DE19639295C2

DE19639295C2 - Stranggießkokille

Info

Publication number: DE19639295C2
Application number: DE19639295A
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter Pleschiutschnigg
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: EP1007246A1; DE59706351D1; TW358044B; CA2267264A1; US6273177B1; EP1007246B1; WO1998013157A1; CN1231625A; DE19639295A1; ATE212885T1; AU715085B2; AU4460197A; EG21176A; CN1086612C; ES2172815T3; KR20000048571A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum Gießen von Strängen, vorzugs weise aus Stahl, bestehend aus Kokillenplatten und Wasserkasten, die miteinan der verbunden sind und zwischen denen eine Wasserkühlung mit Hilfe von Wasserführungskanälen aufgebaut ist, wobei die Wasserführungskanäle in der der Kokillenplatte zugewandten Seite des Wasserkastens angeordnet sind und nicht in der Kokillenplatte.

Kokillenplatten - vorzugsweise bestehend aus Kupfer für das Stranggießen von Brammen, Dünnbrammen, Vorblöcken und Profilen - werden auf ihrer Rückseite mit Wasser gekühlt und sind auf einen Stahlwasserkasten aufgeschraubt.

So wird das Wasser z. B. bei Dünnbrammenkokillen durch Kanäle einer Breite von ca. 5 mm vom Ausgang der Kokille (Boden) in Richtung Gießspiegel vertikal zur Oberkante der Kokille geleitet. Das Wasser wird mit einem Druck zwischen 5 bis 15 bar und Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 15 m/s durch die Wasserfüh rungskanäle geleitet, um den Wärmestrom von bis zu 4 MW/m² an der Phasen grenze Cu-Platte/Wasser ohne eine Störung des Wärmeübergangs durch Gasbla senbildung aufnehmen und abtransportieren zu können.

Diese Wasserkanäle werden in der Regel in die Cu-Platte auf der dem Wasserkasten zugewandten Cu-Plattenseite eingearbeitet. Dies geschieht in den mechanischen Werkstätten mit NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen, die viel Zeit dafür benöti gen und sehr kostenintensiv sind.

Außerdem ist zu bemerken, daß speziell im Falle von Dünnbrammen Kokillen nach DE 34 00 220 C2 - mit einer auf der dem Stahl zugewandten Seite konkaven Form bzw. mit einer auf der dem Wasserkasten zugewandten Seite konvexen Form - das Einbringen von Wasserführungskanälen noch maschinen- und kostenaufwen diger ist als bei planparallelen Cu-Platten, wie sie bei konventionellen Brammen kokillen zum Einsatz kommen.

Das Einbringen der Wasserführungskanäle ist zudem aus Sicht der Lebensdauer der Cu-Platten, die als Schleißteile anzusehen sind, ökonomisch gesehen nicht sinnvoll.

In dem japanischen Dokument JP-A-61 146 444 wird eine Kokillenplatte zum kon tinuierlichen Gießen von Strängen bestehend aus Stahl gezeigt. Die Kokillenplatte ist in Sandwich-Bauweise aufgebaut, bestehend aus der den Gießstrang führen den Kupferplatte, die mit einer Trageplatte über eine Schraubverbindung in Ver bindung steht. In der Trageplatte sind Wasserführungskanäle angeordnet. Zwecks Verbindung der Kupferplatte mit der Trageplatte sind auf der der Trageplatte zu gewandten Seite der Kupferplatte Verdickungen vorgesehen, die in entsprechende Einformungen in der Trageplatte eingreifen. In diese Verdickungen werden Schrauben eingeschraubt, um Kupferplatte und Trageplatte miteinander fest zu verbinden. Die Wasserführungskanäle sind in der Trageplatte angeordnet und nicht in der Kupferplatte.

In dem PCT-Dokument WO-A-9521036, insbesondere Fig. 11, wird eine Kupfer platte in Sandwichbauart dargestellt. Auf einer Stahlplatte befindet sich eine Kup ferplatte, auf der der Gießstrang geführt wird. In der Stahlplatte und nicht in der Kupferplatte sind Kühlkanäle eingelassen. Die Kühlkanäle werden von der Kupfer platte abgedeckt und die Verbindung zwischen Stahlplatte und Kupferplatte wird mittels einer Schraubverbindung hergestellt. Das Abdichten zwischen der Stahl platte und der Kupferplatte erfolgt mittels Weichlot.

