DEVICE FOR THE HORIZONTAL CONTINUOUS CASTING OF METALS AND ALLOYS, ESPECIALLY OF STEEL

Abstract: 1. Apparatus for horizontal continuous casting of metals and alloys, in particular steels, comprising a shaping sliding chill mould (4), preferably equipped with a cooling means, and sensors (13, 14, 15), connected to a storage and control device (16, 17), for detecting the amount of heat drawn off from the strand (3) by means of a cooling medium, and a setting device (12) which can be actuated by the storage and control device (16, 17) for controlling the amount of heat drawn off, characterised in that the apparatus comprising a horizontal sliding chill mould (4) connected to a melt container (1) and an optionally oscillating drive mechanism for the strand (3), includes at least one aftercooler (5), which is formed as a plate cooler with displaceable cooling elements (5a, 5b, 5c), through which a cooling medium flows, sensors (13, 14, 15) arranged on the cooling elements, preferably on each cooling element of the aftercooler (5), being connected to the storage and control device (16, 17), for detecting the amount of heat drawn off by the cooling medium, the storage and control device (16, 17) being connected in turn to the setting devices (12) which are associated with the cooling elements (5a, 5b, 5c), preferably with each cooling element, and which can be adjusted by means of the control device (16, 17) to predetermined nominal values for adjusting the position and therefore the contact pressure of the cooling elements (5a, 5b, 5c), or their cooling surfaces (6a, 6b, 6c), on the respective surfaces of the strand (3) and/or for adjusting the speed at which the cooling medium flows through the cooling elements.

Description: Vorrichtung zum Horizontal-Stranggiessen von Metallen und Legierungen, insbesondere von Stählen Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Horizontal-Stranggiessen von Metallen und Legierungen, insbesondere von Stählen. Beim horizontalen Stranggiessen gelangt die aus dem Schmelzeverteiler kommende Metallschmelze in eine aus einem wär meleitfähigen Metall gefertigte, üblicherweise mit einem Kühlmedium gekühlte, horizontale Stranggiess-Kokille, wo unter Formgebung der sich ausbildende Metall strang von seiner Oberfläche her zu erstarren und sich zu verfestigen beginnt. Die bei diesem Vorgang sich ausbildende, feste Strangschale nimmt während des Durchganges durch die Kokille an Stärke zu. Diese Schale ist jedoch nach Verlassen der Kokille bei den üblicherweise vergossenen Metallen und Legierungen noch relativ dünn, der abgezogene Strang ist daher für eine Mani- pulation, wie z.B. für das Abziehen aus der Kokille, mechanisch noch nicht stabil genug. In Bewegungsrichtung des Stranges stromabwärts von der Kokille ist bzw. sind daher meist ein oder mehrere Nachkühler angeordnet, in welchem bzw. welchen eine die Festigkeit des Stranges erhöhende Verstärkung der Strangschale erreicht wird, so dass der in seinem im Zentrum noch schmelzflüssige Strang ohne Gefahr eines Bruches von der Strangabzugseinrichtung, beispielsweise von deren Treibrollen, erfasst und danach in gewünschter Weise weiter manipuliert werden kann. Zur Erreichung einer nach der Formgebung möglichst raschen Stabilisierung der Festigkeit des Stranges wurde als wichtiger Faktor die Gewährleistung einer innerhalb der Giess- kokille über den Umfang des Stranges gleichmässigen Abkühlung erkannt. Vom Stahl-t-an=2iessen von Knüppeln und Vorblöcken her ist es bekannt, durch allseitige konische Ausbildung des Kokil lenhohlraumes in Stranglängsrichtung die Wärmeabfuhr zu erhöhen und so das Schalenwachstum zu begünstigen. Es ist auch beschrieben, wie die Konizität der Kokille im Hinblick auf die Schwindung zu bestimmen ist, um den positiven Effekt einer verbesserten Wärmeabfuhr und des Schalenwachstumes bei gleichzeitig geringer Kokillenreibung zu erreichen. Jede anfänglich optimal eingestellte Kokillengeometrie ver ändert sich während des Betriebes infolge Verschleisses und/ oder Verzuges derart, dass z.B. die vorgegebene Konizität verlorengeht oder gegebenenfalls sogar eine umgekehrte Ko nizität eintreten kann. Eine solche ungünstige Kokillengeometrie kann dann zu Schäden am gegossenen Strang, z.B. zu Rissen oder Brüchen, führen. Es ist weiters bekannt, bei der Anpassung der Konizität der Giesskokille die Kohlenstoffgehalte von Stählen und damit die Unterschiede hinsichtlich Wärmeabfuhr und Kokillenreibung zu berücksichtigen. Um Schäden infolge Verschleisses und/oder Verziehens der Kokille zu vermeiden, ist es in der Praxis üblich, die Kokille lengeometrie mittels Lehren bei Stillstand der Anlage zu überprüfen, was die Durchführung aufwendiger Messungen nötig macht. In der europäischen Patentanmeldung 26 487 ist ein Verfahren zur Uberwachung des Zustandes der Kokille während des laufenden Giessbetriebes beschrieben, welches es ermöglicht, unerwünschte änderungen in der Kokillengeometrie frühzeitig zu erkennen und damit die vorher beschriebenen Strangschäden, wie z.B. Risse oder Durchbrüche, zu verhindern. 