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Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille für das Stahl-
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stranggieen von im Querschnitt dicken Stahl strängen, bei der der
Gießquerschnitt mittels innengekühlter Platten unterteilt ist.
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Die Unterteilung der Stranggießkokillen für das Nichteisenmetall-Stranggießen
dient der Herstellung von Verbund strängen aus unterschiedlichen Nichteisen-Gießwerkstoffen
oder der Herstellung von plattierten Strängen. Hierzu sind mehrere Kokillen in Richtung
der Strangachse versetzt, so daß sie in verschiedenen Höhen zueinander liegen. Das
Gießverfahren zum Herstellen von Verbund strängen strebt eine innige Verbindung
der Grenzflächen zweier Werkstoffe an, die in ihrer Zusammensetzung unterschiedlich
sind ("Handbuch des Stranggießens" von E. Herrmann, 1958, Seite 277 ff.).
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Beim Stahlstranggießen von im Querschnitt dicken Strängen, wie z.B.
von Brammensträngen)besteht demgegenüber primär das Problem der Wärmeabfuhr in der
Kokille, um am Kokillenausgang eine den flüssigen Strangkern stützende Strangschale
zu erzeugen. In einer Kokille, deren Gießquerschnitt 2000 x 200 mm beträgt, kann
am Kokillenausgang bei einer zugrundegelegten Gießgeschwindigkeit von 0,7 m/min
eine Strangschale von ca. 30 mm erwartet werden. Eine Vergrößerung des Gießquerschnitts,
insbesondere der Dickelführt wegen des größeren Wärmeinhalts - eine konstant gehaltene
Gießgeschwindigkeit vorausgesetzt - zu verringerter Strangschalendicke. Eine gleichbleibende
Strangschalendicke könnte nur aufgrund einer verminderten Gießgeschwindigkeit erzielt
werden, was in manchen Fällen wegen der längeren Gießzeit, aber auch aus wirtschaftlichen
Gründen nicht immer erwünscht ist. Eine verstärkte Kühlwirkung kann ebenfalls nicht
über das Maß hinaus erreicht werden, das durch die Eühlleistung der Kokille festgelegt
ist.
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Davon ausgehend, daß vom Verbundgießen her eine Aufteilung des Gießquerschnitts
bekannt ist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießkokille
für das Stahlstranggießen
von im Querschnitt breiten und dicken
Stahl strängen zu schaffen, bei der der Gießquerschnitt mittels innengekühlter Platten
unterteilt ist, um am Kokillenausgang eine höhere Strangschalendicke als bisher
zu erreichen.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Platten zur Kokillenwand in einem Abstand angeordnet sind, der der am Kokillenausgang
vorausberechneten, durch die Abkühlung bestimmten Strangschalendicke entspricht,
und daß die Platten an ihrem Umfang, ausgenommen an der der Kokillenwand zugewandten
Seite, mit einer Isolierschicht aus hitzebeständigem Werkstoff versehen sind. Die
Erfindung bewirkt den Vorteil, daß an der Kökillenwand und an den dieser gegenüberliegenden
Plattenwänden gleichzeitig die Kristalle wachsen und im unteren Bereich der Kokille
den keilförmigen Sumpf zwischen der Kokille und der Platte immer mehr schließen
bis eine über den gesamten Querschnitt zwischen Kokille. und Platte verlaufende
Erstarrung eingetreten ist. Die am Ausgang der Kokille gebildete Schalendicke ist
um den Umfang des Strangquerschnitts etwa doppelt so dick wie wenn ohne die Platten
gegossen werden würde. Vorteilhafterweise verhindern die isolierten Seitenflächen
der Platten ein unerwünschtes Kristallwachstum im Kern des Gießquerschnitts.
