DE19924866A1

DE19924866A1 - Stranggießkokille zum Stranggießen von vorzugsweise Dünnbrammen aus Stahl

Info

Publication number: DE19924866A1
Application number: DE19924866A
Authority: DE
Inventors: Horst Grothe
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1999-05-29
Filing date: 1999-05-29
Publication date: 2000-11-30
Also published as: EP1057556B1; EP1057556A1; ATE277703T1; DE50007959D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum Stranggießen von Brammen aus Stahl, insbesondere von Dünnbrammen, umfassend Breitseitenplatten (1) und zwischen deren Enden mittels mechanischer oder hydromechanischer Spannelemente (7) einspannbare, lageverstellbare Schmalseitenplatten (2, 2') und Schmalseitenplattenhalter, wobei den Breitseitenplatten (1) Wasserkästen (3, 3') zugeordnet sind. Die Kokille wird dadurch verbessert, daß die Wasserkästen (3, 3') mit beidseitigem Überstand (11, 11') sowohl über die Breitseitenplatten (1) als auch über die Schmalseitenplatten (2, 2') hinaus ausgebildet sind und kraftschlüssig sowie wärmeleitend an den Breitseitenplatten (1) anliegend in der Funktion eines Spannrahmens an ihren überstehenden Enden die Spannelemente (7, 7') aufnehmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum Stranggießen von Brammen aus Stahl, insbesondere von Dünnbrammen, umfassend Breitseitenplatten und zwi schen deren Enden mittels mechanischer oder hydromechanischer Spannele mente einspannbare, lageverstellbare Schmalseitenplatten und Schmalseiten plattenhalter, wobei den Breitseitenplatten Wasserkästen zugeordnet sind.

Stranggießkokillen der vorgenannten Bauart sind bekannt.

Das noch unveröffentlichte Dokument P 197 53 959.9 offenbart eine Bauart einer Kokille mit zwei gegenüberliegend angeordneten, als Stützrahmen ausgebildeten und mit überwiegend aus Kupfer bestehenden Platten versehenen, kühlbaren Breitseitenwänden. Zwischen diesen sind zwecks Formatbreiteneinstellung relativ zueinander verschiebbare kühlbare Schmalseitenwände einspannbar gehalten, wobei für deren Einspannung zwischen den Breitseitenwänden Kraftmittel vorge sehen sind, deren Spannweg und/oder Spannkraft einstellbar ist.

Die Kokille wird dadurch verbessert, daß sie mit ihren die Kupferplatten tragenden Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden innerhalb eines zur Aufnahme der auf die Kokillenwände einwirkenden Kräfte geeigneten formstabilen Außenrah mens unter Ausbildung eines in sich geschlossenen Kräftesystems angeordnet ist.

Mit dieser Ausbildung der Kokille wird die Aufgabe gelöst, eine vierteilige Spreiz kokille derart zu verbessern, daß beim Spannen und Entspannen der Breitseiten wände zwecks Formatbreiteneinstellung der Schmalseitenwände eine Übertra gung von Kräften auf die die Kokille aufnehmende Hubvorrichtung vermieden wird und die Kokille als ein in sich geschlossenes Kräftesystem ausgebildet ist. Der technische Aufwand für die Ausgestaltung und Anordnung des die Wasserkästen an den Außenflächen der Kokillenbreitseitenwände überlagernden Außenrahmens ist wirtschaftlich vertretbar.

Das Dokument DE 197 16 664 A1 offenbart ein Verfahren zum Verspannen zweier gegenüberliegender Breitseitenwände einer Stranggießkokille mit dazwischen im Abstand zwecks Festlegung der Formatbreite einstellbaren und bevorzugt klemm bar gehaltenen Schmalseitenwänden, wobei zu deren gegenseitiger Verspannung Zuganker aus Stahl verwendet werden, die im Zusammenwirken mit Stellgliedern wie Schraubverbindungen und Federpaketen, Keilen oder Hydraulikaggregaten auf Spannung bringbar oder zwecks Verstellen der Schmalseitenwände lösbar sind.

