DE10121753A1

DE10121753A1 - Continuous casting mold for production of metal strip or thin plate has funnel-shaped casting slot enclosed between two plates and having elliptical cross-section

Info

Publication number: DE10121753A1
Application number: DE2001121753
Authority: DE
Inventors: Egon Evertz; Rolf Seybold
Original assignee: Egon Evertz KG GmbH and Co
Current assignee: Egon Evertz KG GmbH and Co
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2002-11-07

Abstract

Continuous casting mold for the production of metal strip or thin plate has a funnel-shaped casting slot (14). The slot is enclosed between two plates (10, 11) and has an elliptical cross-section.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum kontinuierli chen Gießen von Metallbändern oder Dünnbrammen mit einem trich terförmig in Gießrichtung zum Format des gegossenen Stranges verjüngten Eingießbereich, mit zwei miteinander verspannten Kokillenplatten mit gewölbten taschenförmigen Breitseiten wandabschnitten.The invention relates to a continuous casting mold for continuously pour metal strips or thin slabs with a trich ter-shaped in the casting direction to the format of the cast strand tapered pouring area, with two braced together Mold plates with curved pocket-shaped broad sides wall sections.

Bereits in der DE-PS 88 79 90 werden wassergekühlte Stranggieß formen beschrieben, mit denen schmale Brammen, beispielsweise mit Abmessungen von 450 mm × 20 mm herstellbar sind. Die was sergekühlte Form zum Stranggießen besitzt eine viel größere Breite als Dicke, deren unterer Teil aus einander gegenüberste henden, parallelen Seiten- und Stirnwänden besteht, wobei die Breite der Seitenwände der länglichen rechteckigen senkrecht angeordneten Formkammer viel größer ist als diejenige der Stirnwände. Die Stirnwände des weiteren Kokillenteiles setzen sich im oberen Kokillenteil geradlinig fort, während sich die Seitenwände des oberen Kokillenteiles nach oben trichterförmig erweitern. Das Kokillenoberteil soll im Querschnitt rautenför mig ausgebildet sein.Already in DE-PS 88 79 90 water-cooled continuous casting described forms with which narrow slabs, for example with dimensions of 450 mm × 20 mm can be produced. The what chilled mold for continuous casting has a much larger one Width as thickness, the lower part of which faced each other existing, parallel side and end walls, the Width of the side walls of the oblong rectangular perpendicular arranged mold chamber is much larger than that of End walls. Place the end walls of the other part of the mold straight in the upper mold part, while the Side walls of the upper mold part funnel-shaped upwards expand. The upper part of the mold should be diamond-shaped in cross section be trained.

In der DE 36 40 525 C2 wird eine Stranggießkokille beschrieben, bei der die Breitseitenwände im Eingießbereich aus je einem ersten Abschnitt, die zueinander parallel oder nahezu parallel verlaufen, und je einem daran anschließenden auf die Dicke des Gießformates reduzierenden Abschnitt bestehen, wobei die ersten Abschnitte bis unterhalb der im Gießbereich einzustellenden Gießspiegelebene reichen sollen. Die im Gießbereich vorgesehene trichterförmig erweiterte Öffnung ist im Querschnitt trapezför mig ausgebildet. Ebenfalls entsprechend trapezförmig ausgebil dete Eingießbereiche zeigt die EP 0 300 219 B1. DE 36 40 525 C2 describes a continuous casting mold, where the broad side walls in the pouring area consist of one first section that are parallel or nearly parallel to each other run, and one subsequent to the thickness of the Casting reducing section exist, the first Sections up to below those to be set in the casting area Casting level should be enough. The one provided in the casting area The funnel-shaped opening is trapezoidal in cross-section mig trained. Also correspondingly trapezoidal The pouring areas are shown in EP 0 300 219 B1.