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Besonders vorteilhaft kann die Erfindung für das Stahlstranggießen
im Querschnitt rechteckiger Brammen mit über 1000 mm Querschnittsbreite und danach
abgestimmter Querschnittsdicke angewendet werden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß die Platten zumindest den Längsseiten des Gießquerschnitts gegenüberliegend
vorgesehen und in einem dem Strangschalenwachstum an den Enden des Gießquerschnitts
entsprechenden Abstand zu den Stirnseiten des Gießquerschnitts angeordnet sind.
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Eine Temperaturerniedrigung des flüssigen Stahls im Bereich des Gießspiegels,
die durch die Platten verursacht werden könnte, kann nach der weiteren Erfindung
dadurch vorteilhaft vermieden werden, daß die Isolierschicht der Platten im Bereich
des GieB-spiegels
wesentlich dicker ist als in tieferen Bereichen
und am gesamten Umfang der Platte sich bis unter den Gie3-spiegel erstreckend angebracht
ist. Jfierdurch wird auch der im Gießspiegelbereich größeren Korrosion der Isolierschicht
Rechnung getragen.
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Das Lösen des Stahl stranges nicht nur von den Kokillenwänden sondern
auch von der innengekühlten Platte wird dadurch erleichtert, daß der Boden der Platten
ebenfalls mit der Isolierschicht versehen ist.
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Die Isolierschicht kann den Dimensionen der innengekiihlten Platten
entsprechend derart beschaffen sein, daß diese aus plasmagespritztem Aluminiumoxid
(A1205) besteht.
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Die Einstellung des Abstandes der innengekühlten Platten zu der Längsseite
bzw. zu der Breitseite des Gießquerschnitts der Kokille ist nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung dahingehend ausgebildet, daß die Platten mit einem den Gießspiegel
überragenden Kopfteil an einem horizontal bewegbaren Halter einer Einstellvorrichtung
befestigt sind.
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Die Einstellvorrichtung kann auch mit der Stranggießkokille zusammen
die üblichen oszillierenden Bewegungen ausführen, in dem die Einstellvorrichtung
mit der Stahlstranggießkokille verbunden ist.
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Währenddem die Platten parallel zu den langen Seiten einer rechteckigen
Stahlstranggießkokille angeordnet sein können, ist außerdem vorgesehen, daß mehrere
Platten bei großer Breite des Gießquerschnitts über die Querschnittsbreite verteilt
angeordnet sind.
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Die Erfindung ist ferner für das Gießen von plattierten Stahl brammen
vorteilhaft anwendbar. Das Gießverfahren für plattierte Stahlbrammen setzt einen
getrennten Einguß des Plattierungswerk stoffes voraus. Bei plattierten Stahlbrammen
besteht die Gefahr, daß die dünne Strangschale außerhalb der Stahlstranggießkokille
durchbricht,
wenn die plattierte Schicht 61eich oder kleiner gewählt wird als die normalerweise
gebildete Dicke der Strangschale bei nicht plattierten Brammen am Kokillenausgang.
Die Dicke der Strangschale sollte mindestens 25, besser 30 mm betragen. Die Kokillenlänge
muß daher mindestens so groß sein, daß an ihrem Austritt der Stahl der plattierten
Schicht durchgehend erstarrt ist. Aus Sicherheitsgründen soll die durchgehende Erstarrung
der plattierten Schicht schon bei 2/3 der T,inge der innengekühlten Platten liegen.
Bei einseitig plattierten Stahlbrammen würde am Kokillenaustritt die nicht plattierte
Seite eine schwächere Strangschale als die plattierte Schicht wegen der höheren
Strangschalentemperatur aufweisen. Um die Sicherheit gegen die Durchbruchsgefahr
auf der plattierten Seite und auf der nicht plattierten Seite gleich hoch zu veranschlagen,
sind die Längen der Kokille und der innengekühlten Platten aufeinander abzustimmen.
