EP0142674A1 - Vorrichtung zum Bandgiessen von Stahl in einer Stranggiesskokille mit mitlaufenden Kokillenwänden - Google Patents

Vorrichtung zum Bandgiessen von Stahl in einer Stranggiesskokille mit mitlaufenden Kokillenwänden Download PDF

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EP0142674A1
EP0142674A1 EP84111314A EP84111314A EP0142674A1 EP 0142674 A1 EP0142674 A1 EP 0142674A1 EP 84111314 A EP84111314 A EP 84111314A EP 84111314 A EP84111314 A EP 84111314A EP 0142674 A1 EP0142674 A1 EP 0142674A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
ceramic
mouthpiece
wheels
ceramic wheels
Prior art date
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Granted
Application number
EP84111314A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0142674B1 (de
Inventor
Gerd Artz
Dieter Figge
Jürgen Dr. Pötschke
Thomas Dr. Hoster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Fried Krupp AG filed Critical Fried Krupp AG
Priority to AT84111314T priority Critical patent/ATE26660T1/de
Publication of EP0142674A1 publication Critical patent/EP0142674A1/de
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Publication of EP0142674B1 publication Critical patent/EP0142674B1/de
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/064Accessories therefor for supplying molten metal
    • B22D11/0645Sealing means for the nozzle between the travelling surfaces

Definitions

  • the invention relates to a device for strip casting of steel, in particular of strip cross-sections with a small thickness up to a lower limit of about 30 mm and a width of about 500 to 1500 mm, in a continuous casting mold with moving mold walls delimiting a casting cavity and consisting of endless pairs opposing each other Casting belts and endless side dams into which the mouthpiece of a tubular pouring nozzle protrudes.
  • Continuous casting molds with moving mold walls are now used for casting lead, zinc and copper at a high casting speed of around 10 m / min. successfully used, with the molten metal being introduced into the casting cavity via a channel.
  • the two side dams serving as side boundaries pass through the continuous casting mold essentially in a straight line; only to compensate for the solidification-related shrinkage of the casting strand, their mutual position in the casting direction decreases slightly.
  • a flawless steel supply with regard to the required sealing between the parts moving relative to each other (casting nozzle, mold walls) as well as avoiding freezing and undesired solidification in the area of the mouthpiece of the casting nozzle can be achieved even with billet cross sections (e.g. with a width of 180 mm) difficult to achieve and requires the maintenance of a tight sealing gap between the mouthpiece and the moving mold walls which is as constant as possible.
  • the casting of strip cross-sections can only be carried out with additional effort in view of the correspondingly enlarged dimensions of the pouring nozzle, which correspond approximately to those of the cast product, since the enlarged dimensions increase the risk of deformation of the pouring nozzle and increase Material costs (for example, the casting nozzle consisting at least partially of boron nitride).
  • the invention has for its object to develop a device for strip casting of steel, the even with the band cross-sections given here, which are wide in relation to their small thickness, from the material and energy side, and in view of achieving a perfect seal between the parts moving relative to one another, as little effort as possible.
  • the object is achieved by a device which essentially has the features of claim 1.
  • the basic idea of the invention is then, with sufficient tightness between the continuous casting mold and the nozzle of the pouring nozzle protruding into it, to make the outlet width at the outlet cross section considerably narrower (i.e. by more than a factor of 2) than the mutual spacing of the side dams from one another, which is the width of the cast tape sets.
  • the intermediate space between the parts which are moved relative to one another is bridged by two circumferential ceramic wheels which are at least equipped with a ceramic wheel rim; these each form a sealing point simultaneously with the mouthpiece and with the side dam opposite it and with the casting belts.
  • the object of the invention is thus designed in principle so that the outlet cross section of the mouthpiece extends over the sections of the peripheral surfaces of the ceramic wheels which adjoin in the casting direction up to the mutual distance between the side dams which defines the width of the casting cavity.
  • the drive of the ceramic wheels is expediently designed in such a way that they rotate on the side facing the mouthpiece against the casting direction (claim 2); this has the consequence that the movement the ceramic wheels in the vicinity of the side dams coincide with their movement in the casting direction.
  • the molten steel is thus transported away in the casting direction in the transition area between the ceramic wheels and the side dams.
  • the ceramic wheels are each equipped with a coating unit in the area of their outer section facing away from the casting cavity (i.e. in the rear area between the mouthpiece and the side dams), by means of which at least their peripheral surfaces can be coated with a coating agent ( Claim 3); This can in particular contain graphite or a boron nitride +)
  • a coating agent Claim 3
  • This can in particular contain graphite or a boron nitride +
  • the ceramic wheels are equipped with heating units, via which at least their peripheral surfaces can be preheated to a temperature between 900 to 1300 ° C, preferably to 1100 o C (claim 4) .
  • the heating units are arranged in the area between the wheel rims and the ceramic wheel axles (claim 5), preferably facing the casting cavity (claim 6), so that the heating is particularly intensively effective in the area associated with the Molten steel comes into contact.
  • the subject of the invention can also be designed such that the heating units are opposite the ceramic wheels in the region of their outer section facing away from the casting cavity (claim 7); in this case, the ceramic wheels are heated from the outside.
  • the ceramic wheels continue to exist in the region of their external emulsion facing away from the casting cavity.
  • the embodiment with heating units arranged between the wheel rims and the ceramic wheel axles can advantageously be developed in such a way that the heating units in the form of inductors are at the same time designed as an electromagnetic barrier which prevents the molten steel from escaping against the casting direction past the ceramic wheels prevented (claim 10).
