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Die Erfindung betrifft eine diskontinuierliche Stranggussanlage, welche einen Mischerofen enthält, der über eine geschlossene Schmelzezufuhreinrichtung mit einem Druckspeisegefäss verbun- den ist, wobei auf dem Druckspeisegefäss eine mit einer Kühleinrichtung versehene Stranggussko- kille angeordnet ist, in deren Oberteil ein Anfahrstrang angeordnet ist, der mit einer Strangaus- zieheinrichtung verbindbar ist. Derartige Stranggussanlagen können auf dem Gebiet des diskontinu- ierlichen Stranggusses von Metall zum Giessen von Voll- und von Hohlsträngen unter deren Aus- ziehen aus der Kokille nach oben verwendet werden.
In jüngster Zeit werden in immer grösserem Ausmass weltweit kontinuierliche und diskontinuier- liche Stranggussanlagen eingesetzt. Durch die Einführung derartiger Anlagen wird der techno- logische Vorgang zur Herstellung von stranggegossenen Knüppeln im Vergleich zum konventionellen
Giessen in Kokillen bzw. verlorenen Giessformen verkürzt. Dabei werden die Arbeitsintensität des
Giessvorgangs verringert, der Ausstoss und die Arbeitsproduktivität erhöht, die Arbeitsverhältnisse verbessert, und die Giessstränge besitzen ein gutes Gefüge und gute Eigenschaften.
Aus der JA-PS Nr. 45-39345 ist eine kontinuierliche Stranggussanlage bekannt, bei der der
Giessstrang nach oben ausgezogen wird, und die eine hermetisch abgedichtete Kammer für die Metall- schmelze, eine in die Metallschmelze eintauchende wassergekühlte Stranggusskokille sowie einen
Anfahrstrang für eine Strangauszieheinrichtung aufweist. Mit dieser bekannten Anlage können
Hohlstränge unter Zuführung der Metallschmelze in die Kokille von unten erzeugt werden. Dabei entstehen auf der Arbeitsfläche der Kokille eine erstarrte Schicht und eine an dieser anliegende halbharte Schicht (fest-flüssige Phase). Wenn die Gesamtdicke dieser beiden Schichten einen be- stimmten Betrag erreicht, wird der Meniskus bis zur unteren Stirnfläche der Kokille abgesenkt.
Nach der Erstarrung der halbfesten Schicht wird eine relative Verlagerung des unteren Endes des erstarrten Abschnitts bis zur oberen Stirnfläche der Kokille und des Meniskus bis zum unteren
Ende des erstarrten Abschnitts durchgeführt. Die in der bekannten Anlage vorgesehene Kokillenkühleinrichtung besitzt keine Mittel zur Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille und gestattet es nicht, die Verhältnisse der Strangschalenausbildung zu beeinflussen. Auch fehlen Mittel zur Verbesserung der Qualität der Stranginnenfläche.
In ähnlicher Weise sind z. B. aus der US-PS Nr. 2, 667, 673 und der DE-OS 2364116 kontinuierlich arbeitende Stranggussanlagen bekannt, bei denen es nicht möglich ist, in geeigneter Weise die Ausbildung der Strangschale zu beeinflussen und die Qualität des Stranggefüges sowie gegebenenfalls der Stranginnenfläche von Hohlsträngen zu verbessern.
In der US-PS Nr. 3, 302, 252 ist ferner eine diskontinierliche Stranggussanlage beschrieben, bei der der Strang aus einer Kokille nach oben herausgezogen wird. Diese bekannte Anlage enthält eine Vorrichtung für die Zufuhr von Metallschmelze in ein Druckspeisegefäss mit einer Zufuhrleitung, wobei auf dem Druckspeisegefäss eine Stranggusskokille mit einem Kühlsystem angeordnet ist und im Oberteil der Kokille ein Anfahrstrang angeordnet ist, der mit einer Strangauszieheinrichtung verbunden ist. Ferner ist eine Einrichtung zur Druckerzeugung im Druckspeisegefäss sowie eine Vorrichtung zur oszillierenden Bewegung der Metallschmelze vorgesehen. Mit dieser bekannten Anlage werden Rohrstränge gegossen, deren Wandung an der Arbeitsfläche der Kokille nach der Zuführung der Metallschmelze in diese geformt wird.
Der geformte Strang wird aus der Kokille mit Hilfe eines Anfahrstrangs kontinuierlich nach oben herausgezogen, der mit einer Strangausziehvorrichtung gekuppelt ist. Während der Strangausbildung wird der Schmelzespiegel im Bereich der Kokille abwechselnd gehoben und gesenkt. Dabei ist jedoch keine Einleitung von Inertgas in den zu giessenden Strang vorgesehen. Bei derartigen Bewegungsverhältnissen des Schmelzespiegels im Kokillenbereich kann jedoch die Innenfläche der geformten Schicht oxydieren, und beim nachfolgenden Heben des Meniskus kann es vorkommen, dass die neu geformte Schicht nicht an der Strangschale haftet, wodurch die Strangqualität herabgesetzt wird und beispielsweise beim Giessen von Aluminiumlegierungen ein Ausschuss entstehen kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erläuterten Nachteile zu vermeiden und eine dikontinuierliche Stranggussanlage der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche es gestattet, qualitativ hochwertige Stränge zu giessen, die keine nachfolgende mechanische Bearbeitung der Aussen- und Innenfläche benötigen.
Hiezu ist die erfindungsgemässe diskontinuierliche Stranggussanlage der eingangs angeführten
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Art dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenkühleinrichtung mit einer steuerbaren Druckgas- quelle zur zwangsläufigen Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus der Kokille versehen ist, dass der Anfahrstrang einen Zentralkopf besitzt, in dem ein Heizelement und ein Regelventil für die Einleitung eines Inertgases in den Giessstrang untergebracht sind, und dass zwei abwechselnd mit dem Anfahrstrang kuppelbare Strangausziehvorrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine
Strangausziehvorrichtung eine Ausziehstrecke aufweist, die mindestens gleich der Länge des
Strangs, vermindert um die Länge der Kokille, ist, und die andere Strangausziehvorrichtung eine
Ausziehstrecke besitzt, die mindestens gleich der Länge der Kokille ist.
Eine derartige Ausbildung der diskontinuierlichen Stranggussanlage gestattet es, Stränge mit einer hohen Qualität der Oberfläche und des Gefüges, u. zw. auch im Fall von schwer giess- baren Legierungen, zu erzeugen. Insbesondere ist es möglich, Stränge von begrenzter Länge, z. B. 2 bis 6 m, zu giessen. Nach Beendigung des Giessens eines Strangs ist es ferner möglich, den Strang rasch zu entfernen und umgehend mit dem Giessen des nächstfolgenden Strangs zu be- ginnen. Dabei ist es sogar möglich, Aluminiumlegierungen bzw. runde Hohlstränge mit dicker Wand, z. B. auch geschichtete Stränge von verhältnismässig grossem Durchmesser (300 bis 500 mm und mehr), zu giessen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die eine Strangausziehvorrichtung eine bewegliche Bühne mit einem Hebel zur Verbindung mit dem Anfahrstrang sowie einen Antrieb enthält und die andere Strangausziehvorrichtung eine in Rollenführungen bewegbare Stange mit Zahnleisten und einem mit dem Anfahrstrang kuppelbaren Verbindungselement sowie einen Antrieb enthält. Bei einer solchen Ausbildung werden in vorteilhaftester Weise die erforderlichen Voraussetzungen für das Ausziehen des Strangs aus der Kokille geschaffen sowie die Pausen beim Übergang zum Giessen des nächsten Strangs gekürzt.
