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Patent Searching and Data


Title:
MOULD OSCILLATOR USED FOR HIGH CASTING SPEEDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/054741
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for oscillating a mould (1), in particular with a frequency and travel height that is necessary for relatively high casting speeds. The mould (1) is supported from below by a supporting element (10) in an oscillating manner and the supporting element (10) is oscillated vertically. The aim of the invention is to provide a construction that prevents a reversal of the direction of the application of force (11) during oscillation. To achieve this, the supporting element (10) that is provided for generating the oscillation is equipped with components that co-operate with said element and exert an additional force (12) on the exterior of the mould (1). The invention also relates to a corresponding device.

Inventors:
HOEN KARL (DE)
GIRGENSOHN ALBRECHT (DE)
WEYER AXEL (DE)
STAVENOW AXEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/014003
Publication Date:
July 01, 2004
Filing Date:
December 10, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SMS DEMAG AG (DE)
HOEN KARL (DE)
GIRGENSOHN ALBRECHT (DE)
WEYER AXEL (DE)
STAVENOW AXEL (DE)
International Classes:
B22D11/053; (IPC1-7): B22D11/053
Domestic Patent References:
WO1999012676A11999-03-18
WO1996002338A11996-02-01
Foreign References:
GB2108878A1983-05-25
FR2606305A31988-05-13
EP0041196A21981-12-09
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 542 (M - 901) 5 December 1989 (1989-12-05)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 291 (M - 0989) 22 June 1990 (1990-06-22)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 08 6 October 2000 (2000-10-06)
DEJESUS J M: "STRUCTURAL DYNAMICS AND DESIGN ASPECTS OF LEAF-SPRING GUIDED SLAB MOLD OSCILLATOR", IRON AND STEEL ENGINEER, ASSOCIATION OF IRON AND STEEL ENGINEERS. PITTSBURGH, US, vol. 71, no. 3, 1 March 1994 (1994-03-01), pages 45 - 52, XP000436198, ISSN: 0021-1559
Attorney, Agent or Firm:
Valentin, Ekkehard (Gihske Gross, Hammerstrasse 2 Siegen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Antreiben einer Kokille (1) in Oszillation, insbesondere mit für relativ hohe Gießgeschwindigkeiten erforderlichen Frequenz und Hub höhe, wobei die Kokille (1) mit einem Stützelement (10) von unten her os zillierbar abgestützt wird und das Stützelement (10) in vertikale Oszillati onsbewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Erzeugung der Oszillation vorgesehene Stützelement (10) durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt wird, welche von aussen eine zusätzliche Krafteinwirkung (12) auf die Kokille (1) aufbrin gen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Bauteile Spreizfedern (3) verwendet werden, welche unter vorgebbarer Spreizkraft an mehreren Seiten der Kokille (1), bevor zugt an den Schmalseiten kräftemäßig wirken, damit eine zusätzliche Rückstellkraft (12) von aussen und oben her auf die Kokille (1) aufge bracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Kraft (12) der Spreizfedern (3) auf den Kokillentisch (5) gleichbleibend einwirkt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizkraft der Spreizfedern (3) zeitlich bzw. nach Maßgabe von Position und/oder Bewegungsrichtung der Kokillenoszillation geändert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (12) mechanisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder magnetisch oder elektromagnetisch aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizkraft der Spreizfedern (3) durch eine dickenveränderliche Zwischenlage (4) bevorzugt während des laufenden Betriebes, beispiels weise hydraulisch einstellbar veränderlich wird.
7. Vorrichtung zum Antreiben einer Kokille (1) in Oszillation mit einem von unten her oszillierbaren Stützelement (10) für die Kokille, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch, Mittel (3) zum Aufbringen einer zusätzlichen Krafteinwirkung (12) auf die Kokille (1) im Zusammenwirken mit Oszillationsbewegungen des Stütze lementes (10).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Spreizfederelemente (3) sind, die sich einerseits nach un ten gegen den Kokillentisch (5) oder die Kokille (1), und nach oben gegen Elemente des Stahlbaus (2) oder der Grundplatte (8) abstützend zwischen diesen mit, einstellbarer Spreizkraft eingespannt sind und damit von au ssen und oben her eine zusätzliche Krafteinwirkung (12) auf die Kokille (1) aufbringen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizfederelement (3) eine StählSpiralfeder ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizfederelement (3) eine Gummifeder mit einem inneren Luftpolster umfaßt, deren Progression mit Hilfe des Luftdruckes einstellbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der InnenLuftdruck der GummiDehnungsfeder (3) während des laufenden Betriebes zur Einstellung der Federprogression einstellbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3) allgemein mechanische Bauteile oder hydraulische, pneumatische magnetische oder elektromagnetische Bauelemente in Ein zelanordnung oder in deren Kombination sind.
Description:
Kokillenoszillation für hohe Gießgeschwindigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben einer Kokille in Oszillation, insbesondere mit für relativ hohe Gießgeschwindigkeit erforderlichen Frequenz und Hubhöhe wobei die Kokille mit einem Stützelement von unten her oszillier- bar abgestützt wird und das Stützelement (10) in vertikale Oszillationsbewe- gung versetzt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchfüh- rung des Verfahrens.

