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WO2013010663A1 - Kokille zum stranggiessen von metallischen langprodukten - Google Patents

Kokille zum stranggiessen von metallischen langprodukten Download PDF

Info

Publication number
WO2013010663A1
WO2013010663A1 PCT/EP2012/003006 EP2012003006W WO2013010663A1 WO 2013010663 A1 WO2013010663 A1 WO 2013010663A1 EP 2012003006 W EP2012003006 W EP 2012003006W WO 2013010663 A1 WO2013010663 A1 WO 2013010663A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mold
sheet metal
metal elements
flange
sections
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/003006
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Kawa
Philip Eichenberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Concast AG
Original Assignee
SMS Concast AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Concast AG filed Critical SMS Concast AG
Publication of WO2013010663A1 publication Critical patent/WO2013010663A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/009—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of work of special cross-section, e.g. I-beams, U-profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0406—Moulds with special profile

Definitions

  • the invention relates to a mold for the continuous casting of long metal products with a round or polygonal cross section, which is at least partially made of a one-piece tube or of several pieces.
  • CONFIRMATION COPY are made either from a one-piece, round or polygonal tube or from assembled panel elements.
  • a one-piece mold tube is provided, which is surrounded in each case by a support casing or support plates. Between the mold tube and the support casing or the support plates limited cooling channels for guiding cooling water are arranged by support profiles and / or connection profiles.
  • the production of such with a high life and best cooling effect distinctive Kokillenrohres is associated with relatively much and accurate processing and the delivery time is long, since the one-piece base pipe must first be prepared by conventional means.
  • the present invention was the object of the present invention to provide a mold according to the type described above, by means of which the production of the same simplified and, accordingly, the entire manufacturing process in a shorter period of time is possible.
  • cooling channels in the mold in different, cooling technically optimal versions with respect to cooling channel cross-sections and arrangements with respect to the inner surface of the Kokillenhohlraumes can be provided without this being associated with a significant increase in manufacturing costs. Furthermore, it should be possible to place the water inlet and outlet not only separately at both pipe ends but together at one of the pipe ends.
  • a plurality of stacked sheet metal elements are provided as joined sections either over the entire or at least over a certain height of the mold.
  • the remaining part of the mold is formed from a one-piece pipe section, one or more flanges or other assembled sections, wherein the sections preferably by stirring friction welding and / or electron beam welding, soldering, electrodeposition and / or similar methods are inseparable London pasgbar .
  • the sections mentioned may have cutouts, channels or holes for cooling water flow.
  • the aforementioned plate-shaped sections can preferably be produced on a numerically controlled water-jet cutting system.
  • the mold may be formed from joined pieces extending in its longitudinal direction, preferably in the form of cut-to-length and, if necessary, bent extruded solid or hollow profiles.
  • These sections can also be attached to the outside of a one-piece round or polygonal mold and jointly designed such that between these cooling channels for the guidance of water cooling are formed, the sections again by stirring friction welding and / or by a soldering and / or similar are joined together.
  • the closed cooling channels can be integrated in a simple manner in the mold and they can still be formed thin-walled.
  • the cooling channels can, depending on the mold area in cooling technically optimal distance to the inner mold surface, which favors the solidification conditions and extends the life of the mold.
  • the individual sections can, if required, be made of different types of copper or else of other materials, such as stainless steel, in order to reduce the production costs or to improve the service properties.
  • the individual height regions of the mold can be produced in accordance with the thermal load during the casting process from layers with different levels of thermal conductivity in order to achieve better thermal stability of the mold body.
  • the individual stacking plates can also be made of different materials, e.g. Copper materials in the heat-conducting inner area and the outer edges of stainless austenitic steel to improve the magnetic permeability.
  • the stacking plates can be provided with a thin electrically insulating layer.
  • These sections can be assembled very precisely and very efficiently by means of a suitable joining technique, preferably stirring-friction welding and / or by a soldering method and / or the like.
  • the mold cavity can be machined, preferably processed by longitudinal planing or milling.
  • suitable coatings can be applied to the inner surface, such as hard chrome and / or nickel.
  • coatings for example copper or nickel, which are preferably applied galvanically before mechanical processing. Another advantage is that it is possible to resort to a stock material produced by the copper manufacturer in stock in the form of rolled plates or extruded hollow or pre-profiles.
