühlmitteldurchflossenen, sich etwa über die ganze Länge der Stranggießkokille (1) erstreckenden Kokilleninnenraum (8) angeordnet sind.

4. Stranggießkokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühreinrichtungen (14, 15) in einem geschlossenen Gehäuse (9), das in dem vom Kühlmittel durchflossenen rohrförmigen Kokilleninnenraum (8) eingesetzt ist, angeordnet sind und das geschlossene Gehäuse (10) von einem Rühreinrichtungs-Kühlmedium durchströmt ist.

5. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rühreinrichtungen (14, 15), die unmittelbar übereinander angeordnet sind, vorgesehen sind, wobei sich jede Rühreinrichtung (14, 15) höhenmäßig über etwa die Hälfte der Höhe des Kokilleninnenraumes (8) erstreckt.