CH658610A5

CH658610A5 - Kokille zum mehrfachstranggiessen von draehten und straengen mit kleinen querschnitten aus metall.

Info

Publication number: CH658610A5
Application number: CH278/83A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Katschinski
Original assignee: Krupp Gmbh
Priority date: 1979-12-01
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1986-11-28
Also published as: JPS58500749A; JPH0139857B2; ATA910781A; DE2948490A1; WO1982003998A1; AT382805B; GB2107621B; EP0079330A1; GB2107621A; DE2948490C2; US4480679A; EP0079330B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kokille zum Mehrfachstranggiessen von Drähten und Strängen mit kleinen Querschnitten aus Metall, insbesondere aus Kupfer und Kupferlegierungen, deren in einer Reihe angeordnete Formhohlräume aus Graphit bestehende, mittels eines Kühlkreislaufs gekühlte Wandungen aufweisen.

Wegen der geringen Giessleistung von Drahtkokillen (oder auch von Kokillen für kleine Strangquerschnitte) arbeiten derartige Horizontal-Stranggiessanlagen nach dem Mehrfachstranggiessverfahren, dass heisst es werden gleichzeitig beispielsweise vier bis zehn Drähte oder Stränge gegossen.

Bisher bekanntgewordene Kokillen zum Mehrfachstranggiessen weisen entweder einen wassergekühlten Graphitblock auf, in den entsprechend der gewünschten Strangzahl als Formhohlräume wirksame Bohrungen eingearbeitet sind, oder in einer Reihe angeordnete Graphitrohre, die einen Kühlmantel aus Kupferrohr mit eigener Wasserkühlung erhalten. Beide bekannte Kokillenbauarten zum Mehrfachstranggiessen weisen erhebliche Nachteile auf. Bei der zuerst genannten Bauart muss beispielsweise der sämtliche Bohrungen enthaltende Graphitblock bereits dann ausgetauscht werden, wenn lediglich eine Bohrung nicht mehr einwandfrei arbeitet. Der Nachteil der zweiten Bauart besteht im wesentlichen darin, dass ihr Platzbedarf — bedingt durch den aufwendigen Aufbau der den Einzelkokillen zugeordneten Kühleinrichtungen — verhältnismässig gross ist; darüberhinaus ist es zeitraubend und nicht ganz einfach, die jeweils von einem Kühlmantel umschlossenen Graphitrohre ein- und auszubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kokille zum Mehrfachstranggiessen von Drähten und Strängen mit kleinen Querschnitten zu entwickeln, die einfach aufgebaut und daher wenig kostspielig sowie mit geringem zeitlichen und technischen Aufwand an unterschiedliche Betriebsverhältnisse anpassbar ist.

Die neu vorgeschlagene Kokille soll insbesondere auch so aufgebaut sein, dass die einzelnen Formhohlräume ohne grossen Aufwand auswechselbar sind.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Kokille gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsgedanke besteht danach im wesentlichen darin, die Kokille aus voneinander unabhängigen Bauteilen — nämlich Kühlelementen und Formtragelementen — zusammenzusetzen, die jeweils in sich geschlossene Einheiten bilden und sich wechselweise berührend in einer Reihe nebeneinander oder ggf. auch übereinander angeordnet sind. Die die Formhohlräume enthaltenden Formtragelemente sind bezüglich der ihnen benachbarten Kühlelemente frei beweglich und können daher ohne Schwierigkeit unabhängig von diesen ein- und ausgebaut werden.

Der Aufbau der Kokille aus nebeneinander oder übereinander aufgereihten, baulich voneinander unabhängigen Kühlelementen und Formtragelementen zieht auch den Vorteil nach sich, dass die Länge der Formhohlräume ohne Ausbau der Kühlelemente in einem weiten Bereich verändert werden kann; es ist lediglich erforderlich, die bisher verwendeten Formtragelemente durch solche mit grösserer oder kleinerer Länge zu ersetzen.

