CH641984A5

CH641984A5 - Stranggiesskokille fuer metalle.

Info

Publication number: CH641984A5
Application number: CH965879A
Authority: CH
Inventors: Erling Roller; Ulrich Katschinski; Franz-Peter Feuchter
Original assignee: Krupp Gmbh
Priority date: 1978-11-02
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1984-03-30
Also published as: GB2034218A; AT376155B; GB2034218B; DE2847581A1; DE2847581C2; ATA707679A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggiesskokille für Metalle insbesondere für Kupfer und Kupferlegierungen, mit im Querschnitt rechteckförmigem Formhohlraum, bestehend aus einem den Formhohlraum umschliessenden Graphitblock und parallel zu dessen Längsachse angeordneten Kühlrohren, die Bestandteil eines Kühlkreislaufes und mittels mit ihrem Zu- und Ablaufabschnitt verbundener Kompensatoren einzeln und nachgiebig an der Aussenfläche des Graphitblocks in Anlage gehalten sind, wobei die Kompensatoren gleichzeitig an die bezüglich des Graphitblocks ortsfesten Teile der Kühleinrichtung angeschlossen sind.

Der Ausdruck «nachgiebig» soll dabei zum Ausdruck bringen, dass jedes Kühlrohr in der Weise mit der zugehörigen Kühlanlage verbunden ist, dass es sich in jeder beliebigen Richtung, d.h. insbesondere auch horizontal und vertikal, bewegen und jeder Verschiebung des Graphitblocks folgen kann, ohne den Kontakt mit diesem zu verlieren. Die Verbindung der Kühlrohre mit der zugehörigen Kühlanlage ist insbesondere auch in der Weise ausgebildet, dass die Kühlrohre bezüglich der Aussenfläche des Graphitblocks Bewegungen ausführen können, dabei aber immer an diesem in Anlage gehalten sind. Die nachgiebige Verbindung kann beispielsweise durch ein flexibles oder elastisches Rohr oder durch ineinander verschiebbare Rohrabschnitte verwirklicht werden.

Beim Stranggiessen von Kupfer und Kupferlegierungen -insbesondere auch bei horizontaler Giessweise - hat sich die er.

Verwendung von Graphit aufgrund dessen guter Schmiereigenschaft bei ausreichender Wärmeleitfähigkeit als Kokillenwerkstoff bewährt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 217 556 ist eine Vollgraphitkokille bekannt, in deren Kühlbohrungen mit Über- ' grosse Kühlrohre eingepasst sind. Die unter Federspannung an der Bohrungswandung anliegenden Kühlrohre*sind mit Längenausdehnungsrippen versehen, die verhindern sollen, dass - bedingt durch die unterschiedliche Ausdehnung von

Kupfer und Graphit bei hohen Betriebstemperaturen - auf den Graphit ein zu grosser Druck ausgeübt wird. Die bekannte Bauart weist im Gegensatz zu anderen Graphitkokillen - bei denen die Graphithülse von einem wassergekühlten s Kupfermantel umschlossen ist und bei denen, insbesondere bei rechteckförmigem Formhohlraum, die Gefahr besteht, dass sich der Graphiteinsatz vom Kupfermantel ablöst - den Vorteil auf, dass immer eine sichere Anlage der Kühlrohre am Kokillenwerkstoff gewährleistet ist; ihr Nachteil besteht io jedoch darin, dass sie ausserordentlich empfindlich und kostspielig ist. Insbesondere ist die Bearbeitung des Graphitblockes wie auch das Einarbeiten der Kühlbohrungen mit einem hohen Aufwand verbunden, wobei die Gefahr besteht, dass der Graphit beim Einpassen der Kühlrohre in die Kühl-15 bohrungen beschädigt wird. Da ein Ausbau der in die Kühlbohrungen eingesetzten Kühlrohre wirtschaftlich kaum vertretbar ist, der Graphit jedoch einem verhältnismässig hohen Verschleiss unterliegt, zieht der Einsatz der bekannten Kokille hohe Kosten nach sich. Es erscheint daher allenfalls 2o möglich, die bekannte Kokille zur Erzeugung grossformati-ger Stränge bei vertikaler Giessweise einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggiesskokille zu schaffen, welche ebenso wie die bekannte Kokille ständig eine einwandfreie Kühlung des Graphitblocks 25 gewährleistet, deren Einsatz anderseits aber einen wesentlich geringeren Aufwand erforderlich macht dis der Einsatz der bekannten Kokille. Insbesondere soll die neu vorgeschlagene Stranggiesskokille in der Weise ausgebildet sein, dass die in die Betriebskosten der Stranggiessanlage eingehenden Kokil-30 lenkosten verhältnismässig niedrig gehalten werden können.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Stranggiesskokille der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dass diese die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsgedanke besteht also darin, dass 35 die Aussenfläche des Graphitblocks glatt ausgebildet und dass zumindest auf eine der aneinander anliegenden Flächen eine Schicht aus Wärmeleitpaste aufgebracht ist.

