DE10113345A1 - Stranggießkokille für flüssige Metalle, insbesondere für flüssigen Stahl - Google Patents

Abstract

Eine Stranggießkokille (1) für flüssiges Metall (2), insbesondere für flüssigen Stahl (2a), mit einem am Kokillen-Eingangsbereich (1a) angeordneten Oberflansch (3) und einem darunter befindlichen Unterflansch (4), wobei Oberflansch (3) und Unterflansch (4) einen Schmierspalt (5) und einen um die Heißseiten (6) des Kokillen-Innenraums (1b) umlaufenden Austrittsschlitz (8) für Schmiermittel (7) bilden, erhält eine sichere Schmiermittelführung und -Zuführung, um einen erforderlichen gleichmäßigen, ununterbrochenen Schmiermittelfluss aufrechtzuerhalten, indem der Oberflansch (3) und der Unterflansch (4) einen beidseitig eben begrenzten Schmierspalt (5) für flüssiges Schmiermittel (7) bilden und indem in Strömungsrichtung (9) vor dem Schmierstoff-Austritt (10) der Schmierspalt (5) einen labyrinthartigen Verlauf (11) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille für flüssige Metalle, insbesondere für flüssigen Stahl, mit einem am Kokillen-Eingangsbereich angeordneten Ober­ flansch und einem darunter befindlichen Unterflansch, wobei Oberflansch und Unterflansch einen Schmierspalt und eine um die Heißseiten des Kokillen- Innenraums umlaufenden Austrittsschlitz für Schmiermittel bilden.

Derartige Stranggießkokillen werden für alle Strangformate, insbesondere für Lang- und Flachprodukte, d. h. Blooms, Knüppel, Brammen, Dünnbrammen, Vor­ profile, Rundquerschnitte und Polygonformate, eingesetzt.

Allgemein wird zwischen dem Gießstrang und der Kokillenwand mittels Feststof­ fen, z. B. Gießpulver, und mittels flüssigen Schmiermitteln, z. B. Öl, geschmiert. Bei der Verbrennung des Schmiermittels wird der Gießstrahl und die Oberfläche des flüssigen Gießmetalls in der Stranggießkokille vor Oxydation geschützt. Die Ver­ brennungsrückstände wirken als Schmiermittel zwischen Gießstrang und Kokille. Das Schmiermittel und dessen Verbrennungs- bzw. Schmelzprodukte sind als dünne Zwischenschicht zwischen Flüssigmetall und Kokillenwand vorteilhaft und verhindern das Kleben der Strangschale an der Kokillenwand, indem der Rei­ bungskoeffizient zwischen Kokillenwand und der erstarrten Strangschale herabge­ setzt wird. Ein vermindertes Anhaften des Flüssigmetalls an der Kokillenwandung verhindert dadurch das Aufreißen der erstarrten Strangschale in der Kokille. Au­ ßerdem wird eine Sekundäroxydation an der Gießstrang-Oberfläche im Bereich des Kokilleneintritts vermieden. Das jeweilige Schmiermittel bewirkt somit eine Stabilisierung des Gießprozesses und erhöht die Qualität der Strangoberfläche. Die als Schmiermittel eingesetzten Stoffe erfordern bestimmte Eigenschaften. Die flüssigen Schmiermittel müssen bei Arbeitstemperaturen ausreichend dünnflüssig bleiben, homogen sein und die physikalischen Eigenschaften müssen beständig sein. Feste Zusätze, wie z. B. Festkörperteilchen, wären schädlich. Weitere Anfor­ derungen sind eine ausreichende Zähigkeit und ein Haftungsvermögen an den Kupferplatten der Kokillenwände. Diese Eigenschaften sichern eine zuverlässige, kontinuierliche Schmiermittel-Zuführung.