3ei diesem Verfahren wird der jeweilige Ist-Wert der K¯hl- leistung der -Kokille bestimmt, mit einem in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt und der Verweilzeit des vergossenen Stahl es in der Kokille vorgegebenen Soll-Wert verglichen, und bei einem zu grossen Abweichen des Ist-Wertes von diesem Soll-Wert wird eine schädliche Veränderung der Koklllengeom metrie festgestellt. Danach werden die notwendigen Massnah- men zur Sicherung einer gewünschten Strangqualität ergriS- fen. Dieses bekannte Verfahren ermöglicht es zwar, infolge einer ungünstigen Kokillengeometrie auftretende Strangschäden rechtzeitig zu erkennen, eine Korrektur bzw. Nachjustie- rung der Kokillengeometrie während des Betriebes ist bei diesem Verfahren jedoch nicht vorgesehen. In der europäischen Patentanmeldung 26 D90 ist ein Verfahren zur Einstellung der Verstellgeschwindigkeit der Schmalseiten einer Platten-Kokille beim Stahl-Stranggiessen beschrieben, bei welchem während des laufenden Stranggiessbetriebes zur Format änderung der Abstand zwischen den Schmalseiten verändert wir. Um die Länge des Ubergangsstückes des Stranges - also des Strangteiles zwischen vorher gegossenem und danach neu zu giessendem Format - und die Materialverluste möglichst klein zu halten, soll diese Verstellgeschwindigkeit möglichst hoch sein, was aber die Gefahr in sich birgt, dass Ausbauchungen und Durchbrüche am Strang auftreten können. Bei diesem Verfahren wird die an den Schmalseiten der Kokille während des Verstellens vom Kühlmedium abgeführte Wärmemenge gemessen, und die Schmalseiten werden nur so schnell verstellt, dass die abgeführte Wärmemenge einen jeweils vorgegebenen 3etrag nicht unterschreitet. Eine Einstellung der Lage der anderen beiden Seiten der Kokille ausser deren Schmalseiten ist bei den beiden letzterwähnten Verfahren nicht vorgesehen. Aus der DE-AS 24 15 224 ist ein Verfahren zum Steuern der Kühlleistung ebenfalls nur der Schmal seitenwände von Plattenkokillen beim Stranggie3en bekannt, bei dem die Schmal seitenwände zwischen den Breitseitenwänden festgeklemmt werden und vor Giessbeginn der Formhohlraum zwischen den Schmalseitenwänden mit einem in Stranglaufrichtung konvergierenden, der Stahlqualität und der Strangbreite angepassten Giess- konus versehen wird. Vor Giessbeginn wird der Giesskonus zusätzlich auf einen der vorgesehenen Glessaeschwlndlgkert und/ oder Giesstemperatur entsprechenden Sollwert eingestellt und bei Abweichung der Giessgeschwindigkeit und/oder der Giesstemperatur während des Giessbetriebes wird der Giesskonus nach vorbestimmten, diesen wechselnden GieSparametern entsprechenden Sollwerten verändert. Alle bisher aufgezählten bekannten Verfahren betreffen also eine Anpassung der Geometrie der Giesskokille an die infolge von > .nderungen der Giessparameter, Metall bzw. Legierungsqualität bzw. bei gewünschten Quersc mZttsänderungen des Stranges auftretenden bzw. zu erwartenden Dimensionsänderungen im Strang, wobei aber nur die Lage der Schmalseitenwände der Plattenkokillen verändert wird. Berücksichtigt sind bei diesen Verfahren nicht die beiden anderen Seiten des Stranges und auch nicht die am Giessstrang erst nach dem Verlassen der formgebenden Giesskokille auftretenden Dimensionsänderungen infolge der weiteren Abkühlung, der dabei eintretenden Schwindungsvorgänge, Phasenumwandlungen u. dgl. Gerade diese Vorgänge sind aber letztlich für die Festigkeit des fertigen Stranges und die Homogenität und Qualität des Gusses wesentlich. Die bisher beschriebenen bekannten Verfahren betreffen also nicht das Verhalten des Stranges und dessen Behandlung nach dem Verlassen der Giesskokille. Gerade beim weiteren Abkühlen nach dem Verlassen der formgebenden Giesskokille, die mittels des Nachkühlers bzw. der Nachkühler erfolgt, kommt es jedoch zu Strangquerschnltts-Verulderungen, meist -Verringerungen, wobei diese Querschnittsänderungen infolge von bei vers#hie- denen Temperaturen auftretenden Phasenumwandlungen durchaus auch ungleichmässig erfolgen können, also beispielsweise zwischendurch Dimensionskonstanz trotz