Zweckmässigerweise sind die Kühlelemente und die Formtragelemente quaderförmig ausgebildet (Anspruch 2). Derartig ausgebildete Bauelemente sind einfach herstellbar, können mittels einfacher Einrichtungen zu einem Paket zu-sammengefasst werden und sind durch geradlinige Verschiebung parallel oder senkrecht zu ihrer Längsachse ausbaubar.

Um die Kühlwirkung der Kühlelemente auf die Formtragelemente zu erhöhen, sind die beiden genannten Bauelemente — abgesehen von dem Graphiteinsatz der

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Formtragelemente — aus gut wärmeleitendem Metall hergestellt (Anspruch 3).

Vorzugsweise bestehen die Kühlelemente und die Formtragelemente aus Kupfer oder Kupferlegierungen.

Jedes Kühlelement weist vorzugsweise eine U-förmige Bohrung auf, die in einer Ebene senkrecht zu der durch die Mittelachsen der Formhohlräume verlaufenden Mittelebene liegt (Anspruch 4). Die Eintritts- und die Austrittsöffnung der U-förmigen Bohrung liegt bevorzugt in ein und derselben Stirnfläche jedes Kühlelements.

Die Längsbohrungen der U-förmigen Bohrung jedes Kühlelements sind bezüglich der beiden jeweils benachbarten Formtragelemente vorzugsweise so angeordnet, dass sie von der Mittelachse des betreffenden Formhohlraums gleich weit entfernt sind (Anspruch 5).

Zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen den benachbarten Kühlelementen und Formtragelementen kann zumindest auf eine der Aussenflächen, über die die Kühlelemente und die Tragelemente miteinander in Berührung stehen, Wärmeleitpaste aufgetragen sein (Anspruch 6). Als Wärmeleitpaste kommt insbesondere Silikonpaste in Betracht.

Um die Baubreite der Kokille zum Mehrfachstranggiessen möglichst klein zu halten, sind die Kühlelemente quer zur Mittelachse der Formhohlräume vorzugsweise schmaler ausgebildet als die Formtragelemente (Anspruch 7). Zweckmässigerweise ist die Breite der Kühlelemente so gewählt,

dass diese bei ausreichender Festigkeit die Kühlbohrungen und ggf. die zugehörigen erforderlichen Armaturen aufnehmen können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes bildet die Breite der Formtragelemente ein ganzzahliges Vielfaches der Breite der Kühlelemente; insbesondere sind die Formtragelemente doppelt so breit wie die Kühlelemente.

Um die Ausrichtung der Kühlelemente und der Formtragelemente in einer Reihe und insbesondere den Ein-und Ausbau der Formtragelemente zu erleichtern, liegen die genannten Bauelemente vorzugsweise gemeinsam an einer Tischplatte an (Anspruch 8).

Diese weist im Bereich der aussenliegenden Kühlelemente vorteilhaft zwei Anschläge auf, von denen zumindest einer in Richtung auf die Kühlelemente verstellbar ist (Anspruch 9). Der beziehungsweise die verstellbaren Anschläge können insbesondere Bestandteil einer in einer Konsole gehaltenen Feststellschraube sein.

Die Befestigung der Formtragelemente in Längsrichtung erfolgt vorzugsweise mittels einer Anpresseinheit, die quer zur Mittlachse des in Frage kommenden Formhohlraums verschiebbar an der Tischplatte gehalten ist (Anspruch 10). Eine besonders einfache Anpresseinheit besteht dabei aus einer in einer Konsole enthaltenen Feststellschraube; die Konsole selbst ist mit mehreren Langlochbohrungen ausgestattet, in die Befestigungs- und Führungselemente in Form von Befestigungsschrauben beziehungsweise Führungsstiften eingreifen.

Damit die Kühlflüssigkeitsmenge jedes Kühlelements einzeln eingestellt werden kann, kann dieses jeweils mit einem Stromregelventil ausgestattet sein (Anspruch 11).

