DE19639295A1 - Stranggießkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sranggießkokille zum Gießen von Strän­ gen, vorzugsweise aus Stahl, bestehend aus Kokillenplatten und Wasserkasten, die miteinander verbunden sind und zwischen denen eine Wasserkühlung mit Hilfe von Wasserführungskanälen aufgebaut ist.

Kokillenplatten - vorzugsweise bestehend aus Kupfer für das Strang­ gießen von Brammen, Dünnbrammen, Vorblöcken und Profilen - werden auf ihrer Rückseite mit Wasser gekühlt und sind auf einen Stahl­ wasserkasten aufgeschraubt.

So wird das Wasser z. B. bei Dünnbrammenkokillen durch Kanäle einer Breite von ca. 5 mm vom Ausgang der Kokille (Boden) in Richtung Gießspiegel vertikal zur Oberkante der Kokille geleitet. Das Wasser wird mit einem Druck zwischen 5-15 bar und Strömungsgeschwindig­ keiten von 5-15 m/s durch die Wasserführungskanäle geleitet, um den Wärmestrom von bis zu 4 MW/m² an der Phasengrenze Cu-Platte/ Wasser ohne eine Störung des Wärmeübergangs durch Gasblasenbildung aufnehmen und abtransportieren zu können.

Diese Wasserkanäle werden bisher in die Cu-Platte auf der dem Wasser zugewandten Cu-Plattenseite eingearbeitet. Dies geschieht in den mechanischen Werkstätten mit NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen, die viel Zeit dafür benötigen und sehr kostenintensiv sind.

Außerdem ist zu bemerken, daß speziell im Falle von Dünnbrammen Kokillen (DE 34 00 220) - mit einer auf der dem Stahl zugewandten Seite konkaven Form bzw. mit einer auf der dem Wasser zugewandten Seite konvexen Form - das Einbringen von Wasserführungskanälen noch maschinen- und kostenaufwendiger ist als bei planparallelen Cu-Platten, wie sie bei konventionellen Brammenkokillen zum Einsatz kommen.

Das Einbringen der Wasserführungskanäle ist zudem aus Sicht der Lebensdauer der Cu-Platten, die als Verschleißteile anzusehen sind, ökonomisch gesehen nicht sinnvoll.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine technisch sinnvollere Lösung zu finden, die es erlaubt, die Cu-Platten, die als Verschleißteile anzusehen sind, einfacher und kostengünstiger zu gestalten.

Eine unerwartete Lösung für diese beschriebene Aufgabe stellen die in den Patentansprüchen 1 bis 13 beschriebenen Merkmale dar.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Gestaltung der Stranggießko­ killen aus, bei der die Wasserführungskanäle in der der Kokillen­ platte zugewandten Seite des Wasserkastens (6) angeordnet sind und nicht - wie bisher - in der Kokillenplatte (3).

Fig. 1 und Fig. 2 dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften Beschreibung der Erfindung.

Fig. 1 Darstellung einer Breitseitenkokillenplatte mit Wasser­ kasten für das Gießen von Dünnbrammen als Horizontal­ schnitt in der oberen Hälfte der Kokille.

Fig. 2 Darstellung der Kokillenplatte wie in Fig. 1, jedoch mit einer Verbindungsplatte in Sandwichbauweise.

Fig. 3 Eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A in Fig. 2.

Die Fig. 1 stellt einen Horizontalschnitt durch die Breitseite (1) einer Dünnbrammenkokille mit Gießtrichter (2) oder mit einer dem flüssigen Stahl zugewandten konkaven Kokillenform dar.

Die Kokillenbreitseite besteht aus

• - einer Cu-Platte (3) mit einer Abmessung von beispielsweise 1,6 × 1,2 m und einer Dicke von 0,02 m, die auf beiden Seiten glatte und zueinander parallele Oberflächen (4) und (5) aufweist,
• - einem Stahlwasserkasten (6), der mit Kühlwasserführungskanälen (7) versehen ist, die dem konvexen Profil (5) der Cu-Platte (3) in horizontaler und vertikaler Richtung bis zum Kokillenausgang (8) folgen.

Der Wasserkasten (6) besteht aus einer Stahlplatte (9), die mit den Wasserführungskanälen (7), einer Wanddicke oder Kammdicke (7.1) und einer Kanalbreite (7.2) versehen ist, und dem eigentlichen Wasserführungskasten mit seinen Stegen (10).