  • the heating units in this case therefore have a double function: the heating units required anyway for preheating the ceramic wheels also generate electromagnetic forces, which prevent the passage of molten steel at the sealing points between the mouthpiece and the ceramic wheels or between these and the side dams.
  • the double-acting heating units mentioned here are preferably designed and arranged in such a way that their effectiveness extends in particular into the region of the two sealing points.
  • the side dams of which are composed of individual links in the manner of a chain the drive roller already mentioned is normally used as the drive unit (cf. claim 9).
  • the side dams can also consist of endless multi-layer steel belts which are held on the former by means of deflection rollers lying in front of the ceramic wheels, as seen in the casting direction (claim 13); in these embodiments with side dams that curve in the horizontal plane, there is no need for a special drive unit for the ceramic wheels: these are driven by the endless multi-layer steel belts.
  • the seal between the ceramic wheels and the multi-layer steel strips can advantageously also be brought about by the fact that the outside of the Multi-layer steel strips opposite additional inductors, each of which cooperate with the inductor of the associated ceramic wheel (claim 13).
  • additional inductors each of which cooperate with the inductor of the associated ceramic wheel (claim 13).
  • Inductors and additional inductors form an electrical lock, which prevents molten steel from escaping in the opposite direction to the casting direction.
  • the side dams are expediently straight and at least approximately parallel to one another over the entire length of the casting cavity. It is therefore also possible to use side dams composed of individual members that are not designed to curve in the horizontal plane.
  • the use of ceramic wheels to bridge the gap between the mouthpiece and the side dams not only enables the use of mouthpieces with small dimensions; the continuous casting mold can also be adapted to different strip cross sections by installing differently designed, in particular differently sized, ceramic wheels.
  • the melt to be processed passes from a header tank (not shown) through a tubular pouring nozzle 1 with a mouthpiece 1 'into the casting cavity 2 of a continuous casting mold which is laterally from two side dams 3 with individual links 3' forming an endless chain, and above and below from two endless casting belts 4 (shown in FIG. 4) is limited.
  • the components 3 and 4 move in the area of the casting cavity 2 at the same speed in accordance with the casting direction (arrow 5) from left to right (cf. FIG. 1).
  • the longitudinal axis 6 'of the bore 6 of the pouring nozzle 1 coincides with the longitudinal axis 2' of the pouring cavity.
  • the width b of the mouthpiece 1 'at its outlet cross section 1 is, at 200 mm, many times smaller than the mutual distance B of the side dams 3 of 1200 mm, which defines the width of the cast product. This Apart from a slight reduction to compensate for the shrinkage process occurring when the steel melt solidifies, remains unchanged over the longitudinal extent of the casting cavity 2, ie the side dams 3 run approximately parallel to one another in this area.
  • the space between the side dams 3 and the outer surfaces 1 "' facing them is bridged by two rotating ceramic wheels 7, the vertical wheel axles 7 'of which are in the area of the outlet cross section 1 "are arranged in a fixed position and which - at least in the area of their wheel rims 7" - consist of a ceramic material resistant to molten steel, in particular alumina graphite, silica or zirconium oxide.
  • each ceramic wheel 7 forms a sealing point 8 or 9 with the correspondingly curved outer surface 1 "" of the mouthpiece and with the side dam 3 opposite it.
  • the ceramic wheels 7 rotate in the manner indicated by arrows 10 and 11, ie their direction of rotation is in the vicinity of the mouthpiece 1 'opposite to the casting direction (arrow 5) and corresponds in the area of the sealing point 8 with the direction of movement of the side dams 3:
  • the ceramic wheel 7 at the top in FIG. 1 thus rotates clockwise, the ceramic wheel at the bottom rotates counterclockwise.
  • Each ceramic wheel 7 is in the region of its outer section facing away from the casting cavity 2 (ie on the zu leading side of the continuous casting mold) in the area between the side dam and the mouthpiece with any additional equipment required. These consist - in each case in the direction of rotation of the ceramic wheel 7 in question - from a coating unit 12, by means of which, for example, a graphite-containing coating agent is applied at least to the peripheral surface of the ceramic wheel in question, from a drive 13 and from a heating unit 14, by means of which at least the peripheral surface is applied to a Temperature of about 1100 0 C is preheatable.
  • Each ceramic wheel 7 thus has two different effective areas, namely a working area on the side facing the casting cavity 2 and an operating area on the outward, opposite outer section.
  • Each ceramic wheel 7 (cf. FIG. 2) is preferably formed in one piece, ie the wheel rim 7 "merges directly into the wheel hub 7"'through which the wheel axle 7' is fixed. It is essential with regard to the invention that at least the wheel rim 7 "consists of a ceramic material; the components which adjoin inward in the direction of the wheel axis 7 'can optionally also be made of metal.
  • the drive 13 (FIG. 3) arranged on the feed side of the continuous casting mold essentially consists of a drive roller 15 which is fastened to an eccentric bushing 16 and via a spring 17 supported on the stationary environment on the peripheral surface of the ceramic wheel 7 formed by the wheel rim 7 ′′ is held in plant (Fig. 3).
  • the stationary environment exists from a support arm 18 which also carries the wheel axle 7 '.
  • Each ceramic wheel 7 is dimensioned with respect to its height so that it forms a sealing point with the top and bottom casting belt 4 over the horizontal surfaces of its wheel rim 7 ", by means of which the escape of molten steel from the casting cavity against the casting direction is prevented.
  • the ceramic wheels 7 on the feed side of the continuous casting mold are each equipped only with the coating unit 12 and the drive in the form of the drive roller 15.
