DE1957332A1 - Continuous casting mold for casting metal, in particular steel - Google Patents
Continuous casting mold for casting metal, in particular steelInfo
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Description
Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
2 0752 075
li. 11.1969left 11.1969
Stranggießkokille zum Gießen von
Metall, insbesondere StahlContinuous casting mold for casting
Metal, especially steel
Zum Stranggießen hochschmelzender Metalle, wie beispielsweise Eisen und Stahl, finden bekanntlich in steigendem Maße Stranggußkokillen Anwendung, die aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden. Je nah dem Verwendungszweck sind einteilige oder auch mehrteilige Kokillen zu unterscheiden, die,handelt es sich um einteilige, aus nahtlos gepreßten oder gegossenen Bohren oder in neuerer Zeit auch aus verschweißten Blechen oder Bändern hergestellt sind, oder auch, wenn mehrteilige Kokillen verlangt werden, aus miteinander in einem Rahmen verspannten, den Formhohlraum bildenden Formstücken bestehen.For the continuous casting of refractory metals, such as iron and steel, are known to be found in increasing Dimensions of continuous casting molds that are made from a material with high thermal conductivity. The closer to that A distinction is made between one-piece and multi-piece molds, which, if they are one-piece, from seamlessly pressed or cast drilling or, more recently, from welded sheet metal or strips are made, or, if multi-part molds are required, from braced together in a frame, the mold cavity forming moldings exist.
Allen diesen Kokillenbauarten ist gemeinsam, daß infolge des hohen Wärmedurchganges im Badspiegelbereich der gegossene Knüppel oder die Bramme an der der Kokillenwand zugekehrten Außenzone schnell erstarrt, so daß sich eine dünne Schale bildet, die sich von der Kokillenwand abhebt und von der nachfließenden Schmelze wieder angedrückt wird. Die dadurch bedingten ungleichen Abkühlungverhältnisse über den Strangumfang und die Stranglänge verursachen Spannungen in der Strangschale, die bis zu Warmrissen und Durchbrüchen führen können.What all these types of mold have in common is that, due to the high heat transfer in the bath level area, the cast The billet or the slab quickly solidifies on the outer zone facing the wall of the mold, so that a thin one Shell forms, which stands out from the mold wall and is pressed back on by the flowing melt. The thereby The unequal cooling conditions over the circumference and length of the strand cause tension in the strand shell, up to hot cracks and breakthroughs being able to lead.
10 9 8 21/10 5 710 9 8 21/10 5 7
Um den Wärmeübergang im Bad^jäpiegelbereich zu reduzieren und gleichzeitig einen verbesserten Durchlauf des Stranges zu erreichen, hat man bereits Schmiermittel auf Öl- oder Schlak-.kenpulverbasis verwendet. Bei den Pulvern versagt jedoch die Schmierung, da sie inhomogen aufschmelzen, so daß wieder Kokillenwerkstoff und Strangmaterial mit hohem Wärmeübergang aufeinandertreffen.To reduce the heat transfer in the bathroom area and To achieve an improved run of the strand at the same time, one already has lubricants based on oil or slag powder used. With the powders, however, the lubrication fails because they melt inhomogeneously, so that again Mold material and strand material meet with a high heat transfer.
Ein Überzug aus auf die Kokillenwand aufgespritztem Chrom oder Molybdän hat wegen des damit verbundenen gleichmäßig verringerten Wärmeüberganges über die gesamte Kokillenlänfe ge naturgemäß auch nicht den gewünschten Erfolg gebracht.A coating of chromium or molybdenum sprayed onto the mold wall is uniform because of the associated reduced heat transfer over the entire length of the mold Of course, ge also did not bring the desired success.
Im übrigen sind solche relativ dünnen Überzüge dem üblichen Verschleiß unterworfen. Da ein Nachbearbeiten hierbei nicht möglich ist, muß die Kokille aus der Anlage entfernt werden und in einer Spezialwerkstett mit einem neuen überzug versehen werden.In addition, such relatively thin coatings are subject to the usual wear and tear. Because a rework here is not possible, the mold must be removed from the system and a new one in a special workshop be provided with a coating.