  • FIG. 1 is a perspective schematic representation of a mold according to the invention with stacked sheet-metal elements
  • Fig. 2 is a plan view of a single sheet metal element for a mold
  • FIG. 3 shows a perspective schematic view of an alternative mold according to the invention with elongate sections of extruded hollow profiles and end flanges made of plate material arranged lengthways next to each other;
  • Fig. 4 shows a cross section of a thin-walled, one-piece smooth
  • Mold with at its outer periphery attached profiled sheet metal elements or mold profiles for the formation of cooling channels, wherein the part shown on the left of the mold has larger corner radii or other variants of sheet metal elements as shown on the right;
  • 5 shows a cross section of a thin-walled, one-part mold, which are shown in four different variants each one quadrant of the cross-section illustrative;
  • 6 is a longitudinal section through an inventive mold with stacked sheet metal elements, in which in the left half above and below each a flange, while in the right half only above a flange is illustrated;
  • Fig. 8 is a section of another variant of a mold partially shown with an upper flange.
  • Fig. 1 shows a mold 10 for a mold assembly, which has in conventional manner a mold cavity 15 having an approximately square cross-section and is provided for the production of billets.
  • the mold 10 could also be designed differently in cross-section, for example as a mold tube for a billet with a rectangular, octagonal, trapezoidal, double-T-shaped or round shaped hollow cross-section.
  • This mold 10 is also bent in the direction of the plane formed by the strand course in a known manner, which is therefore not explained in detail. At least the outer circumference could also be straight in the longitudinal direction.
  • this mold 10 consists of over their entire height stacked sheet metal elements 1 1, 12, 13 as joined sections, the respective adjacent sheet metal elements are joined together by a joining technique, very advantageous by stirring friction welding, and / or by a soldering and / or the like ,
  • the sheet metal elements are welded in each case over their entire, with the adjacent sheet metal element in contact annular surface.
  • the other sheet metal elements 1 1, 12 are each shaped, for example, punched or cut by means of water jet that they have transverse to their longitudinal openings 16 which form cooling channels 17 in the assembled state of the mold for the cooling thereof.
  • the arrangement and the number of openings 16 are optimally adapted to the casting parameters, wherein such openings 16 are advantageously arranged distributed on all four sides of the mold.
  • Inlets and outlets 18 of the cooling channels are provided, which are formed by corresponding recesses in the sheet metal elements 12.
  • These stacked sheet metal elements 1 1, 12, 13 have an approximately identical shape, wherein at least the two located at the top and bottom end sheet metal elements 13 form a conclusion and therefore contain no openings 16.
  • These inner surfaces can be coated galvanically or by other methods before and / or after the machining.
  • FIG. 2 illustrates a variant of a sheet-metal element 21 as a section of a mold which, in contrast to that of FIG. 1, has rounded corners.
  • the sheet metal elements have openings 16 on the entire circumference, which form water-bearing channels after stacking of the elements.
  • end flanges made from plate material or from a plurality of stacked sheet-metal elements 31 are provided. Between these flanges, a plurality of longitudinally extending portions 32, 33, 34, 36 are preferably used and extruded from extruded hollow sections.
  • the corners of the mold forming sections 32, 34 and four elongated sections 33, 36 are provided, which are each arranged in the central region of the mold.
  • cooling ducts 37 are contained in these sections 32, 33, 34, 36, for the purpose of which these sections are designed in each case as square-shaped, shaped profiles.
  • inlets and outlets 38 are provided for the cooling liquid at the top and bottom.
  • a mold 40 according to FIG. 4 larger corner radii or other variants of sheet metal elements are shown in the part shown on the left than shown on the right.
  • This mold 40 is characterized in that it is composed of a one-piece, thin-walled inner tube 41 and from this surrounding sections. These sections are shaped as wave-shaped sheet-metal elements 42 and joined together with their webs 43 extending along the mold 40 by stirring friction welding or the like with the mold, whereby cooling channels 44 are formed on the cross-sectional circumference, each with an inlet and outlet not shown in detail are provided.
  • a metal jacket 46 surrounding the mold 40 in the half shown on the left is indicated, which in turn is attached to the sheet metal elements 42 via friction friction welding.
  • additional cooling channels are formed and the rigidity of the thin-walled mold is thereby increased. Since the requirements for the cooling of the corner areas are different depending on the size of the corner rounding.
  • cooling channels 65 are provided, which are closed by illustrated in different variants flat or curved sheet metal elements 66, 67 or hollow profile sections 68 and so supply or return channels 65 '65 "form.
  • FIGS. 6 and 7 show a further embodiment of a mold 50 according to the invention, which, similar to the one according to FIG. 1, is assembled from sheet-metal elements 51 stacked on top of one another and provided with openings 56 for the cooling channels.
