DE102006037728A1 - Mold for the continuous casting of liquid metal, in particular of steel materials - Google Patents
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Abstract
Eine Kokille (1) zum Stranggießen von flüssigem Metall, insbesondere von Stahlwerkstoffen, besitzt Kokillenwände (1a, 1b, ...) aus einem Substitutionswerkstoff (7) als Kupfer-Ersatz, wobei auf der Flüssigmetallseite (5) eine hochwärmeleitende und hochtemperaturbeständige Schutzschicht (8) aufgebracht ist und auf der rückwärtigen Kaltseite (6) Kühlmittelkanäle (4a) innerhalb der Kokillenwand-Dicke (1b) vorgesehen sind, die beabstandet mit Kühlmittelzuleitungen (9) und Kühlmittelableitungen (10) verbunden sind, wobei die Kokillenwände in Dickenrichtung einen Wärmedurchgangs-Koeffizienten (K) in der Größenanordnung von 2 bis 20 W/m<SUP>2</SUP> K aufweisen.A mold (1) for continuous casting of liquid metal, in particular of steel materials, has mold walls (1a, 1b,...) Of a substitution material (7) as copper replacement, wherein on the liquid metal side (5) a highly heat-conductive and high-temperature resistant protective layer (5). 8) is applied and on the rear cold side (6) coolant channels (4a) within the mold wall thickness (1b) are provided, which are spaced with coolant supply lines (9) and coolant discharge lines (10) are connected, wherein the mold walls in the thickness direction, a heat transfer Having coefficients (K) in the order of 2 to 20 W / m <SUP> 2 </ SUP> K.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kokille zum Stranggießen von flüssigem Metall, insbesondere von Stahlwerkstoffen, deren Kokillenwände aus Platten oder plattenähnlichen Formteilen hergestellt oder als eine Rohrkokille geformt sind, wobei zumindest eine Kokillenwand aus Stahlwerkstoff besteht, und Kühlmedienführungen an der dem Flüssigmetall abgewandten rückwärtigen Kaltseite vorgesehen sind.The The invention relates to a mold for the continuous casting of liquid metal, in particular of Steel materials whose mold walls are made of plates or plate-like Molded or manufactured as a tubular mold, wherein at least one mold wall made of steel material, and cooling media guides at the liquid metal facing away rear cold side are provided.
Eine
solche Kokille ist aus der
Das Kokillenplattenmaterial besteht in der derzeitigen praktischen Anwendung aus kompaktem Kupfer oder Kupferlegierungen. Diese Kupferplatten sind auf einen Stahl-Wasser-Kasten aufgeschraubt. Die Kupferplatten sind entweder nicht beschichtet, zonenweise oder ganz beschichtet mit Chrom, Nickel oder Cr/Ni-Legierungen. Die Eigenschaften bestehen aus einem schnellen und mengenmäßig hohen Wärmeabfluss aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer. Die bereits angedeuteten Nachteile sind, dass Kupfer durch seine Weichheit einen hohen Verschleiß aufweist und ein neues Ausrichten der gesamten Kokille nach einem Überarbeiten der verschlissenen Kupferplatten notwendig macht.The Chill plate material is currently in practical use made of compact copper or copper alloys. These copper plates are screwed onto a steel water box. The copper plates are either uncoated, zoned or fully coated with Chrome, nickel or Cr / Ni alloys. The properties consist of a fast and quantitatively high heat loss due to the high thermal conductivity of Copper. The already indicated disadvantages are that copper through its softness has a high wear and a new leveling the entire mold after a reworking makes the worn copper plates necessary.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch weitgehendes Vermeiden der Verwendung des Werkstoffes Kupfer oder Kupferlegierungen standfestere Kokillenwände zu schaffen, die nicht oder nur in geringem Umfang im Betrieb nachgearbeitet werden müssen und ein wiederholtes Ausrichten der gesamten Kokille erübrigen.Of the Invention is based on the object by largely avoiding the use of the material copper or copper alloys more stable mold walls not or only to a limited extent reworked in the company Need to become and a repeated alignment of the entire mold is unnecessary.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kokillenwand auf ihrer der dem flüssigen Metall zugewandten Seite mit einer hoch wärmeleitenden und hoch temperaturbeständigen Schutzschicht überzogen ist; und die Kokillenwand mit der Schutzschicht in Dickenrichtung von ihrer Warmseite zu ihrer Kaltseite, insbesondere im Bereich der Kühlmittelkanäle, einen Wärmedurchgangskoeffizienten in der Größenordnung von 2 bis 20 W/m2 ρ K aufweist.The stated object is achieved in that the mold wall is coated on its side facing the liquid metal side with a highly thermally conductive and high temperature resistant protective layer; and the mold wall with the protective layer in the thickness direction from its hot side to its cold side, in particular in the region of the coolant channels, a heat transfer coefficient in the order of 2 to 20 W / m 2 ρ K has.