Bekannt ist auch eine Stranggießkokille (Österr. PS 234 930) zum Stranggießen hochschmelzender Metalle, die mindestens im Bereich des Badspiegels aus einer ausgehärteten Kupferlegierung besteht, die frei von die Wärmeleitfähigkeit herabsetzenden Bestandteilen, wie z. B. Kobalt, ist. Hierdurch ρ soll die Warmstreckgrenze und die Dauerstandfestigkeit der Kokille erhöht werden.A continuous casting mold is also known (Austrian PS 234 930) for the continuous casting of refractory metals made of a hardened copper alloy at least in the area of the bath level consists, which is free of the thermal conductivity-reducing constituents, such as. B. cobalt. Through this ρ, the hot yield strength and the creep strength of the mold should be increased.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Kokillen zu vermeiden und bei einer nahtlosen oder aus Platten, Blechen oder dergleichen zusammengesetzten Stranggußkokille eine Regulierungsmöglichkeit des Wärmedurchganges in Abhängigkeit von der Kokillenhöhe zu finden.The object of the invention is to avoid the disadvantages of the known molds described above and with a Seamless or continuous casting mold composed of plates, sheets or the like, a regulation option to find the heat transfer depending on the mold height.
Gemäß der Erfindung besteht zu diesem Zweck zumindest der den Badepiegelbereich umfassende Teil der den FormhohlraumAccording to the invention, for this purpose there is at least the part that includes the bathing mirror area and the mold cavity
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bildenden Wände des Kokillengrundkörpers aus einem Einsatz aus einem Material mit einer gegenüber dem Material des Grundkörpers geringeren Wärmeleitfähigkeit. Auf diese Weise ist es möglich, die durch den hohen Wärmedurchgang im Badspiegelbereich bedingten Risse im gegossenen Knüppel oder in der Bramme zu verhindern. Je nach der äußeren Form des Einsatzes, der zweckmäßig formschlüssig in die Kokillenwand eingefügt ist, sind Regulierungsmöglichkeiten des Wärmedurchganges im Bereich der Kokille gegeben. Die Kokille kann somit ohne Schwierigkeiten den geforderten Betriebsbedingungen angepaßt werden, so daß sich weitestgehend spannungsfreie Gußstränge herstellen lassen.forming walls of the mold base body from an insert made of a material with an opposite to the material of the Base body lower thermal conductivity. In this way it is possible to reduce the heat transfer rate in the To prevent cracks in the cast billet or in the slab caused by the bathroom mirror area. Depending on the external shape of the insert, which is expediently inserted into the mold wall in a form-fitting manner, are possibilities of regulation of the Given the heat transfer in the area of the mold. The mold can thus meet the required operating conditions without difficulty be adapted so that largely tension-free cast strands can be produced.
Ist in Durchführung der Erfindung der Einsatz aus einem massiven Metallkörper hergestellt, ist bei Verschleißerscheinungen im Laufe des Betriebes jederzeit gleichzeitig mit der Bearbeitung der Kokilleninnenwände ein Nachbearbeiten des Einsatzes möglich. Zusätzliche Maßnahmen, wie sie z. B. beim Aufspritzen einer Deckschicht notwendig sind, sind bei Anwendung des Erfindungsgedankens entbehrlich. Zusätzlich können allerdings aus anderen Gründen Überzüge angewendet werden, z. B. um einen Abtrieb des Kupfers und dessen Aufnahme in den gegossenen Stahl zu verhindern.If the insert is made from a solid metal body in the implementation of the invention, this is the case when there are signs of wear reworking at any time in the course of operation at the same time as the machining of the inner mold walls of use possible. Additional measures such as B. are necessary when spraying a top layer, are dispensable when applying the inventive concept. In addition, however, coatings can be used for other reasons be applied, e.g. B. to prevent abrasion of the copper and its inclusion in the cast steel.
Der Einsatz kann z. B. in Form eines massiven Ringes etwa aus einer Kupfer-Chrom-Legierung im Badspiegelbereich in die aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung hoher Wärmeleitfähigkeit bestehende Kokillenwand eingelassen sein. Die Festlegung des Ringes in einer entsprechend geformten Nut«»- der Kokillenwand kann z. B. durch Warmwalzen oder -plattieren oder durch Hochgeschwindigkeitsverformung, Explosivplattieren, formschlüssig ohne Spalt erfolgen. Bevorzugt wird ein solches Einbringen, bei dem zwischen dem Einsatz und der Kokillenwand eine metallische Bindung zustande kommt. Außer massiven kompakten Einsätzen eignen sich daher auch Sintereinsätze, wobei das SinternThe use can z. B. in the form of a solid ring made of a copper-chromium alloy in the bathroom mirror area in embedded in the mold wall made of copper or a low-alloy copper alloy with high thermal conductivity be. The definition of the ring in a correspondingly shaped groove "" - the mold wall can, for. B. by Hot rolling or cladding or by high-speed deformation, explosive cladding, form-fitting without a gap take place. Such an introduction is preferred in which there is a metallic insert between the insert and the mold wall Bond comes about. In addition to massive, compact inserts, sintering inserts are also suitable, with sintering
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geeigneter Pulvermischungen auch nach dem Einpressen ind die Kokille bzw. deren Formteile erfolgen kann· Um ein Herausplatzen bzw. Abplatzen des Einsatzes aus oder von der Kokillenwand oder «in Verziehen zu verhindern, sollten die Ausdehnungskoeffizienten des Einsatzmaterials und des Kokillenwerkstoffes im Hinblick auf die Temperaturverteilung aufeinander abgestimmt werden.suitable powder mixtures can also take place after pressing into the mold or its molded parts To prevent the insert from bursting or chipping off or from the mold wall or in warping, the should Expansion coefficient of the feed material and the mold material be coordinated with one another with regard to the temperature distribution.
