DE2620656C2 - Stranggießkokille für schmelzflüssige Metalle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille für schmelzflüssige Metalle der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine Stranggießkokille dieser Gattung ist aus der US-PS 37 09 286 bekannt. Die Längsnuten an der Außenseite des Kokillenrohrs haben dort einen rechteckigen Querschnitt, und die zugehörigen Längsrippen des Kokillenrohrs liegen an eben ausgebildeten Innenflächen der Mantelteile an. Auch eine Anordnung mit Längsnuten am Mantelteil und ebener Anlagefläche am Kokillenrohr wird in der US-PS 37 09 286 beschrieben und dargestellt. In jedem Fall haben die Kühlmittelkanäle dabei einen rechteckigen Querschnitt.

Eine intensive Kühlung des Kokillenrohrs und der zur Verankerung der Zuganker dienenden Längsrippen ist insbesondere bei dünnwandigen Kokillenrohren zum Gießen von einen größeren Querschnitt aufweisendem Halbzeug, wie z. B. Brammen, erforderlich. Die dünnwandige Ausbildung des Kokillenrohrs dient nicht nur der Forderung nach Einsparung von Kupfer, sie wirkt sich auch vorteilhaft bei solchen Stranggießkokillen aus, an deren Mantelumfang oder in deren Mantelhohlraum zum Rühren des schmelzflüssigen Metalls ein elektromagnetischer Induktor angeordnet ist, dessen Magnetfeld durch die Wand des Kokillenrohrs geschwächt wird. Bei diesen hohen Anforderungen ist die Kühlwirkung der bekannten Stranggießkokille unbefriedigend. Der Rechteckquerschnitt der Kühlmittelkanäle führt dazu, daß für einen ausreichenden Durchsatz von Kühlwasser eine Tiefe dieser Kanäle erforderlich wird, die einen durch eine laminare Strömung bewirkten gleichmäßigen Durchfluß des Kühlmittels nicht mehr gewährleistet. Eine derartige laminare Strömung mit einem merklichen Druckabfall in dem einzelnen Kühlmittelkanal ist aber anzustreben, damit eine vorübergehende Dampfbildung in diesem Kanal von allein rasch wieder verschwindet

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Stranggießkokille der angegebenen Gattung die Kühlwirkung bei gleicher durch einen Kühlnjittelkanal strömenden Kühlmittelmenge ohne Beeintrachigung der mechanischen Festigkeit der Kokille zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Stranggießkokille bewirkt die im Querschnitt U-förmige Ausbildung der Kühlmittelkanäle, daß gegenüber einem Rechteckquerschnitt bei gleich großem Gesamtquerschnitt eines Kühlmittelkanals die vom Kühlmittel bespülte Pläche des Kokillenrohrs unter gleichzeitiger Beaufschlagung der Seitenflächen der die Zugankerverankerung aufweisenden Längsrippen des Kokillenrohrs vergrößert wird. Ferner wird der Vorteil erzielt, daß bei gleich großem Gesamtquerschnitt wie bei der vorgenannten bekannten Stranggießkokille die Breite eines Kühlmittelkanals verringert werden kann und dadurch eine über die Breite des Kühlmittelkanals gleichmäßige, die Wärmeableitung begünstigende Strömung des Kühlmittels bewirkt wird. Insgesamt wird somit die Kühlwirkung erheblich verbessert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Stranggießkokille sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stranggießkokille in schematischer Weise dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht und

F i g. 2 einen waagerechten Schnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Stranggießkokille.

Das aus Kupfer bestehende innere Kokillenrohr 1 der Stranggießkokille ist von den aus Siahl bestehenden Mantelteilen 2 umschlossen. Sowohl das Kokillenrohr 1 als auch die Mantelteile 2 sind entweder einstückig ausgebildet oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt.

Die Schmalseitenteile des Mantels sind in Fig. 1 nur durch die Platten 22 angedeutet. Diese Schmalseitenplatten können im Gegensatz zu den Breitseitenteilen des Mantels als ebene Platten ausgebildet sein, da sie wegen ihrer verhältnismäßig geringen Belastung keinen Biegebeanspruchungen unterworfen sind. Darüber hinaus ist bei Anordnung von ein Rühren des schmelzflüssigen Metalls bewirkenden elektromagnetischen Induktoren die Anordnung eines Induktors an den Schmalseitenplatten nicht unbedingt notwendig, so daß deren dünnwandige Ausbildung nicht erforderlich ist.

