DE3411359C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille für Rund- bzw. Knüppelquerschnitte, insbesondere für das Vergießen von flüssigem Stahl, mit einem Kokillenrohr, das von einem Kühlmittelkasten umgeben ist, der einen Kühlmittelzulauf und einen Kühlmittelablauf aufweist, ferner mit einem Kühlmittelleitrohr, das zusammen mit dem Kokillenrohr einen das Kühlmittel führenden Kühlmittelringspalt bildet.

Derartige Stranggießkokillen dienen vorwiegend der Erzeugung von Stranggußmaterial aus NE-Metallen und Stahl in Formaten von 70 mm × 70 mm bis 200 mm × 200 mm (Knüppelformat) und von Rundformaten von 100 bis 500 mm Durchmesser.

Es ist bekannt (AT-Patentschrift 2 38 388), bei solchen Stranggießkokillen aus herstelltechnischen und wirtschaftlichen Gründen das Kokillenrohr innen und außen glatt auszubilden. Der eigentliche Kühlmittelstrom wird aufgrund eines Kühlmittelleitrohrs gebildet, das eine Wanddicke von ca. 4 mm besitzt. Der Kühlmittelringspalt beträgt meist ca. 6 bis 8 mm, und die Wanddicke des Kokillenrohres beträgt ca. 12 mm. Derartige Kokillenrohre weisen eine Standzeit von ca. 150 Chargen maximal auf, wenn Stahl vergossen wird, wonach ein Austausch des verschlissenen Kokillenrohres erforderlich wird.

Es ist außerdem bekannt, bei Brammenstranggießkokillen (DE-AS 10 92 613) sehr enge, nach außen offene, in Längs- und in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze innerhalb einer Kokillenwandplatteneinheit vorzusehen. Derartige Schlitze konnten jedoch bisher lediglich in Wandplatten für Brammenkokillen verwirklicht werden, da solche Wandplatten Dickenwerte von 40 mm und mehr aufweisen. Dennoch gilt auch bei derartigen Wandplatten für Brammen-Stranggießkokillen die Schwierigkeit, daß bei abnehmender Wandplattendicke und zunehmender Tiefe der bezeichneten Schlitze die mechanische Festigkeit erheblich sinkt, demgegenüber jedoch bei abnehmender Schlitztiefe und zunehmender Wandplattendicke die Anfälligkeit der Wandplatten gegenüber Temperaturerhöhungen erheblich gesteigert wird.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (US-Patent 42 85 388), ein Kokillenrohr an seiner äußeren Umfangsfläche mit schraubenlinienförmigen Nuten auf voller Höhe zu versehen, um die Oberfläche für den Entzug der Wärme durch Kühlwasser, das mittels eines Kühlmittelleitrohrs geführt wird, zu verstärken.

Stranggießkokillen werden im allgemeinen auf der der Schmelze abgewandten Seite des Kokillenrohres mit Schlitzen versehen, die auf voller Höhe und über die Breite der Kokillenplatte verteilt angeordnet sind (DE-OS 23 13 255).

Das aufgrund der bekannten Stranggießkokillen für Knüppel- bzw. Rundquerschnitt erzeugte Stranggußmaterial weist nicht selten am Ausgang der Stranggießkokille eine von der theoretisch gegossenen Form abweichende Gestalt, wie z. B. eine Rhomboidform bei theoretischem Quadratquerschnitt auf.

Bei Rundquerschnitten treten zwar keine besonderen Formabweichungen auf, jedoch zeigen sich dort ebenfalls in bestimmten Fällen Risse im Gußwerkstoff. Außerdem wurden bei Rundstrang-Stranggießkokillen Wärmerisse an dem Kokillenrohr selbst festgestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ungünstige Abkühlungsvorgänge in der Stranggießkokille verursachte Formabweichungen des Gußstranges selbst und Schäden an der Stranggießkokille zu vermeiden.

Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs bezeichneten Stranggießkokille erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie ausschließlich im Bereich des vorherbestimmten Gießspiegels über den Umfang des Kokillenrohres verteilte, überwiegend in Kokillenrohr- Längsrichtung verlaufende Kühlschlitze aufweist. Diese Maßnahme bewirkt eine Reduzierung der Temperatur auf der Wasserseite der Stranggießkokille. Die abzuführende Wärme wird über den Umfang relativ gleichmäßig abgeführt, so daß Wärmespannungen in dem Gußstrang und in der Stranggießkokille, d. h. Überhitzungen im Kokillenrohr, vermieden werden. Die nachteilige Rhomboidform eines Knüppelquerschnitts wird ebenso vermieden wie auch Wärmeschäden an der Stranggießkokille nicht mehr auftreten.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühl­ schlitze auf dem Kokillenrohr schraubenlinienförmig verlaufen. Diese Maßnahme erhöht die Sicherheit der Kühlwirkung, auch wenn das Kühlmittel, wie z. B. Kühlwasser, nicht allen Anforderungen bezüglich seines Reinheitsgrades gerecht werden sollten.

In weiterer Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlschlitze im Querschnitt etwa Trapezform aufweisen. Dadurch erhöht sich die Kühlfläche, so daß die Intensität der Kühlung wächst.

An diese Gestaltung anknüpfend werden etwa nachteilige Wirkungen von Kühlschlitzen bei relativ dünnwandigen Kokillenrohren (z. B. Kerbwirkungen) dadurch beseitigt, daß die Kühlschlitze im Querschnitt am Grund ausgerundet sind.

Gleichfalls im Sinn einer ausreichenden mechanisch bzw. thermischen Belastbarkeit des Kokillenrohres wird vorgeschlagen, daß die Wanddicke des Kokillenrohres und die Tiefe der Kühl­ schlitze sich mindestens wie 2,4 : 1 oder größer verhalten.

Grundsätzlich werden Überhitzungen und damit Gefügeveränderungen des Kokillenrohres dadurch vermieden, daß die innerhalb eines Mittenabstandes von benachbarten Kühlschlitzen befindlichen Kühl­ flächen zusammen ca. 1,4 bis 2,0mal größer sind als die innerhalb dieses Mittenabstandes gegenüberliegende, vom flüssigen Metall an der Kokillenrohr-Innenseite benetzte Fläche.

Eine Maßnahme, um bei gleichbleibender Kühlmittelmenge die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlmittels zu steigern, ist dadurch gegeben, daß der Abstand zwischen Kokillenrohr und Kühlmittelleit­ rohr im Bereich der Kühlschlitze gegenüber dem tieferliegenden Abschnitt, der keine Kühlschlitze aufweist, vermindert ist.

Die Geschwindigkeitserhöhung kann hierbei voll auf die Kühl­ schlitze übertragen werden, indem der Abstand zwischen Kokillen­ rohr und Kühlmittelleitrohr im Bereich der Kühlschlitze Null ist.

Um die Wärmebelastung des Kokillenrohres in tragbaren Grenzen zu halten, kann es überdies vorteilhaft sein, daß das Kühlmittelleit­ rohr im Bereich der Kühlschlitze in seiner Wanddicke verstärkt ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird ferner vorgeschlagen, daß die Kühlschlitze und der Kühlmittelringspalt vom Kühlmittel in Richtung von oben nach unten durchströmt ist. Der hohe Druck des Kühlmittels (z. B. Wasser) erhöht im heißesten Bereich des Kokillenrohres die Siedetemperatur, so daß im Bereich des Gieß­ spiegels eine Blasenbildung und damit eine mangelhafte Kühlung vermieden werden. Außerdem bleibt ein Druckverlust und damit eine Geschwindigkeitsreduzierung auf untere Bereiche des Kokillenrohres beschränkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch die Stranggießkokille für Knüppel- und Rundformate,

Fig. 2 eine Einzelheit "A" gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Kühlschlitze ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Die erfindungsgemäße Stranggießkokille 1 für Knüppel- und Rundformate weist in wesentlichen Teilen ein Kokillenrohr 2, einen Kühlmittelkasten 3 mit einem Kühlmittelzulauf 4 und einem Kühl­ mittelablauf 5 auf. Das Kokillenrohr 2 ist durch einen Kühlmittel­ ringspalt 6 von dem Kühlmittelleitrohr 7 distanziert. Das Kokillenrohr 2 wird innerhalb der Stranggießkokille 1 mittels Flanschen 8 und 9 gehalten und der Kühlmittelkasten 3 ist in eine Kühlmittelvorlaufkammer 3 a und eine Kühlmittelrücklaufkammer 3 b eingeteilt, wobei beide Kammern durch eine Flanschplatte 10 mit Dichtung 11 und Dichtplatte 12 voneinander funktionell getrennt sind. Die Flansche 8 und 9 sind abdichtend mit dem Kühlmittel­ kasten 3 verbunden.