Abkühlung eintreten kann. Ausser den auf die Querschnitts-Dimensionsänderungen im Strang in einer Richtung anpassbaren Kokillen sind Nachku¯hl- einrichtungen für Vertokal- und Bogen-Stranggiess-Anlagen bekannt geworden, bei welchen ein Kühlen des Stranges durch ein Aufbringen des Kühlmediums - üblicherweise Wasser - direkt auf den Strang erfolgt. So ist beispielsweise in der AT-PS D0) 987 eine derartige Einrichtung beschrieben, wobei eine Steuerung der auf den Strang aufgebrachten Kühlwassermenge durch Ermittlung der Oberflächentemperatur des Stranges vor dessem Eintritt in die und nach dessen Austritt aus der Nachkühlzone mittels Sensoren und eine Verarbeitung der ermittelten Kenndaten in einem die Stelleinrichtungen für die Kühlwasserzufuhr steuernden zentralen Rechner erfolgt. Eine ähnliche Einrichtung ist in der DE-OS 19 D2 bb4 ##schrieben, bei der eine Steuerung verschiedener Funktionen einer Bogen-Stranggiess-Anlage vorgesehen ist. Dort erfolgt ebenso eine Regelung der von der ebenfalls nach dem Direkt- Kühlungs-Prinzip arbeitenden Nachkühl-Einrichtung auf den Strang abgegebenen Kühlwassermenge. Bei der Anlage gemäss dieser DE-OS ist weiters die Steuerung der Kühlleistung der Kokille durch Steuerung der sie durchfliessenden Kühlmediums-Menge mittels die vom Kühlmedium abgeführte Wärmemenge ermittelnden Temperatur- und Durchfluss-Sensoren vorgesehene Wenn auch bei den beiden zuletzt beschriebenen NachkWnleln- richtungen infolge des direkten Aufbringens des Kühlmediums auf den Strang dessen Dimensionsänderungen infolge Abkühlens keine Drobleme schaffen, so bringt der direkte Kontakt zl- schen Medium und Strang erhebliche Nachteile, wie Dampfentwicklung, ungleichmässige Kühlung und gegebenenfalls Reaktionen zwischen Metall und Kühlmedium. Hier setzt die Erfindung ein, deren Ziel es rost, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine auf das individuelle und je nach Materialqualität unterschiedliche Verhalten des die Kokille verlassenden Giessstranges bei seinem weiteren Abkühlen abgestimmte Behandlung des Stranges ohne direkten Kontakt mit dem Kühlmedium ermöglichen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine über den Strangumfang gleichmässige Abkühlung und die Erzielung einer über den Umfang gleichmässigen Stärke der Strangschale und damit der zu vergiessenden Legierung entsprechend eine optimale Stabilitft und Festigkeit des fertigen Stranges zu ge währleisten, so dass bei dessen Manipulation, insbesondere beim Abziehen, Beschädigungen oder gar Brüche ausgeschlossen sind und eine hohe Materialqualität erreicht wird. Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Horizontal-Stranggiessen von Metallen und Legierungen, insbesondere von Stählen, welche einen Schmelzbehälter, eine daran angeschlossene, horizontale, vorzugsweise mit Kühlung ausgestattete, formgebende Gleitkokille, mindestens einen Nachkühler und eine, gegebenenfalls oszillierende, Antriebseinrichtung für den Strang aufweist, wobei mit einer Spelcherund Steuereinrichtung verbundene Sensoren zur Erfassung der vom Kühlmedium abgeführten Wärmemenge vorgesehen sind, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein Nachkühler als Platt enkühl er mit vom Kühlmedium durchströmten lagever änderlichen Kühlelementen ausgebildet ist, dass die, vor zugsweise an jedem Kühlelement angeordneten, Sensoren zur Ermittlung der vom Kühlmedium #bgeführten Wärmemenge mit der Speicher- und Steuereinrichtung verbunden sind, die ihrerseits mlt, vorzugsweise jedem der Kühlelemente zuge ordneten, mittels der Steuereinrichtung auf vorgegebene Sollwerte einstellbaren Stelleinrichtungen zur Einstellung der Lage und damit des Anpressdruckes der Kühlelemente bzw. deren Kühlflächen auf die jeweiligen Oberflächen des Stranges und/oder zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums durch die Kühlelemente verbunden ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt es, jeweils an den Hauptflächen und vorzugsweise auch an verschiedenen Abschnitten des abgezogenen Stranges in Längsrichtung ganz gezielt die vom Stran#g an die Nachkühleinrichtung abgegebenen Wärmemengen individuell auf gewünschte Werte einzustellen und die Kühlleistung der einzelnen Kühlelemente aufeinander und auf Anforderungen, Beschaffenheit und Verhalten des jeweils vergossenen Materials abzustimmen. Damit kann eine individuell gesteuerte Abkühlung des Stranges, sowohl was dessen gesamten Umfang als auch dessen Längsverlauf betrifft, erzielt werden, was sich beispielsweise in einer über den Umfang des Stranges gleichmässigen und in