Eine einwandfreie Funktion der Austrittsschlitze ist außerdem eine Grundvoraus­ setzung für das kontinuierliche Zuführen des flüssigen Schmiermittels. Die Aus­ trittsschlitze müssen sorgfältig sauber gehalten werden, um einen gleichmäßigen, ungestörten Austritt des Schmiermittels zu gewährleisten. Der rauhe Gießbetrieb verursacht sehr schnell Verunreinigungen in den Austrittsschlitzen und demzufol­ ge Störungen der Schmiermittelführung und der Schmiermittelzufuhr in die Kokille. Während des Gießbetriebs setzen sich häufig Metall- und/oder Schlackespritzer am Austrittsschlitz ab. Eine solche Störung kann nur durch eine gründliche Reini­ gung der Stranggießkokille vor Gießbeginn, vor allen Dingen aber der Austritts­ schlitze, beseitigt werden. Strangoberflächen-Fehler, die durch Verunreinigungen hervorgerufen werden, sind Fehlern ähnlich, die bei Schmiermittelmangel entste­ hen. Störungen entstehen außerdem durch unsachgemäßes Brennen, d. h. Reini­ gen des Ober- und des Unterflansches. Die beiden genannten Bauteile müssen aber für eine ungestörte Schmiermittelzufuhr absolut sauber sein und gerade Kanten und ebene Flächen aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schmiermittelführung und - Zufüh­ rung sicherer zu gestalten, um den erforderlichen gleichmäßigen, ununterbroche­ nen Schmiermittelfluss aufrecht zu erhalten.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Oberflansch und der Unterflansch einen beidseitig eben begrenzten Schmierspalt für flüssiges Schmiermittel bilden und dass in Strömungsrichtung vor dem Schmierstoff-Austritt der Schmierspalt einen labyrinthartigen Verlauf aufweist. Der Vorteil ist ein kon­ stanter Schmiermittelstrom, der Verunreinigungen leichter fernhält und bei dem Verunreinigungen weniger anhaften können. Restliche Verunreinigungen können leichter aus dem Schmierstoff-Austritt entfernt werden.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der labyrinthartige Verlauf durch eine einseitig trapezförmige Ringausnehmung mit einer Flanke in einem Schmiermitteldeckel und einen in diesen ragenden, rechteckförmigen Vorsprung an einem Schmier­ mittelflansch gebildet ist. Metall- oder Schtackespritzer können nur noch bis zur Labyrinth-Flanke gelangen und können auch deshalb leichter beseitigt werden.

Diese Ausbildung wird nun derart weitergeführt, dass der rechteckförmige Vor­ sprung in der Fläche der Heißseite endet. Dadurch wird eine gegenüber einem flachen Schlitz vergrößerte Mündung geschaffen.

Eine andere Verbesserung sieht vor, dass der durch die einseitig trapezförmige Ringausnehmung begrenzte Schmierspalt einen größeren Speicherraum als der übrige Verlauf des labyrinthförmigen Schmierspaltes bildet. Das dadurch ge­ schaffene größere Volumen liegt kurz vor dem Schmierstoff-Austritt und stellt im­ mer einen bestimmten Schmierstoff-Vorrat dar, so dass die Kontinuität der Schmierstoff-Zufuhr erhöht wird. Beim Reinigen des Schmierstoff-Austritts können sich Verunreinigungen nicht so leicht verklemmen und werden vom Schmierstoff mit ausgetragen.

Eine weitere Verbesserung wird dadurch erzielt, dass der Oberflansch im Bereich des Labyrinths aus hochhitze- und temperaturwechselbeständigem Werkstoff aus­ geführt ist. Dadurch wird ein Anhaften von Flüssigmetall- oder Schlackespritzern ebenfalls vermieden. Hierfür kommen insbesondere Keramikwerkstoffe zur An­ wendung.

Dasselbe gilt dann, wenn der Unterflansch im Bereich des Labyrinths aus hoch­ hitze- und temperaturwechselbeständigem Werkstoff ausgeführt ist.

Zur Einsparung von teuren Werkstoffen ist vorgesehen, dass der hochhitze- und temperaturwechselbeständige Werkstoff des Oberflansches und der hochhitze- und temperaturwechselbeständige Werkstoff des Unterflansches als an die Heiß­ seite angrenzende Ringe ausgeführt sind. Ein Abbrennen von Anhaftungen (Flüs­ sigmetall und/oder Schlacke) ist in diesen Bereichen nicht mehr erforderlich. Au­ ßerdem setzen sich die Schmierstoff-Austritte nicht mehr so wie bisher zu. Die empfindlichen Kanten der Schmierstoff-Austritte werden auch nicht mehr zerstört. Gießabbrüche und Qualitätsmängel des Gießstrangs, bedingt durch eine gestörte Schmierung, werden minimiert. Ferner werden lange Gießperioden (auch unter Einsatz von Gießstrahl-Schutzmitteln) unterstützt.