  • this mold 50 is in the left half at its upper and lower end depending a flange 53, 54 arranged as a conclusion, which radial openings 53 ', 54' are assigned, with which the cooling liquid, for example, at the lower flange 54 and at upper flange 53 is again led away.
  • the mold 50 can be easily and quickly connected to the cooling water inlet and outlet.
  • connection openings of the flanges can also be arranged vertically or horizontally and the connection can be made in the case corresponding to a horizontal or vertical Wasserleitplatte.
  • the flanges 53, 54 are preferably produced in several parts and, in turn, joined together in the context of the invention, in particular by stirring friction welding, with the sheet metal elements 51.
  • a flange 58 is shown at the top, in which the cooling-water inlet or outlet 58 ', 58 "are assigned.
  • the envisaged cooling channel 59 is deflected upward again on the underside of the mold then leads to the sequence 58 ".
  • The- This flange 58 could for example also be arranged on the underside or in the middle of the mold.
  • FIG. 8 shows a further variant of a partially illustrated mold 80 with an upper flange 81, which according to the invention is attached to the pipe.
  • cooling channels 83 and inlets or outlets 84 are again provided.
  • the mold 80 may be made in one or more parts, as provided for example in Fig. 3.
  • the invention is sufficiently demonstrated with the embodiments explained above.
  • the layered sheet-metal elements could be provided with a thicker wall thickness and the openings serving as cooling channels could be guided horizontally in these partially or all around.
  • the mold according to FIG. 4 or 5 could also be joined together, instead of in one piece, of sheet metal elements stacked on top of one another and / or of elongate sections.
  • Adhesive bonding or adhesive bonding could, in principle, also be used as the joining technique, for example with a high-tempering dimensionally stable epoxy or silicone adhesive, a two-component adhesive, wherein the thermal conductivity of the adhesive may be increased with metal additives.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Eine Kokille zum Stranggiessen von metallischen Langprodukten ist mit einem runden oder polygonalen Querschnitt versehen. Die Kokille (10) ist aus einer Vielzahl von aufeinandergeschichteten Blechelementen (11, 12, 13) über ihre gesamte Höhe gefertigt. Die Blechelemente (11, 12, 13) als Teilstücke sind durch eine Fügetechnik, vorzugsweise durch Rühr-Reibschweissen und/oder durch ein Lötverfahren spaltfrei dicht zusammengefügt. Mit dieser Ausbildung der Kokille lassen sich die geschlossenen Kühlkanäle auf einfache Weise in der Kokille integrieren und sie kann aber trotzdem dünnwandig ausgebildet sein.

Description

Kokille zum Stranggiessen von metallischen Langprodukten
Die Erfindung betrifft eine Kokille zum Stranggiessen von metallischen Langprodukten mit einem runden oder polygonalen Querschnitt, welches zumindest teilweise aus einem einteiligen Rohr oder aus mehreren Teilstücken hergestellt ist.
Herkömmliche Kokillen zum Stranggiessen von metallischen Langprodukten, wie Knüppel, Vorblöcke, Rund-, Doppel T-Vorprofile oder ähnlichem
BESTÄTIGUNGSKOPIE werden entweder aus einem einteiligen, runden oder mehreckigen Rohr oder aus zu-sammengefügten Plattenelementen gefertigt.
Bekannt sich auch Kokillen, welche aus einem massiven Block hergestellt sind und nahe des Kokillenhohlraumes Kühlbohrungen aufweisen .
Diese einteiligen, meistens aus Kupfer bestehenden Kokillen sind bekanntlich aufwendig herzustellen, bieten jedoch giesstechnische Vorteile, da sie spaltfrei und dicht sind. Solche Kokillen müssen in mehreren Arbeitsgängen produziert werden, indem sie zuerst gegossen, dann mit entsprechenden Dornen zunächst warm und dann kalt umgeformt und gezogen bzw. gedrückt werden. Aufgrund dieser vielen aufwendigen Arbeitsgänge und der dazu benötigten leistungsstarken Umformaggregate sowie auftragsspezifischen Werkzeuge, welche für eine ausreichend genaue Herstellung erforderlich sind, entstehen lange Lieferzeiten, wenn eine Kokille für ein bestimmtes Giessformat bestellt wird.