In der DE 43 43 124 A1 wird eine Kokille zum Stranggießen von Stahlband mit Breitseitenwänden vorgeschlagen, die im trichter förmigen Eingießbereich als konvexer Kreisbogenabschnitt und seitlich des trichterförmigen Eingießbereiches mit sich nach außen zu den Schmalseiten einander annähernden Schrägflächen ausgebildet sein sollen.DE 43 43 124 A1 describes a mold for the continuous casting of Steel tape with wide side walls proposed in the funnel shaped pouring area as a convex arc section and to the side of the funnel-shaped pouring area sloping surfaces approaching each other towards the narrow sides should be trained.

Andere Kokillenplattenformen besitzen taschenförmige gewölbte Breitseitenbereiche im Eingießbereich, deren Wölbungen durch seitliche Kreisbögen und an Tangenten- oder Wendepunkten mit diesen verbundene mittlere Kreisbögen aufweisen, deren Radien mit größerem Abstand von der Kokillenoberkante sukzessive grö ßer werden. In der EP 0 552 501 wird eine diesbezügliche Aus führungsform vorgeschlagen, bei der die Radien der seitlichen Kreisbögen von der Kokillenoberkante in einem mindestens 100 mm von der Kokillenoberkante abwärts reichenden Abschnitt des Ein gießbereiches gleichbleibend sind, vorzugsweise sogar über die gesamte Höhe des Eingießbereiches.Other mold plate shapes have pocket-shaped curved ones Broadside areas in the pouring area, whose bulges through lateral arcs and at tangent or turning points with have connected circular arcs, their radii successively larger at a greater distance from the upper edge of the mold get better. In EP 0 552 501 a related reference is made proposed a form of management in which the radii of the lateral Circular arcs from the upper edge of the mold in a minimum of 100 mm portion of the A extending from the upper edge of the mold pouring area are constant, preferably even over the total height of the pouring area.

Die mittels eines in den Eingießbereich ragenden Tauchrohres zugeführte Metallschmelze bewegt sich jedoch bei den nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen in der Strang gießkokille nicht in Form einer linearen homogenen Strömung. Erfahrungsgemäß entstehen im oberen Kokillenbereich Turbulen zen, die dazu führen können, daß mit der Schmelze beim Einlauf vermehrt Schmutzpartikel oder sonstige Verunreinigungen mitge rissen werden, die dann infolge der nicht linearen Schmelzbad bewegungen eingeschlossen werden.The by means of a dip tube protruding into the pouring area supplied molten metal, however, moves in the after Prior art embodiments in the strand pouring mold not in the form of a linear homogeneous flow. Experience has shown that turbules develop in the upper mold area zen, which can lead to the melt at the inlet increased dirt particles or other impurities are then torn as a result of the non-linear weld pool movements are included.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch einen neuarti gen Aufbau der Stranggießkokille solche Schmutzeinschlüsse zumindest weitgehend zu minimieren bzw. die Schmelzbadbewegun gen so zu richten, daß etwaige Einschlüsse im gegossenen Fer tigteil primär an der Strangoberfläche zu finden sind, wo sie durch Abschleifen oder durch zerspanenden Abtrag leicht ent fernbar sind.It is an object of the present invention by a novel such build-up of the continuous casting mold such dirt inclusions to be minimized at least to a large extent or the melt pool movement to be directed so that any inclusions in the cast Fer parts are primarily to be found on the surface of the strand where they are easily by grinding or by machining removal are distant.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die taschenförmigen Breitseitenwandabschnitte im Längsschnitt ein nicht lineares Profil besitzen.According to the invention this object is achieved in that the pocket-shaped broad side wall sections in longitudinal section have a non-linear profile.

