DE1265924B

DE1265924B - Stranggiesskokille

Info

Publication number: DE1265924B
Application number: DEW39370A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Wieland
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1965-06-18
Filing date: 1965-06-18
Publication date: 1968-04-11
Also published as: GB1086229A; AT258496B; US3412784A; BE674023A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2-11/04

Nummer: 1265 924

Aktenzeichen: W 39370 VI a/31 b2

Anmeldetag: 18. Juni 1965

Auslegetag: 1.1. April 1968

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille, die aus einem von einem gekühlten Metallmantel umgebenen Graphitkörper besteht, wobei der gekühlte Metallmantel unter tangentialen Zugspannungen derart angeordnet ist, daß er über den gesamten Umfang radiale Druckspannungen auf den Graphitkörper ausübt.

Bei einer bekannten Kokille dieser Gattung wird die Spannung dadurch erzeugt, daß ein kreisrunder Graphitkörper, der einen Hohlzylinder darstellt, in einen kreisrunden Metallmantel eingepreßt oder eingeschrumpft wird. Durch den dadurch erzielten innigen Kontakt zwischen dem direkt gekühlten Metallmantel und dem durch Berührung gekühlten Graphitkörper wird erreicht, daß sich letzterer nicht über etwa 550° C aufheizt. Wird diese Temperatur überschritten, ohne daß eine kostspielige, nicht reduzierende Atmosphäre verwendet wird, so verbrennt der Graphitkörper innerhalb kurzer Zeit.

Beim Stranggießen in Kokillen rechteckigen Querschnittes, bei denen das Verhältnis von Länge zu Breite wesentlich größer als 1:1 ist, kann dieses Prinzip nicht angewandt werden, und es bereitet die Einhaltung des für eine optimale Wärmeableitung erforderlichen Kontaktes zwischen Graphitkörper und gekühltem Metallmantel erhebliche Schwierigkeiten. Es gelingt nicht, auf den planen Flächen einen dichten Sitz ähnlich einem Preß- oder Schrumpfsitz bei kreisrunden Querschnitten zu erreichen. Selbst wenn die planen Flächen in kaltem Zustand guten Kontakt haben, ist dieser während des Betriebes infolge unvermeidbarer Wärmespannungen erfahrungsgemäß nicht mehr gewährleistet. Zwischen Graphiteinsatz und Metallmantel entstehen wärmedämmende Lufträume, wodurch der Wärmefluß unterbrochen und infolge dieser mangelhaften Kühlung die Gießleistung vermindert wird.

Durch die USA.-Patentschrift 2 835 940 ist eine Kokille mit einem rechteckigen Formhohlraum bekanntgeworden, der einen Graphitkörper aufweist. Es handelt sich um die obengenannte Kokille mit den dort beschriebenen Nachteilen.

Durch die französische Patentschrift 1208 427 ist eine Kokille bekanntgeworden, die aus einem Einsatzkörper mit quadratischem oder polygonalem Formhohlraum besteht. Der Einsatz wird aus mehreren einzelnen Teilen gebildet. Der Zusammenhalt erfolgt durch zwei einander gegenüberliegende U-förmige Umfassungsteile. Eine Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Einsatzteil und Umfassungsteil wird damit jedoch nicht erreicht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kokille mit Graphitkörper zu schaffen, die die oben beschriebe-Stranggießkokille

Anmelder:

WIELAND-WERKE Aktiengesellschaft,

7900 Ulm, Berliner Platz

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Hans Wieland, 7900 Ulm

nen Nachteile nicht aufweist und zum Gießen von Metall, insbesondere Kupfer, mit hoher Gießgeschwindigkeit und gleichmäßiger Kühlung über den gesamten Querschnitt geeignet ist, ohne daß die Stillstands- oder Gießzeiten verlängert oder die Oberflächen oder Eigenschaften des gegossenen Stranges verschlechtert werden.

Erfindungsgemäß weist bei Verwendung eines im wesentlichen rechteckigen Formhohlraumes der Graphitkörper eine ellipsenähnliche äußere Umfangsfläche auf.

Dadurch, daß während des Gießbetriebes der Metallmantel gekühlt, dem Graphitkörper jedoch Wärme zugeführt wird, dehnt sich letzterer stärker als der Metallmantel aus und bewirkt damit einen im Vergleich zum kalten Zustand noch verstärkten Druck gegen den Metallmantel und damit eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs.

Der gekühlte Metallmantel kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aus auf die Umfangsfläche des Graphitkörpers unter Spannung aufgewickelten Bandwindungen bestehen, die wasserdicht an den Stoßfugen miteinander verbunden sind. Zweckmäßig ist dabei eine Verlötung der Bandwindungen an den Stoßfugen.