Die Stege (10) können entweder mit der Stahlplatte (9) verschweißt (11) sein oder z. B. mit Schrauben (12), die in die Cu-Breitseitenplatte (3) eingelassen sind, verbunden sein, die beispielsweise über Muttern (13) oder gefederte Keile mit der Rückseite (14) des Wasserkastens verspannt sind.

Diese Vorrichtungsanordnung gilt selbstverständlich auch für planparallele Kokillenplatten von konventionellen Brammenkokillen sowie Vorblockkokillen und Kokillen für Profile, wie z. B. "Dogbones" oder ähnliche Stranggießformate.

Vorteile der Erfindung sind eine konstruktive Vereinfachung des Verschleißteiles "Cu-Platte" und die Verlagerung des "intelligenten" (regelbaren bzw. steuerbaren) Teils der Kokille mit ihren Wasserführungskanälen (7) auf dem nicht verschleißenden Kokillenteil des Stahlwasserkastens (6) mit seiner Stahlplatte (9).

Weitere Vorteile sind darin zu sehen, daß das Einbringen der Ankerschrauben (12) in die Cu-Platte (3) für die nötige Kraftübertragung nicht so tief erfolgen muß, da die Wasserführungskanäle in der Stahlplatte (9) des Stahlwasserkastens (6) und nicht in die Cu-Platte (3) eingelassen sind.

Hierdurch kann der Cu-Plattenrohling dünner und/oder die Kupferplattendicke kleiner bzw. die Lebensdauer der Cu-Platte über mehr Bearbeitungszyklen länger werden, wodurch zusätzlich die Materialbeschaffungskosten bemerkenswert gesenkt werden können.

Außerdem gibt die erfinderische Lösung die Möglichkeit, daß die Wasserführungskanäle (7), bedingt durch die besseren Werkstoffeigen­ schaften des Stahles gegenüber Kupfer, breiter werden können, wodurch eine bessere und gleichförmigere Kühlung der Cu-Platte (3) sichergestellt wird.

Die Wasserkanäle im Kupfer haben beispielsweise bisher eine Breite von 5 mm und eine Kammdicke von 5 mm und führen damit zu einer Wasserbedeckung von 50%. Eine höhere Wasserbedeckung, d. h. eine geringere relative Kammdicke (7.1), kann mit dem Werkstoff Stahl in der Stahlplatte (9) des Wasserkastens erreicht werden, da die Gefahr des Wegknickens des Stahlkamms (7.1) einmal durch die gerin­ gere thermomechanische Belastung und zum zweiten durch die höhere mechanische Belastbarkeit von Stahl wesentlich geringer wird. So kann die Wasserkanalbreite (7.2) beispielsweise 16 mm und die Kammdicke 4 mm betragen. Diese Anordnung würde zu einer Wasser­ bedeckung von 80% führen, die wiederum zu einer verbesserten und gleichmäßigeren Kühlung führt, und die es erlaubt, die Kühlwasser­ geschwindigkeiten und/oder den Kühlwasserdruck zu reduzieren.

Eine Reduktion des Kühlwasserdruckes würde wiederum dünnere Cu-Plattendicken zulassen, da die Gefahr des Ausbauchens der Cu-Platte (3) bzw. der Cu-Plattenoberfläche aufgrund des reduzierten Wasserdruckes geringer wird. Die geringe Cu-Plattendicke führt wiederum zu geringeren Oberflächentemperaturen in der dem flüssigen Stahl zugewandten Seite (4) - hot face - der Cu-Platte (3), die die Lebenszeit der Cu-Platte erhöht.

Fig. 2 bezieht sich mit allen wesentlichen Merkmalen und Vorteilen auf Fig. 1 mit dem unterschied daß die Verbindungsplatte 9 nicht aus Stahl, sondern aus einer Sandwichplatte in der Weise aufgebaut ist, daß auf der Stahlplatte 9.1 des Wasserkastens 6 eine Zwischenplatte 9.2 aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung auf liegt, in die ihrerseits die Wasserführungskanäle 7 eingearbeitet sind. Die Zwischenplatte 9.2 ist mittels der Spannschrauben 12 zwischen Kokillenplatte 3 und Wasserkasten 6 so eingespannt, daß keine Nachteile bezgl. der Wärmeübertragung entstehen können.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 2 mit einer Kühlverbindung 16 zu den Wasserführungskanälen 7 und mit einem in der Verbindungsschraube 12 angeordnetem Kühlkanal 15, die jeweils nur eine Prinzipdarstellung sein sollen, dessen Detailausführung vom Fachmann ohne weiteres ausgeführt werden kann.