  • the heating unit 14 consists of a semicircular heating element which is arranged on the side facing the casting cavity 2 within the wheel rim 7 ". Due to its arrangement and shape, the heating unit 14 is effective precisely in the area in which the associated ceramic wheel with the Steel melt coming out of the mouthpiece 1 'comes into contact.
  • this is movably mounted in the longitudinal direction in a stationary guide 23 and is equipped with pressure springs 24 acting on it , which keep it resiliently in contact with the ceramic wheels in the casting direction.
  • the sealing effect between the ceramic wheels and the side dams 3 is improved in that they are supported on fixed guide rulers 26 with the interposition of transverse springs 25.
  • the transverse springs 25 are each arranged in the area which is defined by the connecting line of the two wheel axles 7 '.
  • the respectively associated top and bottom mouthpiece walls are bulged in the casting direction. The walls mentioned thus project further into the casting cavity 2 of the continuous casting mold than the side walls running perpendicularly thereto at the outlet cross section 1 ′′.
  • the heating units 14, which are held stationary within the ceramic wheels 7 and are designed as inductors, are extended to such an extent that they extend in the direction of rotation into the region of the curved outer surfaces 1 "'of the mouthpiece and counter to the direction of rotation as already described in extend the area of the sealing points 8 with the side dams 3. Formed in this manner, an angle of more than 180 0 enclosing the heating units 14 serve not only to preheat the ceramic wheels; they also + ) simultaneously generate electromagnetic forces which prevent or at least make it more difficult for steel melt to penetrate into the area of the sealing point 9 between the parts 1 'and 7.
  • side dams 3 can also be used which consist of several +) interactions
  • Layers of endless steel strips 3 ′′ arranged next to one another exist (cf. FIG. 7) and which consequently can curve in the horizontal plane.
  • the multi-layer steel belts 3 "are guided over driven deflection rollers 27, which lie in the casting direction (arrow 5) in front of the ceramic wheels 7, in such a way that a wrapping section forming a sealing point 8 is formed with the ceramic wheels.
  • This is expediently designed in this way that the ceramic wheels are also moved without their own drive in the direction of arrows 10 and 11.
  • the additional devices required to operate the ceramic wheels 7 therefore consist only of a coating unit 12 and a heating unit 14.
  • the bearings of the deflection rollers 27 should be designed to adapt to length tolerances so that the position of the axes of rotation 27 'with respect to that of the wheel axes 7' can be adjusted.
  • the sealing point 8 between the ceramic wheels 7 and the multi-layer steel strips 3 "- like the sealing point 9 - can be blocked by electromagnetic forces against the escape of molten steel to the outside.
  • stationary additional inductors 28 are arranged on the outside of the multi-layer steel strips at the level of the connecting line of the wheel axles 7 ', each of which cooperates with the heating unit 14 of the ceramic wheel 7 adjacent to them Melting steel counteracting electromagnetic barrier.
  • the steel strips 3 "of the embodiment according to FIG. 7 have a thickness on the order of 1 mm; the individual members 3 'of the side dams 3 shown for example in Fig. 1 are made as castings from a brass alloy.
  • the ceramic wheels 7 should be arranged with respect to the mouthpiece so that their wheel axes 7' are at least in the vicinity of the exit cross section 1 " .

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Abstract

Um mit verhältnismäßig geringem Aufwand in Stranggießkokillen mit mitlaufenden, einen Gießhohlraum begrenzenden Kokillenwänden auch aus Stahl bestehende Bandquerschnitte, insbesondere mit geringer Dicke bis zu einer Untergrenze von etwa 30 mm und einer Breite von etwa 500 bis 1500 mm, mit hoher Oberflächengüte und hoher Gießgeschwindigkeit (etwa 10 m/min.) herstellen zu können, wird der Vorschlag unterbreitet, den Zwischenraum zwischen dem Mundstück (1') der Gießdüse (1), dessen Breite b an seinem Austrittsquerschnitt (1") weniger als 50% der Breite (B) des Bandquerschnitts ausmacht, und den benachbarten Seitendämmen (3) durch zwei umlaufende, zumindest mit einem Keramik-Radkranz (7") ausgestattete Keramikräder (7) zu überbrücken. Diese bilden jeweils gleichzeitig mit dem Mundstück und mit dem diesem gegenüberliegenden Seitendamm sowie mit den Gießbändern (4) eine Dichtstelle (8 bzw. 9).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bandgießen von Stahl, insbesondere von Bandquerschnitten mit geringer Dicke bis zu einer Untergrenze von etwa 30 mm und einer Breite von etwa 500 bis 1500 mm, in einer Stranggießkokille mit mitlaufenden, einen Gießhohlraum begrenzenden Kokillenwänden aus sich jeweils paarweise gegenüberliegenden endlosen Gießbändern und endlosen Seitendämmen, in den das Mundstück einer rohrförmigen Gießdüse hineinragt.
  • Stranggießkokillen mit mitlaufenden (d.h. in Gießrichtung bewegten) Kokillenwänden werden heute für das Vergießen von Blei, Zink und Kupfer mit hoher Gießgeschwindigkeit um 10 m/min. erfolgreich eingesetzt, wobei die Metallschmelze über eine Rinne in den Gießhohlraum eingeleitet wird.
    Die als Seitenbegrenzung dienenden beiden Seitendämme durchlaufen die Stranggießkokille im wesentlichen geradlinig; lediglich zum Ausgleich der erstarrungsbedingten Schrumpfung des Gießstrangs nimmt ihr gegenseitiger Stand in Gießrichtung geringfügig ab.