Ausgehend vom zuvor genannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfin dung, eine technisch sinnvollere Lösung zu finden, die es erlaubt, die Cu-Platten, die als Verschleißteile anzusehen sind, einfacher und kostengünstiger zu gestal ten und insbesondere die Verbindung der Kupferplatte mit dem Wasserkasten aus Stahl zu optimieren.

Eine unerwartete Lösung für diese beschriebene Aufgabe stellen die in den Pa tentansprüchen 1 bis 11 beschriebenen Merkmale dar.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Gestaltung der Stranggießkokille aus, bei der der Wasserkasten und die Verbindungsplatte des Wasserkastens mit Hilfe von Schrauben, die in die Kokillenplatte eingelassen sind, und mittels am Wasserka sten angeordneten Muttern zusammengefügt sind und bei der die Verbindungs schrauben mit innen- oder außenliegenden Kühlkanälen versehen sind, die mit den Wasserführungskanälen verbunden sind.

Fig. 1 und Fig. 2 dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften Beschreibung der Erfindung.

Fig. 1: Darstellung einer Breitseitenkokillenplatte mit Wasserkasten für das Gießen von Dünnbrammen als Horizontalschnitt in der oberen Hälfte der Kokille,

Fig. 2: Darstellung der Kokillenplatte wie in Fig. 1, jedoch mit einer Verbin dungsplatte in Sandwich-Bauweise.

Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A in Fig. 2.

Die Fig. 1 stellt einen Horizontalschnitt durch die Breitseite 1 einer Dünnbram menkokille mit Gießtrichter 2 oder mit einer dem flüssigen Stahl zugewandten konkaven Kokillenform dar.

Die Kokillenbreitseite besteht aus

- einer Cu-Platte 3 mit einer Abmessung von beispielsweise 1,6 × 1,2 m und ei ner Dicke von 0,02 m, die auf beiden Seiten glatte und zueinander parallele Oberflächen 4 und 5 aufweist,
- einem Stahlwasserkasten 6, der mit Kühlwasserführungskanälen 7 versehen ist, die dem konvexen Profil 5 der Cu-Platte 3 in horizontaler und vertikaler Richtung bis zum Kokillenausgang 8 folgen.

Der Wasserkasten 6 besteht aus einer Stahlplatte 9, die mit den Wasserführungs kanälen 7, einer Wanddicke oder Kammdicke 7.1 und einer Kanalbreite 7.2 verse hen ist, und dem eigentlichen Wasserführungskasten mit seinen Stegen 10.

Die Stege 10 können entweder mit der Stahlplatte 9 verschweißt 11 sein oder z. B. mit Schrauben 12, die in die Cu-Breitseitenplatte 3 eingelassen sind, verbunden sein, die beispielsweise über Muttern 13 oder gefederte Keile mit der Rückseite 14 des Wasserkastens verspannt sind.

Diese Vorrichtungsanordnung gilt selbstverständlich auch für planparallele Kokil lenplatten von konventionellen Brammenkokillen sowie Vorblockkokillen und Ko killen für Profile, wie z. B. "Dogbones" oder ähnliche Stranggießformate.

Vorteile der Erfindung sind eine konstruktive Vereinfachung des Verschleißteiles "Cu-Platte" und die Verlagerung des "intelligenten" (regelbaren bzw. steuerbaren) Teils der Kokille mit ihren Wasserführungskanälen 7 auf dem nicht verschleißen den Kokillenteil des Stahlwasserkastens 6 mit seiner Stahlplatte 9.

Weitere Vorteile sind darin zu sehen, daß das Einbringen der Ankerschrauben 12 in die Cu-Platte 3 für die nötige Kraftübertragung nicht so tief erfolgen muß, da die Wasserführungskanäle in der Stahlplatte 9 des Stahlwasserkastens 6 und nicht in die Cu-Platte 3 eingelassen sind.

Hierdurch kann der Cu-Plattenrohling dünner und/oder die Kupferplattendicke kleiner bzw. die Lebensdauer der Cu-Platte über mehr Bearbeitungszyklen länger werden, wodurch zusätzlich die Materialbeschaffungskosten bemerkenswert ge senkt werden können.