Die Breitseitenwände sind an Stützrahmen abgestützt und die Zuganker sind durch in diesen sowie in den Breitseitenwänden vorhandene Führungsöffnungen hindurchgeführt. An ihren herausragenden glatten Enden sind Klemmelemente und an den Gewindeenden sind Schraubverbindungen unter Zwischenlage von Tellerfederpaketen angeordnet. Diese sind an Stützrahmen abgestützt. Durch die se Bauart wird einerseits die Montage und Verstellbarkeit der Kokillenschmalsei ten vereinfacht und andererseits eine Beschädigung der Kokille bei Störungen vermieden, bspw. bei Auftreten von überhöhten Druckspitzen, durch angepaßtes Einstellen der Breitseiten-Spannkräfte gegen die Schmalseiten bzw. durch die Möglichkeit eines partiellen Öffnens der Kokille. Die Durchführung der Zuganker sowohl durch die Kokillenplatten, als auch durch die Wasserkästen ist technisch beherrschbar.

Das Dokument EP 0 468 607 A1 beschreibt eine flüssigkeitsgekühlte Kokille für das Stranggießen von Metallen, insbesondere Stahl, mit einer formgebenden Wandung aus einem insbesondere metallischen Werkstoff, die an einer Stützplatte befestigt und mit Anschlüssen für eine Kühlflüssigkeit zur Kühlung der Wandung versehen ist. Um bei flüssigkeitsgekühlten, oszillierbar gelagerten Kokillen die Aufhängung der Kokillen unter Einbeziehung der Oszillationseinrichtung in der zu bewegenden Masse zu verringern, und um höhere Schwingungszahlen bei ge ringstmöglichem Kraftbedarf einstellen zu können, sind an der Stützplatte an der der Wandung abgekehrten Seite Federelemente, die gleichsinnig mit der Gieß richtung eine wesentlich geringere Steifigkeit gegenüber den beiden Querrichtun gen aufweisen, in gleichmäßiger Verteilung einseitig befestigt. Die Federelemente erstrecken sich in einer Richtung quer zur Gießrichtung. Die gegenüberliegenden Enden der Federelemente sind an einer Tragplatte befestigt. Die Tragplatte ist mit einem ortsfesten Grundrahmen verbunden. An der Stützplatte greift eine Oszillati onseinrichtung an.

Die bekannte Bauart erfordert, wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, die Anordnung einer Vielzahl einzelner vergleichsweise kleiner Federelemente, und einen ortsfesten schweren Grundrahmen, der die Kokille umspannt.

Bei einer Änderung der Federabstimmung wird das gesamte System demontiert und nach Auswechselung einer Vielzahl einzelner Federn wieder zusammenge setzt.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der bekannten Bauarten dadurch herbeizuführen, daß ein Kraftschluß des Kokillensystems unmittelbar zwischen Wasserkästen und Schmalseitenträgern ohne Umweg über einen externen Grund- oder Spannrah men hergestellt wird. Dabei soll auch die Fertigung und Montage des gesamten Kokillensystem vereinfacht wird, wobei insgesamt die schwingenden Massen we sentlich reduziert werden. Und schließlich sollen alle Bewegungen und Kräfte aus betrieblichem Wärmeeinfluß während des Gießens im System der Kokil le/Wasserkästen aufgenommen werden, ohne daß maßliche Veränderungen des Strangprofils eintreten.

Die Lösung der Aufgabe wird bei einer Stranggießkokille der im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichneten Art mit der Erfindung dadurch erreicht, daß die Wasserkästen mit beidseitigem Überstand sowohl über die Breitseitenplatten, als auch über die Schmalseitenplatten hinaus ausgebildet sind und kraftschlüssig so wie wärmeleitend an den Breitseitenplatten anliegend in der Funktion eines Spannrahmens an ihren überstehenden Enden die Spannelemente aufnehmen.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verstelleinrichtung für die Schmalseitenplatten von einer Trägerplatte gehalten ist, die in Form- und Kraft schluß mit den Wasserkästen in Verbindung steht bzw. formschlüssig in die inne ren Platten der Wasserkästen eingelassen ist.