Um eine besonders gute Wärmeableitung und einen kontinuierlichen Übergang der Richtungen der Tangenten an die äußere Umfangsfläche des Graphitkörpers zu erreichen, kann dieselbe im Querschnitt elliptisch ausgebildet sein.
Um jedoch eine leichte Herstellbarkeit des Graphitkörpers zu gewährleisten, kann die genannte ellipsenähnliche Umfangsfläche aus einer Kurve gebildet sein, die aus vier Kreisbögen ungleichen Durchmessers besteht, wobei je zwei gegenüberliegende Kreisbögen kongruent sind.

Um eine besonders rasche und wirksame direkte Kühlung des Metallmantels zu erreichen, kann um den Graphitkörper ein Wassermantel mit Abstand

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Claims

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angeordnet sein, dessen innere Wandung Spritzlöcher schlossen ist. Der Ring 24 ist mittels Schrauben fö aufweist. an dem oberen Tragring 4 befestigt. Zwischen dem Um eine gleichmäßige Kühlung des gegossenen Tragring 4 und dem Abschlußring 24 ist ein Dicht-Stranges zu erreichen, ist vorzugsweise an den Längs- ring 14 gelegt. Die mit Abstand von der Außenwand Seiten eine größere Anzahl von Spritzlöchern als an 5 des Graphiteinsatzes bzw. des Kühlmantels liegende den Schmalseiten angeordnet. innere Wand 25 des Wassermantels weist Spritzlöcher Durch die USA.-Patentschrift 2 515 284 ist es zwar 11 auf, die im mittleren Teil der Breitseiten geringebekanntgeworden, bei Verwendung eines im wesent- ren Abstand haben als an den Schmalseiten. Am liehen rechteckigen Formhohlraumes eine Kühlung unteren Rand des Wassermantels 5, 25 sind an diagoanzuwenden, die über die Mantelfläche hinweg unter- io nal gegenüberliegenden Seiten Rohrstutzen 17 eingeschiedlich ausgebildet ist. Dort wird aber an den setzt, die in den Innenraum des Wassermantels münbeiden Schmalseiten der Kokille eine größere Anzahl den. Am unteren Tragring 23 ist unterhalb des von Spritzlöchern zum Austritt des Kühlwassers Graphiteinsatzes ein Ringrohr 12 mit nach innen empfohlen, als an den beiden Langseiten. Dadurch gerichteten Spritzlöchern 21 mittels der Arme 27 wird eine außerordentlich ungleichmäßige Kühlung 15 befestigt, dem Wasser durch einen Rohrstutzen 18 erreicht. An den Schmalseiten erfolgt nämlich ein unter Druck zugeführt wird. Das Wasser wird unaus zwei Gründen erhöhter Wärmeentzug: Erstens mittelbar auf den austretenden Metallstrang 28 gedurch die erhöhte Anzahl der Spritzlöcher und zwei- sprüht, um diesen weiter zu kühlen, tens durch die Tatsache, daß selbst bei gleicher An- Der Tragring 4 und der Tragring 8 begrenzen das zahl von Spritzlöchern pro Flächeneinheit dem ge- 20 obere und untere Ende des Graphiteinsatzes. Der gossenen Strang pro Einheit des Rauminhaltes in der Graphiteinsatz 1, 2 ist von oben in den Wasser-Umgebung der Schmalseiten mehr Wärme entzogen mantel 5, 23 bis 25 eingesetzt und an der oberen wird als in der der Breitseiten. Tragplatte 4 unter Zwischenlage einer Dichtung 14

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel beschrie- durch Schrauben 13 am Wassermantel befestigt. ' ben. Es zeigt 25 Bei der Herstellung der Kokille wird das Band 3 F i g. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I der F i g. 2, auf die Länge seiner ersten Umschlingung des Gra-F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der phiteinsatzes an seiner oberen Seite angespitzt und Fig. 1, am oberen Halteblech 7 an der Stelle 15a angelötet Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie ΠΙ-ΠΙ der (s. Fig. 4). Das Band wird dann wendelförmig auf Fi g. 1, 30 die Außenfläche des Graphitemsatzes 1, 2 unter F i g. 4 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab Spannung gewickelt, wobei die Fugen 20 nach jeder nach der Linie IV-IV der Fi g. 3, Umschlingung wasserdicht verlötet werden. Die Zug-Fig. 5 eine Abwicklung der inneren Wand 25 des spannung wird dadurch erreicht, daß das Band 3 Wassermantels, wobei dasjenige Viertel der Umf angs- während des Aufwickeins durch eine Reibungsbremse fläche dargestellt ist, das sich in Fig. 3 links oben 35 läuft. Nach vollständiger Ummantelung des Graphitbefindet, einsatzes 1, 2 wird das Band 3 am unteren Halte-Der Graphiteinsatz besteht aus vier einzelnen blech 6 bei 15b (s. Fig. 1) ebenfalls angelötet und Teilen, nämlich den Längsplatten 1 und den Quer- der überstehende Teil bündig mit dem untersten Rand platten 2, die mittels Z-förmiger Paßflächen 19 inein- der Löhtnaht 15 b abgeschnitten, andergreifen, um ein Ausweichen und Verschieben 40 Das Kühlwasser tritt durch die Rohre 17 in den nach innen unter äußerem Druck zu verhindern. Die Wassermantel 5, 23 bis 25 ein und wird aus diesem äußere Umfangsfläche des Graphiteinsatzes hat die durch die in der Innenwand 25 befindlichen Spritz-Form einer Ellipse oder einer ellipsenähnlichen löcher 11 unter Druck auf das den Graphiteinsatz 1,2 Kurve, Der Graphiteinsatz 1, 2 wird von einem unter umspannende Kupferband 3 gesprüht. Das am Kup-Zugspannung aufgewickelten Band 3 aus Kupfer 45 ferband 3 abwärts abfließende Kühlwasser läuft unumschlossen, so daß es einen an der Oberfläche des gehindert nach unten ab.

