DE2728993A1

DE2728993A1 - Durchlaufkokille

Info

Publication number: DE2728993A1
Application number: DE19772728993
Authority: DE
Inventors: Peter Ing Grad Feuchter; Ulrich Ing Grad Katschinski; Erling Dr Ing Roller
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1979-01-18
Also published as: US4235279A; CH629405A5; GB2000459A; AT359672B; FR2395797B1; GB2000459B; IT7824997A0; FR2395797A1; JPS5411834A; IT1097124B; DE2728993C2; ATA463078A

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT IiIT BESCHRÄNKTER HAF¹FJNG

IN ESSEN

Durchlaufkokille

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Die Erfindung betrifft eine Durchlaufkokille mit rechteckförmigem Formhohlraum zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Kupfer und Kupferlegierungen, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen Graphitblock und Kühlrohren, die Bestandteil eines Kühlkreislaufs sind und zur Verbesserung des Wärmeübergangs zum Formhohlraum des Graphitblocks kraftSchlussig mit diesem in Verbindung stehen.

Beim Stranggießen von Kupfer und Kupferlegierungen, insbesondere auch bei horizontaler Gießweise, hat sich die Verwendung von Graphit aufgrund dessen guter Schmiereigenschaft bei ausreichender Wärmeleitfähigkeit als Kokillenwerkstoff bewährt.

Graphit ist allerdings wasserdurchlässig, so daß das die Wärmeabfuhr bewirkende Kühlmedium zum Graphit hin durch eine wasserdichte Trennschicht abgeschirmt werden muß. Bekannt sind beispielsweise mit einem Kupfermantel versehene Kokillen, der wassergekühlt und in welchen eine Graphithülse eingepaßt ist. Ein derartiger Kokillenauf— bau ist aufgrund der umfangreichen Kokillenerwärmung unproblematisch, sofern Metallstränge mit rundem Querschnitt vergossen ',/erden. Bei Kokillen mit rechteckfö'nnigem Formhohlraum dagegen ist die oben beschriebene Einpassung der Graphithülse in den wassergekühlten Kupfermantel nur bedingt möglich. Aufgrund des unterschiedlichen Temperaturverlaufs über den Strang- bzw. Kokillenquerschnitt besteht die Gefahr, daß sich der Graphiteinsatz bevorzugt auf den Breitseiten der Kokille vom Kupfermantel ablöst. Der im Ablösefall wesentlich beeinträchtigte Wärmeübergang zieht Störungen des Gießprozesses, eine Verschlechterung der Qualität des Gießerzeugnisses sowie Beschädigungen der Kokille nach sich.

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Zur Vermeidung der oben beschriebenen Schwierigkeiten ist bereits vorgeschlagen worden, eine Vollgraphitkokille mit Kühlbohrungen zu versehen und in diese mit Übergröße Kühlrohre einzupassen. Die unter Federspannung an der Bohrungswandung anliegenden Kühlrohre sind mit Längenausdehnungsrippen versehen, die verhindern, daß - bedingt durch die unterschiedliche Ausdehnung von Kupfer und Graphit bei hohen Betriebstemperaturen - auf den Graphit ein zu starker Druck ausgeübt wird.

Diese aus der DT-AS 1 217 556 bekannte Bauart weist zwar den Vorteil auf, daß immer eine sichere Anlage der Kühlrohre am Kokillenwerkstoff gewährleistet ist; der Nachteil der bekannten Kokille besteht jedoch darin, daß diese außerordentlich empfindlich und kostspielig ist.

Insbesondere ist die Bearbeitung des Graphitblocks wie auch das Einarbeiten der Kühlbohrungen mit einem hohen Aufwand verbunden, wobei die Gefahr besteht, daß der Graphit beim Einpassen der Kühlrohre in die Kühlbohrungen beschädigt wird. Da ein Ausbau der einmal in die Kühlbohrungen eingesetzten Kühlrohre wirtschaftlich kaum

möglich ist, der Graphit jedoch einem verhältnismäßig hohen Verschleiß unterliegt, zieht der Einsatz der bekannten Kokille hohe Kosten nach sich. Es erscheint daher allenfalls möglich, die bekannte Kokille zur Erzeugung großformatiger Stränge bei vertikaler Gießweise einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchlaufkokille zu schaffen, welche einerseits die Vorteile der zuvor beschriebenen bekannten Kokille aufweist, deren Einsatz andererseits aber einen wesentlich geringeren Aufwand erforderlich macht als der Einsatz der bekannten Kokille.

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Insbesondere soll die neu vorgeschlagene Durchlaufkokille in der Weise ausgebildet sein, daß die in die Betriebskosten der StranggieQanlage eingehenden Kokillenkosten verhältnismäßig niedrig gehalten werden.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Durchlaufkokille der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß der Kühlkreislauf baulich von dem Graphitblock getrennt ist und die Kühlrohre nachgiebig an der Außenfläche des Graphitblocks anliegen. Der Graphitblock bildet also ein verhältnismäßig kostengünstiges Verschleißteil, welches ohne Eingriff in den Kühlkreislauf, d.h. ohne Austausch der mit dem Graphitblock in Verbindung stehenden Kühlrohre, ausgewechselt werden kann.