Strangbewegungsrichtung in einer gleichmässig und ohne Diskontinuitäten ansteigenden Stärke der Strangschale manifestiert. Ein eine derartige, gleichmässige bzw. gleichmässig sich verstärkende Strangsohale aufweisender Strang kann schliesslich einerseits ohne Gefahr manipuliert werden und andererseits zeichnet sich der als Verfahrensprodukt erhaltene, fertige Strang durch hohe und reproduzierbare Homogenität und Qualität aus. Die bevorzugt vorgesehene individuelle Steuerung des Anpressdruckes der einzelnen Kühlelemente auf den Strang und/ oder der jedes Kuhlelement durchfliessenden Kühlmittelmenge erlaubt es, selbst bei gegebenenfalls auftretenden Dimensionsabweichungen des Stranges, z.3. bei geringfügigem Verziehen oder bei Durchbiegung nach Verlassen der Kokille, dennoch eine über den Umfang gleicranä!3-ige Kühlung und damit die Ausbildung einer gleic# ssigen und einer im Längs verlauf gleichmässig in ihrer Dicke steigenden Strangschale zu gewährleisten. Die Steuerung der Anpressdrücke der einzelnen Kühlflächen bzw. Kühlelemente der Nachkühler zur Erzielung einer gleich mässigen Wärmeabfuhr über den Strangumfang kann in der Pra xls beispielsweise folgendermassen erfolgen: Jeweils im Zuund im Ablauf der Kühlelemente für das Kühlmedium sind Temperatur-Messsensoren, z.B. Thermoelemente, angeordnet, wobei ausserdem im Zu- oder im Ablauf vorzugsweise jedes der Kühlelemente ein Strömungs-Messsensor angeordnet ist. Die von diesen Sensoren jedes der Kühlelemente gewonnenen Messdaten, also im konkreten Fall die Daten über die pro Zeiteinheit durch die Kühlelemente strömende Kühlmediums-Menge sowie die Te##peraturdifferenzen zwischen Zu- und Ablauf der je welligen Elemente werden der zentralen Speicher- und Steu ereinr#chtung zugeführt, welche daraus die von den einzelnen Kühlelementen abgeführten Wärmemengen, z.3. in kWh pro Zeiteinheit, ermittelt und sie mit jeweils für jedes zu vergiessende Metall bzw. für jede Legierung vorgegebenen und gespeicherten Daten für die Sollkühlleistung der einzelnen Kühlelemente der Nachkühleinrichtung vergleicht. Mittels der beim Vergleich gewonnenen Abweichungs-Daten werden die Anpredrücke der einzelnen Kühlelemente auf den Strang und/ oder die Mengen des diese Elemente pro Zeiteinheit durchströmenden Kühlmediums verändert, bis jeweils die je nach zu vergiessender Legierung gewünschten, vorgespeicherten Werte der Kühlleistung erreicht sind. Es ist also eine Ausführungsform der Vorrichtung bevorzugt, bei welcher die von jedem Kühlelement vom Kühlmedium abgeführten Wärmemengen mit jeweils, vorzugsweise gesondert, eingestellten Soll-Werten verglichen werden und bei Abwer- chung der Ist-Werte von den vorgegebenen Soll-Werten die AnpreQdrüclKe der e#nze#en Kühlelemente auf die jeweiligen Strangflächen durch Verschieben dieser Elemente mittels der zur Regelung und Homogenisierung der Kühlleistung der einzelnen Kühl elemente jedes der Nachkühler heranzuziehen. Dies hat den Vorteil, dass bei Ausfall eines der beiden Systeme das intakte System den Betrieb ohne Unterbrechung weiterführen kann. Gemäss einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die oberhalb der, bezogen auf den Giessstrang, axialen Horizontalebene angeordneten Kühlelemente der Nachkühl-Einrich- tung mit einem höheren Anpressdruck und/oder mit einer höheren Kühlmediums Strömungsgeschwindigkeit beaufschlagbar sind, als die unterhalb dieser Ebene liegenden Kühlelemente Diese Massnahme bringt folgenden Vorteil: Bei jedem Strang ist an dessen Unterseite der Auflagedruck auf die Wand des Kühlelementes infolge seines Eigengewichtes höher als der Druck an den Seitenflächen oder an der Oberseite. Infolgedessen ist das Wärmezentrum und damit der flüssige Kern des Stranges aus dessen Mitte gegen die Strangoberseite hin verschoben, die Strangschale weist also an der Obers ei- te des Stranges eine geringere Stärke auf als an seiner Unterseite. Infolge der erfindungsgemäss einstellbaren Erhöhung des Anpressdruckes der auf die Oberseite des Stranges wirkenden Kühlelemente wird dort eine relativ grössere Wärmeabfuhr bewirkt. Damit kann das Wärmezentrum gegen die Strangunterseite hin in das geometrische Zentrum des Stranges verschoben werden, womit sich die angestrebte, über den gesamten Umfang gleichmässige Dicke der Strangschale erreichen lässt. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung und insbesondere bei Anwendung der eben beschriebenen Ausführungs-Varlante lassen sich Wärmespannungen innerhalb der Strangschale vermet- den, was die Qualität der Produkte erhöht. Die einzelnen Kühlelemente der aus einem oder mehreren Nachkühler(n) gebildeten Wa^¯.