Infolge dieser Anordnung bleiben durch die Einbringung der Schmalseiten- Verstelleinrichtung in das Gießformat alle Kräfte und Verformungen aus Wärme dehnung der Kupferplatten nahezu ohne Einfluß auf das Format der Gießform. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wasserkästen unter Kompensation aller aus dem System der Kokille nach außen gerichteten Kräfte unter Ausbildung vergleichsweise äußerst biegungs-widerstandsfähiger Kasten profile im Zusammenwirken mit ihren endseitigen Spannelementen ein in sich ge schlossenes Rahmensystem ausbilden.

Daraus resultiert als weiterer Vorteil, daß ein wärmeleitender Kontakt zwischen Wasserkästen und Breitseitenwänden der Kokille ohne mechanische Verbin dungselemente wie Schrauben oder dergleichen durch form- und kraftschlüssige Anlage einander zugewandter Flächenbereiche hergestellt ist.

Mit großem Vorteil wird durch kraftschlüssige und wärmeleitende Anlage der Was serkästen an den Breitseitenplatten der Kokille ohne mechanische Verbindungs elemente eine ungehinderte Dehnbarkeit infolge Wärmeeinfluß zwischen Kokillen platten und Wasserkästen gewährleistet, wodurch eine Übertragung von Bewe gungen oder Kräften aus betrieblichem Wärmeeinfluß während des Gießens im System der Kokille/Wasserkästen selbsttätig kompensiert werden, ohne daß maß liche Veränderungen im System erzwungen werden. Sowohl die Kokillenplatten, als auch die Wasserkästen mit ihren Seitenauflagen können sich unabhängig von einander frei ausdehnen und vermeiden infolgedessen die Entstehung von Span nungen und dadurch verursachter unzulässiger Kräfte.

Weitere Ausgestaltungen der Stranggießkokille nach der Erfindung sind entspre chend den Unteransprüchen vorgesehen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachste henden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausfüh rungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kokille in Draufsicht;

Fig. 2 die Kokille gemäß Fig. 1 in Seitenansicht;

Fig. 3 in Draufsicht eine vergrößerte Darstellung einer Halbseite der Kokille.

Die aus der Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 ersichtliche Bauart der Strang gießkokille nach der Erfindung umfaßt Breitseitenplatte 1 und zwischen deren En den mittels Klemmkraft mechanischer oder hydromechanischer Spannelemente 7, 7' mit Haftreibung einspannbare, lageverstellbare Schmalseitenplatten 2, 2' und deren Verstelleinrichtungen 4, 4', wobei den Breitseitenplatten 1 Wasserkästen 3, 3' zugeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Bauart der Kokille sieht vor, daß die Wasserkästen 3, 3' mit beidseitigem Überstand 11, 11' sowohl über die Breitseitenplatten 1 als auch über die Schmalseitenplatten 2, 2' hinaus ausgebildet sind und kraftschlüssig so wie wärmeleitend an den Breitseitenplatten 1 anliegend in der Funktion eines Spannrahmens an ihren Enden die Spannelemente 7, 7' aufnehmen.

Dadurch, daß die Wasserkästen unter Übernahme der Funktion eines Spannrah mens kraft- und formschlüssig an den Kokillen-Breitseitenplatten 1 anliegen, kann ein zusätzlicher externer Spannrahmen wegfallen, wodurch nicht nur Fertigung und Montage wesentlich vereinfacht werden, sondern zugleich die schwingenden Massen erheblich verringert werden. Durch freie Dehnbarkeit der Kokille sowie der anliegenden Wasserkästen wird das Auftreten von durch Wärmeeinfluß erzwun genen Kräften und deren Übertragung auf den Hubtisch vermieden.