Zur weiteren Vereinfachung der Arbeitsvorgänge ist es bei der Herstellung von Hohlsträngen ferner besonders vorteilhaft, wenn die zweite Strangausziehvorrichtung mit dem Anfahrstrang über einen Zentralkopf verbunden ist, der in Form eines Loch- und Kalibrierwerkzeuges für den inneren Stranghohlraum ausgebildet ist, wobei der Antrieb der Strangausziehvorrichtung gleichzeitig den Antrieb des Loch- und Kalibrierwerkzeuges bildet. Mit einer solchen Stranggussanlage können Hohlstränge mit einer kalibrierten Innenfläche von hoher Qualität gegossen werden.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert. Es zeigen : Die Fig. l schematisch eine Gesamtansicht einer erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage, im Schnitt durch die Hauptachse der Anlage ; Fig. 2 den Zentralkopf eines Anfahrstrangs im Schnitt ; Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Anfahrstrang ; Fig. 4 in einer Querschnittsansicht Schwenkteile der Sekundärkühlzone ; Fig. 5 die geschlossene Schmelzezufuhreinrichtung der Stranggussanlage gemäss Fig. l in vergrössertem Massstab ; Fig. 6 schematisch die Kokillenkühleinrichtung ; Fig. 7 einen Schnitt durch den in Fig. 3 gezeigten Anfahrstrang, gemäss der Linie VII-VII in Fig. 3 ; und Fig. 8 einen Anfahrstrang mit einem Loch- und Kalibrierwerkzeug.
Die in Fig. l dargestellte diskontinuierliche Stranggussanlage enthält einen Mischerofen --1--, der über eine geschlossene Schmelzezufuhreinrichtung --3-- mit einem Druckspeisegefäss--2-verbunden ist. An das Druckspeisegefäss --2-- ist eine Druckgaszufuhreinrichtung --4-- angeschlossen. Am oberen Deckel des Druckspeisegefässes --2-- ist eine Schmelzezufuhrleitung--5--mit einem heizbaren Flansch angeordnet, an den eine Stranggusskokille --6-- (nachstehend auch einfach Kokille genannt) angeschlossen ist, die eine Kühleinrichtung mit einem Speisebehälter --7-- sowie mit einer steuerbaren Druckgasquelle --8-- für die zwangsläufige Verdrängung des flüssigen Kühlmediums aus den Kanälen der Kokille --6-- durch ein Druckgas besitzt.
Zu der Anlage gehören mindestens zwei Anfahrstränge--9--, die jeweils vor dem Beginn des Giessens eines nächstfolgenden Strangs auf der Kokille angeordnet werden.
In den Anfahrsträngen --9-- ist jeweils eine mittige Öffnung ausgebildet, in der ein Zentral- kopf --10-- angeordnet ist, der ein Heizelement --11-- und ein Regelventil --12-- aufweist, vgl. auch Fig. 2, und in dem zwei Öffnungen ausgebildet sind, die mit einer Inertgaszufuhreinrichtung--13-- (Fig. l) in Verbindung stehen.
Auf dem Anfahrstrang --9-- sind zwei Stützen --14-- mit Öffnungen vorgesehen
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(Fig. l, 3), über die der Anfahrstrang --9-- abwechselnd mit Strangausziehvorrichtungen --15 bzw. 16-- (Fig. l) verbunden wird ;
dabei greifen, wenn der Anfahrstrang --9-- mit der einen
Strangausziehvorrichtung --15-- gekuppelt ist, die Finger --17-- eines Hebels --18-- in die Öffnungen der Stützen --14-- ein, und wenn der Anfahrstrang --9-- mit der andern Strangausziehvorrichtung --16-- gekuppelt ist, greifen die Finger --19-- (Fig.
3) eines beweglichen federbe- lasteten Bügels --20-- mit einem Schlitz --21-- in die Öffnungen der Stützen --14-- ein. Die Finger --19-- des Bügels --20-- und dessen Schlitz --21-- sind derart zentriert, dass die Finger --19-- in die Öffnungen der Stützen --14-- des Anfahrstrangs --9-- eingreifen und der Bügel --20- selbst mit jenem Abschnitt, in dem der Schlitz --21-- ausgebildet ist, in Ausnehmungen eines Verbindungselements --54-- der Strangausziehvorrichtung --16-- (Fig.1) eingreift. Die
Strangausziehvorrichtungen --15 und 16-- bilden zusammen eine Strangauszieheinrichtung.
Die Strangausziehvorrichtung --15-- besitzt einen Antrieb (in den Zeichnungen nicht ge-
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zu ortsfest angeordneten Führungssäulen (ebenfalls nicht näher dargestellt). Auf der Bühne --23-- ist der Hebel --18-- mit den Fingern --17-- bewegbar angeordnet.
Die andere Strangausziehvorrichtung --16-- ist auf einem Wagen --24-- angeordnet, der entlang ortsfest über der Anlage angeordneter Träger --25-- bewegbar ist.
Über der Kokille --6-- ist auf einer Länge, die der Länge des aus der Kokille --6-- auszuziehenden Strangs --26-- entspricht, eine Sekundärkühlzone --27-- vorhanden, die durch paarweise angeordnete Schwenkteile gebildet ist, die in Form von mindestens zwei Schuhen --28-- (Fig. 4) ausgestaltet sind, die an Hebeln --29-- befestigt sind, wobei die Länge der Schuhe --28-kleiner als die Länge der'Kokille --6-- (Fig. 1) und vorzugsweise gleich der maximalen Länge des Abschnitts des Strangs --26-- ist, der aus der Kokille --6-- in einem Abziehzyklus ausgezogen werden kann.
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richtung zum Absperren der Abstichöffnung --31--, vgl. ausser Fig. l auch Fig. 5.
Die Abstichöffnung --31-- ist dabei in einem feuerfesten Stein --32-- ausgebildet, und sie wird durch einen Schieber --33-- abgesperrt, der in einer Kassette --34-- angeordnet ist, über die der Schieber --33-- durch eine Zugstange --35-- an den Stein --32-- angedrückt wird. Die Kassette --34-ist mit einem Hebel --36-- verbunden, der auf einer in Stützen --37-- befestigten Achse --38-- gelagert ist, und sie wird durch einen Antrieb --39-- in Bewegung gesetzt, der an die Aussenseite der Kammer --30-- angebaut ist.
In der Wand der Schmelzezufuhrleitung --5-- (Fig. l) ist unterhalb des heizbaren Flansches eine Öffnung ausgebildet, an die ein Rohr --40-- angeschlossen ist, das mit der Druckgaszufuhreinrichtung --4-- verbunden und mit einem Absperrhahn --41-- versehen ist. Das Ende des Rohrs --41-- ist konisch, mit einer Verbreiterung zur Schmelzezufuhrleitung --5-- hin, ausgestaltet. Die Innenwand dieses Teils des Rohrs --40-- ist mit einem Belag versehen, durch den ein Haften der Schmelze an der Wand des Rohrs --40-- verhindert wird. Durch die konische Form des Rohrs --40-- und die genannte Innenbeschichtung wird die Rückführung der Schmelze erleichtert, die im Betrieb der Anlage in das Rohr --40-- einfliessen kann.
Die Kokillenkühleinrichtung mit dem Speisebehälter-7- (Fig. l) und der Druckgasquelle --8-- zur zwangsläufigen Verdrängung des Kühlmediums aus der Kokille enthält einen Hahn --42-- (Fig. 6) für die Druckgaszufuhr in die Kokille --6--, der in eine Rohrleitung --43-- eingebaut
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Kühlmedium in den Speisebehälter --7-- sowie ein geschlossener Behälter --46-- angeordnet, der mit einer Füllstandsanzeige --47-- für das flüssige Kühlmedium im geschlossenen Behälter --46-- versehen ist. Zwischen dem Speisebehälter --7-- und dem Überlaufventil --45-- ist ein Rohr --48-- für die Rückführung des flüssigen Kühlmediums angeordnet.