  • Um Stahl mit ausreichend guter metallurgischer Qualität vergießen zu können, werden Stranggießkokillen mit mitlaufenden Kokillenwänden benötigt, die zur Vermeidung von Luftzutritt mit rohrförmigen, d.h. geschlossenen Gießdüsen ausgestattet sind. Diese gestatten außerdem das Gießen unter Druck, wodurch unerwünschte Gießspiegelschwankungen innerhalb der Stranggießkokille ausgeschlossen werden und sich eine gleichmäßige symmetrische Kühlung des Gießerzeugnisses erzielen läßt. Um dieses bei hohen Gießgeschwindigkeiten in erster Hitze unter wirtschaftlichen Bedingungen walzen zu können, benötigt man Vormaterial, dessen Dicke nicht wie bisher 150 bis 250 mm bei einer Breite von 500 bis 1500 mm beträgt, sondern nur in der Größenordnung von 30 bis 50 mm liegt.
  • Eine einwandfreie Stahlzuführung im Hinblick auf die erforderliche Abdichtung zwischen den relativ zueinander bewegten Teilen (Gießdüse, Kokillenwände) sowie unter Vermeidung des Einfrierens und einer unerwünschten Erstarrung im Bereich des Mundstücks der Gießdüse läßt sich bereits bei Knüppelquerschnitten (beispielsweise mit einer Breite von 180 mm) sehr schwer verwirklichen und macht die Einhaltung eines möglichst gleichbleibenden engen Dichtspalts zwischen dem Mundstück und den bewegten Kokillenwänden erforderlich. Das Gießen von Bandquerschnitten (beispielsweise mit einer Breite zwischen 500 bis 1500 mm) ist angesichts der entsprechend vergrößerten Abmessungen der Gießdüse, die etwa denjenigen des Gießerzeugnisses entsprechen, nur mit nochmals gesteigertem Aufwand zu ermöglichen, da die vergrößerten Abmessungen eine erhöhte Verformungsgefahr der Gießdüse und erhöhte Materialkosten (der beispielsweise zumindest zum Teil aus Bornitrid bestehenden Gießdüse) nach sich ziehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bandgießen von Stahl zu entwickeln, die auch bei den hier gegebenen, im Verhältnis zu ihrer geringen Dicke breiten Bandquerschnitten von der Material- und Energieseite her sowie im Hinblick auf die Erzielung einer einwandfreien Dichtung zwischen den relativ zueinander bewegten Teilen möglichst wenig aufwendig ist.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, welche im wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der Grundgedanke der Erfindung besteht danach darin, bei ausreichender Dichtheit zwischen der Stranggießkokille und dem in diese hineinragenden Mundstück der Gießdüse dessen Austrittsbreite am Austrittsquerschnitt erheblich (d.h. um mehr als den Faktor 2) schmaler auszubilden als den gegenseitigen Abstand der Seitendämme voneinander, welcher die Breite des gegossenen Bandes festlegt. Um die erforderliche Abdichtung zwischen dem Mundstück und den Kokillenwänden herstellen zu können, wird der Zwischenraum zwischen den genannten, relativ zueinander bewegten Teilen durch zwei umlaufende, zumindest mit einem Keramik-Radkranz ausgestattete Keramikräder überbrückt; diese bilden jeweils gleichzeitig mit dem Mundstück und mit dem diesem gegenüberliegenden Seitendamm sowie mit den Gießbändern eine Dichtstelle. Der Erfindungsgegenstand ist also vom Prinzip her so ausgebildet, daß sich der Austrittsquerschnitt des Mundstücks über die sich in Gießrichtung anschließenden Abschnitte der Umfangsflächen der Keramikräder bis zu dem die Breite des Gießhohlraums festlegenden gegenseitigen Abstand der Seitendämme erweitert. Zweckmäßigerweise ist der Antrieb der Keramikräder so ausgebildet, daß diese auf der dem Mundstück zugewandten Seite entgegen der Gießrichtung umlaufen (Anspruch 2); dies hat zur Folge, daß die Bewegung der Keramikräder in der Nähe der Seitendämme mit deren Bewegung in Gießrichtung übereinstimmt. Die Stahlschmelze wird also im Übergangsbereich zwischen den Keramikrädern und den Seitendämmen in Gießrichtung wegtransportiert.
  • Um das Verkleben der Keramikräder mit der Stahlschmelze zu verhindern, sind diese im Bereich ihres vom Gießhohlraum abgewandten Außenabschnitts (also in dem rückwärtigen Bereich zwischen dem Mundstück und den Seitendämmen) jeweils mit einer Beschichtungseinheit ausgestattet, über die zumindest ihre Umfangsflächen mit einem Beschichtungsmittel belegbar sind (Anspruch 3); dieses kann insbesondere graphithaltig sein oder aus einer Bornitrid-+) Zur Vermeidung von Anerstarrungen sind die Keramikräder mit Heizeinheiten ausgestattet, über die zumindest ihre Umfangsflächen auf eine Temperatur zwischen 900 bis 1300°C, vorzugsweise auf 1100oC, vorheizbar sind (Anspruch 4).
    Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die Heizeinheiten ortsfest in dem Bereich zwischen den Radkränzen und den Keramikradachsen angeordnet (Anspruch 5) und dabei vorzugsweise dem Gießhohlraum zugewandt (Anspruch 6), so daß die Beheizung in dem Bereich besonders intensiv wirksam ist, der mit der Stahlschmelze in Berührung kommt.