Der Ausdruck «glatt» soll dabei verdeutlichen, dass die Aussenfläche, ggf. auch die Einzelflächen, des Graphitblocks 40 durchgehend ausgebildet sind, d.h. keinerlei Aussparungen, Vertiefungen, Nuten oder dergleichen aufweisen.

Die Verwendung einer Wärmeleitpaste - insbesondere einer Paste auf Silikonbasis - hat den Vorteil, dass auch bei geringeren Ansprüchen an die Oberflächengüte der in Be-45 tracht kommenden Berührungsflächen, d.h. der Anlagefläche der Kühlrohre und der Aussenfläche des Graphitblocks, ein ausreichender Wärmeübergang erzielt wird.

Falls der Graphitblock rechteckförmig, d.h. rechteckig oder quadratisch, ausgebildet ist, weist er also vier glatte so Einzelflächen auf, an denen die Kühlrohre flächig anliegen. Die Kühlrohre weisen vorzugsweise zumindest auf der dem Graphitblock zugewandten Seite eine Fläche auf, die derjenigen des Graphitblocks angepasst ist; sie weisen also beispielsweise einen rechteckförmigen oder einen halbkreisför-55 migen Aussenquerschnitt auf.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

6o Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine neuartige Stranggiesskokille und

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt quer zur Längsachse der Kokille.

Die neuartige Stranggiesskokille weist als tragendes Ele-65 ment einen Tragrahmen 1 mit einer Bodenplatte 1' und oberen Tragplatten 1" auf, an denen Gewindebolzen 2 bzw. 3 befestigt sind. Mit den oberen Gewindebolzen 3 ist unter Zwischenschaltung angeschweisster Platten 4' bzw. 5' ein

oberes Zulaufrohr 4 bzw. ein oberes Ablaufrohr 5 verschraubt; an den unteren Gewindebolzen 2 ist unter Zwischenschaltung angeschweisster Platten 6' bzw. 7' ein Zulaufrohr 6 bzw. ein Ablaufrohr 7 in entsprechender Weise befestigt.

An die Zulauf- und Ablaufrohre sind in Richtung auf den Graphitblock 8 - vorzugsweise in regelmässigen Abständen - Rohrstutzen 4", 5" usw. angeschweisst, an die sich U-förmige Rohrsysteme anschliessen (die den unteren Ablaufrohren 7 zugeordneten Rohrstutzen sind nicht dargestellt). Diese bestehen jeweils aus zwei Metallkompensatoren 9,

zwei Rohrkrümmern 10 und einem geraden Kühlrohr 11 mit rechteckförmigem Aussen- und Innenquerschnitt, dessen Längsachse 11' parallel zur Längsachse 8' des Graphitblocks 8 verläuft.

Die Metallkompensatoren 9 sind über eine an ihnen befestigte Gewindebuchse 12 und eine Überwurfmutter 13 einstellbar mit den jeweils zugehörigen Rohrstutzen 4", 5" usw. verbunden. Das Zulaufrohr 4 ist in Zulaufrichtung des Kühlwassers (Pfeil 14) mit einem Mengenregelventil 15 mit Wassermengenmessung 16 versehen; in die Ablaufleitung 5 sind in Abiaufrichtung (Pfeil 17) ein Manometer 18 und ein Regelventil 19 eingebaut. Das untere Zulaufrohr 6 bzw. das untere Ablaufrohr 7 sind mit entsprechenden Einrichtungen ausgestattet, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.

Der Graphitblock 8 - der einen rechteckigen Aussenquerschnitt aufweist und aus einem Ober- und einem Unterteil 8" bzw. 8"' besteht - ist über Gewindebolzen 20 in dem starren Tragrahmen 1 gehalten. Die Teile 8" und 8'" sind unter Zwischenschaltung von Spannplatten 21 mittels Spannmuttern 22 gegeneinander verspannt und umschlies-sen einen rechteckigen Formhohlraum 23.

Das Ober- und Unterteil des Graphitblocks 8 ist auf der jeweils nach aussen weisenden Seite mit einer glatten Einzelfläche 24' bzw. 24" versehen, die parallel zueinander und parallel zur Längsachse 8' verlaufen. Die geraden Kühlrohre werden ausserhalb des Bereichs der Rohrkrümmer 10 unter leichter Vorspannung - welche durch die Metallkompensatoren 9 erzeugt wird - an den Einzelflächen 24' bzw. 24" in Anlage gehalten, und zwar jeweils über ihre glatten Aussen-flächen 11" bzw. 11'", die dem Graphitblock 8 zugewandt sind.

Falls die Kühlrohre 11 - wie aus Fig. 1 ersichtlich - kürzer sind als die Längenabmessung des Graphitblocks 8, ist dieser im Bereich der Rohrkrümmer 11, d.h. im Bereich seines vorderen und hinteren Endabschnitts, mit Absätzen 25 versehen; diese sind zweckmässigerweise so bemessen, dass die Bewegungsmöglichkeit der Kühlrohre 11 und der zugehörigen Rohrkrümmer 10 bezüglich des Graphitblocks nicht behindert wird.

