DE10203967A1

DE10203967A1 - Kokillenrohr

Info

Publication number: DE10203967A1
Application number: DE10203967A
Authority: DE
Inventors: Raimund Eichholz-Boldt; Gerhard Hugenschuett; Roland Hauri; Dietmar Kolbeck
Original assignee: KM Europa Metal AG
Current assignee: Cunova GmbH
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-14
Also published as: CA2415517C; CN1436622A; CA2415517A1; ES2291549T3; TWI259114B; DK1332811T3; BR0300258A; KR20030065403A; DE50308443D1; US7198092B2; JP2003225741A; CN1248802C; US20050028960A1; MXPA03000876A; TW200302758A; EP1332811B1; EP1332811A2; US20030141430A1; PT1332811E; ATE376465T1

Abstract

Ein Kokillenrohr (1) mit einem Doppel-T-förmigen Innen- und Außenquerschnitt im Beam-Blank-Format ist unter Bildung eines Wasserspalts (14) von einem an seine Außenkontur angepaßten Wasserleitmantel (12) umhüllt. Die Wanddicke (D) des Kokillenrohrs (1) in den gerundeten Übergangsbereichen (2) von den einander frontal gegenüberliegenden, zur Längsachse (3) hin eingezogenen mittleren Stegen (4) auf die angrenzenden schräg gestellten Flansche (5) ist zumindest partiell geringer als in den restlichen Wandabschnitten (6, 7) bemessen. Die Wanddickenreduzierung ist durch längs gerichtete muldenförmige Aussparungen (8) realisiert. Diese Aussparungen (8) erstrecken sich nur im Höhenbereich des Badspiegels. In die Querschnittsbereiche, die durch die Außenkontur des Kokillenrohrs (1) sowie die Innenkontur des Wasserleitmantels (12) gebildet sind, sind an diesen Querschnitt angepaßte Füllstücke (17) eingegliedert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kokillenrohr mit einem Doppel-T-förmigen Innen- und Außenquerschnitt im Beam-Blank-Format gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beim Stranggießen von Metallen mit einem Kokillenrohr ergeben sich die Materialtemperaturen in der Kokillenwand aus den beim Stranggießen auftretenden Wärmebelastungen und den Kühlbedingungen durch das jeweilige Kühlmedium, was in aller Regel in Form von Wasser in einem Wasserspalt zwischen einem an die Außenkontur des Kokillenrohrs angepaßten Wasserleitmantel und der äußeren Oberfläche des Kokillenrohrs von unten nach oben strömt, hierbei die anfallende Wärme aufnimmt und abtransportiert. Die Abfuhr der Wärme mittels Kühlwasser wird weitgehend durch die Wassergeschwindigkeit im Wasserspalt bestimmt.
Beim Stranggießen von Metallen mit einem Kokillenrohr der in Rede stehenden Gattung hat man beobachtet, daß aufgrund der speziellen Geometrie des Beam- Blank-Formats extreme lokale Wärmebelastungen in den Übergangsbereichen von den einander frontal gegenüber liegenden, zur Längsachse hin eingezogenen mittleren Stegen auf die angrenzenden schräg gestellten Flansche auftreten. Diese lokalen Wärmebelastungen führen bei ungünstigen geometrischen Verhältnissen der Übergangsbereiche zu einer Überhitzung des Kokillenrohrs und demzufolge zu einer drastischen Reduzierung seiner Standzeit.
Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, ein Kokillenrohr mit einem Doppel-T-förmigen Innen- und Außenquerschnitt im Beam- Blank-Format zum Stranggießen von Metallen zu schaffen, bei welchem eine lokale Überhitzung der Übergangsbereiche vermieden und dadurch eine längere Standzeit erzielt wird.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Durch die zumindest partielle Reduzierung der Wanddicke des Kokillenrohrs in den gerundeten Übergangsbereichen wird hier eine deutlich verbesserte Wärmeabfuhr erreicht, damit eine lokale Überhitzung der Übergangsbereiche vermieden und folglich die Standzeit des Kokillenrohrs deutlich heraufgesetzt.
Im Hinblick darauf, daß beim Stranggießen von Metallen die höchste Wärmebelastung im Kokillenrohr in der Regel im Höhenbereich des Badspiegels auftritt, sehen die Merkmale des Patentanspruchs 2 vor, daß die Wanddicke in den Übergangsbereichen nur im Höhenbereich des Badspiegels reduziert ist.
Die Reduzierung der Wanddicke des Kokillenrohrs in den gerundeten Übergangsbereichen kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.
Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 sind außenseitig der Übergangsbereiche längs gerichtete muldenförmige Aussparungen vorgesehen. Die Krümmung der Aussparungen kann hierbei weitgehend an die Krümmung der inneren Oberfläche der Übergangsbereiche angepaßt sein. Außerdem hat die Wanddickenreduzierung in Form von muldenförmigen Aussparungen den Vorteil, daß die äußere Oberfläche des Kokillenrohrs vergrößert wird, so daß ein noch besserer Kühleffekt erreichbar ist.
Eine weitere Möglichkeit der Wanddickenreduzierung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 4 erblickt. Danach sind außenseitig der Übergangsbereiche mehrere längs gerichtete, nebeneinander verlaufende Nuten vorgesehen. Der Querschnitt und/oder die Tiefe der Nuten kann in jedem Übergangsbereich gleich oder unterschiedlich bemessen sein. Der Querschnitt der Nuten kann gerundet oder eckig, z. B. dreieckförmig sein.