Turbulenzen entstehen stets dann, wenn große Gradienten der Strömungsgeschwindigkeit quer zur Strömungsrichtung vorhanden sind. Der Strömungswiderstand in turbulenten Strömungen ist wesentlich größer als in laminaren Strömungen, weshalb es zu der Verwirbelung und der damit verbundenen Gefahr der Vermi schung von Schmutzpartikeln mit der Flüssigkeit bzw. den hier aus folgenden Einschlüssen führt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, das Längsprofil der Breitseitenwandabschnitte nicht mehr über die Höhe des Eingießbereiches linear zu gestalten, kann überraschenderweise einer starken Turbulenz in der Metall schmelze entgegengewirkt werden. Abhängig von der Strömungsge schwindigkeit und dem sich aus der Kokillengeometrie ergebenden Strömungswiderstand, der Schmelzbadzusammensetzung und der Schmelzbadtemperatur können Horizontalbewegungen der Schmelze erheblich minimiert werden, so daß ein verbesserter Schmelze fluß zu beobachten ist. Für die Gestaltung des Längsschnitt- Profiles eröffnen sich mehrere Möglichkeiten, von denen einige als beispielhafte Ausführungsformen in den Unteransprüchen angesprochen werden.Turbulence always arises when large gradients of the Flow velocity available across the flow direction are. The flow resistance in turbulent flows is much larger than in laminar flows, which is why it is too the turbulence and the associated risk of vermi dirt particles with the liquid or the here leads from the following inclusions. By the invention Measure, the longitudinal profile of the broad side wall sections is not to make more linear about the height of the pouring area, can surprisingly be a strong turbulence in the metal melt can be counteracted. Depending on the flow area speed and that resulting from the mold geometry Flow resistance, melt pool composition and Melt bath temperature can cause horizontal movements of the melt be significantly minimized, so that an improved melt river can be observed. For the design of the longitudinal Profiles open up several options, some of which as exemplary embodiments in the subclaims be addressed.

Das Längsschnitt-Profil kann konkav oder konvex mit einem über die Höhe der Breitseitenwandabschnitte konstantem oder sich ändernden Krümmungsradius ausgebildet sein. Des weiteren sind auch solche Profilgestaltungen wirksam, in denen sich in Strö mungsrichtung konvexe und konkave Profilabschnitte einander anschließen, wobei sich beispielsweise ein etwa sinusförmiger Verlauf der betreffenden Längsprofillinie ergeben kann. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Längs schnittprofil aus mehreren Teilstücken mit jeweils unterschied lichem Krümmungsradius zusammengesetzt sein, wobei sich ein über die gesamte Höhe entweder streng konvexer oder konkaver Verlauf oder sich anschließende konvexe und konkave Teilberei che verwenden lasse.The longitudinal section profile can be concave or convex with an over the height of the broad side wall sections constant or itself changing radius of curvature. Furthermore are also effective profile designs in which there are in Strö direction of convex and concave profile sections connect, with for example an approximately sinusoidal Course of the relevant longitudinal profile line can result. In a further embodiment of the invention, the longitudinal cut profile from several sections, each with a difference Lich radius of curvature composed, with a either strictly convex or concave over the entire height Course or subsequent convex and concave partial range che use.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind auch solche Breitseitenwandabschnitte mit einem Längsschnittprofil, das sich aus jeweils aneinandergrenzenden linearen Teilstücken zusammensetzt, die jeweils unter einem stumpfen Winkel zueinan der angeordnet sind, wobei sich insgesamt eine konkave und/oder konvexe Profilkontur ergibt. Ggf. kann zur Vermeidung von Nischen, in denen turbulente Strömungen drohen, der Übergangs bereich von jeweils linearen Teilstücken abgerundet sein. Ein geschlossen im Sinne der Erfindung sind auch solche Längs schnitt-Profile, in denen Teilbereiche konkav und/oder konvex und andere Teilbereiche linear ausgebildet sind.For the purposes of the present invention are also included such broad side wall sections with a longitudinal section profile, that is made up of adjacent linear sections composed, each at an obtuse angle which are arranged, with a total of a concave and / or convex profile contour results. Possibly. can help avoid Niches in which turbulent currents threaten, the transition range of linear sections can be rounded. a those longitudinal are also closed within the meaning of the invention cut profiles in which partial areas are concave and / or convex and other sections are linear.

