DE19953905A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggußkokille - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer StranggußkokilleInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich. Um die Rissgefahr in der Strangschale zu vermindern, wird der Wärmestrom zwischen der sich bildenden Gussschale und der Kokilleninnenfläche durch einen höheren Wärmedurchgangswiderstand zwischen diesen Teilen gedrosselt, wobei der höhere Wärmedurchgangswiderstand zwischen der sich bildenden Strangschale und der Kokilleninnenfläche die Folge einer entsprechenden Makrotextur der Kokilleninnenfläche ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille,
insbesondere in deren Badspiegelbereich.
In der Veröffentlichung "über den Zusammenhang zwischen
Anfangserstarrung und Beschaffenheit der Strangoberfläche bei
peritektisch erstarrenden Stählen" (Habilitationsschrift M. M.
Wolff, Zürich 1996, Seiten 61-64) werden Bedeutung und
Entwicklungstendenzen der Kokille beim Stranggussverfahren
ausführlich behandelt. Dabei spielt insbesondere der
Wärmestrom durch die Kokillenwand in deren Badspiegelbereich
eine entscheidende Rolle für die Rissfreiheit der
Strangschale.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Wärmestrom durch die
Kokillenwand zu vermindern und dadurch deren Temperatur zu
erhöhen. Bekannt sind verschiedene Möglichkeiten zum Aufbau
von sogenannten "Hot-Top-Kokillen". Auf verschiedene Weise
wird hierbei versucht, den Wärmestrom besonders im Bereich der
Anfangserstarrung sowie darunter zu reduzieren und durch diese
reduzierte Wärmeabfuhr die Rissneigung von
schwingungsempfindlichen Stahlsorten (z. B. peritektische
C-Stähle, hochlegierte rostfreie austenitische Stähle) zu
verringern. Vorgeschlagen und zum Teil eingesetzt werden
Kokillen, die
- - ganz oder teilweise mit Materialien einer geringen Wärmeleitfähigkeit beschichtet sind (Ni, Chromcarbid, Zr2O),
- - einen keilförmigen Einsatz aus rostfreiem Stahl unterhalb der Kokillenoberfläche besitzen oder
- - an der Oberfläche durch Rillen kontrolliert aufgerauht sind (Längsrillen parallel zur Gießrichtung, 45° zur Gießrichtung sowie gleichzeitig parallel und senkrecht zur Gießrichtung).
Aber auch Kombinationen verschiedener Maßnahmen sind bekannt.
Längsrillen parallel zur Gießrichtung können
- - in einer Nickel-Beschichtung oder
- - unterhalb einer Nickel-Beschichtung im Kupfer angebracht sein.
Auch die Kühlwassergeschwindigkeit und -temperatur sowie die
Geometrie der Kühlwasserkanäle beeinflussen den Wärmestrom.
Alte diese Maßnahmen müssen von vornherein konstruktiv
festgelegt werden und sind nachträglich kaum zu ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel zur
Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille
anzugeben, das vorzugsweise in deren Badspiegelbereich wirkt
und ohne großen Aufwand angebracht bzw. erneuert werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wärmestrom zwischen
der sich bildenden Strangschale und der Kokillen-Innenfläche
durch eine Erhöhung des Wärmedurchgangswiderstandes als Folge
des Aufrauhens der Kokillenoberfläche effektiv verringert und
gleichzeitig vergleichmäßigt wird. Die auf diese Weise
verminderte Wärmeabfuhr im Badspiegelbereich führt dazu, dass
die sich bildende Strangschale länger dünn bleibt und von dem
mit zunehmendem Abstand von dem Badspiegel steigenden
ferrostatischen Druck gleichmäßiger an die Kupferplatte der
Stranggusskokille angedrückt wird. Die Umwandlung der Delta-
in die Gammaphase erfolgt später, so dass sich das damit
verbundene Schrumpfen der Strangschale geringer auswirkt.
Durch den gleichmäßigeren Wärmeübergang treten außerdem in der
Strangschale geringere Spannungen durch Temperaturunterschiede
auf. Auf diese Weise wird die Entstehung von Rissen in der
Strangschale unterbunden.