Die Kokille kann dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, dass die Kühlelemente mittels der Graphiteinsätze, die auf der Rückseite über erstere hinausragen, an der Wandung eines der Metallzuführung dienenden Metallbehälters abstützbar sind (Anspruch 12). Die rückwärtige Stirnfläche der Graphiteinsätze dient vorzugsweise also gleichzeitig der Fixierung der Kühlelemente und der Abdichtung mit dem vorgeschalteten Metallbehälter.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Teilschnitt durch die neue Kokille quer zur Längsachse der Kühlelemente und Formtragelemente (ohne den auf der rechten Seite angeordneten zweiten Anschlag mit zugehöriger Feststellschraube),

Figur 2 einen Längsschnitt nach Linie II—II in Figur 1 durch ein Formtragelement mit vorgeschaltetem Metallbehälter und zugehöriger Anpresseinheit,

Figur 3 einen Schnitt nach Linie III — III in Figur 2 (ohne vorgeschalteten Metallbehälter) und

Figur 4 einen Schnitt nach Linie IV—IV in Figur 1 durch ein Kühlelement.

Die Kokille weist als wesentliche Bestandteile quaderförmige Kühlelemente 1 und quaderförmige Formtragelemente 2 auf, die auf der Führungsfläche 3' einer Tischplatte 3 abwechselnd nebeneinander aufgereiht sind. Die Reihenfolge der Bauelemente 1 und 2 — die sich über ihre Aussenflächen 1' bzw. 2' aneinander abstützen — ist dabei so gewählt, dass jedem Formtragelement 2 jeweils zwei Kühlelemente 1 benachbart sind (Figur 1).

Die Tischplatte 3 weist im Bereich der beiden aussenliegenden Kühlelemente 1 (von denen in Figur 1 nur eines dargestellt ist) zumindest eine Konsole 4 mit zumindest einer Feststellschraube 5 auf. Die Lage dieser Feststellschraube — die auf der dem Kühlelement 1 zugewandten Seite mit einem schwenkbar gelagerten Anschlag 6 ausgestattet ist — wird durch eine Sicherungsmutter 7 gesichert.

Durch gegenläufige Bewegung der Anschläge 6 in Richtung auf die Kühlelemente 1 (d.h. durch Bewegen des dargestellten Anschlags 6 in Richtung des Pfeiles 8) werden die Bauelemente 1 und 2 gegeneinander gepresst und dadurch zu einer mit der Tischplatte 3 verbundenen Einheit zusammen-gefasst.

Die Formtragelemente 2 enthalten jeweils mittig einen rohrförmigen Graphiteinsatz 9, welcher einen Formhohlraum 10 umschliesst; dieser weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kreisquerschnitt auf.

Die Mittelachse des Formtragelements 2 — und damit die Mittelachse des Formhohlraums 10 — ist mit 10' bezeichnet (vergi. Figur 2).

Der Graphiteinsatz 9 ist im Bereich seines rückwärtigen Endabschnitts mit einem Absatz 9' ausgestattet, über den er sich in Richtung der Mittelachse 10' an dem Formtragelement 2 abstützt.

Vor jedem Formtragelement ist — in Giessrichtung (Pfeil 11 in Figur 2) gesehen — eine Anpresseinheit 12 angeordnet. Diese besteht aus einer Konsole 13, in welcher jeweils zumindest eine Feststellschraube 14 mit zugehöriger Sicherungsmutter 15 beweglich gehalten ist.

Die Konsole 13 ist zweckmässig an einem Fuss 16 befestigt, welcher seinerseits lösbar mit der Tischplatte 3 in Verbindung steht.

Damit die Anpresseinheit 12 erforderlichenfalls bezüglich der Tischplatte 3 quer zur Mittelachse 10' des Formhohlraums 10 verschiebbar ist, weist der Fuss 16 zweckmässig (nicht dargestellte) Langlochbohrungen auf, in die geeignete Befestigungsschrauben eingreifen; diese sind in Figur 2 schematisch durch eine strichpunktierte Linie 17 angedeutet.

Mittels der Anpresseinheit 12 kann das zugehörige Formtragelement 2 entgegen der Giessrichtung an der Wandung eines vorgeschalteten Metallbehälters 18 abgestützt und damit lagegesichert werden.