Außerdem gibt die erfinderische Lösung die Möglichkeit, daß die Wasserführungs kanäle 7, bedingt durch die besseren Werkstoffeigenschaften des Stahles gegen über Kupfer, breiter werden können, wodurch eine bessere und gleichförmigere Kühlung der Cu-Platte 3 sichergestellt wird.

Die Wasserkanäle im Kupfer haben beispielsweise bisher eine Breite von 5 mm und eine Kammdicke von 5 mm und führen damit zu einer Wasserbedeckung von 50%. Eine höhere Wasserbedeckung, d. h. eine geringere relative Kammdicke 7.1, kann mit dem Werkstoff Stahl in der Stahlplatte 9 des Wasserkastens erreicht werden, da die Gefahr des Wegknickens des Stahlkamms 7.1 einmal durch die geringere thermomechanische Belastung und zum zweiten durch die höhere me chanische Belastbarkeit von Stahl wesentlich geringer wird. So kann die Wasser kanalbreite 7.2 beispielsweise 16 mm und die Kammdicke 4 mm betragen. Diese Anordnung würde zu einer Wasserbedeckung von 80% führen, die wiederum zu einer verbesserten und gleichmäßigeren Kühlung führt, und die es erlaubt, die Kühlwassergeschwindigkeiten und/oder den Kühlwasserdruck zu reduzieren.

Eine Reduktion des Kühlwasserdruckes würde wiederum dünnere Cu- Plattendicken zulassen, da die Gefahr des Ausbauchens der Cu-Platte 3 bzw. der Cu-Plattenoberfläche aufgrund des reduzierten Wasserdruckes geringer wird. Die geringe Cu-Plattendicke führt wiederum zu geringeren Oberflächentemperaturen in der dem flüssigen Stahl zugewandten Seite 4 - hot face - der Cu-Platte 3, die die Lebenszeit der Cu-Platte erhöht.

Fig. 2 bezieht sich mit allen wesentlichen Merkmalen und Vorteilen auf Fig. 1 mit dem Unterschied, daß die Verbindungsplatte 9 nicht aus Stahl, sondern aus einer Sandwichplatte in der Weise aufgebaut ist, daß auf der Stahlplatte 9.1 des Wasserkastens 6 eine Zwischenplatte 9.2 aus Kupfer oder aus einer Kupferlegie rung aufliegt, in die ihrerseits die Wasserführungskanäle 7 eingearbeitet sind. Die Zwischenplatte 9.2 ist mittels der Spannschrauben 12 zwischen Kokillenplatte 3 und Wasserkasten 6 so eingespannt, daß keine Nachteile bezgl. Der Wärmeüber tragung entstehen können.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 2 mit einer Kühlverbin dung 16 zu den Wasserführungskanälen 7 und mit einem in der Verbindungs schraube 12 angeordnetem Kühlkanal 15, die jeweils nur eine Prinzipdarstellung sein sollen, dessen Detailausführung vom Fachmann ohne weiteres ausgeführt werden kann.

Die Erfindung hat somit einen unerwartete, multiplizierende, positive Wirkung auf die Strangqualität, die Kokillenhaltbarkeit und die Betriebskosten.

Bezugszeichenliste

1

Breitseite einer Dünnbrammenkokille

2

Gießtrichter oder dem flüssigen Stahl zugewandte konkave Kokillenform

3

Kokillenplatte

4

Cu-Plattenoberfläche auf der dem flüssigen Stahl zugewandten Seite

5

Cu-Plattenoberfläche auf der dem Kühlwasser zugewandten Seite

6

Stahlwasserkasten

7

Wasserführungskanäle

7.1

Kammdicke, Wanddicke zwischen zwei benachbarten Wasserführungskanälen

7.2

Kanalbreite

8

Kokillenausgang

9

Verbindungsplatte des Wasserkastens

9.1

Stahlplatte des Wasserkastens

9.2

Zwischenplatte aus Kupfer

10

Stege des Stahlwasserkastens

11

Verschweißung zwischen Stahlplatte und Wasserkasten

12

Ankerschrauben zum Verbinden der Kokillenplatte (

3

) mit der Verbindungsplatte (

9

) und/oder dem Wasserkasten (

6

)