Eine weitere Regulierung des Wärmedurchganges über die Kokillenhöhe läßt sich auch dadurch erreichen, daß dem Einsatz eine im Querschnitt keilförmige Gestalt gegeben fe wird, wobei die Begrenzungsflächen in Durchlaufrichtung des Stranges aufeinander zulaufen. Umgekehrt kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die Begrenzungsflächen in Durchlaufrichtung des Stranges auseinanderlaufen. Der Wärmedurchgang nimmt bei einer solchen Anordnung ausgehend vom Badspiegelbereich mit fortschreitender Abkühlung des gegossenen Stranges zu. Er kann zusätzlich wie üblich durch eine Konizität der Kokillenwände weiter verbessert werden, wodurch der Wärmeübergang Stahl - Kokillenwand erhöht wird.A further regulation of the heat transfer over the mold height can also be achieved in that the Insert is given a wedge-shaped cross-section, with the boundary surfaces in the direction of passage run towards each other. Conversely, the arrangement can also be made so that the boundary surfaces diverge in the direction of passage of the strand. The heat transfer increases with such an arrangement from the bathroom mirror area with progressive cooling of the cast strand. He can additionally as usual can be further improved by a conicity of the mold walls, whereby the heat transfer between steel and mold wall is increased.
Eine weitere Differenzierung des Wärmeüberganges ist durch die Wahl des Werkstoffes für den Einsatz möglich. Statt w einem Einsatz von Kupfer-Chrom mit noch relativ hoher Wärmeleitfähigkeit in einer Kokille aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupfer-Legierung können Werkstoffe mit weiter verringerter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. So läßt sich z. B. als Werkstoff für den Einsatz auch eine Kupfer-Kobalt-Beryllium-Legierung oder Molybdän, beispielsweise für Sinterteile geeigneter Wärmeleitfähigkeit, vorteilhaft anwenden.A further differentiation of the heat transfer is possible through the choice of the material for the application. Instead w a use of copper-chromium with relatively high thermal conductivity in a mold made of copper or a low-alloy copper alloy materials can be used with further reduced thermal conductivity. So z. B. as a material for use also a copper-cobalt-beryllium alloy or molybdenum, for example for sintered parts with suitable thermal conductivity, advantageously apply.
Wesentlich ist in jedem Falle, daß der Einsatz aus einem Material besteht, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das Material der angrenzenden Kokillenwände aufweist.In any case, it is essential that the insert consists of a material that has a lower thermal conductivity than the material of the adjacent mold walls.
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Der Wärmeübergang bei einem solchen Einsatz ist im übrigen betriebssicherer als bei einer durch Spritzen oder elektrolytisch aufgebrachten Deckschicht. Die Gefahr des Abplatzens, wie es sich bei den auftretenden mechanischen Kräften und der dünnen Wandstärke solcher Schichten nicht vermeiden läßt, ist damit beseitigt.The heat transfer in such an application is moreover more reliable than in the case of a top layer applied by spraying or electrolytically. The risk of flaking, as is the case with mechanical ones Forces and the thin wall thickness of such layers cannot be avoided, is thus eliminated.
Die Erfindung sei an Hand der in den Figuren 1 bis jf dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to jf.
