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Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille, umfassend eine Anzahl Kokillenwände, die mit ihren Innenseiten eine Gießoberfläche bilden, wobei mindestens eine der Innenseiten mit einer Profilierung versehen ist, so dass die Innenseite eine nicht-ebene Form aufweist.
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Im Stand der Technik sind vielfältige Ausgestaltungen von Stranggießkokillen bekannt. Dabei sind bereits vielfältige Anstrengungen unternommen worden, die Oberflächentopographie der Kokillenwand zu modifizieren, um ein verbessertes Gießbild zu erreichen.
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Die
WO 99/12675 A1 zeigt eine Stranggießkokille, die schmale Kokillenwände aufweist, die über einen Zentralbereich konvex ausgebildet sind; im Randbereich ragt die Oberfläche spitzenartig aus der Basisgeometire der Wandung heraus.
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Ziel der diversen vorbekannten Ausformungen der Kokillenwandungen ist es zumeist, eine möglichst geringe Gefahr von Kantenrissen im Produkt zu erreichen. Trotz der diversen vorbekannten Lösungen ist es nach wie vor problematisch, dass es relativ leicht zu kantennahen Rissen in der Bramme kommt.
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Auf der anderen Seite ist der nicht vermeidbare Verschleiß der Kokille bzw. deren Kupferplatten relativ hoch, so dass dies zu entsprechend geringen Standzeiten der Kokille führt. Durch besagten Verschleiß, d. h. Abrieb der aus Kupfer bestehenden Seitenwände, entstehend zudem Verunreinigungen der Brammenoberfläche durch Kupferpartikel, was Qualitätsprobleme hervorruft. Besonders problematisch ist der zunehmende Verschleiß der Schmalseitenkupferplatten am Kokillenaustritt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießkokille vorzuschlagen, die die genannten Nachteile vermeidet. Demgemäß soll eine Minimierung bzw. Vermeidung von kantennahen Rissen im Produkt erreicht werden. Weiterhin soll eine längere Standzeit der Kokille und insbesondere deren Kupferplatten erreicht werden, vor allem der Schmalseiten der Kokille. Durch verringerten Verschleiß soll auch die Verunreinigung der Brammenoberfläche mit Kupferpartikeln reduziert werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Profilierung versehene Innenseite einen Zentralbereich aufweist, der sich über die Höhe und über mindestens die halbe Breite der Innenseite erstreckt, wobei die Oberfläche der Innenseite in den sich an den Zentralbereich anschließenden Seitenbereichen der Innenseite in Richtung normal auf die Kokillenwand zumindest abschnittsweise gegenüber der Oberfläche der Innenseite im Zentralbereich versetzt ist, wobei sich der Versatz über die Höhe der Stranggießkokille verändert.
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Der Zentralbereich ist dabei bevorzugt eben ausgebildet.
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Der Versatz kann durch in Richtung normal auf die Kokillenwand gegenüber dem Zentralbereich erhabene und/oder zurückgesetzte Abschnitte gebildet werden. Er schließt bevorzugt stetig an den Zentralbereich an.
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Der Versatz verläuft gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung über der Breitenkoordinate der Kokillenwand linear und schließt mit einem Übergangsradius an den Zentralbereich an.
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Möglich ist es auch, dass der Versatz einer Funktion (y = A(x, z)) in Form eines Polynoms (z. B. dritter, vierter oder fünfter Ordnung) gehorcht, das die Größe des Versatzes in Richtung normal auf die Kokillenwand über der Breitenkoordinate der Kokillenwand und der Höhenkoordinate der Stranggießkokille definiert.
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Der Versatz ist bevorzugt im oberen Bereich der Stranggießkokille größer als im unteren Bereich der Kokille. Der Versatz kann insbesondere im oberen Bereich der Höhe der Stranggießkokille über das Niveau des Zentralbereichs erhaben und im unteren Bereich der Höhe der Stranggießkokille gegenüber dem Niveau des Zentralbereichs zurückgesetzt sein.
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Die Änderung des Versatzes über die Höhe der Stranggießkokille ist bevorzugt in der unteren Hälfte der Stranggießkokille größer ist als in der oberen Hälfte derselben.
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Die Stranggießkokille hat zumeist zwei breite Seiten und zwei schmale Seiten, wobei die schmalen Seiten mit besagtem Versatz versehen sind. Die langen Seiten können frei von besagter Profilierung sein.
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Die Erfindung eignet sich für alle Arten von Kokillen, insbesondere für Brammenkokillen und Vorblockkokillen.