Die vertikale Osziallationsbewegung von Stranggießkokillen verhindert, daß der gegossene Strang mit der Kokillenoberfläche verklebt und dadurch die empfind- liche Strangschale nach Verlassen der Kokille aufreißt. Hierfür muß die Ge- schwindigkeit der Kokille während der Abwärtsbewegung größer sein, als die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges, was als Negativ-Strip bezeichnet wird.

Für niedrige bzw. mittlere Gießgeschwindigkeiten kann diese Bedingung einge- halten werden, ohne daß während der Oszillationsbewegung hohe Beschleuni- gungen auftreten. Für höhere Geschwindigkeiten können dagegen die erforder- lichen Beschleunigungen größer werden, als die Erdbeschleunigung g.

Sobald bei der Oszillation g erreicht wird, führt jedes mechanische Spiel im Antriebsstrang zu einem unkontrollierbaren, unberechenbaren Verhalten der Oszillation. Hierfür ist es unerheblich, ob ein solches Spiel konstruktionsbedingt vorhanden ist, beispielsweise durch Lagerspiel, oder ob es durch Verschleiß entsteht. Bei Vorhandensein von solchen losen Stellen ist in nachteiliger Weise nicht sichergestellt, daß der für die Gießsicherheit erforderliche Negativ-Strip realisiert wird. Als Folge der Reibkraft zwischen Strangschale und Kokille kann sich dieser nachteilige Zustand bereits einstellen, bevor die Beschleunigung der

Oszillation rechnerisch den Wert für g von 9,81 m/s2 erreicht. Auch die vollstän- dige oder teilweise Kompensation des Kokillengewichts, beispielsweise durch Federelemente, führt zu einer Umkehr der Kraftangriffsrichtung weit unterhalb von g.

Aus diesem Grund wird bisher der Betriebsbereich von Kokillenoszillationen durch eine Grenzbeschleunigung eingeschränkt, die unterhalb des theoretisch möglichen Wertes g liegt. Bei höheren Gießgeschwindigkeiten werden dadurch größere Oszillationsamplituden (wobei die Oszillationsfrequenz gesenkt wird) erforderlich, was tiefere Oszillationsmarken und schlechtere Oberflächenquali- täten der Gußstücke verursacht.

Eine Blockkokille mit einer Oszillationseinrichtung ist aus der DE-OS 22 48 066 bekannt. Hierbei müssen die die Kokillen tragenden Federn und die Antrieb- saggregate für die Oszillation sehr groß dimensioniert werden, weil die gesamte Kokille, also die eigentlichen formgebenden Wände einschließlich des Kühlsy- stems getragen und bewegt werden müssen.

Aus der EP 0 468 607 A1 ist es bereits bekannt, die formgebenden Wände von dem gekühlten Halterahmen zu trennen, um eine Entlastung des Antriebes und möglichst gering dimensionierte Federelemente zu verwirklichen.

