DE102011114556A1

DE102011114556A1 - Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte zum Stranggießen von Metallen oder Metalllegierungen

Info

Publication number: DE102011114556A1
Application number: DE102011114556A
Authority: DE
Inventors: Egon Evertz; Ralf Evertz; Stefan Evertz
Original assignee: Egon Evertz KG GmbH and Co
Current assignee: Egon Evertz KG GmbH and Co
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte zum Stranggießen von Metallen oder Metalllegierungen, mit einer Beschichtung aus elektrolytisch aufgetragenem Kupfer auf der Kokilleninnenwand oder der dem Gießstrang zugewandten Kokillenplattenseite und mit mindestens einem Thermoelement zur Temperaturmessung. Erfindungsgemäß ist die Verbindungsstelle der beiden Thermoschenkel des Thermoelementes in der Kupfer-Beschichtung angeordnet, vorzugsweise in einem Abstand von 0,1 mm bis 3 mm von der Kokillenplatteninnenseite oder von der Kokilleninnenwand.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte zum Stranggießen von Metallen oder Metalllegierungen, mit einer Beschichtung aus elektrolytisch aufgetragenem Kupfer auf der Kokilleninnenwand oder der dem Gießstrang zugewandten Kokillenplattenseite und mit mindestens einem Thermoelement zur Temperaturmessung.
Bereits in der WO 2011/038704 A2 wird eine Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte der eingangs genannten Art beschrieben, die eine elektrolytisch aufgetragene Kupferschicht besitzt. Eine solche Ausbildung der Kupfer-Kokille erhöht die Verschleißbeständigkeit. Die Dicke der Cu-Beschichtung liegt zwischen 1 mm und 25 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 15 mm.
Darüber hinaus ist es bekannt, die Kupfer-Kokille zu kühlen. Hierzu besitzt die Kokille entweder Kanäle mit einer Wasserzufuhr und einer Wasserabfuhr oder an der Kokillenaußenseite Rippen, auf die eine Abdeckplatte aufgeschraubt wird. Zwischen den Rippen liegen Kanäle, die zur entsprechenden Wasserführung dienen. Um die Kühlung den tatsächlichen Verhältnissen optimal anpassen zu können, ist es erforderlich, die Temperatur der Kokille zu messen. Insbesondere im Bereich des sogenannten Gießspiegels, der durch die Zu- und Ablaufgeschwindigkeit des in die Kokille eingeleiteten Flüssigstahls bestimmt wird, kommt der Temperaturführung eine entscheidende Bedeutung zu. Die Genauigkeit der Temperaturmessung an der Kokilleninnenseite hängt von einer Reihe von Faktoren ab. So hat sich in der Praxis herausgestellt, dass Temperaturfühler, die in einer Bohrung der Kokillenwand lose einliegend angeordnet sind, inexakte Messergebnisse liefern, je nachdem, ob der temperatursensitive Fühler Kontakt zur Bohrungswand hat oder nicht; im letztgenannten Fall entsteht ein Luftpolster, das eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Metall hat.
In der DE 34 36 331 A1 wird eine Einrichtung zur Temperaturmessung in Stranggießkokillen mittels Thermoelementen vorgeschlagen, deren Thermodrähte jeweils in Querbohrungen der Metallwände angeordnet sind. Diese Querbohrungen sind mittels einer auf der der Metallschmelze zugewandten Metallwand aufgebrachten temperatur- und verschleißfesten Schutzschicht bzw. Schutzwand mit einer Schicht bzw. Wanddicke von 0,25 mm bis 4 mm verschlossen. Als Material für diese Schutzschicht werden Nickel, Chrom oder ähnlich hochwärmeleitende Metalllegierungen genannt, die auch galvanisch aufgetragen werden können. Gegebenenfalls kann auch die Schutzschicht selbst als eines der beiden Thermometalle dienen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte der eingangs genannten Art anzugeben, die in verbesserter Weise die Temperaturmessung mittels Thermoelementen ermöglicht.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Verbindungsstelle der beiden Thermoschenkel des Thermoelementes in der Kupfer-Beschichtung angeordnet ist, vorzugsweise in einem Abstand von 0,1 mm bis 3 mm von Kokillenplatteninnenseite oder von der Kokillenwand entfernt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die thermosensitive Verbindungsstelle der Thermoelementdrähte nächstmöglich an der Innenseite der Kokille anzuordnen, womit schnellstmöglich Temperaturschwankungen an der Kokilleninnenseite feststellbar sind. Die aufgalvanisierte Kupferschicht hat eine gute Leitfähigkeit, aufgrund der in Anbetracht des geringen Weges von der Oberfläche zur thermosensitiven Stelle des Thermoelementes praktisch verzögerungsfrei Temperaturschwankungen an der Kokilleninnenseite feststellbar sind. Die Temperaturmessungen lassen sich somit in idealer Weise für die Steuerung der für die Kokillenkühlung zugeführten Wassermenge und Durchflussgeschwindigkeit, die über den Wasserdruck steuerbar ist, verwenden. Auf diese Weise ergibt sich eine ideale Regelung, die sowohl positive Effekte auf die Stranggussqualität als auch auf die Materialschonung der Kokille hat.