Die Abstützung des Formtragelementes 2 erfolgt dabei über die rückwärtige Stirnfläche 9" des Graphiteinsatzes 9. Die genannte Stirnfläche liegt unter Zwischenschaltung eines

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Dichtringes 19 im Bereich der konischen Austrittsöffnung 20 an der Wand 18' des Metallbehälters 18 an (vergi. Figur 2).

Das Formtragelement 2 besteht — abgesehen von dem Graphiteinsatz 9 — aus Kupfer.

Die Kühlelemente 1 (vergi, dazu insbesondere Figur 4) enthalten jeweils eine eigene U-förmige Kühlbohrung 21, die über Eckanschlüsse 22,23 und eine Zuführleitung 24 und Abflussleitung 25 an einen Kühlkreislauf anschliessbar ist. Die Bewegungsrichtung der Kühlflüssigkeit durch die U-förmige Kühlbohrung 21 ist durch zwei Pfeile 26 und 26' gekennzeichnet.

Die Kühlbohrung — bestehend aus zwei Längsbohrungen 21 ' und einer Querbohrung 21" — liegt in einer Ebene 27 (vergi. Figur 1) senkrecht zu der durch die Mittelachsen 10' der Formhohlräume 10 verlaufenden Mittelebene 28. Die Längsbohrungen 21' verlaufen parallel zur Längsachse 1" bzw. zur Mittelachse 10', die mittels einer Verschlussschraube 29 abgedichtete Querbohrung 21" senkrecht dazu.

Die Kühlelemente 1 bestehen ebenso wie die bereits beschriebenen Formtragelemente 2 aus Kupfer.

Die Längsbohrungen 21' des Kühlelements 1 sind bezüglich der zugehörigen Längsachse 1" und bezüglich der Mittelachsen 10' der benachbarten Formtragelemente 10 symmetrisch angeordnet; sie weisen also bezüglich der Achsen 1" und 10' den gleichen Abstand auf.

Um die Kühl Wirkung der einzelnen Kühlelemente 1 zu verbessern, kann zusätzlich zwischen den einander zugewandten Aussenflächen 1' und 2' (vergi. Figur 1) Silikonpaste vorgesehen sein; diese gleicht Unebenheiten oder betriebsbedingte Verformungen und dadurch bedingte Zwischenräume zwischen den Aussenflächen Y und 2' aus.

Durch die Verwendung von Silikonpaste wird eine ausreichende Kühlwirkung der Kühlelemente 2 auch dann sichergestellt, wenn die Aussenflächen 1' und 2' weniger genau und mit geringerer Oberflächengüte hergestellt sind.

Aus Gründen der Material- und Platzersparnis sind die Kühlelemente 1 jeweils so schmal ausgebildet, dass sie bei ausreichender Festigkeit gerade die Kühlbohrung 21 und ggf. die zugehörigen Eckanschlüsse 22 und 23 aufnehmen können; letztere sind jeweils an der in Giessrichtung vornliegenden Stirnfläche der Kühlelemente 1 angeordnet.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Kühlelemente 1 quer zur Mittelachse 10' der s Formhohlräume 10 eine Breite auf, die genau halb so gross ist wie die Breite der Formtragelemente 2.

Bei einem Durchmesser des Formhohlraums 10 von 18 mm und einem Durchmesser des Graphiteinsatzes von 30 mm beträgt die Breite der Formtragelemente 50 mm; letz-lo tere sind 110 mm hoch und 210 mm lang. Die Graphiteinsätze 9 ragen 10 mm über die Formtragelemente 2 hinaus. Die Länge der Kühlelemente 1 ist vorzugsweise kleiner als diejenige der Formtragelemente 2; sie beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 200 mm.

is Die Vorteile der Kokille bestehen insbesondere darin, dass diese lediglich aus zwei einfachen, jeweils untereinander gleichartigen Bauelementen nach Art eines Baukastensystems zusammengesetzt ist, wobei insbesondere die Ver-schleissteile — d.h. die Formtragelemente — nach Lösen der 20 jeweils zugehörigen Klemmeinheit 12 aus dem Verband der übrigen Bauelemente herausgenommen und ausgetauscht werden können. Die Zahl der gleichzeitig zu vergiessenden Drähte oder Stränge kann durch Veränderung der Anzahl der nebeneinander oder auch übereinander aufgereihten 25 Bauelemente beliebig beeinflusst werden; Entsprechendes gilt für die Länge der Kokille.