^Rühleretnrtchtung werden von Stelleinrichtungen und/oder die Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmediums durch die einzelnen Kühlelemente bis zum Erreichen der Soll-Werte verändert werden. Es ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung bevorzugt, bei welcher die Speicher- und Steuereinrichtung durch einen mitDaten- und Programm-Speichereinrichtungen ausgerüsteten Rechner bzw. Mikroprozessor gebildet ist. Diese Einrichtungen lassen sich leicht in ein grösseres bestehendes System von Datenverarbeitungs- und -umsetzungs-Anlagen integrleren. Bei oszillierendem Strangabzug kann für jeden Schritt jeweils für jedes der Kühlelemente auch der Ablauf eines eigenen Kühl-?rogrammes vorgesehen sein, das den Anpressdruck bzw. die Durchfiussmenge des Kühlrnediurns in Zeitabhängig- keit gemäss einer vcrgegebenen Charakteristik steuert. Für derartige #¯:ikroschritte ist der Einsatz eines Mikroprozessors ebenfalls vorteilhaft. Die Stelleinrichtungen für die Positionsveränderung der Kühlelemente bzw. die Durchflussregelorgane für das Kühlmedium sind bevorzugt mit einem, vorzugsweise digital steuerbaren, schrittweise arbeitet enden, Gleitstrommotor ausgerüstet. Dieser lässt ein besonders exaktes Einstellen der Stelleinrlchtung zu. Andere Stelleinrichtungen zur Regelung des Anpressdruckes der Kühlelemente an die Strangoberfläche sind beispielsweise It hydraulischen Stellgliedern, Induktionsspulen od. dgl. ausgestattet. Ist eine Regelung und harmonisierung der Kühileistung der einzelnen Kühlelemente über die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums vorgesehen, so sind die Stelleinrichtungen mit in den Zu- oder Abläufen der Kühelemente angeordreten Durchflussregelorganen, wie Ventilen, Schiebern od. dgl., verbunden. EbenfaiUs vorgesehen kann es auch sein, Anpre- druck und Kühlmediumsgeschwindigkeit mitelnander kombiniert den Stell einrichtungen in Anpassung an die Konizität des der Abkühlung unterworfenen Giessstranges üblicherweise konisch, der Strangachse in Strangfortbewegungsrichtung sich annähernd, eingestellt. Sie sind aber für den Fall einer infolge innerhalb bestimmter Temperaturintervalle bei der Abkühlung sich ändernder Schwindungseigenschaften des vergossenen Metalls variierender Konizität des Stranges ebenfalls an diese jeweils geänderte, neue Konizität anpassend einstellbar ausgebildet. Zur Berücksichtigung der Konizi- tät ist es vorteilhaft, die mit der Oberfläche des Stranges in gleitende Berührung kommenden Kühlflächen der Kühlelemente in Strangbewegungsrichtung sich verschmälernd auszubilden. 3evorzugt ist die Nachkühleinrichtung in zweibisvierNach- kühl er unterteilt und jeder Nachkühler besitzt vorteilhaft eine der Anzahl der den Strangmantel bildenden Einzelflächen entsprechende Anzahl von Kühlelementen und Kühlflächen. Die Unterteilung der Nachkühlereinrichtung in mehrere Nachkühler gestattet, wie schon oben erwähnt, eine präzise Anpassung der Lage der Kühlelemente an den infolge des jeweiligen Schwindungsverhaltens in seiner Dimension sich verändernden Strang. Zur Erzielung einer gleichmässigen Strangschale ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Kühlelemente bzw. deren Kühlflächen in Richtung des Strangabzuges stromab wärts, vorzugsweise in ihrer Ausdehnung quer zur Strangachse abnehmend, nur an die zentralen bzw. zentrumsnahen Bereiche der Einzelflächen des Mantels des Stranges anliegend ausgebildet sind, während sie an die Strangkanten und an den den Strangkanten nahen Bereichen der Einzelflächen des Strang-Mantels nicht anliegen. Es ist also bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung nicht zwingend nöt4g, den besamten Umfang des Stranges, also z.3. die einzelnen Mantelflächen eines quadratisch prismatischen Stranges, jeweils in ihrer vollen Breite durch die Kühlele- mente zu kühlen. Beim weiteren Fortschreiten des Stranges, gegebenenfalls aber auch gleich nach Verlassen der Kokille, wird vorteilhafterweise nur jeweils ein Bereich im und um das Zentrum der zu kühlenden Einzelflächen des Strang-Mantels unter Steuerung der Anpressdrücke der und/oder der Kühlmediums-Strömung durch die einzelnen Kühlelemente gekühlt, während die ohnehin vermehrt er Eigenkühlung unterliegend-en Kanten bzw. Kantenbereiche des Stranges der Zwangskühlung durch die Kühlelemente der Nachkühleinrich- tung nicht unterworfen werden. Anhand der Zeichnung sei die erfindungsgemässe Vorrichtung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine konventio-nelle starre