Insbesondere werden die vorgenannten Vorteile dadurch erreicht, daß ein wär meleitender Kontakt zwischen Wasserkästen 3, 3' und Breitseitenwänden 1 der Kokille ohne mechanische Verbindungselemente wie Schrauben oder dergleichen durch form- und kraftschlüssige Anlage einander zugewandter Flächenbereiche 12, 13 hergestellt ist.

Um die Entstehung und Aufrechterhaltung eines annähernd gleichmäßigen Anla gendruckes der Flächenbereiche 12, 13 zwischen den Spannelementen 7, 7' zu erreichen, kann vorgesehen sein, daß einer dieser Flächenbereiche 13 exakt ebenflächig ausgebildet, und der anliegende Flächenbereich mit einer geringen Bombierung versehen ist.

Dadurch wird erreicht, daß beim Zusammenspannen dieser Flächenbereiche in folge der Einebnung dieser Bombierung Anlagen-Druckkräfte entstehen, die ohne Verwendung mechanischer Verbindungselemente einen wärmeleitenden Kontakt zwischen den zusammengespannten Flächenbereichen herstellen. Dabei kann die Bombierung im Verhältnis zur Flächenausdehnung eines Wasserkastens bspw. eine mittlere Erhöhung der Kontur zwischen 0,2 und 1 mm betragen. Damit bleibt die beim Zusammenspannen mit einem ebenen Flächenbereich entstehende inne re Spannungen der bombierten Platte eines Wasserkastens im Bereich der Elasti zitätsgrenze des Materials.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die Wasserkästen 3, 3' an ihren Enden Ausnehmungen 5, 5' aufweisen, die zur Aufnahme der Spannele mente 7, 7' ausgebildet sind.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Wasserkästen 3, 3' die Ausnehmungen 5, 5' nach außen begrenzende Seitenauflagen 10, 10' besitzen, die mit Anschlüssen 8, 8' für Kühlwasser ausgerüstet sind.

Wie weiterhin aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, bilden die Wasserkästen 3, 3' unter Kompensation aller aus dem System der Kokille nach außen gerichteten Kräfte sowie Ausbildung von vergleichsweise äußerst bie gungswiderstandsfähigen Kastenprofilen 9, 9' im Zusammenwirken mit den mit ihren überstehenden Enden verbundenen Spannelementen 7, 7' ein in sich ge schlossenes Rahmensystem aus.

Erfindungswesentlich ist die Form und Bauart der Wasserkästen 3, 3', in der verti kalen Projektion gesehen, mit endseitigen Verjüngungen 14, 14' ihres Kastenpro fils 9, 9' und verstärkten Außenplatten 15, 15' im mittleren Bereich derjenigen ei nes Trägers gleicher Biegebeanspruchung mit einer annähernd gleichmäßig ver teilten Last bei Auflage auf zwei endseitigen Stützen angenähert. Hierdurch wird ein extrem hohes Widerstandsmoment gegen Biegebeanspruchung der Wasser kästen erreicht, so daß diese ohne Schwächung infolge einer Durchbiegung die von den Spannelementen 7, 7' aufgebrachten Klemmkräfte auf die Kokillen- Breitseitenplatten 1 zu übertragen in der Lage sind.

Die Wasserkästen 3, 3' sind zur indirekten Krafteinleitung der von den Spannele menten 7, 7' über die Breitseitenplatten 1 der Kokille gegen die Schmalseitenwän de 2, 2' wirkbaren Klemmkräfte mit an jedem Ende zwei untereinander angeord neten Spannelementen 7, 7' ausgebildet.

Weiterhin können fakultativ zur Optimierung des Wärmeüberganges von den Breitseitenplatten 1 der Kokille auf die anliegenden Plattenbereiche 12, 17 der Wasserkästen 3, 3' zwischen diese Edelmetallfolien, bevorzugt Silberfolien, ein gelegt sein.

