DE102005042370A1

DE102005042370A1 - Bauteil für eine Stranggießkokille und Verfahren zur Herstellung des Bauteils

Info

Publication number: DE102005042370A1
Application number: DE102005042370A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr. Girgensohn; Olaf Thamke; Volker Tiepelmann
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-03-15
Also published as: UA93885C2; ZA200801376B; CA2621792A1; RU2417858C2; JP2009506896A; CN101257986A; RU2008113198A; KR20080041254A; TW200714389A; EP1922166A1; WO2007028501A1; US20090114363A1

Abstract

Bei einem Bauteil (1) für eine Stranggießkokille, wie Wasserkasten, Adapterplatte usw., an dem eine Kupferplatte befestigt ist, ist das Bauteil (1) aus mindestens zwei Einzelelementen (2, 3, 4, 6, 7) aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet. DOLLAR A Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles für eine Stranggießkokille.

Description

Bauteil für eine Stranggießkokille und Verfahren zur Herstellung des Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Stranggießkokille, wie Wasserkasten, Adapterplatte usw., an dem eine Kupferplatte befestigt ist und ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils.
In Stranggießkokillen werden elektromagnetische Bremsen oder Rührer eingesetzt, um die Strömung in der Kokille, besonders im Bereich des Gießspiegels zu beeinflussen. Die elektromagnetischen Bremsen oder Rührer bestehen aus Magnetkernen aus einem ferromagnetischen Material, welche ganz oder teilweise mit Magnetspulen umwickelt sind. Magnetkerne und Spulen können auf verschiedene Weise angeordnet und miteinander verschaltet sein, um die gewünschte Beeinflussung der Strömung in der Kokille zu erreichen.
Bekannte Lösungen sehen vor, Teile der Kokille, wie den Wasserkasten, zur Führung und Beeinflussung des Magnetflusses zu nutzen. Dieses geschieht insbesondere dann, wenn der Magnetfluss nur in einzelnen Bereichen der Kokille wirksam sein soll.
Weiterhin ist der Abstand zwischen dem ferromagnetischen Kern und der Schmelze in der Kokille so gering wie möglich zu halten, weil die Stärke des Magnetfeldes mit dem Abstand überproportional abnimmt.

Aus der WO 2004/022 264 A1 ist beispielsweise eine elektromagnetische Bremsvorrichtung für in eine Stranggießkokille einströmende Stahlschmelze bekannt. Diese umfasst mindestens eine Magnetspule mit einem den Kokillenbreitseiten zuordenbaren ferromagnetischen Kern. Dabei besteht der Kern einerseits aus einem die Magnetspule aufnehmenden, im Abstand zu den Breitseitenwänden verfahrbaren Hauptteil, und andererseits aus in den Wasserkästen der Kokille fest angeordneten Zusatzteilen, wobei die Kernteile in zusammengefahrener Betriebsposition U-förmige Joche zur Ausbildung eines geschlossenen Magnetflusses, und in auseinander gefahrener Position eine Unterbrechung des Magnetflusses ergeben.

Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießen von Metallen mit einer elektromagnetischen Bremse ist aus der EP 1 214 165 B1 bekannt. Dabei umfasst die Bremse zumindest zwei Magnetkerne, die auf einer Seite einer Form angeordnet und daran befestigt sind, und ein Joch, das abnehmbar mit den beiden Magnetkernen verbunden ist und diese verbindet, wobei das Joch zumindest eine Wicklung im Wesentlichen zwischen den beiden Magnetkernen, die durch das Joch verbunden sind, trägt. Die Wicklung um das Joch ist derart gewickelt, dass die Zentralachse der Wicklung im Wesentlichen parallel zu einer Längsseite der Form ist, das die Zentralachse der Wicklung sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Gussrichtung in der Form erstreckt, dass die Magnetkerne permanent an der Form befestigt sind, und dass die Magnetkerne im Wesentlichen die gesamte Breite der Form mit Ausnahme eines zentralen Abschnittes der Form bedecken.

Bei diesen bekannten Ausführungen sind die ferromagnetischen Kerne im Wasserkasten so angeordnet, dass über die Kokillenbreite ein unterschiedlich starkes Magnetfeld erzeugt wird.