Graphiteinsatzes anliegenden gekühlten Metallmantel Mit der erfindungsgemäßen Kokille lassen sich

bildet, der eine besonders gute Ableitung der Wärme Kupferplatten mit ebener glatter Oberfläche herstel-

des Graphiteinsatzes und damit des in diesem ge- len. Die Gießgeschwindigkeit und damit die Ausbrin-

gossenen Metalls bewirkt. 5° gung kann groß gehalten werden, ohne daß sichTder

Der Graphiteinsatz mit dem Metallmantel ist in Graphiteinsatz überhitzt, und dieser selbst hat eine

einen Rahmen eingespannt. Dieser besteht aus einem lange Lebensdauer. Auch wenn ein und derselbe

unteren Tragring 8 und einem oberen Tragring 4. Die Einsatz für das Gießen großer Mengen von Kupfer

beiden Tragringe 4, 8 sind mittels Stehbolzen 9 ver- verwendet wird, bleibt die Maßhaltigkeit des gegbsse-

bunden, die in Bohrungen des Graphiteinsatzes ge- 55 nen Stranges wesentlich besser als bei Kokillen der

steckt und mit Gewinde 22 in den unteren Tragring 8 bisher bekannten Bauart. Dies ist dadurch bedingt,

geschraubt sind. Auf das obere Ende ist eine Mutter daß der Graphiteinsatz gleichmäßig gekühlt und in-

10 geschraubt, wodurch die beiden Tragringe und der folge der guten Wärmeableitung seine Temperatur

zwischen ihnen liegende Graphiteinsatz 1, 2 einge- niedrig gehalten wird, spannt werden. Zwischen den Graphiteinsatz und die 60

Tragringe sind Haltebleche 6 und 7 gelegt. Die obere Patentansprüche:

Bandwindung ist an der Stelle 15 a mit dem Halte- 1. Stranggießkokille, die aus einem von einem

blech 7 und die untere Bandwindung an der Stelle gekühlten Metallmantel umgebenen Graphit-

15 b mit dem Haltering 6 verlötet. körper besteht, wobei der gekühlte Metallmantel

An dem oberen Tragring 4 ist ein ringförmiger 65 unter tangentialen Zugspannungen derart ange-

Wassermantel mit der äußeren Wand 5 und der nine- ordnet ist, daß er über den gesamten Umfang

ren Wand 25 befestigt, der unten durch einen Ring radiale Druckspannungen auf den Graphitkörper

und oben durch einen Ring 24 wasserdicht abge- ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß

bei Verwendung eines im wesentlichen rechteckigen Formhohlraumes der Graphitkörper eine ellipsenähnliche äußere Umfangsfläche aufweist.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Metallmantel aus auf die Umfangsfläche des Graphitkörpers unter Spannung aufgewickelten Bandwindungen (3) besteht, die wasserdicht an den Stoßfugen (20) miteinander verbunden sind.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandwindungen an den Stoßfugen (20) miteinander verlötet sind.

4. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Metallmantel anschließende Umfangsfläche des Graphitkörpers ¹S im Querschnitt elliptisch ist.

5. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Metallmantel anschließende ellipsenähnliche Umfangsfläche des Graphitkörpers eine aus vier Kreisbögen ungleichen Durchmessers bestehende Kurve bildet, von denen je zwei gegenüberliegende kongruent sind..

6. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um den Graphitkörper ein Wassermantel im Abstand angeordnet ist, dessen innere Wandung (25) Spritzlöcher (11) aufweist.

7. Stranggießkokille nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Längsseiten mehr Spritzlöcher als an den Schmalseiten angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 892 230;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1092613;
britische Patentschrift Nr. 504519;
französische Patentschriften Nr. 873 485,
427;
USA.-Patentschriften Nr. 2515 284, 2 835 940.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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