Vorteile ergeben sich noch dadurch, dass über dem Oberflansch eine Einlage aus Feuerfestmaterial und auf dieser eine Kokillenschutz-Abdeckplatte angeordnet sind.

An beanspruchten Flächen, die gereinigt werden müssen, ist weiterhin günstig, dass der Oberflansch und der Unterflansch aus Stahl hergestellt sind.

Grundsätzlich werden die vorstehend aufgezeigten Merkmale und Vorteile da­ durch begünstigt, dass das Schmiermittel aus Gießöl natürlicher oder syntheti­ scher Herkunft oder aus einer Mischung aus einem dieser Öle mit Gießpulver be­ steht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den oberen Bereich einer Strang­ gießkokille,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht auf die Heißseite mit den Austritts­ schlitzen,

Fig. 3 eine Vorderansicht auf den Austrittsschlitz und

Fig. 4 eine Vorderansicht auf den Austrittsschlitz mit alternativen Einsätzen aus Nichtstahlwerkstoffen.

In der Stranggießkokille 1 wird der Kokillen-Eingangsbereich 1a mittels einer Ko­ killenschutz-Abdeckplatte 20 vor mechanischen Einflüssen geschützt. Die Kokil­ lenschutz-Abdeckplatte 20 ist über einer Einlage aus Feuerfestmaterial 19 ange­ ordnet. Darunter befindet sich ein Oberflansch 3, der zusammen mit einem Unterflansch 4 einen Schmierspalt 5 bildet. In Fig. 1 ist ferner gezeigt, dass das flüssige Metall 2, insbesondere flüssiger Stahl 2a, während des Gießbetriebes häufig zum Anhaften von Stahl- und/oder Schlackespritzer im Bereich des Kokillen- Innenraums 1b an dem Schmierspalt 5 neigt. Dadurch ergeben sich die gezeich­ neten, unregelmäßigen Schmierstoffmangel-Flächen 21, 22. In diesen Fällen klebt in den Bereichen A, B, C Stahl 2a an der Kupferplatte, was im allgemeinen am Meniskusbereich des Gießspiegels auftritt.

Aus Fig. 2 ergibt sich, dass der Oberflansch 3 und der Unterflansch 4 einen beid­ seitig eben begrenzten Schmierspalt 5 für flüssiges Schmiermittel 7 bilden. An der Heißseite 6, also dem Kokillen-Innenraum 1b zugewendet, tritt das flüssige Schmiermittel 7, wie z. B. Gießöl, aus dem Austrittsschlitz 8 aus. Das flüssige Schmiermittel 7 tritt zwischen einem Schmiermitteldeckel und einem Schmiermit­ telflansch in dem Schmierspalt 5 und von dort durch den Austrittsschlitz 8 an der jeweiligen Heißseiten-Fläche 6a aus und in den Kokillen-Innenraum 1b ein.

Aus den Fig. 3 und 4 ist zu ersehen, dass der beidseitig eben begrenzte Schmierspalt 5 in Strömungsrichtung 9 vor dem Schmierstoff-Austritt 10 einen la­ byrinthartigen Verlauf 11 einnimmt.

Dabei ist der labyrinthartige Verlauf 11 durch eine einseitig, dem Kokillen- Innenraum 1b zugewandte, trapezförmige oder ähnliche Ringausnehmung 12 mit einer Labyrinth-Flanke 13 in dem Schmiermitteldeckel und mit einem in diesen hineinragenden, rechteckförmigen Vorsprung 14 an einem Schmiermittelflansch, gebildet.

Der rechteckige Vorsprung 14 endet in der Fläche 6a der Heißseite 6 (Fig. 3). Da­ bei bildet der durch die einseitig trapezförmige Ringausnehmung 12 begrenzte Schmierspalt 5 einen größeren Speicherraum 15 als der übrige Verlauf 11 des labyrinthförmigen Schmierspaltes 5.

Der Oberflansch 3 im Bereich des Labyrinths 16 ist aus hochhitze- und tempera­ turwechselbeständigem Werkstoff ausgeführt. Analog dazu ist der Unterflansch 4 im Bereich des Labyrinthes 16 ebenfalls aus hochhitze- und temperaturwechsel­ beständigem Werkstoff hergestellt (Fig. 4).