Bei einer Kokille zum Stranggiessen von Vorblöcken, Brammen oder Knüppeln nach der Druckschrift EP-A 2 014 393 ist ein einteiliges Kokillenrohr vorgesehen, welches jeweils von einem Stützmantel bzw. von Stützplatten umgeben ist. Zwischen dem Kokillenrohr und dem Stützmantel bzw. den Stützplatten sind durch Stützprofile und/oder Verbindungsprofile begrenzte Kühlkanäle zum Führen von Kühlwasser angeordnet. Die Herstellung eines solchen sich mit einer hohen Lebensdauer und bester Kühlwirkung auszeichnenden Kokillenrohres ist aber mit relativ viel und genauer Bearbeitung verbunden und die Lieferzeit ist lange, da das einteilige Grundrohr zunächst auf herkömmlichen Weg hergestellt werden muss. Bekannt sind ebenfalls Kokillenrohre mit geschlossenen Kühlkanälen in Form von runden Tiefbohrungen, welche von einer oder von beiden Stirnflächen des Kokillenrohres ausgehen. Derartige Kühlbohrungen sind teuer in der Fertigung, und da sie nur geradlinig verlaufen können, ist deren präzise und kühltechnisch optimale Platzierung in Bezug auf den Kokillenhohlraum schwierig.
Der vorliegenden Erfindung wurde demgegenüber die Aufgabe zugrundegelegt, eine Kokille nach der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mittels welchem die Herstellung desselben vereinfacht und dementsprechend der gesamte Herstellungsprozess in kürzerer Zeitdauer möglich ist.
Ferner sollen auch Kühlkanäle in der Kokille in verschiedenen, kühltechnisch optimalen Ausführungen hinsichtlich Kühlkanalquerschnitte und Anordnungen in Bezug auf die Innenfläche des Kokillenhohlraumes vorgesehen werden können, ohne dass dies mit einer erheblichen Steigerung des Herstellungsaufwandes verbunden ist. Weiterhin sollte es möglich sein die Wasserzu- und ableitung nicht nur getrennt an beiden Rohrenden sondern gemeinsam an einem der Rohrenden zu platzieren.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäss nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäss sind als zusammengefügte Teilstücke eine Vielzahl von aufeinandergeschichteten Blechelementen entweder über die gesamte oder zumindest über eine bestimmte Höhe der Kokille vorgese- hen, wobei der übrige Teil der Kokille aus einem einteiligen Rohrabschnitt, einem oder mehreren Flanschen oder aus anderen zusammengefügten Teilstücken gebildet ist, wobei die Teilstücke vorzugsweise durch Rühr-Reibschweissen und/oder Elektronenstrahlschweissen, Löten, galvanisch Abscheiden und/oder ähnlichen Verfahren unlösbar zusammenfügbar sind. Die genannten Teilstücke können Ausschnitte, Kanäle oder Bohrungen zur Kühlwasserführung aufweisen. Die genannten plattenförmigen Teilstücke lassen sich vorzugsweise auf einer numerisch gesteuerten Wasserstrahl-Schneidanlage herstellen.
Alternativ kann die Kokille im Rahmen der Erfindung aus in seiner Längsrichtung erstreckenden zusammengefügten Teilstücken, vorzugsweise in Form von abgelängten und falls nötig gebogenen stranggepressten Volloder Hohlprofilen gebildet sein. Diese Teilstücke können aber auch an der Aussenseite einer einteiligen runden oder mehreckigen Kokille befestigt und gemeinsam derart ausgestaltet sein, dass zwischen diesen Kühlkanäle für die Führung der Wasserkühlung gebildet sind, wobei die Teilstücke wiederum durch Rühr-Reibschweissen und/oder durch ein Lötverfahren und/oder ähnlichem zusammenfügbar sind.
Mit dieser erfindungsgemässen Ausbildung der Kokille lassen sich die geschlossene Kühlkanäle auf einfache Weise in der Kokille integrieren und sie kann aber trotzdem dünnwandig ausgebildet sein. Die Kühlkanäle können, je nach Kokillenbereich in kühltechnisch optimalen Abstand zur Kokilleninnenfläche verlaufen, was die Erstarrungsbedingungen begünstigt und die Lebensdauer der Kokille verlängert. Die einzelnen Teilstücke können je nach Kokillenbereich bei Bedarf aus unter-schiedlichen Kupfersorten oder auch aus anderen Werkstoffen, wie z.B. aus nichtrostendem Stahl bestehen, um die Herstellungskosten zu reduzieren oder die Gebrauchseigenschaften zu verbessern.
