DE1092613B - Stranggiesskokille - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfahrung hat beim Stranggießen von schmelzflüssigen metallischen Werkstoffen, insbesondere bei Eisen und Stahl, gelehrt, daß die Frage der Haltbarkeit der Kokillen weniger eine Frage des direkten Verschleißes als vielmehr eine Frage der auftretenden Verwerfungen ist. Diese Verwerfungen sind die Folgeerscheinungen von Spannungen, die durch den naturbedingten Temperaturgradienten in der Kokillenwand sowie durch über Umfang und Länge der Kokille unterschiedliche Wandtemperaturen bei der Abführung der Wärme aus dem schmelzflüssigen Werkstoff durch die Kokillenwandungen ausgelöst werden.

Außer durch Querschnittsveränderungen machen sich diese Verwerfungen besonders bei den vielfach aus einzelnen Wandungen und/oder Wandungsteilen zusammengesetzten Kokillen insofern unangenehm bemerkbar, als sie ein Klaffen der Stoßkanten hervorrufen. In diese aufklaffenden Stoßkanten dringt der schmelzflüssige Werkstoff ein, erkaltet schnell und verhindert so die einwandfreie Abführung des Stranges, was so weit gehen kann, daß der Strang hängenbleibt und abreißt.

Solche Verwerfungen machen zwar die Kokille nicht direkt unbrauchbar, bedingen aber, daß die Kokille ausgebaut und ihre Wandungen gerichtet werden müssen, mit anderen Worten, diese Kokille fällt für die Zeit ihrer Wiederinstandsetzung aus und verursacht durch den Ein- und Ausbau und auch das Richten der Wandungen einen zusätzlichen Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand. Den bekannten vorbeugenden Maßnahmen durch besondere Einspannung der Kokillen bzw. ihrer Wandungen entsprechende Stoßkantenausbildung usw. war nur ein teilweiser Erfolg beschieden.

Es sind zwar Kokillen (einteilig) bekannt, die innerhalb der Kokillenwand eine größere Anzahl von Kanälen aufweisen. Im Gegensatz zu der Erfindung handelt es sich jedoch bei dieser bekannten Ausführungsfarm um seitlich geschlossene Kühlkanäle, die ausschließlich parallel zur Strangachse verlaufen und von oben nach unten vom Kühlwasser durchströmt werden. Das Problem der Erfindung, nämlich das Verhüten von Verwerfungen, kann durch diese Anordnung nicht gelöst werden.

Die Erfindung geht von Stranggießkokillen aus, die aus mehreren Kokillenwandplatten zusammengesetzt sind, und sie besteht in der Anordnung enger, nach außen offener, in Längs- und in Umfangsrichtung verlaufender Schlitze innerhalb einer Kokillenwandplatteneinheit. Die Tiefe der Schlitze beträgt beispielsweise bei einer 50 mm starken Platte 40 mm. Die Schlitze sollen nicht bis zum Rand der Platte reichen, sondern nur im Mittelfeld der Kokillenwand vorgesehen werden, so daß praktisch ein ungeschlitzter Stranggießkokille

Anmelder:

Mannesmann Aktiengesellschaft,
Düsseldorf, Mannesmanmifer 1 b

Dr.-Ing. Adolf Bungeroth und Dr.-Ing. Erwin Scheufeie,

Duisburg-Huckingen,
sind als Erfinder genannt worden

Rahmen bestehenbleibt. Die Abstände der Schlitze voneinander in der Vertikalen und in der Horizontalen richten sich im wesentlichen nach Form und Abmessung der Gesamtkokillenwand, sie sollen aber in der Horizontalen nicht größer als etwa 50 mm und in der Vertikalen nicht größer als etwa 150 mm sein. Die Schlitze selbst sollen so eng sein, daß das Kühlwasser in ihnen kaum zirkuliert und also auch dementsprechend wenig kühlt, d. h. das Temperaturgefälle über die gesamte Plattendicke soll nicht gestört sein.

Da im Gießspiegelbereich das Temperaturgefälle in der Kokillenwand am größten ist, aber zum unteren Kokillenende hin wegen des sich bildenden Luftspaltes zwischen Strangoberfläche und Kokillenwand fortlaufend kleiner wird, kann man zum unteren Ende der Kokillenwand den Abstand der Schlitze voneinander größer halten als im Gießspiegelbereich. Ähnliches gilt auch für den Umfang der Kokille, da der Temperaturgradient in der Wandmitte am größten ist.

Wenn man davon ausgeht, daß normalerweise über die Plattendicke ein Temperaturgefälle von etwa 200° C besteht, so hat man nun in der nicht geschlitzten, z. B. 10 mm starken Restwand einen Temperaturgradienten von nur etwa 40° C. Bei genügend kleinem Abstand der eingebrachten Schlitze kann man die Kokillenwand insgesamt nun mechanisch als dünne 10 mm starke Platte ansehen, in der nur ein sehr geringes Temperaturgefälle herrscht und in der sich demzufolge auch nur geringfügige Spannungen ausbilden werden, die auf Grund der »Bimetallwirkung« auch nur einen geringen, unbeachtlichen Verzug der Platten hervorrufen werden. Je größer die Abstände zwischen den einzelnen Schlitzen sein werden, um so mehr nähern sich die Verhältnisse in den zwischen den Schlitzen liegenden Plattenabschnitten denen der ungeschlitzten Platte.