Soweit bestimmte Längenabmessungen nicht überschritten werden, können Formtragelemente mit unterschiedlicher Länge Verwendung finden, ohne dass die bereits vorhande-30 nen Kühlelemente ausgewechselt werden müssen. Die Formtragelemente sind mittels der zugehörigen Klemmeinheit einzeln an den vorgeschalteten Metallbehälter, d.h. an einen Giesstopf oder auch an einen Warmhalteofen anstellbar. Falls die Kühlelemente jeweils mit einem Stromregelventil 35 ausgestattet sind, kann die sie durchströmende Kühlflüssig-keitsmenge einzeln eingestellt bzw. geregelt werden.

Ein weiterer Vorteil der neuen Kokille ist darin zu sehen, dass die einen Block bildenden modulartigen Bauelemente aus einfachen geometrischen Körpern bestehen und daher 40 billig herstellbar sind.

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4 Blatt Zeichnungen

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658610 PATENTANSPRÜCHE

1. Kokille zum Mehrfachstranggiessen von Drähten und Strängen mit kleinen Querschnitten aus Metall, insbesondere aus Kupfer und Kupferlegierungen, deren in einer Reihe angeordnete Formhohlräume aus Graphit bestehende, mittels eines Kühlkreislaufs gekühlte Wandungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd Kühlelemente (1), die jeweils eigene, an den Kühlkreislauf (24,25) anschliess-bare Kühlbohrungen (21) aufweisen, und einen Graphiteinsatz (9) mit einem Formhohlraum (10) enthaltende Formtragelemente (2) in der Weise aufgereiht sind, dass an jedem Tragelement zumindest seitlich zwei Kühlelemente anliegen; dass jedes Formtragelement einzeln entgegen der Giessrichtung (Pfeil 11) an eine Anschlagfläche (18') ange-presst ist und dass die Kühlelemente und die Formtragelemente quer zur Giessrichtung miteinander verspannt sind.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (1) und die Formtragelemente (2) quaderförmig ausgebildet sind.

3. Kokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (1) und die Formtragelemente (2) aus gut wärmeleitendem Metall bestehen.

4. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlelement (1) eine U-förmige Kühlbohrung (21) aufweist, die in einer Ebene (27) senkrecht zu der durch die Mittelachsen (10') der Formhohlräume (10) verlaufenden Mittelebene (28) liegt.

5. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrungen (21') der U-förmigen Kühlbohrung (21) jedes Kühlelements (1) von der Mittelachse (10') des Formhohlraums (10) gleich weit entfernt sind.

6. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf eine der Aussenflächen (1' bzw. 2'), über die die Kühlelemente (1) und die Formtragelemente (2) miteinander in Berührung stehen, Wärmeleitpaste aufgetragen ist.

7. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Kühlelemente (1) quer zur Mittelachse (10') der Formhohlräume (10) kleiner ist als diejenige der Formtragelemente (2).

8. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (1) und die Formtragelemente (2) gemeinsam an einer Tischplatte (3) anliegen.

9. Kokille nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tischplatte (3) im Bereich der aussen-liegenden Kühlelemente (1) zwei Anschläge (6) aufweist, von denen zumindest einer in Richtung auf die Kühlelemente verstellbar ist.

10. Kokille nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass — in Giessrichtung (Pfeil 11) gesehen — vor jedem Formtragelement (2) eine Anpresseinheit (12) angeordnet ist, die quer zur Mittelachse (10') des Formhohl-raums (10) verschiebbar an der Tischplatte (3) gehalten ist.

11. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlelement (1) mit einem Stromregelventil ausgestattet ist.

12. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (1) mittels der Graphiteinsätze (9), die auf der Rückseite über erstere hinausragen, an der Wandung (18') eines der Metallzuführung dienenden Metallbehälters (18) abgestützt sind.