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Die Erfindung stellt also darauf ab, die Kupferplatte der Schmalseite der Kokille im Seitenbereich mit einer veränderlichen Profilierung zu versehen, die bevorzugt als Funktion n-ten Grades (n z. B. 3, 4, 5 oder 6) gewählt wird. Deren Ausprägung schwächt sich von oben nach unten über die Kokillenlänge bzw. -höhe ab.
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Der genannte Versatz nimmt bei Fortschreitung von oben nach unten ständig ab oder bleibt zumindest konstant, d. h. das Herausragen der Kokillenwandung im Seitenbereich in Richtung Bramme nimmt von oben nach unten ständig ab. Diese Rücknahme des Versatzes ist besonders vorteilhaft in der unteren Hälfte der Kokille konzentriert, wo aufgrund der anwachsenden Strangschalendicke und des größeren ferrostatischen Drucks mit erhöhtem Verschleiß zu rechnen ist. Demgemäß ergibt sich durch die vorgeschlagene Ausformung ein geringerer Verschleiß der Schmalseitenkupferplatte im Austrittsbereich der Kokille. Damit verbunden ist eine geringere Gefahr des Abtrags von Kupferbasismaterial ins Produkt, d. h. sog. Sternchenrisse (Star Cracks) auf dem Produkt können vermieden bzw. reduziert werden.
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Die Seitenbereiche weisen also mindestens einen Versatz gegenüber der planaren Fläche der Schmalseitenkupferplatte im Zentralbereich auf. Die Zentralfläche verbleibt bevorzugt über mindestens 2/3 der Kokillenlänge mit konstanter Neigung und eben.
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Die Variation der Seitenbereiche über der Höhe kann dabei so erfolgen, dass ein zunehmend negativer Versatz des Seitenprofils (d. h. eine Rücknahme der Oberfläche von der Bramme weg) zum Kokillenaustritt hin vorgesehen wird.
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Die vorgeschlagene Gestaltung der Kupferplattenwandung der Schmalseiten erlaubt es in vorteilhafter Weise, dass im oberen Bereich der Kokille die Bramme an den Schmalseiten optimal geformt wird, während durch die vorgeschlagene Ausformung im unteren Bereich der Kokille die Bramme reibungsarm und für das Werkzeug verschleißarm anliegt. Die spezielle vorgeschlagene Konturierung der Kanten der gegossenen Brammen reduziert vorteilhaft die Rissneigung der Bramme. Die Kantenbereiche von Brammen risssensibler Stahlgüten können so durch den Einsatz der vorgeschlagenen optimierten Schmalseitenplatten bezüglich einer verminderter Rissanzahl oder Rissausprägung verbessert werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 schematisch eine Stranggießkokille in der Seitenansicht,
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2 die Stranggießkokille nach 1 in der Draufsicht,
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3a die Vorderansicht einer Kupferplatte, die die Schmalseite der Stranggießkokille bildet, nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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3b die zu 3a zugehörige Seitenansicht der Kupferplatte,
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3c die zu 3a zugehörige Draufsicht auf die Kupferplatte,
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3d die Einzelheit „A“ gemäß 3c,
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4a die Vorderansicht einer Kupferplatte, die die Schmalseite der Stranggießkokille bildet, nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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4b die zu 4a zugehörige Seitenansicht der Kupferplatte,
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4c die zu 4a zugehörige Draufsicht auf die Kupferplatte,
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4d die Einzelheit „A“ gemäß 4c,
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5a die Vorderansicht einer Kupferplatte, die die Schmalseite der Stranggießkokille bildet, nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
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5b die zu 5a zugehörige Seitenansicht der Kupferplatte,
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5c die zu 5a zugehörige Draufsicht auf die Kupferplatte und
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5d die Einzelheit „A“ gemäß 5c.
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In 1 und 2 ist eine Stranggießkokille 1 skizziert, die aus vier Kokillenwänden 2, 3 besteht. Dabei sind zwei breite Seiten 9 und zwei schmale Seiten 10 der Kokille 1 vorhanden. Es ergibt sich eine Innenseite 4 der vier Kokillenwände 2, 3, die die Formung der zu gießenden Bramme definiert. Die Höhe der Kokille 1 bzw. der Kokillenwände 2, 3 ist mit L angegeben. Die Höhenkoordinate ist z.
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Details einer der Kokillenwände sind aus den 3a bis 3d ersichtlich, wo eine Kupferplatte einer der schmalen Seiten 10 der Kokille 1 in der Vorderansicht, in der Seitenansicht und in der Draufsicht (bzw. vergrößert in 3d) zu sehen ist. Die dem Inneren der Kokille zugewandte Innenseite 4 ist mit einer Profilierung 5 versehen. Die Profilierung zeichnet sich dadurch aus, dass es einen mittigen Zentralbereich 6 gibt, der eben gestaltet ist. An den Zentralbereich 6 schließen sich seitlich und symmetrisch zum Zentralbereich 6 Seitenbereiche 7 an.