Im Bereich 13 des vorher festgelegten Niveaus für den Gießspiegel 14 in Kokillenrohr-Längsrichtung 15 sind Kühlschlitze 16 einge­ arbeitet. Die gezeichneten Kühlschlitze 16 verlaufen gerade, d. h. parallel zur Kokillenrohr-Längsrichtung 15. Die Kühlschlitze 16 können jedoch auch schraubenlinienförmig auf der Außenfläche 2 c des Kokillenrohrs 2 verlaufen.

Die Kühlschlitze 16 sind im Querschnitt (Fig. 3) etwa mit Trapez­ form 17 ausgeführt und im Grund 18 mit einer Rundung 19 versehen. Das Kokillenrohr 2 weist eine Wanddicke 2 a von z. B. 17 mm aus Festigkeitsgründen auf, wobei die Tiefe 16 a entsprechend niedriger angesetzt ist.

Die äußere Breite 16 b der Kühlschlitze 16 legt die gekühlte Oberfläche fest. Innerhalb des Mittenabstandes 20 von aneinander­ grenzenden Kühlschlitzen 16 ist die vom flüssigen Metall benetzte Fläche 21 an der Kokillenrohr-Innenseite 2 b (Gießraum) angenommen. Dieser Fläche 21 liegt die mehrfach größere Kühlfläche 16 c gegenüber.

Der Abstand 22 zwischen Kokillenrohr 2 und Kühlmittelleitrohr 7 im Bereich 13 ist geringer als im tieferliegenden Abschnitt 13 a, in dem sich gewöhnlich keine Kühlschlitze 16 befinden. Dieser Abstand 22 kann jedoch wie in Fig. 3 gezeichnet, zu Null werden. Aus Festigkeitsgründen kann das Kühlmittelleitrohr 7 zumindest im Bereich der Kühlschlitze 16 mit einer Verstärkung 7 a versehen sein, die meist aus einer Wanddickenzunahme (nach innen oder außen) besteht.

Das Kühlmittel, z. B. Kühlwasser, strömt durch den Kühlmittelzulauf 4 von oben nach unten und verläßt die Kühlmittelrücklaufkammer 3 b.

Claims (10)

1. Stranggießkokille für Rund- bzw. Knüppelquerschnitte, insbesondere für das Vergießen von flüssigem Stahl, mit einem Kokillenrohr, das von einem Kühlmittelkasten umgeben ist, der einen Kühlmittelzulauf und einen Kühlmittelablauf aufweist, ferner mit einem Kühlmittelleitrohr, das zusammen mit dem Kokillenrohr einen das Kühlmittel führenden Kühlmittelringspalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausschließlich im Bereich (13) des vorherbestimmten Gießspiegels (14) über den Umfang des Kokillenrohrs (2) verteilte, überwiegend in Kokillenrohr-Längsrichtung (15) verlaufende Kühlschlitze (16) aufweist.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlitze (16) auf dem Kokillenrohr (2) schraubenlinienförmig verlaufen.

3. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlitze (16) im Querschnitt etwa Trapezform (17) aufweisen.

4. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlitze (16) im Querschnitt am Grund (18) ausgerundet sind.

5. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke (2 a) des Kokillenrohrs (2) und die Tiefe (16 a) der Kühlschlitze (16) sich mindestens wie 2,4 : 1 oder größer verhalten.

6. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb eines Mittenabstandes (20) von benachbarten Kühlschlitzen (16) befindlichen Kühlflächen zusamen ca. 1,4 bis 2,0 mal größer sind als die innerhalb dieses Mittenabstandes (20) gegenüberliegene, vom flüssigen Metall an der Kokillenrohr-Innenseite (2 b) benetzte Fläche (21).

7. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (22) zwischen Kokillenrohr ( 2) und Kühlmittelleitrohr (7) im Bereich (13) der Kühlschlitze (16) gegenüber dem tieferliegenden Abschnitt (13 a), der keine Kühlschlitze (16) aufweist, vermindert ist.

8. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (22) zwischen Kokillenrohr (2) und Kühlmittelleitrohr (7) im Bereich der Kühlschlitze (16) Null ist.

9. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelleitrohr (7) im Bereich der Kühlschlitze (16) in seiner Wanddicke (7 a) verstärkt ist.

10. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlitze (16) und der Kühlmittelringspalt (6) vom Kühlmittel in Richtung von oben nach unten durchströmt ist.