Die beschriebenen Strangausziehvorrichtung --15 und 16-- ermöglichen ein schnelles Um-
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kuppeln des Anfahrstrangs --9-- in einer bestimmten Reihenfolge. Zuerst wird die eine Strangausziehvorrichtung --15-- (Fig. 1) mittels der Finger --17-- mit dem Anfahrstrang--9-- (Fig. 7)
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Hub der beweglichen Bühne --23-- definiert eine Ausziehstrecke der Strangausziehvorrichtung --15--, die mindestens gleich der Länge des Strangs--26--, vermindert um die Länge der Kokille --6--, ist.
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zogen wird.
Diese Strangausziehvorrichtung --16-- besitzt gemäss Fig. l eine in Rollenführungen --50-- bewegbare Stange --51-- mit einem Paar darauf befestigter Zahnleisten--52--, die mit einem Paar von Antriebszahnrädern--53--in Eingriff stehen, wobei am unteren Ende der Stange --51-- das bereits erwähnte Verbindungselement --54-- mit den Ausnehmungen angeordnet ist, über die die Stange --51-- mit dem auf dem Anfahrstrang --9-- angeordneten Bügel --20-- (Fig. 3) in Eingriff gelangt.
Im Fall der Herstellung von Hohlsträngen --26-- wird die diskontinuierliche Stranggussanlage mit einem Loch- und Kalibrierwerkzeug für den inneren Hohlraum des Strangs --26-- versehen. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, bildet der Unterteil des Zentralkopfes --10-- das Lochund Kalibrierwerkzeug--55--, und als Antrieb hiefür dient der Antrieb --56-- (Fig. 1) der Strangausziehvorrichtung--16--.
Dabei ist das Verbindungselement --54-- der Stange --51-- mit einem Schaft--57-- (Fig. 8)
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bunden, in dem das Ventil --58-- angeordnet ist.
Der Zentralkopf --10-- wird in einer Öffnung --64-- des Anfahrstrangs --9-- angeordnet und mit Stiften --65 und 66-- gesichert, die in Hülsen --67 und 68-- eingesetzt sind. Die Stifte - 65 und 66-- weisen radiale und axiale Kanäle auf. Der axiale Kanal --69-- im einen Stift --65-- ist mit dem radialen Kanal --70-- im Stift --65-- und weiter mit einer Öffnung --71-- in der Stütze --14-- des Anfahrstrangs --9-- sowie mit einer radialen Öffnung--72-- (Fig. 7 und 8) und einer axialen Öffnung --73-- im Finger --17-- der Strangausziehvorrichtung --15-- (Fig. l) verbunden.
An die axiale Öffnung --73-- (Fig. 7) am Ende des Fingers --17-- ist ein Nippel --74-- angeschlossen, an den ein flexibler Schlauch --75-- für die Druckgaszufuhr angeschlossen ist.
Der axiale Kanal-76- (Fig. 8) im andern Stift --66-- ist mit dem radialen Kanal --77-- im Stift --66-- und weiter mit einer Öffnung --78-- in einer Stütze --79-- des Anfahrstrangs --9-- sowie mit einer radialen Öffnung --80-- und einer axialen Öffnung --81-- in einem Finger - 82-der Strangausziehvorrichtung--15-- (Fig. 1) verbunden. An die axiale Öffnung --81-- (Fig. 8) ist ein Schlauch (nicht gezeigt) für die Inertgaszufuhr angeschlossen.
Beim Giessen von Strängen mit rundem Querschnitt arbeitet die beschriebene Stranggussanlage wie folgt.
Anfangs werden Vorbereitungsarbeiten durchgeführt. Die Schmelzezufuhrleitung-5-- (Fig. l) wird auf eine Temperatur nahe der Metallschmelztemperatur erhitzt. Der Anfahrstrang --9-- wird von oben auf die Kokille --6-- aufgesetzt und mit der einen Strangausziehvorrichtung --15-mittels der Finger --17-- gekuppelt.
Danach werden das Druckspeisegefäss --2-- und die Kammer --30-- der Schmelzezufuhrein- richtung --3-- mit einem Inertgas (beispielsweise Argon) gespült, um in diesen eine Inertgasatmosphäre herbeizuführen.
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Danach wird die Abstichöffnung--31-- (Fig. 5) geöffnet, indem die Kassette --34-- mit dem
Schieber --33-- durch den Antrieb --39-- über den Hebel --36-- aufwärts verlagert wird, und die erforderliche Menge Metallschmelze wird aus dem Mischerofen-l- (Fig. l) in das Druckspeise- gefäss --2-- eingebracht. Die eingebrachte Schmelzemenge entspricht meistens der Masse des Giess- strangs-26-, jedoch kann diese auch unter-bzw. überschritten werden.
Nachdem das Druckspeisegefäss --2-- bis zu einem vorgegebenen Stand mit Schmelze gefüllt wurde, wird die Abstichöffnung --31-- durch den Schieber --33-- verschlossen, und es wird in der Kammer --30-- sowie im Druckspiesegefäss --2-- über die Druckgaszufuhreinrichtung --4-- (Fig. l) ein Überdruck erzeugt und die Schmelze über die Zufuhrleitung --5-- in die Kokille --6-- eingeleitet, wobei der Schmelzespiegel (Meniskus) bis zum Kontakt mit der unteren Stirnfläche des Anfahrstrangs --9-- gehoben wird. Das Gas kann aus dem Hohlraum der Kokille --6-- über den Zentralkopf --10-- im Anfahrstrang --9-- frei entweichen. In diesem Fall wird eine Ablass- öffnung --83-- (Fig. 8) durch das Ventil--12-- (Fig. 2) nicht abgesperrt.
Zweckmässigerweise wird in vielen Fällen die Metallschmelze unter Ausübung eines Überdrucks auf den steigenden
Schmelzespiegel in die Kokille --6-- eingeleitet. Zu diesem Zweck wird das Ventil --12-- mit einem vorgegebenen Druck an die Ablassöffnung --83-- angedrückt, wodurch der steigende Schmelze- spiegel mit dem erforderlichen Gasdruck beaufschlagt wird.
Die Kokille --6-- wird möglichst schnell, beispielsweise in 3 bis 5 s, mit Metallschmelze gefüllt.
Nachdem die Kokille --6-- mit der Metallschmelze gefüllt und die Ablassöffnung --83-- im
Zentralkopf --10-- abgesperrt wurde, wird die Schale des Giessstrangs --26-- bis zur vorge- gebenen Dicke unter Verhältnissen gebildet, die den Bedingungen der Strangausbildung in heizbaren Kokillen mit unter Überdruck stehender Metallschmelze angenähert sind.
Um das zu erreichen, wird in Abhängigkeit von den Möglichkeiten der Kokille --6-- gleich nach dem Füllen der Kokille --6-- (Fig. 1) mit der Metallschmelze bzw. vor dem Beginn der Schmelzezufuhr in die
Kokille --6-- das Kühlmedium aus den Kühlkanälen der Kokille --6-- mittels der Druckgasquelle - durch Zufuhr eines Druckgases (beispielsweise Luft) verdrängt, und durch die Kristallisationswärme des Metalls werden die Wände der Kokille --6-- auf die erforderliche Temperatur (beispielsweise beim Giessen von Aluminiumlegierungen auf eine Temperatur von 150 bis 250 C) erhitzt.
Während der Einführung des Druckgases bzw. der Druckluft in die Kokille --6-- wird die Abgabe des flüssigen Kühlmediums aus dem Speisebehälter --7-- der Kokillenkühleinrichtung nicht unterbrochen, jedoch wird das Kühlmedium über das Überlaufventil --45-- (Fig.6) sofort wieder in den Speisebehälter --7-- zurückgeführt.
Die genannte anfängliche Ausbildung der Schale des Strangs --26-- in der erhitzten Kokille --6-- wird unter einem voreingestellten Überdruck durchgeführt. Dieser Überdruck über Atmosphärendruck kann 0, 5 bis 6 bar und manchmal sogar mehr betragen. Der erforderliche Druck wird durch die Einleitung des komprimierten Inertgases über die Druckgaszufuhreinrichtung --4-- (Fig. l) erzeugt.