Stranggusskokille, Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigt-e Kokille entlang der achssenkrechten Ebene If - II, Fig. 3 die schematische Skizze einer erfin dungsgemäss ausgebildeten Strangguss-Anlage mit in ihrem An pressdruck einstellbare, lageveränderliche Kühlelemente aufweisenden Nachkühlern, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einer zwei Nachküh- ler aufweisenden Nachkühl-Einrichtung, Fig. 5 einen Schnitt durch die in Fig. 4 gezeigte Anlage entlang der achssenk rechten Ebene V - V, Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Anlage mit einer drei individuelle Nach kühler aufweisenden Nachkühleinrichtung > Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf die Kühlflächen nach Entfernung des Kühler-Mantelrohres, Fig. 'o einen Schnitt durch die in Fig. 6 gezeigte Anlage entlang der achssenkrechten Ebene VIII -VII=, Fig. 9 einen solchen entlang der achssenkrechten Ebene IX - IX und Fig. 10 einen solchen entlang der achssenkrechten Ebene X - X. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten konventionellen, starren Stranggussanlage schliesst an den aus feuerfestem Material gefertigten, die Schmelze 2 des zu vergiessenden Metalles enthaltenden Schmeizbehälter bzw. Schmelzeverteilerl die Stranggusskokille 4 mit aus wärmeleitfähigem Metall ge fertigter Formgebungsfläche 4a an. Die Kokille 4 ist mit dem starr ausgebildeten Kühler 5 verbunden, dessen ebenfalls aus wärmeleitfähigem Metall gefertigte Kühlfläche 6 mit der erstarrten Oberfläche des sich durch den Kühler bewegenden Stranges 3 in gleitenden Kontakt kommt. Sowohl der starre Kühler 5 als auch die Kokille 4 sind vom Kühlmedium durchströmt, das vom Einlauf ö entlang einer in der Figur strichpunktiert angedeuteten Bahn zum Auslauf 9 strömt und dem Kokille und Kühler rnhlaufenden Strang Wärme entzieht. Beim Giessvorgang gelangt die Schmelze 2 aus dem Schmelzbehälter in den Hohlraum der gekühlten Kokille 4 und beginnt dort unter Aus > 4'dung des Stranges 3 von aussen her zu erstarren. Die den flüssigen Kern 3b umgebende Schale 3a des Stranges D ist innerhalb der Kokille 4 noch dünn und labil und gewinnt beim Durchlaufen des Stranges 5 durch den Kühler 5, wo die Strang-Oberfläche mit den Kühlflächen 6 in Kontakt kommt, in Strangfortbewegungsrichtung laufend an Stärke und Festigkeit. Schliesslich soll nach Verlassen des Kühlers der Strang soweit erstarrt sein, dass dessen Abzug bzw. Manipulation ohne Gefahr eines 3ru- ches od. dgl. erfolgen kann. Bei dem Abkühlungs- und Verfestigungsvorgang innerhalb des Kühlers 5 tritt ein allseitiges Schwinden des Stranges ein, der Strang 3 verjüngt sich also in Strangfortbewegungsrich- tung zunehmend. Die starr ausgebildeten Kühlflächen 6 des Kühlers 5 sind üblicherweise in Strangbewegungsrichtung sich verjüngend Xcntsc:n angeordnet, so dass entlang der kühlfläche 6 der Kontakt mit der infolge der Kontraktion ebenfalls konischen Strangoberfläche möglichst erhalten bleibt, und damit möglichst über die gesamte Länge des Kühlers 5 kontinuierlich die wirksame Abkühlung des Stranges gewährleistet ist. Allerdings lässt sich die einmal vorgegeoene Konizität des starren Kühlers nicht verändern und damit nicht optimal auf das unterschiedliche Schwindungsverhalten verschiedener Metalle oder von Legierungen variierender Zusammensetzung, anpassen. Ist die Konizität gross, kann es zu einem Steckenbleiben des Stranges im Kühler kommen. Zur Vervollständigung sei nur kurz erwähnt, dass der Strangs von einer nicht gezeigten Abzugseinrichtung, z.B. von Treibrollen, kontinuierlich bzw. oszillierend aus Kokille und Kühler abgezogen wird, wonach weitere gewünschte Mani pulaticnen, wie z.3. Zerschneiden des Stranges, Lagerung od. dgl. erfolgen. Fig. 3 zeigt schematisch die er##r#ungsgem#ss ausgebildete Vorrichtung, wobei die Einze teile mit zu den in Fig. 1 und 2 verwendeten analogen Bezugsziffern bezeichnet sind und die Anlage, was den Giessvorgang selbst betrifft, analog zu der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anlage arbeitet. Durch die einzelnen Kühlelemente 5a - 5c wird in der gezeigten Ausführungsform das Kühlmedium im Gleichstrom mit der Strangfortbewegung geführt, nachdem es die formgebende Kokille 4 durchflossen hat. Es se betont, dass jede andere Art der Führung des Kühlmediums durch die Kühlelemente 5a 5c ebenfalls vorgesehen sein kann und dass gegebenenfalls jedes Kühlelement auch einen eigenen Kühlmediumskreislauf besitzen kann, was insbesondere bei erfindungsgemäss mit einzeln steuerbaren Kühlelementen ausgerüsteten Anlagen günstig ist, bei denen entweder zusätzlich#zur Steuerung des