Zur Sicherstellung eines ausreichenden Wärmeübergangs ist die Außenfläche des Graphitblocks zur Aufnahme der Kühlrohre zweckmäßigerweise mit Nuten versehen. Die Kühlrohre können dabei einen kreisförmigen oder recht— eckförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt der Nuten vorteilhaft der jeweiligen Kühlrohrform angepaßt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Anraeldungsgegenstandes verlaufen die Nuten parallel zur Längsachse des Formhohlraums. Die Nuten sind dabei zumindest an den beiden Breitseiten der Durchlaufkokille angeordnet; erforderlichenfalls sind auch die beiden Schmalseiten der Durchlaufkokille mit entsprechend angeordneten Nuten versehen, in denen Kühlrohre am Graphitblock anliegen.

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In weiterer Ausgestaltung des AnmeldungsgegenStandes kann die Durchlaufkokille eine mechanisch wirksame Vorspanneinrichtung aufweisen, mittels der die Kühlrohre in den Nuten in Anlage gehalten sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, daß die Kühlrohre mittels der Kraft, die infolge des regelbaren statischen Kühlflüssigkeitsdrucks an ihnen angreift, in den Nuten in Anlage gehalten sind.

Es ist insbesondere auch möglich, die Anlage der Kühlrohre in den Nuten des Graphitblocks dadurch sicherzustellen, da3 sowohl eine mechanische Vorspanneinrichtung vorgesehen ist als auch der statische Druck in der Kühlflüssigkeit dazu ausgenutzt wird, die Kühlrohre gegen die Oberfläche der Nuten zu pressen.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungaiorm des Anmeldungsgegenstandes sind die Kühlrohre unter Zwischenschaltung mit ihrem Zu- und Ablaufabschnitt verbundener Kompensatoren an den bezüglich des G-raphitblocks ortsfesten Teil des Kühlkreislaufs angeschlossen.

Die Kompensatoren können dabei so ausgebildet und in den Kühlkreislauf eingebaut sein, daß sie die Kühlrohre federnd in den Nuten in Anlage halten.

Erfindungsgemäß weist jeder Teil des Kühlkreislaufs, weleher mit den einer bestimmten Seite des Graphitblocks zugeordneten Kühlrohren in Verbindung steht, eine eigene Durchflußmengen- und Druck-Regeleinrichtung auf. Falls also nur die beiden Breitseiten der Durchlaufkokille mit

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Kühlrohren versehen sind, sind die jeweils einander zugeordneten Kühlrohre in der Weise an den Kühlkreislauf angeschlossen, daß eine getrennte Regelung der Durchflußmenge und des hydrostatischen Drucks der Kühlflüssigkeit möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, welches weitere wesentliche Merkmale des Erfindungsgegenstandes beinhaltet.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Durchlaufkokille, und

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt quer zur Längsachse der Durchlaufkokille.

Die D¹JrChIaUIkOkUIe weist als tragendes Element einen Tragrahmen 1 mit der Bodenplatte 1^f und den oberen Tragplatten 1'' au£ an denen Gewindebolzen 2 bzw. 3 befestigt « sind. Hit den Gewindebolzen 3 ist unter Zwischenschaltung angeschv/eißter Platten 4' bzw. 5' ein oberes Zulaufrohr · 4 bzw. Ablaufrohr 5 verschraubt; an den unteren Gewindebolzen 2 ist unter Zwischenschaltung angeschv/eißter Platten 6¹ bzw. 7' ein Zulaufrohr 6 bzw. ein Ablaufrohr 7 in entsprechender Weise befestigt. An die Zulauf- und Ablaufrohre sind in Richtung auf den Graphitblock 8 - vor— zugsv/oiGG in regelmäßigen Abständen — Rohrstutzen 4'¹ bis 7^TI angeschweißt, an die sich U-förmige Rohrsysteme anschließen. Diese bestehen jeweils aus zwei Metallkompensa— torin 9, zv/31 Rohrkrümmern 10 und einem geraden Kühlrohr 11, dessen Längsachse 11' parallel zur Längsachse 8' des Graphitblocks 8 verläuft.

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COPY

Die Metallkompensatoren 9 sind über eine an ihnen befestigte Gewindebuchse 12 und eine Üb erwu rf mutter 13 einstellbar mit den jeweils zugehörigen Rohrstutzen 4¹' bis 7^M verbunden.

Das Zulaufrohr 4 ist in Zulaufrichtung (Pfeil 14) mit einem Mengenregelventil 15 mit Wassermengenrnessung 16 versehen; in die Ablaufleitung 5 ist in Ablaufrichtung (Pfeil 17) ein Manometer 18 und ein Regelventil 19 eingebaut. Das untere Zulauf rohr 6 bzw. das untere Ablaufrrohr 7 sind mit entsprechenden Einrichtungen ausgestattet, welche der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.