Eine im wesentlichen im Querschnitt elliptische Krümmung der Breitseitenwände bewirkt, daß die an der Außenperipherie bereits verfestigte Stranggießschale im Fortlauf in der Kokille weitestgehend gleichmäßig an jedem Ort an die Kokilleninnenwand gepreßt wird, wodurch die Querverformung der Schale begünstigt und gleichermaßen ein Verklemmen verhindert sowie eine homogene Erstarrung gefördert werden.An essentially elliptical curvature in cross section of the Broad sidewalls causes that on the outer periphery continuous casting shell already solidified in the mold as far as possible evenly on the inner wall of the mold is pressed, which favors the transverse deformation of the shell and equally prevents jamming and a homogeneous Torpor be promoted.

Vorzugsweise ist der taschenförmige gewölbte Breitseitenwandab schnitt beider Kokillenplatten derart ausgestaltet, daß seine räumliche Krümmung gleich groß dem Schnitt eines schräggestell ten Zylinders mit einer planparallelen Platte ist. Dies bedeu tet, daß quer zur Gießrichtung ein entsprechend dem vorbe schriebenen Schnitt sich ergebender konvexer Eingießbereich geschaffen wird, der sich in Gießrichtung zum Dünnbrammenbreitenmaß verjüngt. Ein Vorteil einer solchen Ausbildung besteht insbesondere darin, daß die taschenförmigen Auswölbun gen gegenüber den nach dem Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen in Gießrichtung kürzer ausgebildet werden können und daß dadurch die Länge der Führung der Bramme in der Kokille mit ihrem Endquerschnitt größer wird.Preferably, the pocket-shaped curved broad side wall is off cut both mold plates designed so that its spatial curvature is the same size as the cut of an inclined frame th cylinder with a plane-parallel plate. This means tet that transversely to the casting direction according to the vorbe written section resulting convex pouring area is created, which in the casting direction to the thin slab width dimension rejuvenated. An advantage of such training consists in particular in that the pocket-shaped bulge conditions compared to those proposed according to the prior art Solutions in the casting direction can be made shorter and that thereby the length of the slab in the mold with their final cross section becomes larger.

Die Kontur zwischen der Ebene und der Tasche kann mit einem Radius zwischen 5 mm und 100 mm, vorzugsweise 20 mm versehen werden.The contour between the plane and the pocket can be done with a Radius between 5 mm and 100 mm, preferably 20 mm become.

Zur Erhöhung des Durchflußvolumens bzw. des Wärmeabflusses im Eingießbereich ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfin dung vorgesehen, daß die gewölbten Breitseitenabschnitte bis auf 2 cm bis 5 cm bis zum Randbereich (der Schmalseite) einer jeden Kokillenplatte reichen. Die mittige (und damit maximale) Tiefe der Tasche (des gewölbten Breitseitenabschnittes) beträgt 40% bis 60%, vorzugsweise 50% bis 60%, der Kokillenplatten höhe.To increase the flow volume or the heat flow in According to a further embodiment, the pouring area is the Erfin tion provided that the curved broad side sections up on 2 cm to 5 cm to the edge area (the narrow side) one each mold plate is enough. The middle (and therefore maximum) Depth of the pocket (of the curved broad side section) is 40% to 60%, preferably 50% to 60%, of the mold plates height.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Kokille außerhalb der Taschen in Gießrichtung konisch ausgebildet. Das vorzugsweise verwendete Maß der Konizität liegt zwischen 0,9.% bis 1,3% pro 1 m, insbesondere bei 1% pro 1 m.According to a further embodiment of the invention, the mold is outside the pockets in the pouring direction. The preferably used degree of conicity is between 0.9.% up to 1.3% per 1 m, especially 1% per 1 m.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenEmbodiments of the present invention are in the Drawings shown. Show it