Anpressdruckes oder ausschliesslich die Steuerung der Kühlung des Stranges zur Erre##?: :ung einer über den Strang umfang gleichmässigen Abkühlung durch Variation der pro Zeiteinheit die jeweiligen Kühlelemente durchströmenden Menge des Kühlmediums erfolgt. Die Kühlelemente 5a - 5c sind über Federn 10 mit in ihrer Position - insbesondere in ihrem Abstand zur Kühler- bzw. Strangachse - mittels Stelleinrichtung 12 variierend elnstellbaren Stellplatten 11 verbunden. Durch die Kraft der Federn werden die Kühlelemente 5a - 5c bzw. deren Kühlflächen an die Oberfläche des vorbeigleitenden Stranges 3 beweglich und auch nicht parallel zur Strangachse, sondern parallel zu den bzw. auf die jeweiligen Strangoberflächen angepresst und bewirken dadurch deren gleichmässige Kühlung. Die Stelleinrzchtungen 12 sind vorteilhaft mit digital steuerbaren, schrittweise arbeitenden Gleichstrommotoren ausgerüstet. In den Zuläufen da, 8b, dc Pir das Kühlmedium sind ebenso wie in den Abläufen 9a, 9b, 9c TemperaturmeL < sensoren 13 bzw. 14 usw., vorteilhaft Thermoe#emente > eingebaut, weiters ist beispielsweise dort, wo das Kuhlmedium, üblicherweise Wasser, die Nachkühleinrichtung verlässt, ein Sensor 15 zur Messung der eine nebeneinanderliegende Serie von Kühlelementen 5a - 5c durchströmenden Kühlmediumsmenge angeordnet. Die von den Sensoren 13 > 14, 15 ermittelten Kenngrössen werden einem Rechner 16 zugeführt, der sie zu Daten über die erfolgte Wärmeabfuhr verarbeitet und die so gewonnenen Daten mit den in die Speichereinrichtung 17 eingegebenen, jeweils dem zu vergiessenden Metall entsprechenden Kennwerten vergleicht. 3ei Abweichungen gibt der Rechner 16 jeweils entsprechende Anweisungen, z.B. in Form von Impulsen, an die Stellein- richtungen 12, beispielsweise an deren Stellmotoren, mittels welchen dann die Position der Steliplatten 11 und da mit der Kühlelemente 5a, 5b, 5c so lange geändert wird, bis die von den Sensoren 13 - 15 gelieferten und vom Rechner 16 ermittelten Daten mit den eingespeicherten, gewünschten Werten der Wärmeabfuhr für jedes der genannten Kühlelemente übereinstimmen. Die in den Fig. 4 und 5 gezeigte, erfindungsgemässe Anlage entspricht in ihren Grundzügen der in Fig. 3 schematisch dargestellten Anlage. Entsprechende Teile sind mit glei- chen Bezugsziffern bezeichnet. Die Nachkühleinrichtung ist durch zwei Nachkühler gebildet. Die um den Umfang des Stranges 3 zur Abkühlung von dessen Mantelfläche angeordneten, mit dem Strang an den Kühlflächen 6a, 6b in gleitender Berührung stehenden Kühlelemente 5a, 5b sind innerhalb eines sie umgebenden, gemeinsamen Mantelrohres 7 angeordnet, welches #ffnungen 7a aufweist, durch welche die Anpressfedern 1G geführt sind, welche die einzelnen Xinlelemente 5a, 5G an die Oberfläche bzw. die Einzelflächen des Stranges 3 anpressen. Über die Zuleitungen ba, bb und Ableitungen 9a, 9b, indenen sich die i diesen Figuren nicht gezeigten, oben angeführten Sensoren befinden, wird das Kü.hlmedium durch die Kühlelemente va, 5b geführt. net der hier gezeigten Anordnung sind die nur an einem Kühlelement schematisch angedeuteten Einrichtungen zum Einstellen des Anpressdruckes für jedes der Kühlelemente, beispielsweise Stellplatte 11 und Stellmotor 12, ausserhalb des Mantelrohres 7 angeordnet, so dass sie keiner 3e einflussung durch Erwärmung unterliegen. Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, wie die Kühlelemente 5a, 5b im Vergleich zum Mantelrohr 7 in Strangbewegungsrich- tung zusamenlaufend angeordnet snd, sl also der flr- folge der Schwindung des Stranges D auftretenden Koni i- tät anpassen. Die genaue Einstellung der Anpressdrücke erfolgt, gesteuert von der abgeführten Wärmemenge, durch Beoder Entlastung der Feder 10 mittels der vom Stellmotor 12 in ihrer Lage veränderbaren Stellplatte 11. Die Fig. 6 bis 10 zeigen eine zur Anlage gemäss den Figuren 4 und 5 ähnliche Stranggtess-Anlage, bei welcher die Nachkühleinrichtung 5 in drei Kühler 5a, 5b, 5c aufgeteilt ist. Die Bezugsziffern in den Fig. 6 bis 9 entsprechen jenen der Fig. 4 und 5. Es ist dort gezeigt, wie in Strangbewegungsrichtung die Kühlelemente bzw. die mit dem Strang in Berührung stehenden Kühlflächen 6a - c in ihrer Ausdehnung quer zur Strangtewegungsrichtung zunehmend reduziert und von den Strangkariten abgerückt ausgebildet sinc Die Kanten des Stranges D werden auf diese Weise der Zwangskühlung entzogen, so dass dort eine zu intensive Kühlung, die zu unerwünschter "Verdickung" der Strangschale im Bereich der Strangkante, und damit zu Inhomogenltäten, z.B. Rissen führen kann, vermieden wird.