In der EP 0 679 115 B2 wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Knüppeln und Vorblöcken aus Metallschmelze mittels einer Vorrichtung beschrieben, wobei die Vorrichtung eine Gießform aufweist, in die Metallschmelze durch einen Vorgang des offenen Gießens der Metallschmelze eingeführt wird. Die Durchführung eines Induktionsrührens in der Metallschmelze umfasst ein elektromagnetisches Induzieren des Rührens von geschmolzenem Metall mit einer Intensität, die normalerweise zu einer Turbulenz in dem geschmolzenen Metall einschließlich seiner freien Oberfläche führt, durch Anlegen eines rotierenden Magnetfeldes an das geschmolzene Metall, und Anlegen eines zweiten rotierenden Magnetfeldes, das von einer von der das erste Magnetfeld liefernden Quelle getrennten Quelle und an einer Stelle stromaufwärts des Rührens erzeugt wird, wobei das erste rotierende Magnetfeld in derselben Richtung rotiert wie die Rotationsrichtung des ersten Feldes, um die Rührbewegung im Bereich der freien Oberfläche zu verstärken, aber ein Drehmoment auf das geschmolzene Metall ausübt, welches niedriger ist als das von dem ersten Feld ausgeübte Drehmoment.

Dieses Dokument beschreibt unterschiedliche Magnetfelder über die Kokillenhöhe für elektromagnetische Rührer.

Aus der EP 0 820 824 B1 ist eine Stranggießanlage mit einem im Bereich der Stranggießkokille ausgebildeten Magnetfeld bekannt, wobei jeder Zentralkern eines Magneten von Spulenwicklungen umschlossen ist und die Zentralkerne durch ein die Kokille umgebendes Joch miteinander verbunden sind. Dabei besitzt von den eingesetzten Magneten jeder Magnet einen Zentralkern, der sich kokillenseitig in mindestens einen oberen Kern für ein oberes Magnetfeld und einen unteren Kern für ein unteres Magnetfeld teilt, wodurch ein im Betrieb entstehendes Magnetfeld in Bezug auf die Stranggießkokille in mindestens ein oberes und ein unteres Magnetfeld aufgeteilt wird.

Eine ähnliche Vorrichtung mit in einem Abstand angeordneten Magneten ist aus der EP 0 922 512 A1 bekannt.

Bei diesen Ausführungen wird der flüssige Stahl in Gießrichtung nur in einzelnen Bereichen durch das Magnetfeld gebremst.

Sowohl für Brammen- als auch für Dünnbrammengießmaschinen gibt es konstruktive Lösungen, bei denen Kupferplatten einer Kokille nicht direkt auf dem Wasserkasten befestigt werden, sondern an einer Adapterplatte befestigt sind. Für CSP-Trichterkokillen ist dies in der DE 195 81 604 T1 beschrieben. Kupferplatte und Adapterplatte können dann als Kassette zusammen ausgebaut und überarbeitet werden. Allerdings muss die Adapterplatte eine gewisse Dicke aufweisen, damit sie genügend Stabilität besitzt, um von der Kupferplatte nicht zu stark verformt zu werden. Durch die zu berücksichtigende Dicke der Adapterplatte wird der Abstand zwischen Magnetkern und flüssigem Stahl vergrößert. Für Anlagen mit elektromagnetischer Bremse bestehen die bekannten Adapterplatten aus unmagnetischem, austhenitischem Edelstahl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Bauteile einer Stranggießkokille wie Wasserkasten, Adapterplatte usw. so auszubilden und zu vereinfachen, dass die Stärke des Magnetfeldes vergrößert und die Wirksamkeit des Magnetfeldes verbessert wird sowie die oben genannten Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus mindestens zwei unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet ist, wobei ein Werkstoff magnetisch und der andere Werkstoff unmagnetisch ist.

Weitere Ausgestaltungen des Bauteils ergeben sich aus den diesbezüglichen Unteransprüchen.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils. Das Bauteil wird erfindungsgemäß durch Schweißen hergestellt, indem mindestens ein magnetisches Einzelelement mit einem unmagnetischen Einzelelement verbunden wird.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den diesbezüglichen Unteransprüchen.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass auch dickwandige Bauteile aus Werkstoffen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften durch Schweißen hergestellt werden können. Dabei ist es wichtig, dass während des Schweißens, bei der anschließenden Bearbeitung der Bauteile und im Gießbetrieb Eigenspannungen nicht dazu führen, dass sich die Bauteile verwerfen. Fehlstellen, Lunker und Risse in der Schweißnaht müssen ebenfalls vermieden werden.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung wird das Elektroschlacke-Schweißen eingesetzt. Bei diesem Schweiß – Verfahren wird zwischen den beiden zu verschweißenden Einzelelementen, die in einem Abstand von einigen mm zueinander angeordnet sind, ein Schmelzbad erzeugt. Die jeweiligen Oberflächen der Einzelelemente werden bei Kontakt mit der Schmelze teilweise flüssig. Zusätzlich wird dem Schmelzbad Schweißdraht zugeführt. Entsprechend der Menge des zugeführten Schweißdrahtes wird das Volumen zwischen den Einzelelementen langsam von unten nach oben gefüllt. Dabei erstarrt das Schmelzbad kontinuierlich. Bei der Herstellung des Bauteils wird in Nahtlängsrichtung geschweißt.