Hierzu wird vorgeschlagen, daß die Platten gegenüber dem unteren Ausgang der Kokille
zurückstehen. Eine derartige Anordnung der innengekühlten Platten erleichtert zusätzlich
zum metallurgischen Vorteil die Ausbildung des Anfahrstrangkopfes, der auf der Grundlage
der vorliegenden Erfindung mit einer Ausnehmung für die innengekühlten Platte zu
versehen ist, sofern für den Angießvorgang der Anfahrstrangkopf bis in den Bereich
des Kokilleneinganges vorgeschoben sein muB.
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Als weitere Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, daß an den
Kühlkreislauf der innengekühlten Platten Vor- und Rücklauf-Kühlkanäle für die Platten-Einstellvorrichtung
angeschlossen sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verlängerung des
Kopfteils der Platten über des Gießspiegel eine geringere Breite als unter dem Gießspiegel
auf. Diese Maßnahme dient besonders der freien Zugänglichkeit bzw. Einsichtnahme
in die Stranggießkokille von oben.
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Eine günstige Verteilung des flüssigen Stahls in der Stranggießkokille
wird nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung dadurch
erzielt,
daß die Verlängerung der Platten Durchbrüche für den Durchtritt des flüssigen Stahls
von dem Hauptraum der Kokille in den Raum zwischen Kokillenwand und Plattenwand
bilden.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der eichnung dargestellt
und im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen lig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch die erfindungsgemä3e
tranggie3kokille, Fig. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch die Kokille nach Fig.
1 und Fig. 3 den senkrechten Querschnitt in der Art nach Fig. 1 für das Gießen plattierter
Stahlbrammen.
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In die Stahlstranggießkokille 1 wird kontinuierlich flüssiger Stahl
2 eingefüllt, der auf dem Niveau des Gießspiegels 3 gehalten wird. Um den flüssigen
Kern 4 bildet sich Je nach Intensität der Abkühlung innerhalb der Stahlstranggie3kokille
1 die Strangschale 5. Den wegen seiner hohen inneren Temperatur noch sehr empfindlichen
Stahl strang 6 stützen Fußrollen 7 und ziehen weiter nicht dargestellte, in niedrigerem
Temperaturbereich angeordnete Transportrollen kontinuierlich aus der 8tahlstranggießkokille
1 aus. Die Dicke der Strangschale 5 wird bei bisher üblichen Stranggießkokillen
durch die Kühiwirkung der Kupfer-Kokillenwand 11 und durch die Wirkung des Wasserkastens
ib maßgeblich beeinflußt. Die aus dem flüssigen Stahl 2 strömende Wärme gelangt
dabei durch die Kokillenwand la in das durch Schlitze 1c und durch den Wasserkasten
Ib geleitete Kühlwasser.
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Obgleich das Kühlwasser hierbei nur um einige OC erwarat wird, kann
die Kühlleistung der Stahletranggießkokille keine weitere Steigerung erfahren. Selbst
wenn eine solch. Steigerung erzielt werden würde, ware zwar eine schroffe Abkühlung
der äußeren Strangschichten möglich, wenn auch in dieser Form metallurgisch nicht
erwünscht, trotzdem könnte die Warme aus dem Kern 4 nicht günstiger abgeführt werden.
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Die erfindung sieht nunmehr innengeFuhlte Platten 8 vor, die im Abstand
9 zur Kokillenwand 1a liegen. Der Abstand 9 wird insbesondere durch die Länge der
für die Kühlung wirksamen Kokillenwand la und die Kiihlleistung der Platten 8 bestimmt.
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Aut diesen Größen und aus der Gießgeschwindigkeit sowie dem pro zeiteinheit
zugeführten Volumen des flüssigen Stahls 2 kann die Dicke der Strangschale 5 am
unteren Ausgang 1d der Stahlstranggießkokille 1 in bekannter Weise berechnet werden.