Wie weiter aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind der hochhitze- und temperaturwechsel­ beständige Werkstoff des Oberflansches 3 (des Schmiermitteldeckels) und der hochhitze- und temperaturwechselbeständige Werkstoff des Unterflansches 4 ( des Schmiermittelflansches) jeweils als an die Heißseite 6 angrenzende Ringe 13 ausgebildet.

Der Oberflansch 3 und der Unterflansch 4 sind als Träger der Ringe 17 aus Stahl hergestellt. Das Schmiermittel 7 besteht aus Gießöl natürlicher oder synthetischer Herkunft oder aus einer Mischung von einem dieser Öle mit einem reibungsmin­ demden, hitzefesten Stoff, wie z. B. aus Graphit, Gießpulver u. dgl..

Bezugszeichenliste

1

Stranggießkokille

1

a Kokillen-Eingangsbereich

1

b Kokillen-Innenraum

2

flüssiges Metall

2

a flüssiger Stahl

3

Oberflansch (Schmiermitteldeckel)

4

Unterflansch (Schmiermittelflansch)

5

Schmierspalt

6

Heißseite

6

a Heißseiten-Fläche

7

flüssiges Schmiermittel

8

Austrittsschlitz

9

Strömungsrichtung

10

Schmierstoff-Austritt

11

labyrinthartiger Verlauf

12

Ringausnehmung

13

Labyrinth-Flanke

14

Vorsprung

15

Speicher-Raum

16

Labyrinth

17

Ring

18

Einlage

19

Feuerfestmaterial

20

Kokillenschutz-Abdeckplatte

21

Schmierstoff-Mangelfläche

22

Schmierstoff-Mangelfläche

Claims (10)

1. Stranggießkokille für flüssige Metalle, insbesondere für flüssigen Stahl, mit einem am Kokillen-Eingangsbereich angeordneten Oberflansch und einem darunter befindlichen Unterflansch, wobei Oberflansch und Unterflansch ei­ nen Schmierspalt und eine um die Heißseiten des Kokillen-Innenraums umlaufenden Austrittsschlitz für Schmiermittel bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflansch (3) und der Unterflansch (4) einen beidseitig eben begrenzten Schmierspalt (5) für flüssiges Schmiermittel (7) bilden und dass in Strömungsrichtung (9) vor dem Schmierstoff-Austritt (10) der Schmierspalt (5) einen labyrinthartigen Verlauf (11) aufweist.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der labyrinthartige Verlauf (11) durch eine einseitig trapezförmige Ringausnehmung (12) mit einer Flanke (13) in einem Schmiermitteldeckel und einen in diesen ragenden, rechteckförmigen Vorsprung (14) an einem Schmiermittelflansch gebildet ist.

3. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rechteckförmige Vorsprung (14) in der Fläche (6a) der Heißseite (6) endet.

4. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die einseitig trapezförmige Ringausnehmung (12) begrenzte Schmierspalt (5) einen größeren Speicherraum (15) als der übrige Verlauf (11) des labyrinthartigen Schmierspaltes (5) bildet.

5. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflansch (3) im Bereich des Labyrinths (16) aus hochhitze- und temperaturwechselbeständigem Werkstoff ausgeführt ist.

6. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterflansch (4) im Bereich des Labyrinths (16) aus hochhitze- und temperaturwechselbeständigem Werkstoff ausgeführt ist.

7. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hochhitze- und temperaturwechselbeständige Werkstoff des Oberflansches (3) und der hochhitze- und temperaturwechselbständige Werkstoff des Unterflansches (4) als an die Heißseite (6) angrenzende Rin­ ge (17) ausgeführt sind.

8. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Oberflansch (3) eine Einlage (18) aus Feuerfestmaterial (19) und auf dieser eine Kokillenschutz-Abdeckplatte (20) angeordnet sind.

9. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflansch (3) und der Unterflansch (4) aus Stahl hergestellt sind.

10. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel (7) aus Gießöl natürlicher oder synthetischer Her­ kunft oder aus einer Mischung von einem dieser Öle mit Gießpulver be­ steht.