Ferner ist es entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 5 denkbar, daß zur Wanddickenreduzierung in den Wandabschnitten der Übergangsbereiche mehrere längs gerichtete, nebeneinander verlaufende Bohrungen vorgesehen sind. Die Größe der Bohrungen, ihre Anzahl, der Abstand zueinander und auch ihre Lage in Relation zur Außen- bzw. Innenkontur des Kokillenrohrs kann variieren. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Bohrungen eine größere Nähe zur äußeren Oberfläche als zur inneren Oberfläche des Kokillenrohrs haben.
Da die Abfuhr der Wärme mittels Kühlwasser - wie bekannt - durch die Wassergeschwindigkeit im Wasserspalt zwischen dem Kokillenrohr und dem Wasserleitmantel bestimmt wird, sollte dieser Wasserspalt auch im Bereich der Wanddickenreduzierung eingehalten werden, um eine gleichmäßige Wassergeschwindigkeit im gesamten Wasserspalt zu garantieren. Insofern sieht die Ausführungsform gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6 vor, daß der Wasserleitmantel einen rechteckigen Querschnitt aufweist und zwischen den Wasserleitmantel sowie die Stege bzw. die Flansche an den durch die Außenkontur des Kokillenrohrs sowie die Innenkontur des Wasserleitmantels gebildeten Querschnittsbereich angepaßte Füllstücke eingegliedert sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Perspektive ein Kokillenrohr im Beam-Blank-Format ohne Wasserleitmantel mit seitlichen Füllstücken;
Fig. 2 ebenfalls in schematischer Perspektive das Kokillenrohr der Fig. 1 mit gesondert dargestelltem Füllstück;
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Kokillenrohr ohne Abschlußdeckel im Bereich der seitlichen Kanäle, jedoch mit Wasserleitmantel und
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Kokillenrohr gemäß weiteren Ausführungsformen ohne Abschlußdeckel und Wasserleitmantel.
Mit 1 ist in den Fig. 1 bis 4 ein Kokillenrohr mit einem Doppel-T-förmigen Innen- und Außenquerschnitt im Beam-Blank-Format bezeichnet. Das Kokillenrohr 1 dient zum Stranggießen von Metallen. In den Fig. 3 und 4 ist die Krümmung des Kokillenrohrs 1 in Längsrichtung nicht dargestellt.
Wie Fig. 3 näher erkennen läßt, ist die Wanddicke D des Kokillenrohrs 1 in den gerundeten Übergangsbereichen 2 von den einander frontal gegenüber liegenden, zur Längsachse 3 hin eingezogenen mittleren Stegen 4 auf die angrenzenden schräg gestellten Flansche 5 geringer als die Wanddicke D1 in den restlichen Wandabschnitten 6 und 7 bemessen.
Die Wanddickenreduzierung erfolgt bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 dadurch, daß außenseitig der Übergangsbereiche 2 längs gerichtete muldenförmige Aussparungen 8 vorgesehen sind. Diese Aussparungen 8 erstrecken sich, wie die Fig. 2 erkennen läßt, lediglich im Höhenbereich des nicht näher veranschaulichten Badspiegels. Die Krümmung 9 der Aussparungen 8 ist weitgehend an die Krümmung 10 der inneren Oberfläche 11 des Kokillenrohrs 1 in den Übergangsbereichen 2 angepaßt.
Umfangsseitig des Kokillenrohrs 1 befindet sich ein nur aus der Fig. 3 erkennbarer Wasserleitmantel 12 mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Zwischen dem Wasserleitmantel 12 und der äußeren Oberfläche 13 des Kokillenrohrs 1 wird ein Wasserspalt 14 gebildet, durch den Kühlwasser von unten nach oben mit einer vorbestimmten Wassergeschwindigkeit geführt wird.
Damit auch in den seitlichen Kanälen 15 des Kokillenrohrs 1, welche gemäß den Fig. 1 und 2 am oberen Ende durch Abschlußdeckel 16 verschlossen sind, eine gleichmäßige Wassergeschwindigkeit im Wasserspalt 14 erreicht wird, werden diese Kanäle 15 mit Füllstücken 17 versehen, die im oberen Bereich auch an die muldenförmigen Aussparungen 8 angepaßt sind.
In der Fig. 4 sind vier verschiedene Ausführungsformen dargestellt, wie die Wanddickenreduzierung des Kokillenrohrs 1 auch noch realisiert werden kann.
In den Übergangsbereichen 2a, 2b, 2c sind außenseitig mehrere längs gerichtete, nebeneinander verlaufende Nuten 18, 18a, 18b vorgesehen. Während in dem Übergangsbereich 2a die Nuten 18 einen dreieckförmigen Querschnitt haben, besitzen die Nuten 18a, 18b in den Übergangsbereichen 2b, 2c gerundete Böden. Dabei haben die Nuten 18b im Übergangsbereich 2c eine größere Tiefe als die Nuten 18a im Übergangsbereich 2b.
Im Übergangsbereich 2d ist die Wanddickenreduzierung durch Bohrungen 19 realisiert. Diese Bohrungen 19 liegen näher zur äußeren Oberfläche 13 des Kokillenrohrs 1 als zur inneren Oberfläche 11.
Sowohl die Nuten 18, 18a, 18b als auch die Bohrungen 19 erstrecken sich, wie die Aussparungen 8, nur im Höhenbereich des Badspiegels. Bezugszeichenaufstellung 1 Kokillenrohr
2 Übergangsbereiche
2a Übergangsbereich
2b Übergangsbereich
2c Übergangsbereich
2d Übergangsbereich
3 Längsachse v. 1
4 Stege
5 Flansche
6 Wandabschnitte v. 1
7 Wandabschnitte v. 1
8 Aussparungen in 2
9 Krümmung v. 8
10 Krümmung v. 2
11 innere Oberfläche v. 1
12 Wasserleitmantel
13 äußere Oberfläche v. 1
14 Wasserspalt
15 Kanäle
16 Abschlußdeckel
17 Füllstücke
18 Nuten in 2a
18a Nuten in 2b
18b Nuten in 2c
19 Bohrungen in 2d
D Wanddicke v. 1 in 2
D1 Wanddicke v. 1 in 6, 7