Beispielsweise können die einzelnen Höhenbereiche der Kokille entsprechend der thermischen Belastung während dem Giessprozess aus Schichten mit unterschiedlich hoher Wärmleitfähigkeit hergestellt werden, um bessere thermische Stabilität des Kokillenkörpers zu erreichen. Die einzelnen Stapelplatten können auch in sich aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, z.B. Kupferwerkstoffe im wärmeführenden inneren Bereich und die äusseren Randbereiche aus nichtrostendem austeni- tischem Stahl um die magnetische Durchlässigkeit zu verbessern. Um die Wirbelstromverluste beim Einsatz von Magnetfeldern zu vermindern, können die Stapelplatten mit einer dünnen elektrisch isolierenden Schicht versehen werden.
Diese Teilstücke können durch eine geeignete Fügetechnik, vorzugsweise Rühr-Reibschweissen und/oder durch ein Lötverfahren und/oder ähnlichem sehr präzise und sehr rationell zusammengefügt werden. Der Kokillenhohlraum kann spanabhebend, vorzugsweise durch Längshobeln oder Fräsen bearbeitet werden. Anschliessend können an der Innenfläche geeignete Beschichtungen aufgetragen werden, wie z.B. Hartchrom und/oder Nickel. Denkbar sind auch Beschichtungen, z.B. Kupfer oder Nickel, welche vorzugsweise galvanisch vor der mechanischen Bearbeitung angebracht werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass auf ein vom Kupferhersteller auf Lager produziertes Vormaterial in Form von gewalzten Platten oder strang- gepressten Hohl- oder Vorprofilen zurückgegriffen werden kann.
Ausführungsbeispiele sowie weitere Vorteile der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfin- dungsgemässe Kokille mit aufeinandergeschichteten Blechelementen;
Fig. 2 eine Draufsicht eines einzelnen Blechelementes für eine Kokille;
Fig. 3 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfin- dungsgemässen alternativen Kokille mit längs nebeneinander angeordneten länglichen Teilstücken aus stranggepress- ten Hohlprofilen und Abschlussflanschen aus Plattenmaterial;
Fig. 4 einen Querschnitt einer dünnwandigen, einteiligen glatten
Kokille mit an dessen äusserem Umfang angefügten profilierten Blechelementen bzw. Formprofilen zur Bildung von Kühlkanälen, wobei der links gezeigte Teil der Kokille grössere Eckenradien bzw. andere Varianten von Blechelementen als der rechts gezeigte aufweist;
Fig. 5 einen Querschnitt einer dünnwandigen, einteiligen Kokille, welche in vier unterschiedlichen Varianten jeweils einen Quadranten des Querschnittes veranschaulichend gezeigt sind; Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Kokille mit aufeinandergeschichteten Blechelementen, bei welcher in der linken Hälfte oben und unten je ein Flansch, indes in der rechten Hälfte nur oben ein Flansch veranschaulicht ist;
Fig. 7 einen Querschnitt durch die Kokille nach Fig. 6 auf der Höhe der Anschlussflanschen; und
Fig. 8 einen Schnitt einer weiteren Variante einer teilweise dargestellten Kokille mit einem oberen Flansch.
Fig. 1 zeigt eine Kokille 10 für eine Kokillenanordnung, welche in ans sich herkömmlicher Weise einen Formhohlraum 15 mit annähernd quadratischem Querschnitt aufweist und zur Herstellung von Knüppeln vorgesehen ist. Die Kokille 10 könnte aber im Querschnitt auch andersförmig, zum Beispiel als Kokillenrohr für einen Vorblock mit jeweils einem rechteckigen, oktogonalen, Trapez-, Doppel-T förmigen oder runden Formhohlquerschnitt ausgebildet sein. Diese Kokille 10 ist ausserdem in Richtung der durch den Strangverlauf gebildeten Ebene in bekannter Weise gebogen, was daher nicht näher erläutert ist. Zumindest der Aussenum- fang könnte in Längsrichtung auch gerade ausgebildet sein.
Erfindungsgemäss besteht diese Kokille 10 aus über ihre gesamte Höhe aufeinandergeschichteten Blechelementen 1 1 , 12, 13 als zusammengefügte Teilstücke, wobei die jeweils benachbarten Blechelemente durch eine Fügetechnik, sehr vorteilhaft durch Rühr-Reibschweissen, und/oder durch ein Lötverfahren und/oder ähnlichem zusammengefügt sind. Die Blechelemente sind jeweils über ihre gesamte, mit der dem benachbarten Blechelement in Berührung stehenden Ringfläche verschweisst. Die anderen Blechelemente 1 1 , 12 sind jeweils derart geformt, beispielsweise gestanzt oder mittels Wasserstrahl geschnitten, dass diese quer zu ihrer Längsausdehnung Öffnungen 16 aufweisen, die im zusammengebauten Zustand der Kokille 10 Kühlkanäle 17 für die Kühlung derselben bilden. Die Anordnung sowie die Anzahl der Öffnungen 16 sind den Giessparametern optimal angepasst, wobei vorteilhaft auf allen vier Seiten der Kokille solche Öffnungen 16 verteilt angeordnet sind. Am oberen als auch am unteren Ende der Kokille 10 sind Ein- und Auslässe 18 der Kühlkanäle vorgesehen, die durch entsprechende Ausnehmungen bei den Blechelementen 12 gebildet sind.