Die Erfindung hat somit einen unerwartete, multiplizierende, positive Wirkung auf die Strangqualität, die Kokillenhaltbarkeit und die Betriebskosten.

Bezugszeichenliste

1 Breitseite einer Dünnbrammenkokille
2 Gießtrichter oder dem flüssigen Stahl zugewandte konkave Kokillenform
3 Kokillenplatte
4 Cu-Plattenoberfläche auf der dem flüssigen Stahl zugewandten Seite
5 Cu-Plattenoberfläche auf der dem Kühlwasser zugewandten Seite
6 Stahlwasserkasten
7 Wasserführungskanäle
7.1 Kammdicke, Wanddicke zwischen zwei benachbarten Wasserführungskanälen
7.2 Kanalbreite
8 Kokillenausgang
9 Verbindungsplatte des Wasserkastens
9.1 Stahlplatte des Wasserkastens
9.2 Zwischenplatte aus Kupfer
10 Stege des Stahlwasserkastens
11 Verschweißung zwischen Stahlplatte und Wasserkasten
12 Ankerschrauben zum Verbinden der Kokillenplatte (3) mit der Verbindungsplatte (9) und/oder dem Wasserkasten (6)
13 Muttern zum Verspannen der Kokillenplatte (3), der Verbindungsplatte (9) und/oder des Wasserkastens (6) miteinander
14 Rückseite des Wasserkastens
15 Kühlkanal
16 Kühlverbindung

Claims (13)

1. Stranggießkokille zum Gießen von Strängen, vorzugsweise aus Stahl, bestehend aus Kokillenplatten (3) und Wasserkasten (6), die miteinander verbunden sind und zwischen denen eine Wasserkühlung mit Hilfe von Wasserführungskanälen (7) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserführungskanäle (7) in der der Kokillenplatte (3) zugewandten Seite (5) des Wasserkastens (6) angeordnet sind und nicht in der Kokillenplatte (3).

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (3) auf der zum flüssigen Stahl hinge­ wandten Seite (4) in horizontaler und vertikaler Richtung nicht plan ist.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (3) auf der zum flüssigen Stahl hinge­ wandten Seite (4) nur in horizontaler Richtung nicht plan ist.

4. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (4) und (5) der Kokillenplatte (3) in horizontaler und vertikaler Richtung parallel verlaufen.

5. Stranggießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung besteht oder diese zumindest partiell in Höhe oder Breite mit einer wärmeleitenden und verschleißmindernden Beschichtung versehen sind.

6. Stranggießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (6) auf der der Kokillenplatte (3) zu­ gewandten Seite eine Metallplatte als Verbindungsplatte (9) aufweist und daß in dieser Verbindungsplatte (9) die Wasserführungskanäle (7) eingebracht sind.

7. Stranggießkokille nach mindenstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsplatte (9) aus Kupfer oder aus einer Kupfer­ legierung besteht.

8. Stranggießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (6) im wesentlichen aus einer Stahlkon­ struktion besteht, wobei die Verbindungsplatte (9) aus Stahl besteht und diese Stahlplatte (9) des Wasserkastens (6) im Bereich der Stege (10) eine verbindende Verschweißung aufweist.

9. Stranggießkokille, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsplatte (9) als Sandwhichplatte aufgebaut ist, wobei auf einer Stahlplatte (9.1) eine Zwischenplatte (9.2), vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung angeord­ net ist, in der die Wasserführungskanäle (7) eingebracht sind.

10. Stranggießkokille nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (6) und die Verbindungsplatte (9) des Wasserkastens mit Hilfe von Schrauben (12), die in die Kokil­ lenplatte (3) eingelassen sind, und mittels am Wasserkasten angeordneten Muttern (13) zusammengefügt sind.

11. Stranggießkokille nach mindenstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Kokillenplatte (3) eingelassene Bereich der Verbindungsschrauben (12) eine Kühlverbindung (16) zu den Wasserführungskanälen (7) aufweist.

12. Stranggießkokille, insbesondere nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschrauben (12) mit innen oder außen liegenden Kühlkanälen (15) versehen sind, die mit den Wasserführungs­ kanälen (7) verbunden sind.

13. Stranggießkokille nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserbedeckung der Kokillenplatte (3) auf ihrer der kühlwasserführenden Verbindungsplatte (9) zugewandten Seite (5) mehr als 30% beträgt, wobei die Wasserbedeckung das Verhältnis der Kanalbreite (7.2) zu der Summe aus Kammdicke (7.1) und Kanalbreite (7.2).