Die auf den Breitseiten des Kokillenrohrs 1 angeordneten Platten weisen auf ihrer Außenseite Längsrippen 4 auf, die, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, zur Verankerung der aus Stahl bestehenden Zuganker 3 dienen. Die Zuganker 3 durchsetzen entsprechende Bohrungen 13 in den äußeren Platten 18 des doppelwandig ausgebildeten Mantelteils 2. Zwischen den inneren Platten 17 und den äußeren Platten 18 des Mantelteils 2 sind als Abstandshalter dienende, die Zuganker 3 aufnehmende Hülsen 20 angeordnet. In die Längsrippen 4 der das Kokillenrohr 1 an seiner Breitseite begrenzenden Platten sind Gewindemuffen 10 eingeschraubt, in die die Zuganker 3 eingeschraubt sind, an deren äußerem Ende ein Gewinde ein-

geschnitten ist, auf das Spannmuttern 9 aufgeschraubt sind. Die Zwischenräume zwischen den Längsrippen 4 bilden Längsnuten 5, die etwa dieselbe Breite wie die Längsrippen 4 aufweisen. An der Innenplatte 17 des Mantelteils 2 sind Längsrippen 7 vorgesehen, die mit allseitigem Abstand in die Längsnuten 5 der Breitseitenplatten des Kokillenrohrs 1 eingreifen und auf diese Weise zusammen mit den die Längsnuten 5 begrenzenden Flächen einen Teilbereich 14, 15, 16 aufweisenden Kühlmittelkanal 6 bilden. ι ο

Das Kokillenrohr 1 besteht aus eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisendem Kupfer oder einer Kupferlegierung, beispielsweise einer Kupfer-Silber- oder einer Kupfer-Chorm-Legierung. Die Mantelteile 2 bestehen wegen der höheren Festigkeit aus Stahl.

Die in die Längsrippen 4 des Kokillenrohrs 1 eingeschraubten, aus Stahl bestehenden Gewindemuffen 10 ergeben eine verhältnismäßig große, den Wärmefluß begünstigende Kontaktfläche zwischen Kupfer und Stahl, eine bessere Verankerung der Zuganker 3 und damit auch einen guten Zusammenhalt zwischen dem Kokillenrohr 1 und den Mantelteilen 2, die einem erheblichen, von der unter hohem Druck und mit großer Geschwindigkeit die Kühlmittelkanäle 6 durchströmenden Kühlmittelflüssigkeit ausgeübten hydrostatischen Druck ausgesetzt sind. Die Wandstärke E der Platten des Kokillenrohrs 1 beträgt etwa 20 mm; sie kann sich zwischen 15 und 25 mm bewegen. Die Wandstärke der Platten 17 und 18 der Mantelteile 2 kann etwa 10 mm betragen und ist ausreichend, um einen stabilen starren Aufbau der Stranggießkokille zu gewährleisten.

Wenn ein hohles Mantelteil 2, das einen elektromagnetischen Induktor aufnimmt, aus einem einzigen Gußstück besteht, so dienen die Hülsen 20 nur zur Aufnahme der Zuganker 3 und sind mit den inneren und äußeren Platten 17 und 18 verschweißt. Besteht das Mantelteil 2 aus einzelnen Platten, so dienen die Hülsen 20 ais Abstandshalter zwischen den die Breitseitenwände des Mantelteils 2 bildenden Platten 17 und 18 und greifen stirnseitig in Ausbohrungen 12 und 12' der Platten 17 und 18 ein. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, liegt der in dem Hohlraum 19 befindliche elektromagnetische Induktor 21 unmittelbar gegen die innere Platte 17 an, die zu diesem Zweck aus unmagnetischen Material, beispielsweise einem nichtrostenden Stahl besteht. Zu dem Vorteil, daß de^r elektromagnetische Induktor 21 auf diese Weise verhältnismäßig nahe an dem Gießstrang angeordnet ist, kommt noch der Vorteil, daß der Induktor 21 infolge seiner dauernden Kühlung mit hoher Leistung ausgelegt werden kann.

Mit einer erfindungsgemäßen Stranggießkokille, die eine Höhe von 700 mm aufwies und bei der die Gießgeschwindigkeit etwa 2 m/min betrug, wurden durch die einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Kühlmittelkanäle 6 befriedigende Ergebnisse erzielt. Das paral-IeI zur Breitseite des Gießstrangs in dem mittleren Teilbereich 14 des im Querschnitt U-förmigen Kühlmittelkanals strömende Kühlmittel bewirkt nämlich eine so nachhaltige Kühlung, daß sie rasch zur Bildung einer genügend stabilen erstarrten Strangschale führt. Die beiden seitlichen Teilbereiche 15 und 16 des Kühlmittel· kanals 6 gewährleisten eine ausreichende Kühlung der Längsrippen 4 und damit der die Zuganker 3 aufnehmenden Gewindemuffen 10.