Die in den einzelnen Plattenabschnitten auftretenden Deformationen vermögen sich gegenseitig nicht zu

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beeinflussen, d. h. zu summieren, da die Schlitze praktisch als »Gelenk« wirken. Auch die durch die unterschiedliche Temperaturverteilung über die Kokillenlänge und den Kokillenumfang hervorgerufenen Spannungen bzw. die dadurch hervorgerufenen Deformationen werden ebenfalls durch die eingebrachten Schlitze in den Platten vermindert, so daß, insgesamt gesehen, die Deformationen einer Kokille bzw. die der einzelnen Platten auf ein Minimum reduziert werden, das die Gebrauchsdauer der Kokille wesentlich erhöht.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Schlitze mit nachgiebigen Stoffen, z. B. Graphit, auszufüllen, wenn man mit nach außen gerichteten Verwerfungen rechnet. Muß man dagegen nach innen — also in den Kokillenraum — gerichtete Verwerfungen befürchten, so empfiehlt es sich, streifenförmige Einlagen in die Schlitze einzubringen, die aus einem Werkstoff mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit bestehen als der Werkstoff der Kokille, so z. B. Eisenblechstreifen.

Die Kühlung der erfindungsgemäß ausgebildeten Kokille bzw. ihrer Wandung erfolgt durch aufgesetzte Kühlkästen, die das geschlitzte Mittelfeld der Wandung überdecken und im ungeschlitzten Rahmen befestigt sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine aus Platten zusammengesetzte Vierkantkokille nach der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch eine Kokillenecke; Fig. 2 die Ansicht einer Kokillenwand von außen;

Fig. 3 zeigt eine schematisch-theoretische Darstellung der auftretenden Deformationen.

Die zusammenstoßenden Kokillenwände 2 und 4 sind außen —■ mit Ausnahme einer ungeschlitzten Randzone 6 bzw. 8 (8 a in Fig. 2) — mit tief eingeschnittenen Schlitzen 10 (10a in Fig. 2) versehen, die nach außen offen sind. Diese Schlitze sind sowohl horizontal wie vertikal angeordnet und weisen im dargestellten Fall eine Tiefe von etwa vier Fünftel der Wandstärke auf. Die Schlitze 10 (10a) sind durch in der schlitzlosen Randzone 8 bzw. 8a befestigte Kühlkasten 12 (bzw. 12 a in Fig. 2) überdeckt, in denen ein Kühlmittel umläuft.

Bei Monoblockkokillen können auch die Ecken mit Schlitzen versehen und zur Kühlung kann dann ein geschlossener umfassender Wassermantel vorgesehen sein, letzteres auch bei Rundkokillen.

Fig. 3 zeigt eine schematisch-theoretische Darstellung einer Kokillenwand bzw. einer Kokillenwandplatte. Im ungeschlitzten Zustand werden Deformationen auftreten, die, zusammengefaßt, in etwa die Größe und Höhe des äußeren Bogens A ausmachen werden. Bei in größerer Dichte vorliegenden Schlitzen δ werden sich Ausdehnung und Tiefe der Verformungen B zwar vervielfältigen, jedoch — mangels Masse — nicht den Umfang der erstaufgezeigten Deformation erreichen. Da die eingebrachten Schlitze als Gelenk wirksam sind, können sie sich auch nicht addieren. Am deutlichsten kommt die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahmen bei den in engstmöglichen Abständen angeordneten Schlitzen 10 c zum Ausdruck, bei denen sich Deformationen ergeben, die in etwa dem Bogen C entsprechen. Selbstverständlich werden die Verformungen nur selten die Form eines gleichmäßigen Bogens darstellen, wie ihn die schematische Darstellung aufweist, die nur dazu dienen soll, die Wirkung der Maßnahmen nach der Erfindung zu demonstrieren.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stranggießkokille für das Gießen von schmelzflüssigen Werkstoffen, insbesondere Eisen und Stahl, gekennzeichnet durch enge, nach außen offene, in Längs- und in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze innerhalb einer Kokillenwandplatteneinheit.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schlitze (10) in horizontaler und vertikaler Richtung im Gießspiegelbereich der Kokille geringer ist als im übrigen Bereich der Kokillenwandungen.

3. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kokillenwänden eine von Schlitzen freie Randzone (6, 8) verbleibt, in der die geschlitzten Teile der Wandung übergreifende Kühlkasten (12) angeordnet bzw. befestigt sind.

4. Aus einem Stück bestehende Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze auch im Bereich der Kanten vorgesehen sind und die Kokille von einem umfassenden geschlossenenKühlmantel umgeben ist.

5. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kokillenwand angeordneten Schlitze (10) mit einem plastischen, vorteilhafterweise wärmebeständigen Stoff, z. B. Graphit, ausgefüllt sind.

6. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch streifenförmige Einlagen in den Schlitzen, die aus einem Werkstoff niedrigerer Wärmeleitfähigkeit als der Kokillenwerkstoff, z. B. Eisenblechstreifen, bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 835 790.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 647/363 11.60