Claims: Patentansprüche. 1. Vorrichtung zum Horizontal-Stranggiessen von Metallen und Legierungen, insbesondere von Stählen, welche einen Schmelzbehälter (1), eine daran angeschlossene, horizon tale, vorzugsweise mit Kühlung ausgestattete, formgeben de Gleitkokille (4), mindestens einen Nachkühler (5) und eine, gegebenenfalls oszillierende, Antriebseinrichtung für den Strang (3) aufweist, wobei mit einer Speicher und Steuereinrichtung (16, 17) verbundene Sensoren (13, 14, 15) zur Erfassung der vom Kühlmedium abgeführten Wärmemenge vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Nachkühler (5) als Plattenkühler mit vom Kühlmedium durchströmten lageveränderlichen Kühlelemen ten (5a, 5b, 5c) ausgebildet ist, dass die, vorzugsweise an jedem Kühlelement angeordneten, Sensoren (13, 14, i5) zur Ermittlung der vom Kuhlmedlum abgeführten Wärmemserge mit der Speicher- und Steuereinrichtung (16, 17) verbun- den sind, die ihrerseits mit, vorzugsweise jedem der Kühlelemente (5a, 5b, 5c) zugeordneten, mittels der Steu ereinrichtung (16, 17) auf vorgegebene Sollwerte ein stellbaren Stell einrichtungen (12) zur Einstellung der Lage und damit des Anpressdruckes der Kühlelemente (5a, ge, 5c) bzw. deren Kühlflächen (6a, 6b, 6c) auf die je weiligen Oberflächen des Stranges (3) und/oder zur Ein stellung der Strömungs geschwindigkeit des Kühlmediums durch die Kühlelemente verbunden ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher- und Steuereinrichtung (16, 17) durch einen mit Daten- und Programm-Speichereinrichtungen ausgerü steten Rechner bzw. Mikroprozessor gebildet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Stelleinrichtungen (12) mit einem, vorzugs weise digital steuerarzn, schritt'#eise arbeitenden, aleichstrommotor ausgerFstet sind. 4. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oberhalb der, bezogen auf den Giessstrang, axialen Horizontal ebene angeordneten Kühl elemente (5a, 5b, 5c) der Nachkuhl-Einrichtung mit einem höheren Anpressdruck und/oder mit einer höheren KUhlmedfums-Strömungsgeschwin;gkeat beaufschlagbar sind, als die unterhalb dieser Ebene liegenden Kühlele mente. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Oberfläche des Stran ges (D) in gleitende Berührung kommenden Kühlflächen (6a, 6b, 6c) der Kühlelemente (5a, 5b, 5c) in Strangbewegungs richtung sich verschmälernd ausgebildet sind. 6. Vorrichtung nach einem der Anscrünne 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (5a, 5b, 5c) bzw. deren Kühlflächen (6a, 6b, 6c) in Richtung des Strang abzuges stromabwärts, vorzugsweise in ihrer Ausdehnung quer zur Strangachse abnehmend, nur an die zentralen bzw. zentrumsnahen rorencBè der Einzelflächen des Man tels des Stranges (3) anliegend ausgebildet sind, wäh rend sie an den Strangkanten und an den den Strangkan ten nahen Bereichen der Einzel flächen des Strang-Mantels nicht anliegen.

Inventors: HAISSIG, MANFRED, DIPL.-ING.
Applicants: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AKTIENGESELLSCHAFT (VEW)
Application year: 1982
Main classification: B22D11
IPC codes: B22D11