13

Muttern zum Verspannen der Kokillenplatte (

3

), der Verbindungsplatte (

9

) und/oder des Wasserkastens (

6

) miteinander

14

Rückseite des Wasserkastens

15

Kühlkanal

16

Kühlverbindung

Claims

1. Stranggießkokille zum Gießen von Strängen, vorzugsweise aus Stahl, beste hend aus Kokillenplatten (3) und Wasserkasten (6), die miteinander verbunden sind und zwischen denen eine Wasserkühlung mit Hilfe von Wasserführungs kanälen (7) aufgebaut ist, wobei die Wasserführungskanäle (7) in der der Ko killenplatte (3) zugewandten Seite (5) des Wasserkastens (6) angeordnet sind und nicht in der Kokillenplatte (3), dadurch gekennzeichnet sind,
daß der Wasserkasten (6) und die Verbindungsplatte (9) des Wasserkastens mit Hilfe von Schrauben (12), die in die Kokillenplatte (3) eingelassen sind, und mittels am Wasserkasten angeordneten Muttern (13) zusammengefügt sind,
und daß die Verbindungsschrauben (12) mit innen- oder außenliegenden Kühl kanälen (15) versehen sind, die mit den Wasserführungskanälen (7) verbunden sind.

2. Stranggießkokille zum Gießen von Strängen, vorzugsweise aus Stahl, beste hend aus Kokillenplatten (3) und Wasserkasten (6), die miteinander verbunden sind und zwischen denen eine Wasserkühlung mit Hilfe von Wasserführungs kanälen (7) aufgebaut ist, wobei die Wasserführungskanäle (7) in der der Ko killenplatte (3) zugewandten Seite des Wasserkastens (6) angeordnet sind und nicht in der Kokillenplatte (3), dadurch gekennzeichnet,
daß der Wasserkasten (6) und die Verbindungsplatte (9) des Wasserkastens mit Hilfe von Schrauben (12), die in die Kokillenplatte (3) eingelassen sind, und mittels am Wasserkasten angeordneten Muttern (13) zusammengefügt sind,
und daß der in der Kokillenplatte (3) eingelassene Bereich der Verbindungs schrauben (12) eine Kühlverbindung (16) zu den Wasserführungskanälen auf weist.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (3) auf der zum flüssigen Stahl hingewandten Seite (4) in horizontaler und vertikaler Richtung nicht plan ist.

4. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (3) auf der zum flüssigen Stahl hingewandten Seite (4) nur in horizontaler Richtung nicht plan ist.

5. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (4) und (5) der Kokillenplatte (3) in horizontaler und verti kaler Richtung parallel verlaufen.

6. Stranggießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung besteht oder diese zumindest partiell in Höhe oder Breite mit einer wärmeleitenden und ver schleißmindernden Beschichtung versehen sind.

7. Stranggießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (6) auf der der Kokillenplatte (3) zugewandten Seite ei ne Metallplatte als Verbindungsplatte (9) aufweist, und daß in dieser Verbin dungsplatte (9) die Wasserführungskanäle (7) eingebracht sind.

8. Stranggießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsplatte (9) aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung be steht.

9. Stranggießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (6) im wesentlichen aus einer Stahlkonstruktion be steht, wobei die Verbindungsplatte (9) aus Stahl besteht und diese Stahlplatte (9) des Wasserkasten (6) im Bereich der Stege (10) eine verbindende Ver schweißung aufweist.

10. Stranggießkokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsplatte (9) als Sandwichbauplatte aufgebaut ist, wobei auf einer Stahlplatte (9.1) eine Zwischenplatte (9.2) vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung angeordnet ist, in der die Wasserführungskanäle (7) eingebracht sind.

11. Stranggießkokille nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserbedeckung der Kokillenplatte (3) auf ihrer der Kühlwasser füh renden Verbindungsplatte (9) zugewandten Seite (5) mehr als 30% beträgt, wobei die Wasserbedeckung das Verhältnis der Kanalbreite (7.2) zu der Sum me aus Kammdicke, (7.1) und Kanalbreite (7.2) ist.