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer aus zwei miteinander verspannten Kokillenplat ten bestehenden Stranggießkokille, Fig. 1 is a schematic perspective view of th two clamped together Kokillenplat existing continuous casting mold,

Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Stranggießkokille, Fig. 2 is a plan view of this continuous casting mold,

Fig. 3 einen Längsschnitt im Bereich der Trennfuge einer Kokillenplatte und den Schmalseitenwän den, Fig. 3 is a longitudinal section in the region of the parting line of a mold plate and the Schmalseitenwän,

Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1 und Fig. 4 is a longitudinal section along the line II in Fig. 1 and

Fig. 5 bis 10 jeweils entsprechende Längsschnitte einer Kokillenplatte. FIGS. 5 to 10 are each corresponding longitudinal sections of a mold plate.

Die Stranggießkokille besteht im wesentlichen aus zwei mitein ander verspannten Kokillenplatten 10 und 11, welche mit ihren Innenflächen Breitseitenwände bilden. Im Eingießbereich sind die Breitseitenwände taschenartig gewölbt, so daß dort ein nicht dargestelltes Tauchrohr eingeführt werden kann. Die Schmalseitenwände 12 und 13 besitzen eine deutlich kleinere Breite als die Breitseitenwände. Die in Fig. 1 mit 14 bezeich nete taschenförmige Eingießöffnung besitzt die aus Fig. 2 ersichtliche elliptische Krümmung, die sich bis auf ein Maß a von 2 cm bis 5 cm bis zum Randbereich der Breitseite erstreckt. Die teilelliptische Krümmung reicht, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, über eine Höhe h, die maximal 50% bis 60% der gesamten Kokillenplattenhöhe ist. Die jeweils gewölbten Ausneh mungen der Kokillenplatteninnenseite sind spiegelsymmetrisch zueinander - auch in ihrer räumlichen Ausgestaltung - ausgebil det. Im unteren Bereich sind die Kokillenplatteninnenseiten eben und parallel zueinander angeordnet ausgebildet.The continuous casting mold essentially consists of two mold plates 10 and 11 braced together, which form broad side walls with their inner surfaces. In the pouring area, the broad side walls are curved like a pocket, so that an immersion tube (not shown) can be inserted there. The narrow side walls 12 and 13 have a significantly smaller width than the wide side walls. The designated in Fig. 1 with 14 pocket-shaped pouring opening has the apparent from Fig. 2 elliptical curvature that extends to a dimension a of 2 cm to 5 cm to the edge region of the broadside. As can be seen from FIGS. 3 and 4, the partially elliptical curvature extends over a height h which is at most 50% to 60% of the total mold plate height. The respective curved recesses of the mold plate inside are mirror-symmetrical to each other - also in their spatial configuration - trained. In the lower area, the inner sides of the mold plates are flat and arranged parallel to one another.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der taschenförmigen Breit seitenwandabschnitte im Längsschnitt ist den Ausführungsbei spiel nach Fig. 4 bis 10 zu entnehmen. Das Längsprofil ist stets nicht linear. Wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, kann ein konkaves Profil 20 oder ein konvexes Profil 21 mit einer ein heitlichen, sich über die gesamte Höhe h erstreckenden Krümmungsrichtung gewählt werden. Die Krümmungsradien können entwe der konstant oder, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, sich in Gießrichtung betrachtet ändern. Es ist auch möglich, das in Fig. 10 dargestellte Längsprofil 22 zu wählen, das sich aus aneinanderreihenden konvexen und konkaven Bereichen unter schiedlicher Krümmung zusammensetzt. In den Ausführungsbeispie len nach Fig. 4 und 7 bis 9 wird die konvexe und/oder konkave Ausgestaltung durch jeweils aneinandergrenzende lineare Pro filabschnitte realisiert. In Fig. 1 werden hierzu drei lineare Abschnitte 23, 24 und 25 zu einem Längsprofil "aneinanderge reiht", wobei die jeweiligen aneinandergrenzenden Linearab schnitte einen stumpfen Winkel miteinander bilden. Insgesamt ergibt sich hierdurch ein konvexer Verlauf, der eine technisch äquivalente Lösung zu dem Profilverlauf 20 gemäß Fig. 5 dar stellt.The inventive design of the pocket-shaped wide side wall sections in longitudinal section can be found in the exemplary embodiment according to FIGS. 4 to 10. The longitudinal profile is always non-linear. As shown in FIGS. 5 and 6, a concave profile 20 or a convex profile 21 can be selected with a uniform direction of curvature which extends over the entire height h. The radii of curvature can either be constant or, as shown in FIGS . 5 and 6, change in the casting direction. It is also possible to choose the longitudinal profile 22 shown in FIG. 10, which is composed of adjacent convex and concave regions with different curvatures. In the Ausführungsbeispie len of FIG. 4 and 7 to 9, the convex and / or concave configuration is realized by filabschnitte each adjacent linear Pro. In Fig. 1, three linear sections 23 , 24 and 25 are "strung together" to form a longitudinal profile, the respective adjacent Linearab sections forming an obtuse angle with each other. Overall, this results in a convex course, which represents a technically equivalent solution to the profile course 20 according to FIG. 5.