Bei einer unplanen Raumgestaltung der Kokillen-Breitseitenplatten 1, bspw. zur Ausbildung eines Einlauftrichters etc. sind die an der Kokille anliegenden Kupfer plattenbereiche 12, 17 der Wasserkästen 3, 3' mit kongruenter Raumgestaltung abstandslos an die Kokillenplatten 1 anschmiegbar ausgebildet.

Die Erfindung verbessert bekannte Bauarten von Stranggießkokillen u. a. dahinge hend, daß Fertigung und Montage vereinfacht werden und zugleich eine Verringe rung der schwingenden Massen erreicht wird. Weil darüber hinaus infolge freier Dehnbarkeit zwischen Kokillenplatten und Wasserkästen alle Bewegungen und Kräfte aus betrieblichem Wärmeeinfluß während des Gießens im System der Ko kille/Wasserkästen aufgenommen werden, können Verschiebungen und Verfor mungen zwischen Breitseiten und Schmalseiten der Kokille vermieden werden.

Liste der Bezugszeichen

1

Breitseitenplatte

2

Schmalseitenplatte

3

Wasserkasten

4

Verstelleinrichtung

5

Ausnehmung

6

7

Spannelement

8

Anschlüsse /Kühlwasser

9

Kastenprofil

10

Seitenauflage

11

Überstand

12

Flächenbereich

13

Flächenbereich

14

Verjüngung

15

Außenplatte

16

17

Flächenbereich

18

Trägerplatte oder Verstelleinrichtung

Claims

1. Stranggießkokille zum Stranggießen von Brammen aus Stahl, insbesondere von Dünnbrammen, umfassend Breitseitenplatten (1) und zwischen deren En den mittels mechanischer oder hydromechanischer Spannelemente (7) ein spannbare, lageverstellbare Schmalseitenplatten (2, 2') und Schmalseiten plattenhalter, wobei den Breitseitenplatten (1) Wasserkästen (3, 3') zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkästen (3, 3') mit beidseitigem Überstand (11, 11') sowohl über die Breitseitenplatten (1), als auch über die Schmalseitenplatten (2, 2') hinaus ausgebildet sind und kraftschlüssig sowie wärmeleitend an den Breitseiten platten (1) anliegend in der Funktion eines Spannrahmens an ihren überste henden Enden die Spannelemente (7, 7') aufnehmen.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (4, 4') für die Schmalseitenplatten (2, 2') von einer Trägerplatte (18) gehalten ist, die in Form- und Kraftschluß mit den Wasserkä sten (3, 3') in Verbindung steht bzw. formschlüssig in die inneren Platten der Wasserkästen (3, 3') eingelassen ist.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkästen (3, 3') unter Kompensation aller aus dem System der Kokille nach außen gerichteten Kräfte unter Ausbildung vergleichsweise äu ßerst biegungs-widerstandsfähiger Kastenprofile (9, 9') im Zusammenwirken mit ihren endseitigen Spannelementen (7, 7') ein in sich geschlossenes Rah mensystem ausbilden.

4. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Formschluß einander zugewandter Flächenbereiche (12, 13) der Wasserkästen (3, 3') und der Kokillen-Breitseitenwände (1) zwischen diesen ein wärmeleitfähiger Kontakt besteht.

5. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkästen (3, 3') an ihren Enden Ausnehmungen (5, 5) aufweisen, die zur Aufnahme der Spannelemente (7, 7') ausgebildet sind.

6. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkästen (3, 3') die Ausnehmungen (5, 5') nach außen begren zende Seitenauflagen (10, 10') besitzen, die mit Anschlüssen (8, 8') für Kühl wasser ausgerüstet sind.

7. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkästen (3, 3') zum Einleiten von Klemmkräften über die Breit seitenplatten (1) gegen die Schmalseitenplatten (2, 2') an jedem überstehen den Ende (11, 11') mit zwei untereinander angeordneten Spannelementen (7, 7') ausgerüstet sind.

8. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkästen (3, 3'), in der vertikalen Projektion gesehen, als ka stenförmige Hohlprofile (9, 9') mit im mittleren Bereich verstärkten Außenplat ten ausgebildet sind.