Der aus einem Ober- und einem Unterteil 8'¹ bzw. 8¹'¹ bestehende Graphitblock 8 ist über Ge^tfindebolzen 20 in dem starren Tragrahmen 1 gehalten. Die beiden Teile 8^M und 8^IM sind unter Zwischenschaltung von Spannplatten 21 mittels Spannmuttern 22 gegeneinander vorspannt und umschließen einen rechteckförmigen Formhohlraum 23. Das Ober- und Unterteil des Graphitblocks ist auf der jeweils nach außen v/eisenden Seite, d.h. auf der Oberseite bzw. Unterseite mit Nuten 24 versehen, deren Längsachsen 24' parallel zur Längsachse 8¹ verlaufen. Die geraden Kühlrohre 11 werden außerhalb des Bereichs der Rohrkrümmer 10 unter leichter Vorspannung - welche durch die Metallkompensatoren 9 erzeugt wird - in den Nuten in Anlage gehalten. Im Bereich der Rohrkrümmer 10, d.h. im Bereich des vorderen und hinteren Endabschnitts, ist der Graphitblock 8 mit Ausnehmungen 25 vercehen, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt des in diesen Bereich eingreifenden Rohrkrümmers 10.

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COPV

Nach Öffnen der Regelventile 17 kann am Manometer 13 der im Kühlkreislauf herrschende Kühlflüssigkeitsdruck abgelesen werden. Da sich die Metallkompensa— toren 9 unter der Wirkung des hydrostatischen Drucks in Richtung ihrer Längsachse ausdehnen, werden die Kühlrohre 11 elastisch in den Nuten 24- zur Anlage gebracht. Während des Betriebes der Durchlaufkokille ist somit stets ein inniger Kontakt zwischen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 vorhanden; eine Trennung zwischen den Kühlrohren und dem G-raphitblock aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der miteinander in Berührung stehenden Bauelemente kann nicht eintreten.
Da der Kühlflüssigkeitsdruck bei mittels der Mengenregelventile 15 vorgegebener Durchflußmenge in weiten Grenzen fein reguliert werden kann, ist eine entsprechend feine Einstellung der durch die Kühlrohre 11 ausgeübten Anpreßkraft möglich; eine unerwünsehte Verformung des Graphitblocks 8 kann daher auch dann vermieden werden, wenn dieser eine sehr große Breite auf v/ei st.

Die neu vorgeschlagene Durchlaufkokille ist daher für das Vergießen breiter Stränge besonders geeignet.

In Abänderung der dargestellten Ausführungsform kann der Graphitblock 8 auch an den Schmalseiten mit Kühlrohren versehen sein, die in der oben beschriebenen Weise an Zulauf- und Ablaufrohre angeschlossen sind. Eine derartige Ausbildung der Durchlaufkokille ist insbesondere zuTi Vergießen warmwalzfähiger Platten mit einer Dicke zwischen 80 und 250 rn.ru geeignet.

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Die Durchlaufkokille kann sweckmäSig auch in der V/eise ausgestaltet sein, daß die Kühlrohre 11 - und entsprechend die Nuten 24 sowie ggf. die Aussparungen 25 - einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

Zur Erhöhung der Kühlleistung - und daiait der Gießleistung - kann die oben beschriebene, ansich indirekt gekühlte Durchlaufkokille im Bereich des StirnabSchnitts des Graphitblocks mit einem Direktkühlsystem verbunden sein.

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Claims

Ansprüche :

1. Durchlaufkokille mit rechteckförmigera Formhohlraum zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Kupfer und Kupferlegierungen, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen Graphitblock und Kiihlrohren, die Bestandteil eines Kühlkreislaufs sind und zur Verbesserung des Wärmeübergangs zum Formhohlraum des Graphitblocks kraftschlüssig mit diesem in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf (4, 11, 5» 6, 11, 7) baulich von dem Graphitblock (8) getrennt ist und die Kühlrohre (11) nachgiebig an der Außenfläche des Graphitblocks anliegen.

2. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche zur Aufnahme der Kühlrohre (11) mit Nuten (24) versehen ist.

3. Durchlaufkokille nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (24) parallel zur Längsachse (8¹) des Formhohlraums (23) verlaufen.

4. Durchlaufkokille nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (11) mittels einer mechanisch wirksamen Vorspanneinrichtung in den Nuten (24) in Anlage gehalten sind.

5. Durchlaufkokille nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (11) mittels der Kraft, die infolge des regelbaren statischen Kühlflüssigkeitsdrucks an ihnen angreift, in den Nuten (24) in Anlage gehalten sind.

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6. Barchlaufkokille nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (11) unter Zwischenschaltung mit ihrem Zu- und Ablaufabschnitt
verbundener Kompensatoren (9) an den bezüglich des
Graphitblocks (8) ortsfesten Teil des Kühlkreislaufs (4^1T bis 7^M, 4 bis 7) angeschlossen sind.

7. Durchlaufkokille nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil des Kühlkreislaufs, welcher mit den einer bestimmten Seite des
G-raphitblocks (8) zugeordneten Kühlrohren in Verbindung steht, eine eigene Durchflußmengen- und Druck-Regeleinrichtung (15 bzw. 17) aufweist.

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