Abdichtsystem zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage und Verfahren zum Herstellen eines metallischen Produkts mittels Stranggießen unter Verwendung des Abdichtsystems

Gebiet:

Die Erfindung betrifft ein Abdichtsystem zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage und Verfahren zum Herstellen eines metallischen Produkts mittels Stranggießen unter Verwendung des Abdichtsystems.

Stand der Technik:

Zur Herstellung von metallischen Produkten mittels Stranggießen ist es nach dem Stand der Technik bekannt, zu Beginn des Stranggießprozesses an einem Kaltstrangkopf eine Dichtung vorzusehen, mit der beim Angießen ein Spalt zwischen dem Kaltstrangkopf und den Innenwänden einer Kokille einer Stranggießanlage geeignet abgedichtet wird. Entsprechende Abdichtsysteme mit einer solchen Dichtung sind beispielsweise in EP 2 127 780 B1 , DE 20 2005 001 310 U1 , EP 0 234 299 B2, DE 44 01 825 A1 oder DE 600 04 848 T2 gezeigt.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Abdichtsystem weisen jeweils ein oberes Bauteil auf, welches genau an die Form des Kaltstrangkopfes angepasst ist. Dadurch ergibt sich der Nachteil, dass ein solcher oberer Teil, an dem die Dichtung bereits angebracht ist oder der zum Fixieren einer darunter befindlichen Dichtung dient, stets nur auf eine bestimmte Form eines Kaltstrangkopfs passt und sich nicht zur Verwendung mit andersartigen Kaltstrangköpfen eignet. Sofern unterschiedliche Kokillenformate gegossen werden oder die Kokille ausreichend verschlissen ist, müssen immer neue Abdichtsysteme eingesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung:

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abdichtsystem bereitzustellen, dass sich zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage eignet und mit dem der Prozessbeginn beim Stranggießen einfacher und kostengünstiger sowie die zugehörigen Arbeitsvorbereitungen schneller ausgeführt werden können.

Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Abdichtsystem mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen des Abdichtsystem sind in den Ansprüchen 2 bis 16 dargestellt.

Beansprucht wird ein Abdichtsystem zur Verwendung mit einem Kaltstrangkopf einer Stranggießanlage, wobei der Kaltstrangkopf als ein plattenförmiges Kopfelement ausgebildet ist, an dessen Randbereich eine umlaufende Dichtung angebracht ist. Das Abdichtsystem weist ein Adapterelement aus Metall auf, das mit seiner Unterseite an einer oberen Stirnfläche des Kaltstrangkopfs befestigbar ist. Das Kopfelement ist an einer Oberseite des Adapterelements befestigbar und dadurch mit dem Kaltstrangkopf verbindbar. Das Kopfelement weist zumindest zwei gegeneinander bewegliche Platten auf, wobei die Platten zumindest teilweise den Randbereich des Kopfelementes ausbilden. Die Platten sind durch ein Spannelement miteinander verbunden, wobei das Spannelement in einem gelösten Zustand eine Bewegung der Platten ermöglicht und in einem gespannten Zustand die Position der Platten zueinander fixiert ist.

Durch die gegeneinander verschiebbaren Platten kann das Kopfelement einfach auf unterschiedliche Kokillenformate oder verschiedene Verschleißzustände einer Kokille angepasst werden.

Weitere bevorzugte Ausführungen des Abdichtsystems sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 dargestellt. Die bevorzugten Ausführungen des Abdichtsystems verbessern grundsätzlich die Funktionalität und Handhabung des Systems. Darüber hinausgehende Vorteile sind zusätzlich einzeln angeführt. Die Unterseite des Adapterelements ist vorzugsweise an die obere Stirnfläche des Kaltstrangkopfs angepasst und ist durch erste Befestigungsmittel an der oberen Stirnfläche des Kaltstrangkopfs befestigbar. Angepasst im erfindungsgemäßen Sinne bedeutet, dass die Stirnfläche des Kaltstrangkopfes und die Unterseite der Adapterplatte zumindest teilweise komplementäre Flächenbereiche aufweisen. Dadurch kann ein teilweiser Formschluss zwischen Kaltstrangkopf und Adapterplatte erreicht werden.

Ein erstes Befestigungsmittel ist bevorzugt formschlüssig ausgebildet. Der Formschluss der Befestigungsmittel erleichtert die Verbindung der beiden Bauteile.