Die Ausbildung des Strangs --26-- in der erhitzten Kokille --6-- wird bis zur vorgegebenen Schalendicke, beispielsweise --10 bis 30 mm, durchgeführt, dann wird das Druckgas aus den Kanälen der Kokille --6-- entfernt, und flüssiges Kühlmedium, beispielsweise Wasser, wird mit einer Temperatur nahe der Umgebungstemperatur eingeführt. Die Wärmeableitung vom Strang --26-wird dabei intensiviert. Die Intensivierung der Wärmeableitung wird sowohl durch die Senkung der Temperatur der Wände der Kokille als auch dadurch erreicht, dass sich bei der Einleitug des kalten Kühlmediums in die Kokille --6-- deren Abmessungen merklich verringern und die Wände dichter an den Strang --26-- angepresst werden.
Gegebenenfalls können Bedingungen geschaffen werden, unter welchen auf die erstarrende Schale des Strangs --26-- Kräfte sowohl von der Aussenseite, d. h. seitens der Wände der Kokille --6--, als auch von der Innenseite, d. h. seitens der Metallschmelze, einwirken. Die Tatsache, dass die Ausdehnung der Kokille --6-- bei einer Erhöhung der Temperatur ihrer Wände und umgekehrt berücksichtigt werden soll, wird durch das nachstehende Beispiel bestätigt.
Beim Giessen eines Rundstrangs mit einem Durchmesser von 500 mm mit Hilfe einer Kokille --6--, die aus einer Aluminiumlegierung mit hartanodierter Arbeits-
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fläche besteht, deren linearer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 20 bis 300 C 24, 10 beträgt, wird der Innendurchmesser der Kokille --6-- bei einer Änderung der Temperatur der Wände der Kokille --6-- um 2000C um 2, 4 mm geändert. Das ist eine wesentliche Änderung der Grösse der Kokille --6--, und sie soll berücksichtigt und ausgenutzt werden.
Des weiteren wird unter Beibehaltung des Überdrucks auf die auszubildende Schale seitens der Metallschmelze deren Ausbildung bis zu einer Dicke von 40 bis 60 mm fortgesetzt.
Nachdem die Schale des Strangs --26-- bis zur vorgegebenen Dicke ausgebildet ist, wird die Metallschmelze über die Druckgaszufuhreinrichtung --4-- vom Überdruck entlastet, und gleichzeitig wird aus den Kanälen der Kokille --6-- das flüssige Kühlmedium entfernt, wodurch eine Ausdehnung der Kokille --6-- infolge deren Erwärmung erreicht wird. Dadurch werden günstige Verhältnisse für das nachfolgende Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- geschaffen.
Dann wird die erstarrte Schale, die im oberen Teil zuverlässig mit dem Anfahrstrang--9-verbunden ist, durch die eine Strangausziehvorrichtung --15-- schnell (in 3 bis 8 s) aus der Kokille --6-- nach oben um eine Strecke herausgezogen, die höchstens der Länge der Kokille --6-- entspricht, und danach werden die Hebel--19-- (Fig. 4) mit den Schuhen --28-- um deren Achsen geschwenkt und die Schuhe --28-- an den Strang --26-- unter Umgreifen seiner gesamten Aussenfläche dicht angepresst.
Gleichzeitig mit dem beginn des Ausziehens des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wird aus der Inertgaszufuhreinrichtung --13-- über den Zentralkopf --10-- (Fig. 1) ein Inertgas in den Giessstrang --26-- eingeleitet. Das ist möglich, weil beim Ausbilden des Anfangsabschnitts des Strangs --26-- im zentralen Teil der Stirnfläche des Strangs --26-- eine höhere Temperatur als die Temperatur der Metallschmelze durch das im Zentralkopf --10-- angeordnete Heizelement --11-- (Fig. 2) beibehalten wurde.
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wird, entweicht die Metallschmelze bei der Einleitung des Inertgases in den Giessstrang--26-- schnell aus dem Stranginnenteil und sie kann aus dem Bereich der Kokille --6-- vollständig entfernt werden.
Es ist oft unzweckmässig, den Schmelzespiegel so abzusenken, dass er unterhalb
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im Druckspeisegefäss --2-- auf dieser Höhe gehalten, und anschliessend wird er jeweils nach dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wieder mit einer Geschwindigkeit gehoben, die mindestens der Geschwindigkeit des Ausziehens des Strangs --26-- aus der Kokille --6-entspricht.
Nach der Beendigung des Ausziehens des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wird das Anheben der Metallschmelze innerhalb des Giessstrangs --26-- nicht unterbrochen, und der Schmelzespiegel wird bis zur vorgegebenen oberen Grenze weiter gehoben, wobei das Inertgas über den Zentralkopf --10-- des Anfahrstrangs --9-- aus dem Strang --26-- entfernt wird.
In einigen Fällen wird nach dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- um
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Die Schale des nächsten Abschnitts des Strangs --26-- im Bereich der Kokille --6-- wird ähnlich wie beim Ausbilden des ersten Abschnitts, d. h. unter Überdruck seitens der Metallschmelze und bei erhitzten und dann abgekühlten Wänden der Kokille --6--, ausgebildet. Die noch vor dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- begonnene Erhitzung der Wände der Kokille --6-- wird bis zum Erreichen der vorgegebenen Wandtemperatur auch nach der Beendigung
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in die Kokille --6-- eingeführt.
Beginnend mit der Ausbildung des zweiten Abschnitts des Strangs --26--, wird die Metallschmelze während der Pausen zwischen den Ausziehvorgängen innerhalb des Giessstrangs--26-- mit einer voreingestellten Geschwindigkeit, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 0, 5 bis 2, 0 m/s, ständig gehoben und gesenkt. Dieses Heben und Senken wird von der Ab- und Einleitung
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von Inertgas über den Zentralkopf --10-- im Anfahrstrang --9-- begleitet, wobei die Ab- und
Einleitung des Inertgases derart durchgeführt werden kann, dass der Schmelzespiegel mit einem erforderlichen Gasüberdruck beaufschlagt wird.
Wenn auch beim Ausbilden des ersten Abschnitts des Strangs --26-- eine ständige Bewegung i der Metallschmelze relativ zur erstarrenden Schale herbeigeführt werden soll, so wird das Inert- gas noch vor dem erstmaligen Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- eingeleitet, wonach die Erfüllung der oben genannten Bedingung möglich wird.
Nach dem zweiten Strangausziehvorgang wird das zweite Paar Schwenkteile der Sekundärkühl- zone --27-- in Betrieb gesetzt, und der Vorgang wird wiederholt, bis der Strang --26-- auf die vorgegebene Höhe ausgezogen wurde.
Im weiteren wird die Schale des Strangs --26-- unter Bedingungen ausgebildet, unter denen bis zur Beendigung des Giessvorgangs beim Giessen des Strangs --26-- dieser aus der Kokille --6-- nicht ausgezogen wird. Von diesem Augenblick an wird der Strang --26-- bis zum Vollquerschnitt bzw. bis zur vorgegebenen Wanddicke des Strangs --26-- unter ständigem Heben und Senken der
Metallschmelze innerhalb des Giessstrangs --26-- ausgebildet. Dadurch wird ein qualitativ hoch- wertiges Querschnittsgefüge des Strangs --26-- erzeugt sowie die Voraussetzung dafür geschaffen, dass die chemische Zusammensetzung über dem Querschnitt des Strangs --26-- keine wesentliche
Abweichung von der durchschnittlichen chemischen Zusammensetzung aufweist.
Wenn an die Qualität des Strangs --26-- keine besonderen Anforderungen gestellt werden, ist das Heben und Senken der Metallschmelze innerhalb des Strangs --26-- während seiner Aus- bildung bis zu den vorgegebenen Parametern nicht unbedingt notwendig.
Beim Giessen eines Vollstrangs --26-- hoher Qualität wird in der Endphase der Erstarrung des Strangs --26-- die Bewegung der Metallschmelze innerhalb des Strangs --26-- unterbrochen und unter Beibehaltung des Überdrucks seitens der Schmelzezufuhrleitung --5-- die Erstarrung des Strangs --26-- zu Ende geführt.