Diese aufeinandergeschichteten Blechelemente 1 1 , 12, 13 weisen eine annähernd gleiche Form auf, wobei zumindest die beiden am oberen bzw. unteren Ende befindliche Blechelemente 13 einen Abschluss bilden und daher keine Öffnungen 16 enthalten.
Mit Vorteil sind die den Formhohlraum 15 bildenden Innenflächen 15' nach dem Zusammenschweissen der Blechelemente 1 1 , 12, 13 spanabhebend durch Fräsen oder Hobeln bearbeitet, damit diese Innenflächen 15' mit einer ausreichenden Genauigkeit versehen werden können. Diese Innenflächen können vor und/ oder nach der spanabhebenden Bearbeitung galvanisch oder nach anderen Verfahren beschichtet werden.
In Fig. 2 ist eine Variante eines Blechelementes 21 als Teilstück einer Kokille veranschaulicht, welches im Unterschied zu demjenigen nach Fig. 1 abgerundete Ecken aufweist. Die Blechelemente haben am gesamten Umfang Öffnungen 16, welche nach Stapelung der Elemente wasserführende Kanäle bilden. Durch das Vorsehen von Blechelementen 1 1 , 21 ergibt sich der weitere Vorteil, dass solche Öffnungen auf einfache Weise praktisch in beliebiger Form und Anordnung hergestellt werden können.
Fig. 3 zeigt eine Kokille 30 mit einem annähernd einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Formhohlraum 35. Im Unterschied zur Kokille 10 nach Fig. 1 sind erfindungsgemäss am oberen bzw. unteren Ende der Kokille 30 Abschlussflansche aus Plattenmaterial oder aus mehreren aufeinandergeschichteten Blech-elementen 31 vorgesehen. Zwischen diesen Flanschen sind mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Teilstücke 32, 33, 34, 36 vorzugsweise aus stranggepressten Hohlprofilen eingesetzt und zusammengefügt.
Es sind hierbei vier längliche, die Ecken der Kokille bildende Teilstücke 32, 34 sowie vier längliche Teilstücke 33, 36 vorgesehen, welche jeweils im Mittelbereich der Kokille angeordnet sind. Des Weiteren sind in diesen Teilstücken 32, 33, 34, 36 Kühlkanäle 37 enthalten, zu dem Zwecke diese Teilstücke jeweils als im Querschnitt viereckige Formprofile ausgestaltet sind. Zudem sind am oberen und unteren Ende Ein- und Auslässe 38 für die Kühlflüssigkeit vorgesehen.
Es ist ebenfalls möglich, diese Ein- und Auslässe an einem der beiden Kokillen-Enden, vorzugsweise am Oberteil vorzusehen. In diesem Fall wird der Kühlwasserdurchfluss an einem der Enden umgekehrt und entweder über Kühlkanäle oder separate, dahinterliegenden Rückführungskanäle zu Auslasskanälen am anderen Ende geleitet. Die benachbarten Teilstücke und die Blech- oder Plattenelemente sind erfindungsgemäss durch Rühr-Reibschweissen und/oder durch ein Lötverfahren miteinander dicht verbunden, derart, dass die Teilstücke 32, 33, 34, 36 über ihre gesamte Länge bzw. die Blechelemente 31 rundum geschweisst und/oder gelötet sind.
Bei einer Kokille 40 gemäss Fig. 4 sind im links gezeigten Teil grössere Ecken-radien bzw. andere Varianten von Blechelementen als im rechts gezeigten veranschaulicht. Diese Kokille 40 zeichnet sich dadurch aus, dass es aus einem einteiligen, dünnwandigen inneren Rohr 41 sowie aus dieses umgebenden Teilstücken zusammengesetzt ist. Diese Teilstücke sind als wellenförmige Blechelemente 42 geformt und mit ihren entlang der Kokille 40 verlaufenden Stegen 43 durch Rühr-Reibschweissen oder ähnlichem mit der Kokille zusammengefügt, wodurch am Querschnitts- umfang Kühlkanäle 44 gebildet werden, welche jeweils mit einem nicht näher gezeigten Ein- und Auslass versehen sind.