Die ersten Befestigungsmittel weisen bevorzugt zumindest einen Steg auf, der an seinem freien Ende einen Wulst oder Haken aufweist. Der Wulst oder der Haken weisen vorzugsweise zumindest eine Ausnehmung auf, wobei der Wulst oder Haken des Stegs und die Ausnehmung miteinander in Eingriff bringbar sind. Vorzugsweise weist der Steg einen insbesondere pilzförmigen Wulst auf und die Ausnehmung umfasst einen dazu komplementären geweiteten Bereich. Der insbesondere pilzförmige Wulst und der geweitete Bereich der Ausnehmung sind komplementär zueinander ausgebildet. , Mehr bevorzugt ist,, dass der Steg an einer Unterseite des Adapterelements angebracht ist und die Ausnehmung in dem Kaltstrangkopf angrenzend zu dessen oberen Stirnfläche ausgebildet ist wobei die Ausnehmung in diese Stirnfläche hinein mündet.

Die Ausnehmung umfasst bevorzugt einen engen flaschenhalsartigen Abschnitt, der ausgehend von der oberen Stirnfläche des Kaltstrangkopfs in den geweiteten Bereich der Ausnehmung führt. Die Ausnehmung ist vorzugsweise an zumindest einer Seitenfläche des Kaltstrangkopfs offen, so dass der Steg mit seinem Wulst von dieser Seitenfläche her in die Ausnehmung einbringbar ist.

Das Kopfelement und das Adapterelement weist vorzugsweise in einer orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs verlaufenden Ebene jeweils einen rechteckigen Querschnitt mit einer Längsseite und einer Kurzseite auf, wobei eine Längserstreckung der Längsseite um einen vielfachen Betrag größer ist als eine Längserstreckung der Kurzseite. Mehr bevorzugt ist, dass das Kopfelement und das Adapterelement mit ihrem Querschnitt in der Ebene orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs jeweils an einen Querschnitt einer Kokille einer Stranggießanlage angepasst sind. Angepasst im erfindungsgemäßen Sinne bedeutet, dass zumindest die geometrischen Abmessungen der Innenseite einer Kokille und der Querschnitt des Kopfelementes mit der zugehörenden Adapterplatte ähnlich sind und vorhandene Abweichungen durch die Bewegungsmöglichkeiten des Adapterelementes ausgleichbar sind.

Eine Kurzseite des rechteckigen Querschnitts des Adapterelements bzw. des Kopfelements hat vorzugsweise eine Länge von zumindest 100 mm, mehr bevorzugt von zumindest 120 mm, noch mehr bevorzugt von mehr als 150 mm.

Das Kopfelement ist bevorzugt als standardisiertes Bauteil ausgebildet. Ein standarisiertes Bauteil im erfindungsgemäßen Sinne ist ein Bauteil, das mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Kokillenformaten anwendbar ist. Dazu muss das Kopfelement in seinen Abmessungen und Anpassungsbereichen auf alle in einer Stranggussanlage unterschiedlichen verwendeten Kokillenformate angepasst werden.

Das Kopfelement und das Adapterelement sind bevorzugt durch zweite insbesondere formschlüssige Befestigungsmittel miteinander verbindbar.

Die zweiten Befestigungsmittel umfassen vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen, die in dem insbesondere plattenförmigen Kopfelement ausgebildet sind. Die zweiten Befestigungsmittel umfassen auch eine Mehrzahl von Bolzen, Schrauben oder dergleichen, die an der Oberseite des Adapterelements angebracht und durch die in dem Kopfelement ausgebildeten Durchgangsöffnungen steckbar sind.

An einem freien Ende eines Bolzens oder angrenzend hierzu ist bevorzugt jeweils ein Langloch ausgebildet. Durch das Langloch ist ein Keil treibbar, der auf einer Oberseite des Kopfelements aufsitzt, wenn es mit seinen Durchgangsöffnungen auf die Bolzen aufgesteckt ist.

An einer Oberseite des Kopfelements ist vorzugsweise zumindest eine Erhebung, mehr bevorzugt eine Mehrzahl von solchen Erhebungen ausgebildet ist.

Die Dichtung ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Mehr bevorzugt ist, dass die Außenabmessungen der Dichtung geringfügig größer sind als ein Querschnitt einer Kokille einer Stranggießanlage in einer Ebene orthogonal zur Transportrichtung des Kaltstrangkopfs.

Das Kopfelement weist bevorzugt zumindest drei Platten auf und eine erste Platte bildet eine zentrale Platte aus. Die zweite und die dritte Platte sind an gegenüberliegenden Seiten der zentralen Platte angeordnet.