Nach Fig. 7 sind Profilverläufe vorgesehen, in denen sich an einen konkaven Bereich 26 ein konvexer Bereich 28 anschließt. Der Übergangsbereich 27 bildet den Wendepunkt von einer konka ven zu einer konvexen Krümmung. Wie aus dieser Figur ersicht lich, ist der Krümmungsradius im oberen und im untersten Bereich relativ zu den mittleren Bereichen deutlich größer gewählt.According to FIG. 7, profile profiles are provided in which a convex region 28 adjoins a concave region 26 . The transition region 27 forms the turning point from a concave to a convex curvature. As can be seen from this figure, the radius of curvature is chosen to be significantly larger in the upper and lower areas relative to the central areas.

Fig. 8 zeigt einen im wesentlichen konvexen Verlauf, der durch vier aneinandergrenzende lineare Profilbereiche 29 bis 32 rea lisiert ist. Einen etwa dem Profil nach Fig. 7 entsprechenden Profilverlauf zeigt Fig. 9, in dem jeweilige Linearstücke 33 bis 36 erkennbar sind, die unter einem Winkel aneinandergren zen, der von 180° verschieden ist. Fig. 8 shows a substantially convex course, which is realized by four adjacent linear profile regions 29 to 32 . A profile profile corresponding approximately to the profile according to FIG. 7 is shown in FIG. 9, in which respective linear pieces 33 to 36 can be seen which zen together at an angle which is different from 180 °.

Claims

1. Continuous casting mold for the continuous casting of metal strips or thin slabs with a funnel-shaped in the casting direction to the format of the cast strand tapered pouring area, with two clamped mold plates 10 , 11 with curved pocket-shaped broad sides wall sections, characterized in that the pocket-shaped broad side wall sections in longitudinal section have a non-linear profile.

2. Continuous casting mold according to claim 1, characterized in that the longitudinal section profile is convex ( 21 ) and / or kon kav ( 20 ) is curved.

3. Continuous casting mold according to claim 1 or 2, characterized in that the longitudinal section profile is composed of several sections ( 22 ; 26 , 27 , 28 ) each with a different radius of curvature, the curvature ( 26 ) preferably being concave in the upper mold region and in the region below is convex.

4. Continuous casting mold according to one of claims 1 to 3, characterized in that the convex or concave shape is formed by adjacent linear sections ( 23 to 25 ; 29 to 32 ; 33 to 36 ), which are each arranged at an obtuse angle to one another ,

5. Continuous casting mold according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pocket-shaped wide side wall sections in cross section have an elliptical curvature ( 17 ).