In der Figur 1 ist eine Längsplatte 1 einer Brammenkokille im Schnitt dargestellt, die z. B. aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung hoher Wärmeleitfähigkeit besteht. Im Bereich des Badspiegels ist der Einsatz % in Form eines in die Längsplatten und entsprechend auch in die nicht dargestellten Querplatten der Kokille eingelassenen Profilstiikes aus einer Kupfer-Chrom-Legierung mit gegenüber dem Plattenwerkstoff geringerer Wärmeleitfähigkeit eingelassen. Der Wärmedurchgang im Badspiegelbereich wird dadurch allseitig verringert, die vorzeitige Erstarrung des Gußstranges an der Kokillenwand, die zu einem Abheben des Gußstranges in diesem Bereich führt, wird verhindert und die daraus resultierenden Folgeerscheinungen, wie Rißbildung an)der Oberfläche des Stranges, unterbleiben.In the figure 1, a longitudinal plate 1 of a slab mold is shown in section, the z. B. consists of copper or a copper alloy of high thermal conductivity. In the area of the bath level, the insert % is embedded in the form of a profile section made of a copper-chromium alloy with a lower thermal conductivity than the plate material, which is embedded in the longitudinal plates and accordingly also in the transverse plates of the mold (not shown). The heat transfer in the bath level area is reduced on all sides, the premature solidification of the cast strand on the mold wall, which leads to the cast strand lifting in this area, is prevented and the resulting consequences, such as cracking on the surface of the strand, do not occur.
Abweichend von dem in der Figuridargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Figur 2 ein Querschnitt durch die Kokillenwand 3 einer Platten- oder auch Rohrkokille veranschaulicht, bei dem eine Regulierung des Wärmedurchganges durch die besondere keilförmige Formgebung des Einsätze· % «rfolgt. Hit fortschreitender Abkühlung des in Pfeilrichtung durchlaufenden Stranges wird auch infolge des abnehmenden Querschnittes des Einsatzes der Wärmedurchgang •rhöht.In contrast to the exemplary embodiment shown in the FIGURE, FIG. 2 shows a cross section through the Mold wall 3 of a plate mold or also a tubular mold, in which the heat transfer is regulated by the special wedge-shaped shape of the insert. The progressive cooling of the strand passing through in the direction of the arrow also results in the heat transfer due to the decreasing cross-section of the insert • increases.
10982>/10S710982> / 10S7
Falls erwünscht, kann man den Einsatz 5 in der Kokillenwand 6 auch so ausbilden, daß er,wie aus der Figur 3 er~ sichtlich, praktisch über die ganze Kokillenhöhe reicht. Ebenso kann es oft von Vorteil sein, den Einsatz 7 in der Kokillenwand 8 nach der Figur 4 im Querschnitt so zu wählen, daß er einen konischen Teil 9 und daran anschließenden Teil 10 aufweist. Wesentlich ist in jedem Fall, unabhängig davon, ob es sich um nahtlose oder aus Platten, Blechen oder dergleichen zusammengesetzte Stranggießkokillen handelt, daß es sich bei den Einsätzen 2, 4, 5, 7 um in die Kokillenwand fest eingefügte massive, z« B. auch gesinterte oder massive eingesinterte metallische Formteile handelt, die entsprechend ihrer Wärmeleitfähigkeit und der äußeren Form an der betreffenden Stelle einen sicheren Wärmedurchgang während der Standzeit der Kokille gewährleisten. If desired, the insert 5 in the mold wall 6 can also be designed in such a way that, as can be seen from FIG. 3, it extends practically over the entire mold height. Likewise, it can often be advantageous to select the insert 7 in the mold wall 8 according to FIG. 4 in cross section so that it has a conical part 9 and a part 10 adjoining it. It is essential in any case, regardless of whether the continuous casting molds are seamless or composed of plates, sheets or the like, that the inserts 2, 4, 5, 7 are massive, e.g. also sintered or solid sintered-in metallic molded parts are involved, which, depending on their thermal conductivity and the external shape, ensure reliable heat transfer at the relevant point during the service life of the mold.
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Claims (12)
zusammengesetzte Stranggießkokille zum Gießen von Metall, insbesondere Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest der den Badspiegelbereich umfassende Teil
der den Formhohlraum bildenden Wände des Kokillengrundkörpers aus einem Einsatz aus einem Material mit einer
gegenüber dem Material des Kokillengrundkörpers geringeren Wärmeleitfähigkeit besteht.1. Seamless or made of plates, sheets or the like
Composite continuous casting mold for casting metal, in particular steel, characterized in that
at least the part comprising the bathroom mirror area
the mold cavity forming walls of the mold base body from an insert made of a material with a
there is lower thermal conductivity compared to the material of the mold base body.
des Kokillengrundkörpers.3. Continuous casting mold according to claim 2, characterized by a metallic bond of the insert in the walls
of the mold body.
hergestellt ist.4. Continuous casting mold according to claim 1, characterized in that the Eineatz consists of a solid metal body
is made.
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