Als Werkstoffe für die Einzelelemente des Bauteils können beispielsweise ferromagnetische Kohlenstoffstähle mit einem unmagnetischen, austhenitischen Stahl vorgesehen werden.

Besonders geeignet sind die Werkstoffe X6CrNiMoTi17-12-2 und S355.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von sehr schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 in Vorderansicht ein Bauteil (Adapterplatte) gemäß der Erfindung und
2 in geschnittener Ansicht ein Schnitt- und Schliffbild von zwei durch Schweißen verbundene Einzelelemente.
In 1 ist in Vorderansicht ein erfindungsgemäßes Bauteil, beispielsweise eine Adapterplatte 1 dargestellt. Die einteilige Adapterplatte 1 wird, in Gießrichtung 12 gesehen, durch Einzelelemente 2, 3, 4 gebildet, die beispielsweise durch Schweißen zusammengefügt werden. Die Einzelelemente 2 und 4 bestehen aus einem unmagnetischen Stahl, das Einzelelement 3 aus einem ferromagnetischem Stahl. Die Breite der Einzelelemente 2, 3, 4 ist abhängig von der gewünschten Lage des Gießspiegels in der Stranggießkokille (nicht dargestellt). Nach dem Zusammenschweißen der Einzelelemente 2, 3, 4 wird die Adapterplatte 1 mit Durchgangsbohrungen oder Gewindebohrungen 5 ausgestattet, um eine Kupferplatte (nicht dargestellt) daran zu befestigen.
2 zeigt in einem Schnitt- und Schliffbild die drei verschiedenen Bereiche einer erfindungsgemäßen Adapterplatte. Auf der rechten Seite ist beispielsweise ein Einzelelement 6 aus einem unmagnetischen, austhenitischen Edelstahl (X6CrNiMoTi17-12-2) und auf der linken Seite ein Einzelelement 7 aus einem ferromagnetischer Kohlenstoff -Stahl (S355) zu sehen. Zwischen der rechten Einzelelement 6 und dem linken Einzelelement 7 befindet sich ein weiterer Bereich, die eigentliche Schweißnaht 8. Der ursprünglich eingestellte Abstand 9 zwischen den beiden Einzelelementen 6, 7 ist kleiner als die entstandene Schweißnaht 8 und die ursprünglich rechtwinklige Nahtgeometrie zwischen den Einzelelementen 6, 7 hat sich tonnenförmige aufgeweitet. Die Trennlinien 10, 11 zwischen der Schweißnaht 8 und den Einzelelementen 6, 7 verläuft auf beiden Seiten ähnlich.
Der gesamte Bereich der Schweißnaht 8 hat die gleichen magnetischen Eigenschaften wie der austhenitische Edelstahl. In den mechanischen Kennwerten der Schweißverbindung finden sich Eigenschaften von beiden Grundstählen wieder.

1: Adapterplatte
2: Einzelelement
3: Einzelelement
4: Einzelelement
5: Bohrungen
6: rechtes Einzelelement
7: linkes Einzelelement
8: Schweißnaht
9: Abstand
10: Trennlinie
11: Trennlinie
12: Gießrichtung

Claims

Bauteil (1) für eine Stranggießkokille, wie Wasserkasten, Adapterplatte usw., an dem eine Kupferplatte befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) aus mindestens zwei Einzelelementen (2, 3, 4, 6, 7) aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet ist.
Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelelement (2, 3, 4, 6, 7 ) aus einem ferromagnetischen Kohlenstoffstahl und das andere Einzelelement (2, 3, 4, 6, 7) aus einem unmagnetischen, austhenitischen Stahl ausgebildet ist.
Bauteil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelelement (2, 3, 4, 6, 7) aus dem Werkstoff X6CrNiMoTi17-12-2 und das andere Einzelelement (2, 3, 4, 6, 7) aus dem Werkstoff S355 ausgebildet ist.
Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Einzelelement (2, 3, 4, 6, 7), in Gießrichtung gesehen, in Höhe des Gießspiegels angeordnet ausgebildet ist.
Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) aus Einzelelementen (2, 3, 4, 6, 7) zusammengeschweißt ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles für eine Stranggießkokille, insbesondere eines Bauteiles nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) durch Schweißen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) durch ein Elektroschlacke – Schweißen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Nahtlängsrichtung geschweißt wird.