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Währenddem die innengekühlten Platten 8 in Richtung auf die Kokillenwand
1a die Kristallbildung aus dem flüssigen Stahl 2 unterstützen, verhindert die Isolierschicht
10 aus hitzebeständigem Jerkstoff im Kern 4 eine intensivere Kristallbildung, wobei
trotzdem ein geringer Wärmeübergang zugelassen wird.
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'Jie in Fig. 2 für das Beispiel eines im quer3chnitt rechteckigen
atahlbrammenstrangs gezeigt ist, befinden sich die innengekühlten Platten 8a, 8b,
8c gegenüberliegend zur Längsseite 1e des Gießquerschnitts der Stahlstranggießkokille
1 in einer Reihe angeordnet. Das Kühlwasser durchströmt die Platte 8 bzw. die Platten
8a, 8b, 8c durch Kanäle 11, die zu Gruppen 12 zusammengefaßt sind. Die Platten 8
bilden Ausschnitte 13. Die den Gießspiegel 3 überragenden Kopfteile 16 der Platten
8 sind nicht über die ganze Querschnittsbreite durchgehend, sondern mit den Ausschnitten
13 angepaßten Durchbrüchen 3c für den Durchtritt des flüssigen Stahls von dem Hauptraum
4a der Kokille zum Nebenraum 9b zwischen Kokillenwand la und Plattenwand 9a versehen.
Die 8o gebildeten "Laschen" (Verlängerungen 16a) der Platten 8 dienen der Anordnung
von Kühlkanalen für den Kühlmittelvorlauf bzw.
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den Kühlmittelrücklauf. Die "lasched" sind gegen den flüssigen Stahl
2 mittels feuerfester Mäntel 14 isoliert.
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Die Isolierschicht 10 ist in der Höhe des Gieß«piegels 3 wesentlich
dicker in Form des Mantels 14, der als Ringnanscbettc ausgebildet ist, ausgeführt.
Die Kristallbildung ist auch am Boden 15 unerwünscht, weil dort durch Kiihlung ein
Hohlraum entstehen würde, so daß der Stahl strang 6 unter Umständen als Rohr die
Kokille verlassen würde. Aus diesen Grund ist die vorteilhafterweise
aus
Aluminiumoxid bestehende Isolierschicht 10 auch am Boden 15 vorgesehen. Die Isolierschicht
19 am Boden 15 ist sodann vorteilhafterweise gegenüber der übrigen Isolierschicht
verdickt ausgeführt (Fig. 1).
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Die Platten 8 weisen über dem Cießspiegel 3 befindlich einen Kopfteil
16 auf, der an dem Halter 17 befestigt ist. Der falter 17 ist auf dem Wasserkasten
1b senkrecht zur bezogenen Kokillenwand la verschiebbar und feststellbar gelagert.
Der Kopfteil 16 besitzt eine Verlängerung 16a in der die Gruppe 12 der Kanäle 11
bis zu einem K;ihlmittel-Anschlußkopf 18 für Vor- und Rücklauf-Kiihlkanäle 18a und
18b verlaufen. Die Einstellvorrichtung 19 besteht aus den im Wasserkasten 1b befestigten
Schrauben 20a und ?Ob, nach deren lösen es möglich ist, daß der Falter 17, der Kühlmittel-Anschlußkopf
18, der Kopfteil 16, an dem die Platte 8 befestigt ist, gemeinsam verschoben werden
können.
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Die Erfindung ermöglicht auch die Herstellung von einseitig oder doppelseitig
plattierten Stahlbrammen (Fig. 3), wobei zur Aufrechterhaltung des Gießspiegels
3a ein getrennter Gießstrahl 21 für den Plattierungsstahl a vorgesehen ist. In diesem
Fall kann auf den Mantel 14 mit der verstärkten Isolierschicht 10 und der vorherbeschriebenen
"Laschen" der Platten 8 verzichtet werden. Im übrigen stimmen Aufbau und Wirkungsweise
der Stranggießkokille 1 gemäß Fig. 3 mit denjenigen gemaß Fig. 1 weitestgehend überein.