    Der Erfindungsgegenstand kann jedoch auch so ausgestaltet sein, daß die Heizeinheiten den Keramikrädern im Bereich ihres vom Gießhohlraum abgewandten Außenabschnitts gegenüberliegen (Anspruch 7); in diesem Fall erfolgt die Beheizung der Keramikräder also von außen.
  • Zweckmäßigerweise sind die Keramikräder weiterhin im Bereich ihres vom Gießhohlraum abgewandten Außenab- +) Emulsion bestehen.
  • schnitts mit einem Antrieb ausgestattet (Anspruch 8); dieser besteht insbesondere aus mit einem Druckluftmotor ausgestatteten Treibrollen, die federnd an den Keramikrädern in Anlage gehalten sind (Anspruch 9). Der Vorteil der Verwendung umlaufender Keramikräder besteht auch darin, daß diese erforderlichenfalls nach Durchlaufen des Gießhohlraums, d.h. auf ihrem Rückweg auf der in Gießrichtung vornliegenden Seite der Stranggießkokille angetrieben, beschichtet und beheizt werden können.
  • Die Ausführungsform mit zwischen den Radkränzen und den Keramikradachsen angeordneten Heizeinheiten (Anspruch 5) läßt sich in der Weise vorteilhaft weiterbilden, daß die in Form von Induktoren vorliegenden Heizeinheiten gleichzeitig als elektromagnetische Sperre ausgebildet sind, welche den Austritt von Stahlschmelze entgegen der Gießrichtung an den Keramikrädern vorbei verhindert (Anspruch 10). Die Heizeinheiten haben in diesem Fall also eine doppelte Funktion: Die ohnehin zur Vorwärmung der Keramikräder benötigten Heizeinheiten erzeugen auch elektromagnetische Kräfte, welche den Durchtritt von Stahlschmelze an den Dichtstellen zwischen dem Mundstück und den Keramikrädern bzw. zwischen diesen und den Seitendämmen unmöglich machen.
    Vorzugsweise sind die hier angesprochenen doppelt wirksamen Heizeinheiten so ausgebildet und angeordnet, daß sich ihre Wirksamkeit insbesondere auch in den Bereich der beiden Dichtstellen erstreckt.
  • Um eine ausreichende Dichtheit zwischen dem Mundstück (d.h. zwischen dessen mit den Keramikrädern zusammenwirkenden gekrümmten Außenflächen) und den Keramikrädern zu erzielen, ist das in Gießrichtung beweglich gelagerte Mundstück in der Nähe seines Austrittsquerschnitts federnd an den Keramikrädern abgestützt (Anspruch 11). Die Abdichtung zwischen den Keramikrädern und den Seitendämmen läßt sich dadurch verwirklichen, daß diese über eine Andrückeinheit federnd an den Keramikrädern in Anlage gehalten sind (Anspruch 12).
  • Bei den Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, deren Seitendämme nach Art einer Kette aus Einzelgliedern zusammengesetzt sind, kommt im Normalfall als Antriebseinheit die bereits erwähnte Treibrolle (vgl. Anspruch 9) zur Anwendung.
    Die Seitendämme können jedoch auch aus endlosen Mehrlagen-Stahlbändern bestehen, die über - in Gießrichtung gesehen - vor den Keramikrädern liegende Umlenkrollen an den ersteren in Anlage gehalten sind (Anspruch 13); bei diesen Ausführungsformen mit in der Horizontalebene kurvengängigen Seitendämmen, kann auf eine besondere Antriebseinheit für die Keramikräder verzichtet werden: Diese werden über die endlosen Mehrlagen-Stahlbänder mit angetrieben.
  • Bei den Ausführungsformen, deren Keramikräder mit Induktoren ausgestattet sind und deren Seitendämme aus endlosen Mehrlagen-Stahlbändern bestehen (vgl. die Ansprüche 10 und 13), kann die Abdichtung zwischen den Keramikrädern und den Mehrlagen-Stahlbändern vorteilhaft auch dadurch bewirkt werden, daß der Außenseite der Mehrlagen-Stahlbänder Zusatzinduktoren gegenüberliegen, die jeweils mit dem Induktor des zugehörigen Keramikrades zusammenarbeiten (Anspruch 13). In diesem Falle wird also nicht nur über die sich bezüglich der Gießdüse gegenüberliegenden Induktoren der Keramikräder, sondern auch über die sich bezüglich der Mehrlagen-Stahlbänder gegenüberliegenden Induktoren und Zusatzinduktoren eine elektrische Sperre bildet, welche den Austritt von Stahlschmelze entgegen der Gießrichtung nach außen verhindert.
  • Zweckmäßigerweise sind die Seitendämme über die Gesamtlänge des Gießhohlraums geradlinig und zumindest annähernd parallel zueinander geführt.