Das periodische Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- um die vorgegebene
Länge wird mittels des Anfahrstrangs --9-- durch die eine Strangausziehvorrichtung--15--bewerk- stelligt. Am Ende des Ausziehens des Strangs --26-- wird diese Strangausziehvorrichtung --15-- vom Anfahrstrang --9-- getrennt, und gleichzeitig wird die andere Strangausziehvorrichtung - mit ihm gekuppelt. Die Bühne-23-der Strangausziehvorrichtung--15--wird gesenkt und derart positioniert, dass die Strangausziehvorrichtung --15-- im richtigen Augenblick während einer kurzen Zeit (10 bis 15 s) mit dem nächsten Anfahrstrang --9-- gekuppelt werden kann.
Das Verbinden und Lösen der Strangausziehvorrichtungen --15 und 16-- mit dem bzw. vom
Anfahrstrang --9-- wird gleichzeitig durchgeführt. Dabei bewegen sich die Finger --17-- aus den Öffnungen in den Stützen --14-- des Anfahrstrangs --9--, und die Finger--19-- (Fig. 3) des Bügels --20-- mit dem Schlitz --21-- greifen in die genannten Öffnungen der Stützen --14-- des Anfahrstrangs --9-- automatisch ein, wobei gleichzeitig der Bügel --20-- im Bereich des
Schlitzes --21-- in die Nuten des Verbindungselements --54-- (Fig. l) eingreift, das an der Stange - befestigt ist.
Auf diese Weise wird der Anfahrstrang --9-- von der einen Strangausziehvor- richtung --15-- gelöst und mit der andern Strangausziehvorrichtung --16-- gekuppelt ; mit dieser
Strangausziehvorrichtung --16-- wird der Strang --26-- aus der Kokille --6-- endgültig heraus- gezogen, und er wird dann mit Hilfe des Wagens --24-- über die Führungen --25-- zum jeweils vorgesehenen Platz transportiert.
Um beim Ausziehen des gegossenen Vollstrangs--26--aus der Kokille --6-- die untere
Stirnfläche des Strangs zuverlässig von der Metallschmelze zu trennen, wird in diesen Bereich über das Rohr --40-- aus der Druckgaszufuhreinrichtung --4-- durch den Hahn --41-- Inert- gas eingeleitet.
Gleich nach dem Ausziehen des Strangs --26-- aus der Kokille --6-- wird auf die Kokille - ein neuer Anfahrstrang --9-- aufgesetzt, der mit der einen Strangausziehvorrichtung --15-- gekuppelt wird. Dabei wird in das Druckspeisegefäss --2-- die nächste Teilmenge der Metall- schmelze aus dem Mischofen-l-eingeführt.
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Wenn ein Hohlstrang--26--gegossen wird, wird nach dem Ausziehen des Strangs--26-um die Messlänge dessen Schale bis zu dem Augenblick ausgebildet, wenn sie die erforderliche Dicke auf der gesamten Höhe des Strangs erreicht. Danach wird das Lochen und Kalibrieren der Öffnung durchgeführt. Dazu werden die Stifte --65 und 66-- (Fig. 8) vom Zentralkopf --10-- weggeführt, indem sie von den Hülsen --67 und 68-- getrennt werden.
Dann wird die Stange --51-- durch den Antrieb--56-- (Fig. l) nach unten verlagert, und nach dem Verbinden des Verbindungselements --54-- mit dem Schaft--57-- (Fig. 8) beginnt eine Verlagerung des Zentralkopfes --10-- in den Strang --26-- hinein. Dabei wird mit Hilfe des Loch- und Kalibrierwerkszeugs --55-- ein Teil des erstarrten Metalls von den Innenwänden des Strangs --26-- abgetrennt (Lochen) und die Öffnung auf den Durchmesser des Werkzeugs --55-kalibriert.
Das abgetrennte Metall wird in das Druckspeisegefäss--2-- (Fig. l) zurückgeführt und dort geschmolzen.
Das Lochen der Öffnung wird 20 bis 30 mm vor dem Erreichen des unteren Endes des Hohl- strangs --26-- unterbrochen, wonach der Zentralkopf --10-- von der Stange --51-- gelöst, die Stange --51-- hochgefahren und derart zum Stillstand gebracht wird, dass die Ausnehmungen des Verbindungselements --54-- gegenüber dem Schlitz--21-- (Fig. 3) im Bügel --20-- liegen. Danach wird der Anfahrstrang --9-- mit der andern Strangausziehvorrichtung --16-- (Fig. 1) verbunden und von der einen Strangausziehvorrichtung --15-- gelöst.
Nach dem Umkuppt n der Strangausziehvorrichtungen --15 und 16-- wird der Strang--26--
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vorgesehenen Platz gebracht, wo die Innenöffnung um 20 bis 30 mm nachgelocht und der Zentral- kopf --10-- aus ihr entfernt wird.
Gleich nach der Wegführung des Strangs --26-- wird auf der Kokille --6-- ein neuer Anfahrstrang --9-- angeordnet und mit der einen Strangausziehvorrichtung --15-- gekuppelt, und durch die Stifte --65 und 66-- (Fig. 8) wird der Zentralkopf --10-- an die Inertgaszufuhreinrichtung --13-- (Fig. l) angeschlossen.
Nach Beendigung der oben beschriebenen Arbeitsgänge wird mit dem Giessen des nächstfolgenden Strangs begonnen.
Mit der erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage können Stränge mit einer hohen Qualität der Aussenfläche und des Gefüges sowie mit einer homogenen chemischen Zusammensetzung über den Querschnitt erzeugt werden. Ausserdem können Hohlstränge mit kalibrierter Innenfläche hoher Qualität hergestellt werden.
Im weiteren werden Einsparungen durch die Verringerung der Kosten für die nachfolgende mechanische Bearbeitung der Stränge und durch die Reduzierung der ausschüssigen Giessstränge sowie durch die Erhöhung der Betriebseigenschaften von Erzeugnissen erzielt, die aus den mit der erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage produzierten Strängen hergestellt wurden.
In der erfindungsgemässen diskontinuierlichen Stranggussanlage kann die Leistung pro Strang um das 3- bis 6-fache im Vergleich zu den gegenwärtig eingesetzten Anlagen (in Abhängigkeit von der Grösse des Giessstrangs und der Menge der Metallschmelze) gesteigert werden. Folglich wird für die Herstellung der vorgegebenen Produktionsmenge eine geringere Anzahl von Stranggussanlagen benötigt, wodurch die Kapitalinvestitionen und Betriebskosten herabgesetzt werden.
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The invention relates to a discontinuous continuous casting installation which contains a mixer furnace which is connected to a pressure feed vessel via a closed melt feed device, a continuous casting mold provided with a cooling device being arranged on the pressure feed vessel, in the upper part of which a start-up strand is arranged which is arranged with a strand pulling device can be connected. Such continuous casting plants can be used in the field of discontinuous continuous casting of metal for the casting of solid and hollow strands by pulling them out of the mold upwards.
Recently, continuous and discontinuous continuous casting plants have been used to an increasing extent worldwide. With the introduction of such systems, the technological process for the production of continuously cast billets becomes more conventional
Pouring in molds or lost molds shortened. The work intensity of the
The casting process is reduced, output and labor productivity are increased, working conditions are improved, and the casting strands have a good structure and good properties.
From JA-PS No. 45-39345 a continuous casting plant is known, in which the
Casting strand is pulled upwards, and the one hermetically sealed chamber for the metal melt, a water-cooled continuous casting mold immersed in the metal melt and one
Has start-up strand for a strand pulling device. With this known system you can
Hollow strands are produced by feeding the molten metal into the mold from below. This creates a solidified layer on the working surface of the mold and a semi-hard layer (solid-liquid phase) lying against it. When the total thickness of these two layers reaches a certain amount, the meniscus is lowered to the lower end face of the mold.