Claims

1. Kokillenrohr mit einem Doppel-T-förmigen Innen- und Außenquerschnitt im Beam-Blank-Format, das unter Bildung eines Wasserspalts (14) von einem an seine Außenkontur angepaßten Wasserleitmantel (12) umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke (D) des Kokillenrohrs (1) in den gerundeten Übergangsbereichen (2, 2a, 2b, 2c, 2d) von den einander frontal gegenüber liegenden, zur Längsachse (3) hin eingezogenen mittleren Stegen (4) auf die angrenzenden schräg gestellten Flansche (5) zumindest partiell geringer als in den restlichen Wandabschnitten (6, 7) bemessen ist.

2. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke (D) in den Übergangsbereichen (2, 2a, 2b, 2c, 2d) nur im Höhenbereich des Badspiegels reduziert ist.

3. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig der Übergangsbereiche (2) längsgerichtete muldenförmige Aussparungen (8) vorgesehen sind.

4. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig der Übergangsbereiche (2a, 2b, 2c) mehrere längsgerichtete, nebeneinander verlaufende Nuten (18, 18a, 18b) vorgesehen sind.

5. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wandabschnitten der Übergangsbereiche (2d) mehrere längsgerichtete, nebeneinander verlaufende Bohrungen (19) vorgesehen sind.

6. Kokillenrohr nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserleitmantel (12) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und zwischen den Wasserleitmantel (12) sowie die Stege (4) bzw. die Flansche (5) an den durch die Außenkontur des Kokillenrohrs (1) sowie die Innenkontur des Wasserleitmantels (12) gebildeten Querschnittsbereich angepaßte Füllstücke (17) eingegliedert sind.