    Es lassen sich demzufolge auch aus Einzelgliedern zusammengesetzte Seitendämme verwenden, die nicht in der Horizontalebene kurvengängig ausgebildet sind. Die Verwendung von Keramikrädern zur Überbrückung des Zwischenraums zwischen dem Mundstück und den Seitendämmen ermöglicht nicht nur den Einsatz von Mundstücken mit kleinen Abmessungen; die Stranggießkokille kann auch durch Einbau unterschiedlich ausgebildeter, insbesondere unterschiedlich großer Keramikräder, an unterschiedliche Bandquerschnitte angepaßt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 stark schematisiert einen horizontalen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bandgießen von Stahl mit einer Gießdüse und zwei den Zwischenraum zwischen dieser und den Seitendämmen überbrückenden Keramikrädern,
    • Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein einteilig ausgebildetes Keramikrad,
    • Fig. 3 schematisiert eine Draufsicht auf ein Keramikrad mit über einen Exzenter in Anlage gehaltener Treibrolle,
    • Fig. 4 einen vertikalen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung im Bereich eines Keramikrades,
    • Fig. 5 einen horizontalen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit im Innenraum der Keramikräder angeordneten Heizeinheiten,
    • Fig. 6 einen horizontalen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Heizeinheiten, die im Bereich des Gießdüsenmundstücks gleichzeitig als elektromagnetische Sperre gegen den Austritt von Stahlschmelze wirksam sind, und
    • Fig. 7 einen horizontalen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Seitendämme aus in der Horizontalebene kurvengängigen Mehrlagen-Stahlbändern bestehen und die deren Außenseite gegenüberliegende, mit den Induktoren der Keramikräder zusammenwirkende Zusatzinduktoren aufweist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelangt die zu verarbeitende Schmelze aus einem nicht dargestellten Vorsatzbehälter durch eine rohrförmige Gießdüse 1 mit einem Mundstück 1' hindurch in den Gießhohlraum 2 einer Stranggießkokille, der seitlich von zwei Seitendämmen 3 mit eine Endloskette bildenden Einzelgliedern 3' sowie oben und unten von zwei (in Fig. 4 dargestellten) endlosen Gießbändern 4 begrenzt ist. Die Bestandteile 3 und 4 bewegen sich im Bereich des Gießhohlraums 2 mit übereinstimmender Geschwindigkeit entsprechend der Gießrichtung (Pfeil 5) von links nach rechts (vgl. Fig. 1). Die Längsachse 6' der Bohrung 6 der Gießdüse 1 fällt mit der Längsachse 2' des Gießhohlraums zusammen.
  • Die Breite b des Mundstücks 1' an seinem Austrittsquerschnitt 1" ist mit 200 mm um ein Mehrfaches kleiner als der die Breite des Gießerzeugnisses festlegende gegenseitige Abstand B der Seitendämme 3 von 1200 mm. Dieser bleibt - abgesehen allenfalls von einer geringfügigen Verkleinerung zum Ausgleich des beim Erstarren der Stahlschmelze eintretenden Schrumpfungsvorgangs - über die Längserstreckung des Gießhohlraums 2 unverändert, d.h. die Seitendämme 3 verlaufen in diesem Bereich annähernd parallel zueinander.
    Da der Gießhohlraum 2 entgegen der Gießrichtung auch im Bereich des Mundstücks 1' nach außen hin abgedichtet sein muß, ist der Zwischenraum zwischen den Seitendämmen 3 und den diesen zugewandten Außenflächen 1"' durch zwei umlaufende Keramikräder 7 überbrückt, deren vertikale Radachsen 7' im Bereich des Austrittsquerschnitts 1" ortsfest angeordnet sind und die - zumindest im Bereich ihrer Radkränze 7" - aus einem gegen Stahlschmelze widerstandsfähigen Keramikwerkstoff, insbesondere Tonerdegraphit, Kieselsäure oder Zirkonoxid, bestehen.
  • Die gegenseitige Zuordnung des Mundstücks 1', der beiden Keramikräder 7 und der Seitendämme 3 ist so gewählt, daß jedes Keramikrad 7 jeweils mit der entsprechend gekrümmten Außenfläche 1"' des Mundstücks und mit dem dieser gegenüberliegenden Seitendamm 3 eine Dichtstelle 8 bzw. 9 bildet.
    Die Keramikräder 7 laufen in der durch Pfeile 10 bzw. - 11 angedeuteten Weise um, d.h. ihre Drehrichtung ist in der Nähe des Mundstücks 1' der Gießrichtung (Pfeil 5) entgegengerichtet und stimmt im Bereich der Dichtstelle 8 mit der Bewegungsrichtung der Seitendämme 3 überein: Das in Fig. 1 obenliegende Keramikrad 7 läuft also im Uhrzeigersinn um, das untenliegende Keramikrad im Gegenuhrzeigersinn.
  • Jedes Keramikrad 7 ist im Bereich seines vom Gießhohlraum 2 abgewandten Außenabschnitts (d.h. auf der Zuführseite der Stranggießkokille) im Bereich zwischen Seitendamm und Mundstück mit den gegebenenfalls erforderlichen Zusatzeinrichtungen ausgestattet. Diese bestehen - jeweils in Drehrichtung des betreffenden Keramikrades 7 gesehen - aus einer Beschichtungseinheit 12, mittels der zumindest auf die Umfangsfläche des betreffenden Keramikrades beispielsweise ein graphithaltiges Beschichtungsmittel aufgebracht wird, aus einem Antrieb 13 sowie aus einer Heizeinheit 14, mittels welcher zumindest die Umfangsfläche auf eine Temperatur von etwa 11000C vorheizbar ist. Jedes Keramikrad 7 weist also zwei unterschiedliche Wirkbereiche auf, nämlich einen Arbeitsbereich auf der dem Gießhohlraum 2 zugewandten Seite und einen Bedienungsbereich auf dem nach außen gerichteten, gegenüberliegenden Außenabschnitt.
  • Jedes Keramikrad 7 (vgl. Fig. 2) ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, d.h. der Radkranz 7" geht unmittelbar in die Radnabe 7"' über, durch welche die Radachse 7' festgelegt ist.
    Wesentlich im Hinblick auf die Erfindung ist es, daß zumindest der Radkranz 7" aus einem Keramikwerkstoff besteht; die sich in Richtung auf die Radachse 7' nach innen anschließenden Bestandteile können gegebenenfalls auch aus Metall gefertigt sein.