After the solidification of the semi-solid layer, there is a relative displacement of the lower end of the solidified section to the upper end face of the mold and the meniscus to the lower
Performed at the end of the frozen section. The mold cooling device provided in the known system has no means for displacing the liquid cooling medium from the mold and does not allow the conditions of the strand shell formation to be influenced. There are also no means of improving the quality of the inner surface of the strand.
Similarly, e.g. B. from US-PS No. 2, 667, 673 and DE-OS 2364116 continuously operating continuous casting plants are known, in which it is not possible to influence the formation of the strand shell in a suitable manner and the quality of the strand structure and optionally the inner surface of the strand of hollow strands to improve.
In US Pat. No. 3, 302, 252 a discontinuous continuous casting installation is also described, in which the strand is pulled out of a mold upwards. This known system contains a device for supplying molten metal into a pressure feed vessel with a feed line, a continuous casting mold with a cooling system being arranged on the pressure feed vessel and a start-up line being arranged in the upper part of the mold and being connected to a line pulling device. Furthermore, a device for generating pressure in the pressure feed vessel and a device for the oscillating movement of the molten metal are provided. With this known system, pipe strands are cast, the wall of which is formed on the working surface of the mold after the metal melt has been fed into it.
The shaped strand is continuously pulled up out of the mold with the help of a start-up strand which is coupled to a strand pulling device. During the strand formation, the melt level in the area of the mold is alternately raised and lowered. However, there is no provision for introducing inert gas into the strand to be cast. With such movement conditions of the melt level in the mold area, however, the inner surface of the shaped layer can oxidize, and when the meniscus is subsequently lifted, the newly formed layer may not adhere to the strand shell, which lowers the strand quality and, for example, causes rejects when casting aluminum alloys can arise.
The invention is based on the object of avoiding the disadvantages explained above and of creating a continuous casting installation of the type specified at the outset, which makes it possible to cast high-quality strands which do not require subsequent mechanical processing of the outer and inner surfaces.
For this purpose, the discontinuous continuous casting installation according to the invention is the one mentioned at the beginning
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Characterized in that the mold cooling device is provided with a controllable compressed gas source for the inevitable displacement of the liquid cooling medium from the mold, that the starting line has a central head in which a heating element and a control valve for introducing an inert gas into the casting line are accommodated, and that two strand extractors that can be coupled alternately to the starting strand are provided, one of which
Extracting device has a pull-out distance which is at least equal to the length of the
Strand, reduced by the length of the mold, and the other strand extraction device is one
Extending stretch has at least equal to the length of the mold.
Such a design of the discontinuous continuous casting plant allows strands with a high quality of the surface and structure, u. between also in the case of alloys that are difficult to cast. In particular, it is possible to use strands of limited length, e.g. B. 2 to 6 m to pour. After the casting of one strand has ended, it is also possible to quickly remove the strand and to start casting the next strand immediately. It is even possible to use aluminum alloys or round hollow strands with thick walls, e.g. B. also to cast layered strands of relatively large diameter (300 to 500 mm and more).
It is particularly advantageous if one strand extractor contains a movable platform with a lever for connection to the start-up line and a drive, and the other line extractor contains a rod that can be moved in roller guides with toothed strips and a connecting element that can be coupled to the start-up line, as well as a drive. With such a design, the necessary conditions for pulling the strand out of the mold are created in an advantageous manner, and the breaks in the transition to the casting of the next strand are shortened.
To further simplify the work processes, it is also particularly advantageous in the production of hollow strands if the second strand pull-out device is connected to the start-up strand via a central head which is designed in the form of a hole and calibration tool for the inner strand cavity, the drive of the strand pull-out device simultaneously forms the drive of the punching and calibration tool. With such a continuous casting plant, hollow strands with a calibrated inner surface of high quality can be cast.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawings. Shown are: FIG. 1 schematically, an overall view of a discontinuous continuous casting installation according to the invention, in section through the main axis of the installation; Figure 2 shows the central head of a start-up line in section. 3 shows a plan view of a starting strand; 4 shows a cross-sectional view of swivel parts of the secondary cooling zone; 5 shows the closed melt supply device of the continuous casting installation according to FIG. 1 on an enlarged scale; 6 schematically shows the mold cooling device; FIG. 7 shows a section through the starting strand shown in FIG. 3, along the line VII-VII in FIG. 3; and FIG. 8 shows a starting line with a hole and calibration tool.
The discontinuous continuous casting installation shown in FIG. 1 contains a mixer furnace --1--, which is connected to a pressure feed vessel - 2-via a closed melt feed device --3--. A compressed gas supply device --4-- is connected to the pressure feed vessel --2--. A melt feed line - 5 - with a heatable flange is arranged on the upper cover of the pressure feed vessel --2--, to which a continuous casting mold --6-- (hereinafter also simply referred to as mold) is connected, which is a cooling device with a food container - -7-- and with a controllable compressed gas source --8-- for the inevitable displacement of the liquid cooling medium from the channels of the mold --6-- by a compressed gas.
The system includes at least two approach strands - 9--, each of which is arranged on the mold before the start of casting a next strand.
A central opening is formed in the approach lines --9--, in which a central head --10-- is arranged, which has a heating element --11-- and a control valve --12--, cf. also Fig. 2, and in which two openings are formed, which are connected to an inert gas supply device - 13-- (Fig. l).
On the approach line --9-- there are two supports --14-- with openings
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(Fig. L, 3), via which the starting line --9-- is alternately connected to line pulling devices --15 and 16-- (Fig. L);
take action when the starting line --9-- with one
Strand extractor --15-- is coupled, the fingers --17-- of a lever --18-- into the openings of the supports --14--, and if the starting strand --9-- with the other strand extractor - 16-- is coupled, the fingers grip --19-- (Fig.
3) a movable spring-loaded bracket --20-- with a slot --21-- into the openings of the supports --14--. The fingers --19-- of the bracket --20-- and its slot --21-- are centered in such a way that the fingers --19-- into the openings of the supports --14-- of the starting strand --9- - engage and the bracket --20- even with the section in which the slot --21-- is formed, engages in recesses of a connecting element --54-- of the strand extracting device --16-- (Fig. 1). The
Strand pullers --15 and 16-- together form a strand puller.
The strand extractor --15-- has a drive (not shown in the drawings
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to stationary guide columns (also not shown). On the stage --23-- the lever --18-- can be moved with the fingers --17--.
The other strand pulling device --16-- is arranged on a carriage --24-- which can be moved along beams --25-- which are arranged in a fixed manner above the system.
Above the mold --6-- there is a secondary cooling zone --27-- over a length that corresponds to the length of the strand --26-- to be pulled out of the mold --6--, which is formed by pivoting parts arranged in pairs , which are designed in the form of at least two shoes --28-- (Fig. 4), which are attached to levers --29--, the length of the shoes being --28-smaller than the length of the 'mold - 6-- (Fig. 1) and is preferably equal to the maximum length of the section of the strand --26-- which can be pulled out of the mold --6-- in one pulling cycle.
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Direction to shut off the tap opening --31--, cf. in addition to FIG. 5
The tap opening --31-- is formed in a refractory brick --32--, and is blocked by a slide --33--, which is arranged in a cassette --34-- over which the slide - -33-- is pressed by a tie rod --35-- to the stone --32--. The cassette --34-is connected to a lever --36--, which is mounted on an axis --38--, which is fixed in supports --37--, and it is moved by a drive --39-- set, which is attached to the outside of the chamber --30--.
In the wall of the melt supply line --5-- (Fig. L), an opening is formed below the heatable flange, to which a pipe --40-- is connected, which is connected to the compressed gas supply device --4-- and with a shut-off valve --41-- is provided. The end of the tube --41-- is conical, with a widening towards the melt feed line --5--. The inside wall of this part of the pipe --40-- is provided with a coating which prevents the melt from sticking to the wall of the pipe --40--. The conical shape of the pipe --40-- and the internal coating mentioned facilitate the return of the melt, which can flow into the pipe --40-- during operation of the system.