Bei einer Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer
Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich ist
die verminderte Wärmestromdichte zwischen der sich bildenden
Strangschale und der Kokilleninnenfläche die Folge einer
entsprechenden Makrostruktur dieser Innenfläche. Deren
gezielte Rauhigkeit weist eine bestimmte Tiefe und Struktur
auf.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass
die Makrostruktur der Kokilleninnenfläche durch an sich
bekannte Verfahren wie Shot Blast Texturing (SBT), Electric
Discharge Texturing (EDT), Electron Beam Texturing (EBT),
Laser Texturing (LT) oder durch eine gelochte Textur (GLT)
oder durch andere Verfahren verwirklicht ist. Diese
Aufrauhverfahren sind an sich bekannt und haben sich u. a. zum
Aufrauhen von Arbeitswalzen für das Nachwalzen von
Karosserieblechen bewährt. Die rauhe Kokilleninnenfläche hat
bei Schmierung der Kokille mit Gießpulver den zusätzlichen
Vorteil, dass die Schlacke des Gießpulvers intensiver an der
Kokilleninnenwand haftet. Dadurch vermindert sich die Gefahr
einer Ablösung der gesamten Schlackenschicht über größere
Flächen. Dies hätte eine sprunghafte Änderung der örtlichen
Strangschalentemperatur mit starken Temperaturspannungen soeir
eine erhöhte Reibung zwischen Strangschale und Kokille zur
Folge.
Dadurch, dass die Oberflächentextur nur über einen Teil der
Kokillenbreite angeordnet ist, können unterschiedliche
Oberflächentemperaturen in Kokillenbreitenrichtung
ausgeglichen werden.
Dadurch, dass die Bearbeitungstiefe der Kokilleninnenfläche in
Gießrichtung abnimmt, wird ein allmählicher Übergang vom
aufgerauhten zum glatten Teil der Kokille und damit vom
gedrosselten zum ungedrosselten Wärmefluss erzielt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, dass die Makrostruktur auf einer Kokilleninnenfläche
auch nachträglich oder, wenn verschlissen, als Reparaturlösung
angebracht werden kann. Wenn die Kokilleninnenfläche vor oder
nach ihrer makroskopischen Bearbeitung mit einer
Verschleißschutzschicht versehen ist, wird der Verschleiß der
Makrostruktur vermindert und dadurch die Lebensdauer der
Stranggusskokille erhöht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, worin
Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt
sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Kokillenbreitseite mit
Oberflächentextur in deren oberer Hälfte,
Fig. 2 die gleiche Ansicht mit Oberflächentextur in deren
oberer und unterer Hälfte,
Fig. 3 die gleiche Ansicht mit Oberflächentextur in nur
einem Teil der Kokillenbreitseite.
Durch die Modifikation der Anordnung der Oberflächentextur (T)
gemäß den Fig. 1 bis 3 kann neben einer Variation von deren
Bearbeitungstiefe die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung
optimiert werden. Die Oberflächentextur kann nach Fig. 1 über
die gesamte Breite der Kokille auf den unmittelbaren Bereich
des Gießspiegels beschränkt bleiben, oder gemäß Fig. 2 oben
beginnend bis zum unteren Ende der Kokille (K) weitergeführt
werden, wobei die Bearbeitungstiefe in Gießrichtung (G)
variierbar ist. Um das Auftreten unterschiedlicher
Oberflächentemperaturen in Kokillenbreitenrichtung ausgleichen
zu können, ist die Oberflächentextur nach Fig. 3 in
Kokillenbreitenrichtung unterschiedlich gestaltet.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Innenoberfläche der
Stranggusskokille (K) wird durch die Drosselung des
Wärmestroms im Bereich des Badspiegels die Qualität des
Gussstranges erhöht und die Bildung von Rissen desselben
vermieden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer
Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmestrom zwischen der sich
bildenden Gussschale und der Kokilleninnenfläche durch einen
höheren Wärmedurchgangswiderstand zwischen diesen Teilen
gedrosselt wird.
2. Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer
Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich,
zur Durchführung des Verfahrens nach dem vorhergehenden
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der höhere
Wärmedurchgangswiderstand zwischen der sich bildenden
Strangschale und der Kokilleninnenfläche die Folge einer
entsprechenden Makrotextur der Kokilleninnenfläche ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Makrotextur der Kokilleninnenfläche durch an sich bekannte
Verfahren wie Shot Blast Texturing (SBT), Electric Discharge
Texturing (EDT), Electron Beam Texturing (EBT), Laser
Texturing (LT) oder durch eine gelochte Textur (GLT) oder
durch andere Verfahren verwirklicht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberflächentextur nur über einen Teil der
Kokillenbreite angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungstiefe der
Kokilleninnenfläche in Gießrichtung abnimmt.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kokilleninnenfläche vor oder
nach ihrer makroskopischen Bearbeitung mit einer
Verschleißschutzschicht versehen ist.
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