  • Der auf der Zuführseite der Stranggießkokille angeordnete Antrieb 13 (Fig. 3) besteht im wesentlichen aus einer Treibrolle 15, die an einer Exzenterbuchse 16 befestigt ist und über eine an der ortsfesten Umgebung abgestützte Feder 17 an der vom Radkranz 7" gebildeten Umfangsfläche des Keramikrades 7 in Anlage gehalten wird (Fig. 3). Die ortsfeste Umgebung besteht dabei aus einem auch die Radachse 7' tragenden Stützarm 18.
  • Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß sich die Radnabe 7"' über Lager 19 drehbar an der Radachse 7' abstützt und daß die Welle 15' der Treibrolle über eine Kupplung 20 mit einem untenliegenden Druckluftmotor 21 in Verbindung steht. Die über Lager 22 in der Exzenterbuchse 16 gehaltene Welle 15' bildet mit dem Druckluftmotor 21 eine bezüglich des Stützarms 18 schwenkbare Einheit.
  • Jedes Keramikrad 7 ist hinsichtlich seiner Höhe so bemessen, daß es über die Horizontalflächen seines Radkranzes 7" gleichzeitig mit dem oben- und untenliegenden Gießband 4 eine Dichtstelle bildet, durch welche der Austritt von Stahlschmelze aus dem Gießhohlraum entgegen der Gießrichtung verhindert wird.
  • Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die Keramikräder 7 auf der Zuführseite der Stranggießkokille jeweils nur mit der Beschichtungseinheit 12 und dem Antrieb in Form der Treibrolle 15 ausgestattet. Die Heizeinheit 14 besteht aus einem halbkreisförmig geformten Heizelement, welches auf der dem Gießhohlraum 2 zugewandten Seite innerhalb des Radkranzes 7" ortsfest angeordnet ist. Bedingt durch seine Anordnung und Form ist die Heizeinheit 14 gerade in dem Bereich wirksam, in dem das zugehörige Keramikrad mit der aus dem Mundstück 1' heraustretenden Stahlschmelze in Berührung kommt. Zur Erzielung einer ausreichenden Dichtwirkung zwischen den gekrümmten Außenflächen 1"' des Mundstücks 1' und den Keramikrädern 7 ist dieses in Längsrichtung beweglich in einer ortsfesten Führung 23 gelagert und mit an ihm angreifenden Andrückfedern 24 ausgestattet, die es in Gießrichtung federnd an den Keramikrädern in Anlage halten.
  • Die Dichtwirkung zwischen den Keramikrädern und den Seitendämmen 3 wird dadurch verbessert, daß diese sich unter Zwischenschaltung von Querfedern 25 an ortsfesten Führungslinealen 26 abstützen. Die Querfedern 25 sind jeweils in dem Bereich angeordnet, welcher durch die Verbindungslinie der beiden Radachsen 7' festgelegt ist.
    Zur Verbesserung der Dichtwirkung zwischen dem Mundstück 1' und den (in Fig. 4 dargestellten) Gießbändern 4 ist die jeweils zugehörige oben- bzw. untenliegende Mundstückwandung in Gießrichtung vorgewölbt ausgebildet. Die erwähnten Wandungen ragen also weiter in den Gießhohlraum 2 der Stranggießkokille hinein als die senkrecht dazu verlaufenden Seitenwandungen am Austrittsquerschnitt 1".
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die innerhalb der Keramikräder 7 ortsfest gehaltenen und als Induktoren ausgebildeten Heizeinheiten 14 soweit verlängert, daß sie sich in Drehrichtung bis in den Bereich der gekrümmten Außenflächen 1"' des Mundstücks und entgegen der Drehrichtung wie bereits beschrieben bis in den Bereich der Dichtstellen 8 mit den Seitendämmen 3 erstrekken.
    Die in dieser Weise ausgebildeten, einen Winkel von mehr als 1800 umschließenden Heizeinheiten 14 dienen nicht nur der Vorwärmung der Keramikräder; sie erzeugen im +) gleichzeitig auch elektromagnetische Kräfte, welche das Eindringen von Stahlschmelze in den Bereich der Dichtstelle 9 zwischen den Teilen l' und 7 verhindert oder zumindest erschwert.
  • An Stelle der bisher beschriebenen Seitendämme 3 mit Einzelgliedern 3', die eine Endloskette ohne Kurvengängigkeit in der Horizontalebene bilden, können auch Seitendämme zur Anwendung kommen, die aus mehreren +) Zusammenspiel
  • Lagen nebeneinander angeordneter, endloser Stahlbänder 3" bestehen (vgl. Fig. 7) und die demzufolge in der Horizontalebene kurvengängig sind.
    Die Mehrlagen-Stahlbänder 3" werden über angetriebene Umlenkrollen 27, die in Gießrichtung (Pfeil 5) vor den Keramikrädern 7 liegen, in der Weise in deren Bereich geführt, daß mit den Keramikrädern ein eine Dichtstelle 8 bildender Umschlingungsabschnitt entsteht. Dieser ist zweckmäßig so ausgebildet, daß die Keramikräder ohne eigenen Antrieb in Richtung der Pfeile 10 bzw. 11 mitbewegt werden. Die zum Betrieb der Keramikräder 7 erforderlichen Zusatzeinrichtungen bestehen in diesem Falle also nur aus einer Beschichtungseinheit 12 und einer Heizeinheit 14.
    Die Lager der Umlenkrollen 27 sollten zur Anpassung an Längentoleranzen so ausgestaltet sein, daß sich die Lage der Drehachsen 27' bezüglich derjenigen der Radachsen 7' einstellen läßt.