The mold cooling device with the feed container-7- (Fig. L) and the compressed gas source --8-- for the inevitable displacement of the cooling medium from the mold contains a tap --42-- (Fig. 6) for the compressed gas supply into the mold - 6-- installed in a pipe --43--
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Cooling medium is arranged in the food container --7-- and a closed container --46--, which is provided with a level indicator --47-- for the liquid cooling medium in the closed container --46--. A pipe --48-- is arranged between the feed tank --7-- and the overflow valve --45-- for the return of the liquid cooling medium.
The strand pulling devices --15 and 16-- described allow quick changeover.
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couple the start-up line --9-- in a certain order. First, the one strand extractor --15-- (Fig. 1) is finger -17-- with the starting strand - 9-- (Fig. 7)
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The stroke of the movable platform --23-- defines an extension distance of the strand extractor --15-- that is at least equal to the length of the strand - 26--, minus the length of the mold --6--.
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is pulled.
According to FIG. 1, this strand extracting device --16-- has a rod --51-- movable in roller guides --50-- with a pair of toothed strips - 52-- fastened thereon, which with a pair of drive gearwheels - 53-- are in engagement, whereby at the lower end of the rod --51-- the already mentioned connecting element --54-- is arranged with the recesses, by means of which the rod --51-- is arranged with the one on the starting line --9-- Bracket --20-- (Fig. 3) engages.
In the case of the production of hollow strands --26--, the discontinuous continuous casting system is provided with a hole and calibration tool for the inner cavity of the strand --26--. As can be seen from Fig. 8, the lower part of the central head --10-- forms the punching and calibration tool - 55--, and the drive for this is the drive --56-- (Fig. 1) of the strand extracting device - 16- -.
The connecting element --54-- the rod --51-- with a shaft - 57-- (Fig. 8)
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bound, in which the valve --58-- is arranged.
The central head --10-- is arranged in an opening --64-- of the start-up line --9-- and secured with pins --65 and 66--, which are inserted in sleeves --67 and 68--. Pins - 65 and 66-- have radial and axial channels. The axial channel --69-- in one pin --65-- is with the radial channel --70-- in the pin --65-- and further with an opening --71-- in the support --14- - of the start-up line --9-- as well as with a radial opening - 72-- (Fig. 7 and 8) and an axial opening --73-- in the finger --17-- of the line extractor --15-- (Fig . l) connected.
A nipple --74-- is connected to the axial opening --73-- (Fig. 7) at the end of the finger --17--, to which a flexible hose --75-- is connected for supplying compressed gas.
The axial channel 76- (Fig. 8) in the other pin --66-- is with the radial channel --77-- in the pin --66-- and further with an opening --78-- in a support - -79-- of the start-up line --9-- as well as with a radial opening --80-- and an axial opening --81-- in one finger - 82-the line pulling device - 15-- (Fig. 1). A hose (not shown) for the inert gas supply is connected to the axial opening --81-- (Fig. 8).
When casting strands with a round cross-section, the continuous casting installation described works as follows.
Preparatory work is initially carried out. The melt feed line-5-- (Fig. 1) is heated to a temperature close to the metal melting temperature. The start-up line --9-- is placed on the mold --6-- from above and coupled with the one line extraction device --15-by means of the fingers --17--.
The pressure feed vessel --2-- and the chamber --30-- of the melt feed device --3-- are then flushed with an inert gas (for example argon) in order to create an inert gas atmosphere in this.
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Then the tap opening - 31-- (Fig. 5) is opened by the cassette --34-- with the
Slider --33-- is moved upwards by the drive --39-- via the lever --36--, and the required amount of molten metal is transferred from the mixer furnace-l- (Fig. L) into the pressure feed vessel - 2-- introduced. The amount of melt introduced corresponds mostly to the mass of the casting strand-26-, but this can also be under or. be crossed, be exceeded, be passed.
After the pressure feed vessel --2-- has been filled with melt to a predetermined level, the tap opening --31-- is closed by the slide valve --33--, and it is placed in the chamber --30-- as well as in the pressure feed vessel --2-- an overpressure is generated via the compressed gas supply device --4-- (Fig. L) and the melt is introduced via the supply line --5-- into the mold --6--, the melt level (meniscus) up to Contact with the lower end face of the start-up line --9-- is lifted. The gas can escape freely from the mold cavity --6-- via the central head --10-- in the start-up line --9--. In this case, a drain opening --83-- (Fig. 8) is not blocked by the valve - 12-- (Fig. 2).
In many cases, the molten metal is expediently subjected to an overpressure on the rising one
Melt level introduced into the mold --6--. For this purpose the valve --12-- is pressed against the discharge opening --83-- with a predetermined pressure, whereby the necessary melting pressure is applied to the rising melt level.
The mold --6-- is filled with molten metal as quickly as possible, for example in 3 to 5 s.
After the mold --6-- is filled with the molten metal and the drain opening --83-- in
If the central head --10-- has been shut off, the shell of the casting strand --26-- is formed to the specified thickness under conditions that approximate the conditions of the strand formation in heatable molds with metal melt under pressure.
To achieve this, depending on the possibilities of the mold --6-- immediately after filling the mold --6-- (Fig. 1) with the molten metal or before the start of the melt supply into the
Chill mold --6-- displaces the cooling medium from the cooling channels of the chill mold --6-- by means of the pressurized gas source - by supplying a pressurized gas (e.g. air), and the heat of crystallization of the metal causes the walls of the chill mold --6-- to fall onto the required temperature (for example when casting aluminum alloys to a temperature of 150 to 250 C) heated.
During the introduction of the compressed gas or compressed air into the mold --6-- the discharge of the liquid cooling medium from the food container --7-- of the mold cooling device is not interrupted, but the cooling medium is discharged via the overflow valve --45-- (Fig .6) immediately returned to the food container --7--.
The aforementioned initial formation of the shell of the strand --26-- in the heated mold --6-- is carried out under a preset excess pressure. This overpressure above atmospheric pressure can be 0.5 to 6 bar and sometimes even more. The required pressure is generated by introducing the compressed inert gas via the compressed gas supply device --4-- (Fig. L).
The formation of the strand --26-- in the heated mold --6-- is carried out up to the predetermined shell thickness, for example --10 to 30 mm, then the compressed gas is removed from the channels of the mold --6--, and liquid cooling medium, for example water, is introduced at a temperature close to the ambient temperature. The heat dissipation from the strand --26-is intensified. The intensification of the heat dissipation is achieved both by lowering the temperature of the walls of the mold and by the fact that when the cold cooling medium is introduced into the mold --6-- its dimensions are noticeably reduced and the walls closer to the strand --26 - be pressed.
If necessary, conditions can be created under which --26-- forces on the solidifying shell of the strand both from the outside, i.e. H. from the walls of the mold --6--, as well as from the inside, d. H. on the part of the molten metal. The fact that the expansion of the mold --6-- should be taken into account when the temperature of its walls increases and vice versa is confirmed by the example below.
When casting a round strand with a diameter of 500 mm with the help of a mold --6--, which is made of an aluminum alloy with hard anodized working
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surface, whose linear expansion coefficient in the temperature range from 20 to 300 C is 24, 10, the inner diameter of the mold --6-- is changed by 2000C by 2.4 mm when the temperature of the walls of the mold --6-- changes . This is a major change in the size of the mold --6--, and it should be taken into account and used.
Furthermore, while maintaining the excess pressure on the shell to be formed on the part of the metal melt, its formation is continued up to a thickness of 40 to 60 mm.
After the shell of the strand --26-- is formed to the specified thickness, the molten metal is relieved of the excess pressure via the compressed gas supply device --4--, and at the same time the liquid cooling medium is removed from the channels of the mold --6--, which causes the mold to expand --6-- as a result of its warming. This creates favorable conditions for the subsequent extraction of the strand --26-- from the mold --6--.