Die Vorteile sind die Einsparung von teuerem, verhältnismäßig verschleißträchtigem Kupfer und eine dennoch dauerstandfeste Kokillenwand, die nach einer gewissen Anzahl von Abgießprozessen nicht nachgearbeitet werden muss, sondern allenfalls eine neue Schutzschicht erhält und ohne ein erneutes Ausrichten wieder in die übrige Kokillenbaugruppe eingebaut werden kann. Dadurch wird die Ausfallzeit einer Kokille verkürzt und es können weniger Kokillen für eine Stranggießanlage bereitgehalten werden, was erhebliche Betriebskosten erspart. Dabei bedeu tet es eine beachtliche Vereinfachung, dass die Kokilienplattenmaße unverändert bleiben.The Advantages are the saving of expensive, relatively wear-prone Copper and a permanent permanent mold wall, which after a certain number of Abgießprozessen not must be reworked, but at most a new layer of protection receives and reinstalled in the rest of the mold assembly without reorienting can be. As a result, the downtime of a mold is shortened and it can less molds for a continuous casting plant be kept ready, which saves considerable operating costs. This means tet It is a considerable simplification that the Kokilienplattenmaße remain unchanged.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Substitutionswerkstoff aus Stahlwerkstoff, Aluminiumlegierungen, Keramik oder deren Schichtkombinationen besteht.In Embodiment of the invention is provided that the substitution material made of steel material, aluminum alloys, ceramics or their layer combinations consists.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in den Schichtkombinationen ein geringer Anteil von Kupferteilchen enthalten ist, der Volumenmäßig 30% bis 50% nicht übersteigt.To Another embodiment of the invention is proposed that in the layer combinations a small proportion of copper particles containing 30% by volume does not exceed 50%.
Andere Merkmale bestehen darin, dass die Breite und/oder Tiefe und/oder Querschnittsform der in den Substitutionswerkstoff eingearbeiteten Kühlmittelkanäle für die Wärmeabfuhr bzw. die Temperaturregelung bei den gegossenen Gießsträngen in Abhängigkeit von deren Größe bzw. deren Querschnitt oder in Abhängigkeit von Gießparametern geeignet dimensioniert sind.Other Features are that the width and / or depth and / or Cross-sectional shape of incorporated in the substitution material Coolant channels for heat dissipation or the temperature control in the cast casting strands in dependence of their size or their cross section or depending casting parameters are suitably dimensioned.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die wärmeleitende und temperaturfeste Schutzschicht auf der Flüssigmetallseite der Trägerplatte aus metallischen, nichtmetallischen Überzügen oder schichtweisen Kombinationen gebildet ist.Farther is provided that the heat-conducting and temperature-resistant protective layer on the liquid metal side of the carrier plate from metallic, non-metallic coatings or layer-by-layer combinations is formed.
Dabei ist ein die Wärmeleiteigenschaften des Substitutionswerkstoffes unterstützendes Kriterium dadurch gegeben, dass die Affinität bzw. Haftung zwischen der hoch wärmeleitenden und hoch temperaturfesten Schutzschicht und dem Substitutionswerkstoff möglichst hoch und zwischen der Schutzschicht und dem jeweiligen Gießwerkstoff möglichst gering ist.there is a heat conduction properties of the Substitution material supporting Criterion given by the fact that the affinity or liability between the highly thermally conductive and high temperature resistant protective layer and the substitution material preferably high and between the protective layer and the respective casting material as low as possible is.