Die zweite und dritte Platte sind vorzugsweise jeweils mit einem Spannelement mit der zentralen Platte verbunden.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 17 gelöst. Ein metallisches Produkt wird mittels Stranggießen unter Verwendung eines Abdichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 16 hergestellt, wobei zumindest die Arbeitsschritte ausgeführt werden:

- Einbringen eines Kaltstranges, aufweisend einen Kaltstrangkopf mit dem Abdichtsystem in eine Kokille mit gelöstem Spannelement (38);

- Bewegen der Platten zueinander zum Einstellen eines gleichmäßigen Spaltes zwischen der Kokilleninnenseite und dem Randbereich des Kopfelementes;

- Verspannen des Spannelementes zum Fixieren der Platten zueinander.

Zu Beginn des Verfahrens erfährt die Metallschmelze beim Einfüllen in die Kokille einer Stranggießanlage durch einen Kontakt mit der Oberseite des Kopfelements und der dort vorgesehenen Erhebung(en) eine ausreichende Kühlung, so dass dieser Beginn des Verfahrens ohne Kühlschrott durchgeführt werden kann. Der Beschreibung sind die folgenden sechs Figuren beigefügt:

Fig. 1 - 3 Kopfelement mit verschiedenen Positionen der Platten und Zuständen des Spannelementes

Fig. 4: Zentrale Platte

Fig. 5: erste Platte

Fig. 6: Abdichtsystem

Fig. 7: Länge zu Breite Abdichtsystem

Fig.: 8 - Details der Fig. 6

13

Fig.: 14 Einsatz in schmale Kokille

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen unterschiedliche Ansichten und einzelne Baugruppen des erfindungsgemäßen Abdichtsystems 10 und die Verbindung des Kaltstrangkopfes 1 mit dem Abdichtsystem 10.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Teilansichten eines Kopfelementes 12 des erfindungsgemäßen Abdichtsystems 10, wobei die Platten 37 in Verbindung mit den Spannelementen 374 in den Figuren unterschiedliche Positionen einnehmen. Die erste zentrale Platte 371 ist Fest mit dem Kaltstrangkopf 1 durch ein Adapterelement 18 verbunden und die zweite Platte 372 ist beweglich gegenüber der ersten Platte 371. Eine dritte Platte 373 (nicht dargestellt) kann spiegelbildlich dazu auf der gegenüberliegenden Seite der zentralen Platte 371 angebracht werden. Umlaufend an der Kante im Randbereich 13 des Kopfelementes 12 kann eine nicht dargestellte Dichtung 14 angebracht werden. Das Spannelement 374 ist durch eine Schraube und entsprechende Gegenlager bzw. Stege an den Platten 37 ausgebildet. Die Schraube des Spannelementes kann die Bewegungsmöglichkeit der Platten 371 , 372, 373 gegeneinander einschränken. In Figur 1 ist die bewegliche zweite Platte 372 des Kopfelementes 12 in einer mittleren Position dargestellt. D.h. die zweite Platte 372 kann in beide Richtungen gegenüber der ersten Platte 371 bewegt werden. Die Spannschraube begrenzt die Bewegungsmöglichkeit Bist der zweiten Platte 372 gegenüber dem maximalen Bewegungsbereich B _ma x der zweiten Platte 372. Ist das Kopfelement 12 in der Kokille angeordnet, kann durch ein weiteres Einschrauben der Schraube das Kopfelement 12 innerhalb der Kokille verspannt werden.

In Figur 2 ist die Spannschraube so weit zurückgezogen, dass der Bewegungsbereich Bist der beweglichen zweiten Platte 372 maximiert wird. Dadurch kann die Breite des Kopfelementes reduziert werden. Das Kopfelement und dadurch das gesamte Abdichtsystem 10 kann dadurch leichter in eine Kokille eingebracht werden.

Figur 3 zeigt einen Zustand des erfindungsgemäßen Abdichtsystem 10, bei dem die bewegliche Platte 372 maximal weit gegenüber der ersten Platte 371 ausgefahren ist. Die Spannschraube ist dabei so weit eingedreht, dass keine Bewegungen der Platten 371 , 372 gegeneinander mehr möglich sind.