Es ist ferner noch ein die Kokille 40 bei der links dargestellten Hälfte umgebender Blechmantel 46 angedeutet, der seinerseits via Rühr- Reibschweissen an den Blechelementen 42 befestigt ist. In diesem Fall werden zusätzliche Kühlkanäle gebildet und die Steifigkeit der dünnwandigen Kokille wird dadurch erhöht. Da die Anforderungen für die Kühlung der Eckenbereiche je nach Grösse der Eckenverrundung unterschiedlich sind.
Bei einer dünnwandigen einteiligen Kokille 60 gemäss Fig. 5 sind vier Quadranten mit unterschiedlichen Ausführungsvarianten mit und ohne Blechmantel bzw. in der linken Hälfte grosse und in der rechten Hälfte kleine Eckenradien 61 , 62 angedeutet. Am äusserem Umfang der Kokille 60 sind dabei eingearbeitete Kühlkanäle 65 vorgesehen, welche durch in verschiedenen Varianten veranschaulichte flache oder gebogene Blechelemente 66, 67 bzw. Hohlprofilabschnitte 68 verschlossen sind und so Zu- bzw. Rückführungskanäle 65' 65" bilden.
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemässen Kokille 50, welche ähnlich wie bei derjenigen nach Fig. 1 aus aufeinandergeschichteten, mit Öffnungen 56 für die Kühlkanäle versehenen Blechelemente 51 zusammengefügt ist. Bei dieser Kokille 50 ist in der linken Hälfte an seinem oberen bzw. unteren Ende je ein Flansch 53, 54 als Abschluss angeordnet, welchen radiale Öffnungen 53', 54' zugeordnet sind, mit denen die Kühlflüssigkeit beispielsweise beim unteren Flansch 54 ein- und beim oberen Flansch 53 wieder weggeführt wird. Damit kann die Kokille 50 einfach und schnell an den Kühl- wasserzu- und -ablauf angeschlossen werden. Die Anschlussöffnungen der Flansche können ebenfalls vertikal oder horizontal angeordnet sein und der Anschluss kann in dem Fall entsprechend an eine horizontale oder vertikale Wasserleitplatte erfolgen. Die Flansche 53, 54 sind vorzugsweise mehrteilig hergestellt und wiederum im Rahmen der Erfindung insbesondere durch Rühr-Reibschweissen mit den Blechelementen 51 zusammengefügt.
In der rechten Hälfte der Fig. 6 ist als Alternative nur oben ein Flansch 58 gezeigt, bei welchem der Kühlwasserzu- bzw. -ablauf 58', 58" zugeordnet sind. Der vorgesehene Kühlkanal 59 ist auf der Unterseite der Kokille wieder nach oben umgelenkt und führt dann zum Ablauf 58". Die- ser Flansch 58 könnte beispielsweise auch auf der Unterseite oder in der Mitte der Kokille angeordnet sein.
Wie in der Fig.7 gezeigt ist, können einzelne Bereiche der Kokillenkühlung, in dem Fall Ecken- Flächenbereiche, aber auch beispielsweise gebogene und gerade Kokillenseiten, separat mit Kühlwasser angespiesen und gesteuert gekühlt werden. Ebenfalls möglich ist es, die Kühlkanäle so zu führen, dass am Rohrende eine Umkehr der Durchflussrichtung stattfindet. In diesem Falle können die Zu- und Abläufe des Kühlwassers in den Flansch am oberen Kokillen-Ende integriert werden.
Fig. 8 zeigt eine weitere Variante einer teilweise dargestellten Kokille 80 mit einem oberen Flansch 81 , welcher erfindungsgemäss an das Rohr angefügt ist. Zudem sind wiederum Kühlkanäle 83 sowie Ein- bzw. Auslässe 84 vorgesehen. Die Kokille 80 kann ein- oder mehrteilig hergestellt sein, so wie dies zum Beispiel in Fig. 3 vorgesehen ist.
Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Sie könnte aber selbstverständlich noch durch andere Varianten verdeutlicht sein. So könnten beispielsweise die geschichteten Blechelemente mit einer dickeren Wandstärke versehen und die als Kühlkanäle dienenden Öffnungen horizontal in diesen partiell oder rundherum geführt sein. Als Variante könnte die Kokille gemäss Fig. 4 oder 5 statt einteilig ebenfalls aus aufeinandergeschichteten Blechelementen und/oder aus länglichen Teilstücken zusammengefügt sein.