Andererseits ist aus der DE 35 43 790 C2 bereits ein gesteuertes hydraulisches Antriebssystem für Stranggießkokillen bekannt, mit dem eine verkantungsfreie Führung der Kokille gegenüber dem gegossenen Strang angestrebt wird.

Hierzu ist die Stranggießkokille an quer zur Gießrichtung sich erstreckenden, beidseitig eingespannten Federn gelagert und mit einem an einem Tragrahmen fest angeordneten, als Servo-Hydraulikzylinder ausgebildeten Oszillationsan- trieb verbunden. Die Servo-Hydraulikzylinder sind in einer durch die Strang- gießkokille gelegten Längsschnittebene seitlich neben der Stranggießkokille angeordnet und mit dem Tragrahmen spielfrei derart verbunden, daß die

Stranggießkokille an den Federn in einem Punkt befestigt ist und die freien En- den der Federn mit dem Tragrahmen in fester Verbindung stehen.

Ein weiteres Dokument zum Stand der Technik, EP 0 953 391 A1, beschreibt einen Hubtisch mit Oszillationsantrieb für eine Stranggießeinrichtung. Bei dieser Einrichtung ist der Hubtisch mit unterhalb seiner Tischebene verlaufenden Füh- rungsblöcken ausgebildet, zwischen denen ein stationärer Spannblock ange- ordnet ist. Entlang der Kokillenschmalseiten sind unterhalb der Tischebene zu beiden Seiten des Spannblocks jeweils zwischen bzw. in diesem und dem zu ihm benachbarten Führungsblock im Abstand übereinander mindestens zwei einzelne, nachgiebig weiche Blattfedern eingespannt.

Ausgehend von dem hieraus erkennbaren Stand der Technik liegt der vorlie- genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, mittels konstruktiver Maßnahmen zu erreichen, daß sich die Richtung der resultierenden Gesamtkraft aus Gewichts- kraft, Beschleunigungskraft und Reibkraft während einer Oszillationsbewegung nicht umkehrt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das zu Erzeugung der Oszilla-tion vorgesehene Stützelement durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt wird, welche von außen eine zusätzliche Kraft auf die Kokille aufbringen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß als zusätzliche Bauteile Spreizfedern verwendet werden, welche die Kokille mit elastischer Reaktions- kraft von oben her zur kraftschlüssigen Anlage gegen das Stützelement drük- ken und sie zusammen mit diesem in für hohe Gießgeschwindigkeiten erforder- liche Oszillationsbewegungen versetzt.

Mit großem Vorteil wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kokil- lenantriebs erreicht, daß sich die Richtung der resultierenden Gesamtkraft aus

Gewichtskraft, Beschleunigungskraft, und Reibkraft während der Oszillations- bewegung nicht umkehrt. Damit wird die erstrebte Gießsicherheit für ver- gleichsweise hohe Gießgeschwindigkeiten gewährleistet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Unteransprü- chen des Verfahrens vorgesehen.

Danach kann die zusätzliche Kraft konstant einwirken, sie kann aber auch sich zeitlich bzw. nach Maßgabe von Position und Bewegungsrichtung der Kokil- lenoszillation ändern.

Weiterhin kann die Kraft mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, magnetisch oder elektromagnetisch aufgebracht werden.

Und schließlich kann die Kraft kontinuierlich wirken bzw. diskontinuierlich ge- steuert oder geregelt werden beispielsweise durch eine dickenveränderliche Zwischenlage, die bevorzugt während des laufenden Betriebes hydraulisch ver- ändert wird.

Eine Vorrichtung zum Antreiben einer Kokille in Oszillation mit einem von unten her oszillierbaren Stützelement für die Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, sieht erfindungsgemäß Mittel zum Aufbringen einer zusätz- lichen Krafteinwirkung auf die Kokille im Zusammenwirken mit Oszillationsbe- wegungen des Stützelementes vor. In Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Mittel Spreizfederelemente, die sich einerseits nach unten gegen den Kokillen- tisch oder die Kokille, und nach oben gegen Elemente des Stahlbaus oder der Grundplatte abstützend zwischen diesen mit einstellbarer Spreizkraft einge- spannt sind und damit von aussen und oben her eine zusätzliche Krafteinwir- kung auf die Kokille aufbringen.

In Fortbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß das Mittel eine Stahlfe- der ist, bzw. daß das Mittel eine Gummifeder mit einem inneren Luftpolster ist, deren Progression mit Hilfe des Luftdruckes einstellbar ist.

Dabei kann mit großem Vorteil der Innen-Luftdruck der Gummifeder während des laufenden Betriebes zur Regelung der Federprogression einstellbar sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch darge- stellten Ausführungsbeispieles.

Die Figur zeigt : Eine Vorrichtung zum Antreiben einer Kokille 1 in Oszillation, insbesondere mit einer für relativ hohe Gießgeschwindigkeiten erforderlichen Frequenz, wobei die Kokille 1 seitlich in einer Vertikalführung 6 geführt und mit einem Stützelement 10 von unten her oszillierbar abgestützt und das Stützelement 10 mit relativ ho- hen Beschleunigungen in vertikale Oszillationsbewegungen versetzt wird.

Durch konstruktive Maßnahmen soll erreicht werden, daß sich die Richtung der resultierenden Gesamtkraft aus Gewichtskraft, Beschleunigungskraft und Reib- kraft während der Oszillationsbewegung, nicht umkehrt. Dies wird dadurch er- reicht, daß das als Mittel zur Erzeugung der Oszillation vorgesehene Stützele- ment 10 durch mit diesem zusammenwirkbare Bauteile ergänzt wird, welche von außen und oben her eine zusätzliche Krafteinwirkung 12 auf die Kokille 1 aufbringen.

Als zusätzliche Bauteile werden Spreizfedern 3 verwendet, welche mit vorgeb- barer Spreizkraft zu beiden Seiten der Kokille 1, bevorzugt zu den Schmalsei- ten, zwischen den Kokillentisch 5 und Stahlbauelementen 2 des Stahigerüstes der Kokille oder der Grundplatte 8 einspannbar sind und damit eine zusätzliche Rückstellkraft 12 von außen und oben her auf die Kokille 1 aufbringen. Die zu- sätzliche Krafteinwirkung 12 der Spreizfedern 3 auf den Kokillentisch 5 ist gleichbleibend. Es kann aber auch von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein,

daß die Spreizkraft der Spreizfedern 3 seitlich bzw. nach Maßgabe von Position und/oder Bewegungsrichtung der Kokillenoszillation geändert wird.

Der Kokillentisch 5 ist dabei mit Hilfe der Vertikalführung 6 im Lagerbock 7 in vertikaler Richtung oszillierbar geführt. Das Spreitzfederelement 3 kann wahl- weise eine Stahl-Spiralfeder sein. Es kann aber auch eine Gummifeder mit ei- nem inneren Luftpolster umfassen, deren Progression mit Hilfe des Luftdrucks einstellbar ist.

Insbesondere kann der Innen-Luftdruck der Gummi-Dehnungsfeder 3 während des laufenden Betriebes zu Einstellung der Federprogression einstellbar sein.

Die Spreizkraft 12 kann dabei mechanisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder magnetisch oder elektromagnetisch von entsprechend ausgebildeten Bauteilen oder Bauelementen aufgebracht werden.

Insbesondere kann die Spreizkraft der Spreizfedern 3 durch eine dickenverän- derliche bzw. höhenveränderliche Zwischenlage bzw. Unterlage 4 bevorzugt während des laufenden Betriebes, beispielsweise hydraulisch einstellbar, ver- änderlich sein. Damit läßt sich der entsprechende Betriebszustand anhand des Betriebsergebnisses ohne Schwierigkeiten optimieren.

Bezugszeichenliste 1. Kokille 2. Stahigerüst 3. Spreizfeder 4. höheneinstellbare Unterlage 5. Kokillentisch 6. Vertikalführung 7. Lagerbock 8. Grundplatte 9. Exzenterantrieb 10. Stützelement 11. Kraftangriff 12. Krafteinwirkung von aussen/oben




 
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