Damit die Steuerung oder Regelung des Wasserkreislaufs nicht nur von einem Messwert abhängt, werden vorzugsweise mehrere Thermoelemente nebeneinander angeordnet, insbesondere in einem Abstand von 10 cm bis 20 cm voneinander entfernt.
Nach einer weiteren Entwicklung ist vorgesehen, dass in unterschiedlichen Abständen von der Kokilleninnenwand oder Kokillenplatteninneinseite mehrere Thermoelemente angeordnet sind. Schließlich sind die Thermoelemente vorzugsweise im Bereich des Gießspiegels, nämlich 15 bis 20 cm unter und 15 bis 20 cm über die Gießspiegel angeordnet. In einem besonderen Ausführungsbeispiel ergibt sich somit auf jeder Kokillenplatteninnenseite in diskreten Abständen eine Matrix von Thermoelementen, welche die Temperatur in unmittelbarer Kokillenwandinnenseitennähe sowie auch die Temperaturgradienten zu entfernteren Abständen von der Heißseite messen lassen. Die gestaffelte Anordnung von mehreren Thermoelementen hintereinander dient insbesondere dazu, die Wärmeableitung von der Heißseite zur Kaltseite zu kontrollieren, um extreme Wärmespannungen, wie sie in Folge von hohen Temperaturdifferenzen auftreten können, in der Kokillenwandung zu vermeiden.
Die matrixartige Anordnung von mehreren Thermoelementen nebeneinander und hintereinander besitzt zudem den Vorteil, dass der Ausfall von einzelnen Thermoelementen zu verkraften bzw. kompensierbar ist und nicht den Totalausfall der Kühlflüssigkeitsregelung zur Folge hat. Selbst eine mechanisch bedingte Zerstörung eines Meßpunktes eines Thermoelementes ist somit ohne tiefgreifende Folgen für die Temperaturregelung, da die Temperaturmessung in diesem Fall von den übrigen Thermoelementen noch ausreichend gewährleistet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 und 2 jeweils eine Teilquerschnittsansicht einer Kokillenplatte mit eine Reihe von mehreren nebeneinander geordneten Thermoelementen und
3 und 4 entsprechende Teilquerschnittsansichten von Kokillenplatten mit mehreren nebeneinander und mehreren hintereinander angeordneten Thermoelementen.
Zu der Ausbildung von Kokillen und Kokillenplatten wird auf den seit langem bekannten Stand der Technik verwiesen. Eine Stranggießkokille zum kontinuierlichen Gießen von Metallbändern oder Dünnbrammen ist beispielsweise in den Unterlagen der DE 201 02 524 U1 dargestellt und beschrieben. Die Kokillenplatteninnenseiten sind jeweils mit einer Kupferschicht von 3 bis 10 mm versehen.
Diese Kupferschicht ist in 1 bis 4 mit 10 bezeichnet. Im Abstand d von der Kokilleninnenwandseite 11 befinden sich die Schweiß- oder Lötperlen 12 der Thermoelementschenkel 13, 14. Dieser Abstand d sollte geringstmöglich, vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 3 mm liegen.
Wie aus 1 ersichtlich, sind mehrere Thermoelemente (in der Darstellung 6 Thermoelemente) nebeneinander um eine angenommene mittlere Gießspiegelhöhe angeordnet. Die einzelnen Messstellen 12 liegen in einem Abstand D zueinander, der von Thermoelementspitze zu Thermoelementspitze äquidistant ist.
Die Ausführungsform nach 3 und 4 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Ausführungsform lediglich dadurch, dass jeweils mehrere Thermoelemente 15, 16, 17 hintereinander angeordnet sind, d. h. dass deren temperatursensitiven Spitzen in unterschiedlichen Abständen zur Kokilleninnenwand 11 angeordnet sind, wobei die Abstände D1 oder D2 gemäß 4 gleichgroß oder unterschiedlich groß sein können. Insgesamt ergibt sich somit, wie 3 zu entnehmen, ein Raster von 3 hintereinander angeordneten Gruppen von Thermoelementen, die im Bereich des Gießspiegels der Stranggießkokille eine optimale Temperaturmessung und diese als Stellgröße für die Wasserführung erlauben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/038704 A2 [0002]
DE 3436331 A1 [0004]
DE 20102524 U1 [0014]

Claims

Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte zum Stranggießen von Metallen oder Metall-Legierungen, mit einer Beschichtung aus elektrolytisch aufgetragenem Kupfer auf der Kokilleninnenwand oder der dem Gießstrang zugewandten Kokillenplattenseite und mit mindestens einem Thermoelement zur Temperaturmessung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle der beiden Thermoschenkel des Thermoelementes in der Kupfer Beschichtung angeordnet ist, vorzugsweise in einem Abstand von 0,1 mm bis 3 mm von der Kokillenplatteninnenseite oder von der Kokilleninnenwand.
Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nebeneinander, vorzugsweise in einem Abstand von 10 cm bis 20 cm, mehrere Thermoelemente angeordnet sind.
Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Abständen von der Kokilleninnenwand oder Kokillenplatteinnenseite mehrere Thermoelemente angeordnet sind.
Kupfer-Kokille oder Kupfer-Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelemente im Bereich des Gießspiegels, nämlich vorzugsweise 15 cm bis 20 cm unter und über dem Gießspiegel angeordnet sind.