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Die Profilierung 5 wird aus den verschiedenen Schnitten 1 im Kreis bis 5 im Kreis ersichtlich, die in 3a markiert sind und zu den entsprechend markierten Verläufen in 3d korrespondieren. Demgemäß ist zu erkennen, dass die Profilierung 5 durch einen Versatz 8 bestimmt ist, der sich über der Höhe der Kokille, also über der Koordinate z, verändert. Während im oberen Bereich der Kokille (s. hierzu Schnitt 1 im Kreis) der Versatz 8 gegenüber der Oberfläche des ebenen Zentralbereichs 6 hervorragt bzw. übersteht, d. h. einen positiven Wert für die Koordinate y normal zur Oberfläche 4 der Kupferplatte aufweist, nimmt der Versatz 8 mit abnehmender Höhe der Kokille (also mit zunehmender Koordinate z) immer weiter ab. Ganz unten – s. den Schnitt 5 im Kreis – ist die Oberfläche der Innenseite 4 sogar gegenüber dem Zentralbereich 7 zurückgenommen. In Höhe des Schnitts 4 im Kreis liegt jedoch ein insgesamt ebener Verlauf der Innenseite 4 über die gesamte Breite S der Kokillenwand vor.
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Zur Ausformung des Versatzes 8 ist festzustellen, dass dieser im wesentlichen linear ausgebildet ist, wobei der Übergang zwischen dem Zentralbereich 6 und dem Seitenbereich 7 durch einen Übergangsradius R charakterisiert ist. Generell kann der Verlauf y = A(x, z) als Polynom höherer Ordnung dargestellt werden, so dass sich (weitgehend) der genannte Kurvenverlauf ergibt, der sich in den Figuren zeigt. Die Koordinate y ist dabei die Richtung normal auf die Kokillenwand, während die Koordinate x die Richtung der Breitenkoordinate der Kokillenwand angibt.
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Wesentlich ist in jedem Falle, dass die mit der Profilierung 5 versehene Innenseite 4 den Zentralbereich 6 aufweist, der sich über die gesamte Höhe L und über mindestens die halbe Breite S der Innenseite 4 erstreckt. Die Oberfläche der Innenseite 4 in den sich an den Zentralbereich 6 anschließenden Seitenbereichen 7 der Innenseite 4 in Richtung normal, d. h. in y-Richtung, auf die Kokillenwand ist jedenfalls abschnittsweise gegenüber der Oberfläche der Innenseite 4 im Zentralbereich 6 versetzt; der Versatz verändert sich aber über die Höhe, d. h. in z-Richtung, der Stranggießkokille.
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Gesehen werden kann in 3a noch folgendes: Die Breite des Randbereichs 7, die mit K angegeben ist, kann sich über die Höhe der Kokille verändern. Demgemäß muss auch nicht der Zentralbereich 6 eine konstante Breite haben.
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In den 4a bis 4d und in den 5a bis 5d sind alternative Ausgestaltungen der Kokillenwandung dargestellt. Wiederum ist für verschiedene Schnitte (1 im Kreis bis 5 im Kreis) der Verlauf des Versatzes 8 (in 4d bzw. 5d) angegeben. Ersichtlich ist hieraus, dass es verschiedene Varianten der vorgeschlagenen Idee gibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stranggießkokille
- 2
- Kokillenwand
- 3
- Kokillenwand
- 4
- Innenseite
- 5
- Profilierung
- 6
- Zentralbereich
- 7
- Seitenbereich
- 8
- Versatz
- 9
- breite Seite der Kokille
- 10
- schmale Seite der Kokille
- L
- Höhe der Kokillenwand
- S
- Breite der Kokillenwand
- x
- Koordinate / Richtung der Breitenkoordinate der Kokillenwand
- y
- Koordinate / Richtung normal auf die Kokillenwand
- z
- Koordinate / Richtung in Höhe der Kokillenwand
- R
- Übergangsradius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 99/12675 A1 [0003]
- EP 0875312 A1 [0004]
- EP 0958871 B1 [0004]
- WO 96/33034 A1 [0004]
- DE 4138642 A1 [0004]
- DE 3501422 C2 [0004]
- WO 2011/039083 A1 [0004]
- EP 0179364 B1 [0004]
- DE 102007054911 A1 [0004]
- JP 56041051 A [0004]