Als Fügetechnik könnten im Prinzip auch Klebeverfahren bzw. adhäsive Verbindungen angewendet werden, zum Beispiel mit einem hochtempe- raturbeständigen Epoxid- oder Silikonkleber, einem Zweikomponenten- Kleber, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Klebers mit Metallzusätzen erhöht sein kann.
Es ist ebenfalls denkbar, die Kokille mittels Strahlschmelzverfahren, wie zum Beispiel SLM-Selective Laser Melting, oder DMLS-Direct Metal Laser Sintering ausgehend vom Metallpulver schichtweise aufzubauen, o- der dies mit Teilstücken zu verbinden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kokille zum Stranggiessen von metallischen Langprodukten mit einem runden oder polygonalen Querschnitt, welche zumindest teilweise aus einem einteiligen Rohr oder aus mehreren Teilstücken hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
als zusammengefügte Teilstücke eine Vielzahl von aufeinandergeschich- teten Blechelementen (11 , 12, 13, 21 , 31 , 51) entweder über die gesamte oder zumindest über eine bestimmte Höhe der Kokille (10, 30, 50) vorgesehen sind, wobei der übrige Teil der Kokille (30, 50) gegebenenfalls aus einem einteiligen Rohr oder aus zusammengefügten Teilstücken (32, 33, 34, 36) gebildet ist, oder dass Teilstücke (42) an der Aussensei- te einer Kokille (41 ) befestigt sind und dabei Kühlkanäle (44) für die Führung der Wasserkühlung bilden, wobei die Teilstücke durch eine Fügetechnik vorzugsweise durch Rühr-Reibschweissen und/oder durch ein Lötverfahren spaltfrei dicht zusammenfügbar sind.
2. Kokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die aufei- nandergeschichteten Blechelemente (1 1 , 12, 31 , 51) jeweils Öffnungen (16, 56) aufweisen, durch diese die Kühlkanäle für die Führung der Wasserkühlung gebildet sind.
3. Kokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechelemente (1 1 , 12, 31 , 51 ) jeweils mehrere über den Umfang verteilte Öffnungen (16, 56) aufweisen.
4. Kokille nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen und/oder am unteren Ende der Kokille (10, 30, 50) Ein- und Auslässe (18, 38) der Kühlkanäle (37) vorgesehen sind.
5. Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das oberste bzw. das unterste Blechelement (13) als Abschluss ohne Öffnungen (16) ausgebildet sind.
6. Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung der Kokille (30) verlaufende Teilstücke (32, 33, 34, 36) zusammengefügt sind.
7. Kokille nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke (32, 33, 34, 36) als Formprofile, vorzugsweise Hohlprofile, ausgebildet sind und Kühlkanäle (37, 38) enthalten bzw. diese nach Zusammenfügen bilden.
8. Kokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke (42) an der Aussenseite einer Kokille (41) wellenförmig ausgebildet und mit ihren vorstehenden Stegen (43) mit der Kokille zusammengefügt sind.
9. Kokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am oberen bzw. unteren Ende der Kokille (50) je ein Flansch (53, 54) als Ab- schluss an-geordnet ist, wobei den Flanschen radiale Öffnungen (53', 54') zugeordnet sind, mit denen die Kühlflüssigkeit beim einen Flansch eingeführt, durch die Kokille hindurch und beim anderen Flansch weggeführt wird.
10. Kokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kokille (50) ein Flansch (58) zugeordnet ist, wobei dieser Flansch (58) Öffnungen (58', 58") aufweist, mit denen die Kühlflüssigkeit beim Flansch eingeführt, durch die Kokille hindurch und endseitig umgelenkt und wieder zurück zum Flansch (58) geführt ist.
1 1. Kokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die den Formhohlraum (15) bildenden Innenflächen (15') nach dem Rühr- Reibschweissen der Blechelemente (11 , 12, 13) spanabhebend, vorzugsweise durch Fräsen oder Hobeln bearbeitet sind, damit diese Innenflächen (15') mit einer ausreichenden Genauigkeit hergestellt werden können
12. Kokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am äusserem Umfang der Kokille (60) eingearbeitete Kühlkanäle (65) und diese verschliessende flache oder gebogene Blechelemente (66, 67) bzw. Hohlprofilab-schnitte (68) unter Bildung von Zu- bzw. Rückführungskanäle (65' 65") vorgesehen sind.
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