  • Da die Seitendämme im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 7 aus Stahl bestehen, kann die Dichtstelle 8 zwischen den Keramikrädern 7 und den Mehrlagen-Stahlbändern 3" - ebenso wie die Dichtstelle 9 - mittels elektromagnetischer Kräfte gegen den Austritt von Stahlschmelze nach außen gesperrt werden. Zu diesem Zweck sind auf der Außenseite der Mehrlagen-Stahlbänder in Höhe der Verbindungslinie der Radachsen 7' ortsfeste Zusatzinduktoren 28 angeordnet, welche jeweils mit der Heizeinheit 14 des ihnen benachbarten Keramikrades 7 zusammenwirken. Jeweils ein Zusatzinduktor 28 und eine Heizeinheit 14 bilden also gemeinsam einedemAustritt von Stahlschmelze entgegenwirkende elektromagnetische Sperre.
  • Die Stahlbänder 3" der Ausführungsform gemäß Fig. 7 weisen eine Dicke in der Größenordnung um 1 mm auf; die Einzelglieder 3' der beispielsweise in Fig. 1 dargestellten Seitendämme 3 sind als Gußteile aus einer Messinglegierung hergestellt.
  • Zur Erzeugung eines gegossenen Bandes mit einem Querschnitt von 1200 x 50 mm wird die Verwendung eines Mundstücks 1' mit einem Austrittsquerschnitt 1" von 200 x 50 mm vorgeschlagen; die zugehörigen Keramikräder 7 weisen einen Halbmesser von 250 mm und eine Höhe von 50 mm auf.
  • Um einen möglichst großen Übergangsbereich von der Austrittsbreite b des Mundstücks 1' auf den gegegenseitigen Abstand B der Seitendämme 3 verwirklichen zu können, sollten die Keramikräder 7 bezüglich des Mundstücks so angeordnet sein, daß ihre Radachsen 7' zumindest in der Nähe des Austrittsquerschnitts 1" liegen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Bandgießen von Stahl, insbesondere von Bandquerschnitten mit geringer Dicke bis zu einer Untergrenze von etwa 30 mm und einer Breite von etwa 500 bis 1500 mm, in einer Stranggießkokille mit mitlaufenden, einen Gießhohlraum begrenzenden Kokillenwänden aus sich jeweils paarweise gegenüberliegenden endlosen Gießbändern und endlosen Seitendämmen, in den das Mundstück einer rohrförmigen Gießdüse hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem Mundstück (1') der Gießdüse (1), dessen Breite (b) an seinem Austrittsquerschnitt (1") weniger als 50% der Breite (B) des Bandquerschnitts ausmacht, und den benachbarten Seitendämmen (3) durch zwei umlaufende, zumindest mit einem Keramik-Radkranz (7") ausgestattete Keramikräder (7) überbrückt ist, die jeweils gleichzeitig mit dem Mundstück und mit dem diesem gegenüberliegenden Seitendamm sowie mit den Gießbändern (4) eine Dichtstelle (8 bzw. 9) bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikräder (7) auf der dem Mundstück (1') zugewandten Seite entgegen der Gießrichtung (Pfeil 5) umlaufen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikräder (7) im Bereich ihres vom Gießhohlraum (2) abgewandten Außenabschnitts jeweils mit einer Beschichtungseinheit (12) ausgestattet sind, über die zumindest ihre Umfangsflächen mit einem Beschichtungsmittel belegbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikräder (7) mit Heizeinheiten (14) ausgestattet sind, über die zumindest ihre Umfangsflächen auf eine Temperatur zwischen 900 bis 1300 C, vorzugsweise auf 1100°C, vorheizbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4) dadurch gekennzeich-(14) net, daß die Heizeinheiten ortsfest in dem Bereich zwischen den Radkränzen (7") und Keramikradachsen (7') angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheiten (14) dem Gießhohlraum (2) zugewandt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheiten (14) den Keramikrädern (7) im Bereich ihres vom Gießhohlraum (2) abgewandten Außenabschnitts gegenüberliegen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikräder (7) im Bereich ihres vom Gießhohlraum (2) abgewandten Außenabschnitts mit einem Antrieb (13) ausgestattet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikräder (7) über an ihnen federnd in Anlage gehaltene, mit einem Druckluftmotor (23) ausgestattete Treibrollen (17) angetrieben sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Form von Induktoren vorliegenden Heizeinheiten (14) gleichzeitig als elektromagnetische Sperre ausgebildet sind, welche den Austritt von Stahlschmelze entgegen der Gießrichtung (Pfeil 5) an den Keramikrädern (7) vorbei verhindert.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das in Gießrichtung (Pfeil 5) beweglich gelagerte Mundstück (1') in der Nähe seines Austrittsquerschnitts (1") federnd an den Keramikrädern (7) abgestützt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitendämme (3) federnd an den Keramikrädern (7) in Anlage gehalten sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitendämme (3) aus endlosen Mehrlagen-Stahlbändern (3") bestehen, die über, in Gießrichtung (Pfeil 5) gesehen, vor den Keramikrädern (7) liegende Umlenkrollen (27) an den ersteren in Anlage gehalten sind.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß den als Induktoren vorliegenden Heizeinheiten (14) auf der Außenseite der Mehrlagen-Stahlbänder (3") Zusatzinduktoren (28) gegenüberliegen, welche mit diesen den Austritt von Stahlschmelze entgegen der Gießrichtung zwischen den Keramikrädern (7) und den Mehrlagen-Stahlbändern verhindern.
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