Then the solidified shell, which is reliably connected in the upper part to the start-up line - 9, is quickly - by a line pulling device --15-- (in 3 to 8 s) out of the mold --6-- upwards by one Extract the distance that corresponds at most to the length of the mold --6--, and then the levers - 19-- (Fig. 4) with the shoes --28-- are pivoted about their axes and the shoes --28- - tightly pressed onto the strand --26-- by grasping its entire outer surface.
Simultaneously with the start of pulling the strand --26-- out of the mold --6--, an inert gas is transferred from the inert gas supply device --13-- via the central head --10-- (Fig. 1) into the casting strand - 26-- initiated. This is possible because when the initial section of the strand --26-- is formed in the central part of the end face of the strand --26-- a higher temperature than the temperature of the molten metal due to the heating element --11 arranged in the central head --10-- - (Fig. 2) was maintained.
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When the inert gas is introduced into the casting strand - 26--, the molten metal quickly escapes from the inner part of the strand and it can be completely removed from the mold area --6--.
It is often impractical to lower the melt level so that it is below
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in the pressure feed vessel --2-- held at this height, and then after pulling the strand --26-- out of the mold --6-- it is raised again at a speed at least equal to the speed of pulling the strand - -26-- from the mold --6-corresponds.
After the completion of pulling the strand --26-- out of the mold --6--, the lifting of the molten metal within the casting strand --26-- is not interrupted, and the melt level is raised to the predetermined upper limit, whereby the Inert gas is removed via the central head --10-- of the start-up line --9-- from the line --26--.
In some cases, after the strand is pulled out, --26-- from the mold becomes --6-- um
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The shell of the next section of the strand --26-- in the area of the mold --6-- is similar to the formation of the first section, i. H. under pressure from the molten metal and with the heated and then cooled walls of the mold --6--. The heating of the walls of the mold --6--, which started before the strand --26-- was pulled out of the mold --6--, will continue until the specified wall temperature is reached even after the end
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inserted into the mold --6--.
Starting with the formation of the second section of the strand --26--, the metal melt becomes during the pauses between the pull-out processes within the casting strand - 26-- at a preset speed, for example at a speed of 0.5 to 2.0 m / s, constantly raised and lowered. This lifting and lowering is done by the down and introduction
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accompanied by inert gas via the central head --10-- in the start-up line --9--, the exhaust and
The introduction of the inert gas can be carried out in such a way that the melt level is subjected to the required gas pressure.
If a continuous movement i of the molten metal relative to the solidifying shell is also to be brought about when forming the first section of the strand --26--, the inert gas is --26-- from the mold before the strand is first pulled out - -6-- initiated, after which the fulfillment of the above condition becomes possible.
After the second strand extraction process, the second pair of swivel parts of the secondary cooling zone --27-- is put into operation and the process is repeated until the strand --26-- has been pulled out to the specified height.
Furthermore, the shell of the strand --26-- is formed under conditions under which the casting process --26-- does not pull out of the mold --6-- until the casting process has ended. From this moment, the strand becomes --26-- up to the full cross-section or up to the predetermined wall thickness of the strand --26-- with constant raising and lowering of the
Metal melt formed within the casting strand --26--. This creates a high-quality cross-sectional structure of the strand --26-- and creates the prerequisite that the chemical composition over the cross section of the strand --26-- is not essential
Deviation from the average chemical composition.
If the quality of the strand --26-- is not subject to any particular requirements, it is not absolutely necessary to raise and lower the molten metal within the strand --26-- during its formation up to the specified parameters.
When casting a full strand --26-- high quality in the final phase of solidification of the strand --26-- the movement of the molten metal within the strand --26-- is interrupted and while maintaining the overpressure on the part of the melt supply line --5-- the solidification of the strand ended.
Periodically pulling the strand --26-- out of the mold --6-- by the specified amount
Length is accomplished by means of the start-up line --9 - through which a line pull-out device - 15 - is achieved. At the end of pulling the strand --26--, this strand puller --15-- is separated from the starting strand --9--, and at the same time the other strand puller - is coupled with it. The stage 23 of the strand puller - 15 - is lowered and positioned in such a way that the strand puller --15-- are coupled to the next start strand --9-- at the right moment for a short time (10 to 15 s) can.
Connecting and disconnecting the strand pullers --15 and 16-- with or from
Start-up line --9-- is carried out simultaneously. The fingers --17-- move out of the openings in the supports --14-- of the start-up line --9--, and the fingers - 19-- (Fig. 3) of the bracket --20-- the slot --21-- automatically engage in the openings mentioned in the supports --14-- of the start-up line --9--, while the bracket --20-- in the area of the
Slot --21-- engages in the grooves of the connecting element --54-- (Fig. L), which is attached to the rod.
In this way, the starting strand --9-- is released from one strand pulling device --15-- and coupled to the other strand pulling device --16--; with this
Strand extraction device --16-- the strand --26-- is finally pulled out of the mold --6--, and it is then moved with the help of the carriage --24-- via the guides --25-- to the respective provided space.
To pull the cast full strand - 26 - out of the mold --6-- the lower one
Reliably separating the end face of the strand from the molten metal is introduced into this area via the pipe --40-- from the compressed gas supply device --4-- through the cock --41-- inert gas.
Immediately after pulling the strand --26-- out of the mold --6--, a new start-up strand --9-- is placed on the mold, which is coupled with the one strand extractor --15--. The next subset of the molten metal from the mixing furnace-l-is introduced into the pressure feed vessel --2--.
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If a hollow strand - 26 - is cast, after the strand has been pulled out - 26 - the measuring length of its shell is formed until it reaches the required thickness at the entire height of the strand. Then the holes are punched and the opening is calibrated. To do this, the pins --65 and 66-- (Fig. 8) are led away from the central head --10-- by separating them from the sleeves --67 and 68--.
Then the rod --51-- is moved down by the drive - 56-- (Fig. L), and after connecting the connecting element --54-- to the shaft - 57-- (Fig. 8) begins to shift the central head --10-- into the line --26--. With the help of the punching and calibration tool --55--, part of the solidified metal is separated from the inner walls of the strand --26-- (punching) and the opening is calibrated to the diameter of the tool --55.
The separated metal is returned to the pressure feed vessel - 2-- (Fig. L) and melted there.
The perforation of the opening is interrupted 20 to 30 mm before reaching the lower end of the hollow strand --26--, after which the central head --10-- is released from the rod --51--, the rod --51- - Started up and brought to a standstill in such a way that the recesses of the connecting element --54-- lie opposite the slot - 21-- (Fig. 3) in the bracket --20--. Then the starting line --9-- is connected to the other line pulling device --16-- (Fig. 1) and released from the one line pulling device --15--.
After the strand extractors --15 and 16-- have been knocked over, the strand - 26--
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intended place where the inner opening is perforated by 20 to 30 mm and the central head --10-- is removed from it.
Immediately after the strand --26-- is led away, a new starting strand --9-- is arranged on the mold --6-- and coupled with the one strand extractor --15--, and through the pins --65 and 66 - (Fig. 8) the central head --10-- is connected to the inert gas supply device --13-- (Fig. L).
After completing the operations described above, the next strand is poured.
With the discontinuous continuous casting installation according to the invention, strands with a high quality of the outer surface and the structure as well as with a homogeneous chemical composition over the cross section can be produced. In addition, hollow strands with a calibrated inner surface of high quality can be produced.
Furthermore, savings are achieved by reducing the costs for the subsequent mechanical processing of the strands and by reducing the waste casting strands as well as by increasing the operating properties of products which were produced from the strands produced using the discontinuous continuous casting installation according to the invention.
In the discontinuous continuous casting installation according to the invention, the output per strand can be increased by 3 to 6 times compared to the systems currently used (depending on the size of the casting strand and the amount of molten metal). As a result, a smaller number of continuous casting plants are required for the production of the predetermined production quantity, as a result of which the capital investments and operating costs are reduced.
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