Die Figur 4 stellt die erste zentrale Platte 371 der Figuren 1 bis 3 dar. Diese ist fest mit dem Kaltstrangkopf durch ein nicht dargestelltes Adapterelement 18 verbunden. Die beiden senkrecht nach obenstehenden Platten auf der Oberfläche der Platte bilden in Verbindung mit einer nicht dargestellt Schraube ein Spannelement 374 aus. Die zweite bewegliche Platte 372, 373 ist in Figur 5 dargestellt. Durch das Langloch in der beweglichen Platte 372, 373 und die T-förmige Ausprägung der Platte auf der zentralen Platte 371 kann eine bewegliche Verbindung mit der ersten Platte 371 hergestellt werden. Die kleine Platte auf der Oberfläche der beweglichen Platte 372, 373 bildet das Gegenlager für die Spannschraube aus.

Figur 6 zeigt das erfindungsgemäße Abdichtsystem 10 in Verbindung mit einem Kaltstrangkopf 1 dar. Das erste Befestigungsmittel 22 verbindet den Kaltstrang 1 mit der Unterseite 19 des Adapterelementes 18. Eine bespielhafte Ausführung des ersten Befestigungsmittels 22 ist in der Figur 11 gezeigt. Das erste Befestigungsmittel 22 besteht aus einem geraden Steg 24 und einem darauf angebrachten Wulst 25 über die gesamte Breite K des Adapterelementes 18.

Die komplementäre Aufnahme im Kaltstrang 1 ist in Figur 12 dargestellt. Die Aufnahme besteht aus einer zum Steg 24 und Wulst 25 komplementären Ausnehmung 26. Dadurch bildet sich ein geweiteter Bereich 27 und ein flaschenhalsartiger Abschnitt 28 in der Ausnehmung 26. Das Abdichtsystem in Verbindung mit dem Kaltstrang und in eine Kokille eingesetzt ist in Figur 13 dargestellt.

Auf der Oberfläche des Kopfelementes sind Erhebungen angebracht. Diese ermöglichen eine Verbindung des Kopfelementes mit dem heißen Strang. Die beweglichen Platten der Figuren 1 bis 3 sind nicht dargestellt. Das Kopfelement selbst ist mittels mehrerer Schraubverbindungen mit dem Adapterelement verbunden. Die Erhebungen können auch auf den beweglichen Platten angebracht sein.

Die Figur ? zeigt beispielhaft ein Längen- zu Breitenverhältnis eines erfindungsgemäßen Abdichtsystems. Die Länge K beträgt hier 160 mm und die Länge L beträgt 1440 mm.

Die Figuren 8 bis 13 zeigen Detailansichten der Figur 8. Das Adapterelement ermöglich durch die verschiedenen formschlüssigen Verbindungen eine leicht herzustellende Verbindung zwischen dem Kaltstrang und dem Kopfelement. Diese Befestigungsmittel sind derart ausgelegt, dass die notwendigen Zugkräfte vom Kaltstrang auf den Heißstrang übertragen werden können. Beispielsweise kann das Kopfelement mittels einer in Figur 12 dargestellt Keilverbindung an dem Adapterelement angebracht werden.

Figur 14 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer schmalen Kokille 4. Die Längsseite L ist so weit verkürzt, dass die Breite des Abdichtsystems minimiert ist. Der Kaltstrang wird in Pfeilrichtung (T) aus der unteren Öffnung 5 der Kokille 4 gezogen

Bezugszeichenliste:

Bezugszeichen Bedeutung

1 Kaltstrang köpf

2 obere Stirnfläche (des Kaltstrangkopfs 1)

4 Kokille

5 untere Öffnung (der Kokille 4)

10 Abdichtsystem

12 Kopfelement

13 Rand bereich (des Kopfelements 12)

14 Dichtung

15 Oberseite (des Kopfelements 12)

16 Erhebung(en) (an der Oberseite 15 des Kopfelements 12)

18 Adapterelement

19 Unterseite (des Adapterelements 18)

20 Oberseite (des Adapterelements 18)

21 Fenster bzw. Durchbrechung (in dem Adapterelement 18)

22 erste Befestigungsmittel

24 Steg

25 Wulst

26 Ausnehmung

27 geweiteter Bereich (der Ausnehmung 26)

28 flaschenhalsartiger enger Abschnitt (der Ausnehmung 26)

30 zweite Befestigungsmittel

31 Durchgangsöffnung

32 Bolzen bzw. Schraube

33 Mutter

34 Langloch

36 Keil

37 Platten

371 zentrale Platte

372 zweite Platte

373 dritte Platte

374 Spannelement

L Längsseite

K Kurzseite T Transportrichtung (des Kaltstrangkopfs 1)

Bmax Maximaler Bewegungsbereich der beweglichen Platte

Bist Bewegungsbereich der beweglichen Platte