Aus den genannten Gründen weisen die beiden seitlichen Teilbereiche 15 und 16 des Kühlmittelkanals 6 dieselbe Breite auf wie der sie verbindende mittlere Teilbereich 14. Die Längsrippe)! 4 und die Längsnuten 5 weisen dieselbe Breite von etwa 50 cm auf. Diese Breite kann variieren; jedoch sollte zur Erzielung möglichst großer Wärmeaustauschflächen die Breite der Längsniiten 5 nicht kleiner als diejenige der Längsrippen 4 sein.

Unter den genannten Bedingungen und unter Beachtung der Besonderheiten beim Gießen von Brammen wurden die Kühlmittelkanäle derart ausgebildet, daß bei einem 8 mVh nicht übersteigenden Gesamtdurchsatz des Kühlwassers der Druckabfall je Kanal mindestens etwa 0,5 ■ 10⁵ Pa beträgt und dadurch einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Durchfluß des Kühlwassers gewährleistet.

Die besten Ergebnisse wurden bei einem Wert e für die Breite eines Kühlmittelkanals erzielt, der zwischen 2,5 mm und 4,5 mm liegt, wobei die Tiefe Feiner Längsnut 5 einen Wert zwischen 10 mm und 25 mm aufweist Bei einem Wert e, der zwischen 3,5 und 4,5 mm liegt, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, für die Tiefe P einer Längsnut 5 einen Wert vorzusehen, der 15 mm nicht übersteigt.

Weitere Versuche haben ergeben, viaß eine sehr gute Kühlung der Stranggießkokille erzielt v/ird, wenn die Längsnuten 5 eine Tiefe P von 12 mm und eine Breite e von 3 mm aufweisen, wobei ein Gesamtdurchsatz an Kühlwasser von 4 m³/h völlig ausreichend war.

Wen;, aus technologischen Gründen und aus Gründen einer erhöhten Sicherheit ein Wert e von 3 mm auch als unerwünscht betrachtet werden mußte, so konnte bei einer Breite von 4 mm ein sicherer Betrieb der Stranggießkokille gewährleistet werden, wenn der Gesamtdurchsatz des Kühlwassers 6 m³/h betrug. Beim Gießen von Brammen mit einer Breite von 2 m mußten auf den Breitseiten der Kokillenwandung ungefähr 20 Kühlmittelkanäle von einer Breite von 50 mm vorgesehen werden, deren Gesamtdurchsatz an Kühlwasser annähernd 300 mVh betrug. Die Kühlwasserzuleitung kann für jede Seite der Stranggießkokille getrennt oder auch für beide Breitseiten gemeinsam erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stranggießkokille für schmelzflüssige Metalle, mit einem inneren, dünnwandigen Kokillenrohr, das aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, die Metallschmelze aufnimmt und an seiner Außenseite in Gießrichtung verlaufende Längsnuten mit dazwischen ausgebildeten Längsrippen aufweist, mit Mantelteiien, die aus Stahl bestehen und mit ihren Innenflächen an den Längsrippen des Kokillenrohrs außen anliegen, wodurch in Verbindung mit den Längsnuten voneinander getrennte, in Gießrichtung verlaufende Kühlmittelkanäle gebildet werden, und mit Zugankern, die in den Längsrippen des Kokillenrohrs verankert sind und die Mantelteile haltend durchsetzen, gekennzeichnet durch an den Innenseiten der Mantelteile (2) ausgebildete Längsrippen (7), die mit allseitigem Abstand (e) in uie Längsnuten (2) des Kokillenrohrs (1) eingreifen, so daß die Kühfmittelkanäle (6) einen U-förmigen Querschnitt haben.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbereiche (14,15,16) des im Querschnitt U-förmigen Kühlmittelkanals (6) durch ebene Flächen begrenzt sind und alle drei Teilbereiche (14, 15,16) die gleiche Breite (e) haben.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Längsrippen (4) des Kokillenrohrs (1) zur Verankerung der die Mantelteile (2) durchsetzenden Zuganker (3) aus Stahl bestehende Gewindemuffen (10) eingeschraubt sind.