Eine Verbesserung besteht noch darin, dass die Kokillenwand unmittelbar auf einen Wasserkasten dicht aufgesetzt ist und mittels einer Vielzahl von Zugankern gegen die Grundplatte und die Deckplatte des Wasserkastens verspannt ist, wobei die Breite bzw. Tiefe der Kühlmedienführung innerhalb der Kokillenwand gebildet und mittels der durchgehend ebenen Grundplatte des Wasserkastens verschlossen ist.A Improvement consists in the fact that the mold wall immediately is placed tightly on a water tank and by means of a variety of tie rods against the base plate and the cover plate of the water box is clamped, wherein the width or depth of the cooling medium guide within the mold wall formed and by means of the continuous flat base plate of the water box is closed.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.In the drawing are exemplary embodiments The invention is illustrated schematically and will be explained in more detail below.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Kokille
Die
Kokillenwände
Die
Kokillenwände
sind auf der Flüssigmetallseite
Die
derart beschichtete Kokillenwand ist auf ihrer rückwärtigen Kaltseite
Der
Wärmedurchgangs-Koeffizient
K wird wie folgt definiert: worin bedeuten: definiert als der Wärmedurchgangs-Koeffizient Wärmeleitfähigkeiten der Materialien,
aus denen sich die Kokillenwand zusammensetzen (Grundmaterial und
Beschichtungen)
I[m] = Schichtdicken der Werkstoffe, aus denen
sich die Kokillenwand zusammensetzen (Grundmaterial und Beschichtungen) Wärmeübergangs-Koeffizient an der
Kaltseite
I [m] = layer thickness of the materials that make up the mold wall (base material and coatings) Heat transfer coefficient on the cold side
Eine
Anpassung der Wärmeleiteigenschaften
kann ferner dadurch erfolgen, dass die in den Substitutionswerkstoff
Eine
Anpassungsfähigkeit
der jeweiligen Gießmetall-Temperatur
an die Kokillenwand -Eigenschaften ergibt sich noch dadurch, dass
die temperaturfeste Schutzschicht
Die
vorstehenden Werte für
den Wärmeübergang,
die Wärmeleitfähigkeit
und die Temperaturbeständigkeit
werden dadurch unterstützt,
dass die kompakte Kokillenwand unmittelbar auf einen Wasserkasten
- 11
- Kokille zum Stranggießenmold for continuous casting
- 1a1a
- Kokillen(breitseiten)wandMolds (broadsides) wall
- 1b1b
- KokillenwanddickeKokillenwanddicke
- 1c1c
- Gießspiegelmeniscus
- 1d1d
- TauchausgußA submerged nozzle
- 1818
- Schlackeschichtslag layer
- 33
- SchutzwerkstoffProtective material
- 4a4a
- KühlmedienkanalCooling media channel
- 4b4b
- Kühlmittel führender Abschnittcoolant leading section
- 55
- Flüssigmetall(seite)Liquid metal (side)
- 66
- Kaltseitecold side
- 77
- SubstitutionswerkstoffSubstitution material
- 7a7a
- Schichtkombinationlayer combination
- 88th
- Schutzschichtprotective layer
- 99
- KühlmittelzuleitungCoolant supply
- 1010
- KühlmittelableitungCoolant discharge
- 1111
- Kühlmittelcoolant
- 1212
- Breite/Tiefe des KühlmittelkanalsWidth depth of the coolant channel
- 1313
- metallischer/nichtmetallischer Überzugmetallic / non-metallic coating
- 1414
- Gießrichtungcasting
- 1515
- Wasserkastencistern
- 15a15a
- Grundplattebaseplate
- 15b15b
- Deckplattecover plate
- 1616
- Zugankertie rods
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