Vorzugsweise stimmt die wirksame Länge der Kühlrohre 11 mit der Länge des Graphitblocks 8 überein, so dass die Rohrkrümmer 10 ausserhalb des Graphitblocks liegen und dieser durchgehende glatte Einzelflächen 24' und 24" aufweist.

Nach Öffnen der Regelventile 19 kann an den zugehörigen Manometern 18 der im Kühlkreislauf herrschende Kühlflüssigkeitsdruck abgelesen werden. Da sich die Metallkom-

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pensatoren 9 unter der Wirkung des hydrostatischen Drucks in Richtung ihrer Längsachse ausdehnen, werden die Kühlrohre 11 über ihre Auflageflächen 11" bzw. 11'" elastisch an den Einzelflächen 24' bzw. 24" in Anlage gehalten. Während des Betriebes der Durchlaufkokille ist somit stets ein inniger Kontakt zwischen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 vorhanden; eine Trennung zwischen den Kühlrohren und dem Graphitblock aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der miteinander in Berührung stehenden Bauelemente kann - bedingt durch die mittels der Metallkompensatoren verwirklichte freie Beweglichkeit der Kühlrohre in jeder Richtung, d.h. insbesondere auch bezüglich der Einzelflächen 24' und 24" - nicht eintreten.

Um auch dann einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Kühlrohren 11 und dem Graphitblock 8 sicherzustellen, wenn die miteinander in Berührung stehenden Flächen 11" bzw. 1Y" und 24' bzw. 24" keine ausreichende Oberflächengüte aufweisen, wird zumindest jeweils auf eine dieser Berührflächen eine Wärmeleitpaste vorzugsweise auf Silikonbasis aufgebracht. Die Wärmeleitpaste soll zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 auch dann aufgebracht werden, wenn die jeweiligen Berührflächen eine ausreichende Oberflächengüte aufweisen.

Da der Kühlflüssigkeitsdruck bei mittels der Mengen-regelventile 15 vorgegebener Durchflussmenge in weiten Grenzen fein reguliert werden kann, ist eine entsprechend feine Einstellung der durch die Kühlrohre 11 ausgeübten Anpresskraft möglich; eine unerwünschte Verformung des Graphitblocks 8 kann daher auch dann vermieden werden, wenn dieser eine sehr grosse Breite aufweist. Die neu vorgeschlagene Stranggiesskokille ist daher für das Vergiessen breiter Stränge besonders geeignet.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform kann vorteilhaft dadurch ergänzt werden, dass der Graphitblock 8 auch an den Schmalseiten mit Kühlrohren versehen ist, die in der vorstehend beschriebenen Weise an Zulauf-und Ablaufrohre angeschlossen sind. Eine derartige Ausbildung der Stranggiesskokille kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn warmwalzfähige Platten mit einer Dicke zwischen 80 und 250 mm vergossen werden sollen.

Anstelle der bereits beschriebenen Metallkompensatoren können auch andere Ausgleichseinrichtungen Verwendung finden, soweit diese in ausreichendem Umfang eine freie Einstellung der Kühlrohre 11 in jeder Richtung zulassen. Die Erfindung baut dabei auf der Erkenntnis auf, dass ein Graphitblock auch dann ausreichend gekühlt werden kann,

wenn die Kühlrohre von aussen her her flächig an ihm in Anlage gehalten werden. Diese Anordnung hat den grossen Vorteil, dass der Graphitblock als einfacher und damit billig herzustellender geometrischer Körper aufgebaut werden kann und das Auswechseln des Graphitblocks ohne Schwierigkeiten vor sich geht.

Zur Erhöhung der Kühlleistung - und damit der Giess-leistung der Durchlaufkokille - kann die oben beschriebene, indirekt gekühlte Durchlaufkokille im Bereich des Stirnabschnitts des Graphitblocks zusätzlich mit einem Direktkühlsystem ausgestattet sein.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

641 984 PATENTANSPRÜCHE

1. Stranggiesskokille für Metalle, insbesondere für Kupfer und Kupferlegierungen, mit im Querschnitt rechteckför-migem Formhohlraum, bestehend aus einem den Formhohlraum umschliessenden Graphitblock und parallel zu dessen Längsachse angeordneten Kühlrohren, die Bestandteil eines Kühlkreislaufes und mittels mit ihrem Zu- und Ablaufabschnitt verbundener Kompensatoren einzeln und nachgiebig an der Aussenfläche des Graphitblocks in Anlage gehalten sind, wobei die Kompensatoren gleichzeitig an die bezüglich des Graphitblocks ortsfesten Teile der Kühleinrichtung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche (24', 24") des Graphitblocks (8) glatt ausgebildet und dass zumindest auf eine der aneinander anliegenden Flächen (11" bzw. 1Y", 24' bzw. 24") eine Schicht aus Wärmeleitpaste aufgebracht ist.

2. Stranggiesskokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (11) auf der dem Graphitblock (8) zugewandten Seite eine Fläche aufweisen, die derjenigen des Graphitblocks angepasst ist.

3. Stranggiesskokille nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlrohr (11) einen rechteckförmigen Aussenquerschnitt aufweist.

4. Stranggiesskokille nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlrohr (11) einen halbkreisförmigen Aussenquerschnitt aufweist.