DE2729000C3

DE2729000C3 - Stranggießkokille für das Stahlstranggießen von im Querschnitt dicken Stahlsträngen

Info

Publication number: DE2729000C3
Application number: DE19772729000
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 3388 Bad Harzburg Kirstenpfad
Original assignee: Mannesmann Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1980-03-13
Also published as: DE2729000A1; DE2729000B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille für das Stahlstranggießen von im Querschnitt dicken Stahlsträngen, in deren Formhohlraum im Abstand zur Kokillenwand innengekühlte Platten vorgesehen sind.

Die Unterteilung der Stranggießkokillen für das Nichteisenmetall-Stranggießen dient der Herstellung von Verbundsträngen 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 Verbundsträngen strebt eine innige Verbindung der Grenzflächen zweier Werkstoffe an, die in ihrer Zusammensetzung unterschiedlich sind (»Handbuch des Stranggießens« von EHerrmann, 1958, Seite 277 ff.).

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 χ 200 mm beträgt, kann am Kokillenausgang bei einer zugrunde gelegten Gießgeschwindigkeit von 0,7 m/min eine Strangschale von ca. 30 mm erwartet werden. Eine Vergrößerung des Gießquerschnitts, insbesondere der Dicke, führt 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 Kühlleistung der Kokille festgelegt ist

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 Stahlsträngen zu schaffen, bei der der Gießquerschnitt mittels innengekühlter Platten unterteilt ist, um am Kokillenausgang eine höhere Strangschalendicke als bisher zu erreichen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abstand der Platten gelöst, der der am Kokillenausgang vorausberechneten, durch die Abkühlung bestimmten Strangschalendicke entspricht, und durch eine Isolierschicht aus hitzebeständigem Werkstoff auf dem Umfang der Platten, ausgenommen an der der Kokillenwand zugewandten Seite. Die Erfindung bewirkt den Vorteil, daß an der Kokillenwand 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.

Besonders vorteilhaft kann die Erfindung für das Strahlstranggießen im Querschnitt rechteckiger Brammen mit über 1000 mm Querschnittsbreite und danach abgestimmter Querschnittsdicke angewendet werden. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Anordnung der Platten nur gegenüber den Längsseiten des Gießquerschnitts vorgesehen.

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 Gießspiegels dicker ist als in tieferen Bereichen umi am gesamten Umfang der Platte sich bis unter den Badspiegel erstreckend angebracht ist Hierdurch wird auch der im Badspiegelbereich größeren Korrosion der Isolierschicht Rechnung getragen.

Das Lösen des Stahlstranges 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

Die Isolierschiebt kann den Dimensionen der innengekühlten Platten entsprechend derart beschaffen sein, daß diese aus Aluminiumoxid (AI2O3) besteht Das Aluminiumoxid läßt sich in einem heißen ionisierten Gasstrom (Plasma) in flüssigem Zustand auf die Platten auftragen.

Die Einstellung des Abstandes der ii.nengekühlten 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 Badspiegel überragenden Kopfteil an einem horizontal bewegbaren Halter einer Einstellvorrichtung befestigt sind.

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 Querschnittsbereiche verteilt angeordnet sind.

Die Erfindung ist ferner für das Gießen von plattierten Stahlbrammen vorteilhaft anwendbar. Das Gießverfahren für plattierte Stahlbrammen setzt einen getrennten Einguß des Plattierungswerkstoffes voraus. Bei plattierten Stahlbrammen besteht die Gefahr, daß die dünne Strangschale außerhalb der Stahlstranggießkokille durchbricht, wenn die plattierte Schicht gleich 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 V₃ der Länge der innengekühlten Platten liegen. Bei einseitig plattierten Stahlbrammen würde am Kokillenaustritt die nicht plattierte Seite ein; 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 dir i:>rxngekühlten Platten zu versehen ist, sofern für den Angießvorgang der Anfahrstrangkopf bft in den Bereich des Kokilleneinganges vorgeschoben sein muß.

Als weitere Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, daß an den Kühlkreislauf der innengekühlten Platten Vor- und Rücklauf-iiühlkanäle für die Platten-Einstellvorrichtung angeschlossen sind.

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.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Querschnitt durch die erfindungsgemäße Stranggießkokille,

Fig.2 einen senkrechten Längsschnitt durch die Kokille nach F i g. 1 und

F i g. 3 den senkrechten Querschnitt in der Art nach F i g. 1 für das Gießen plattierter Stahlbrammen.

in die Stahlstranggießkokille 1 wird kontinuierlich flüssiger Stahl 2 eingefüllt, der auf dem Niveau des Badspiegels 3 gehalten wird. Um den flüssigen Kern 4 bildet sich je nach Intensität der Abkühlung innerhalb der Stahlstranggießkokille ! die Strangschale 5. Den wegen seiner hohen inneren Temperatur noch sehr empfindlichen Stahlstrang 6 stützen Fußrollen 7 und ziehen weiter nicht dargestellte, in niedrigerem Temperaturbereich angeordnete Transportrollen kontinuierlich aus der Stahlstranggießkokille 1 aus. Die Dicke der Strangschale 5 wird bei bisher üblichen Stranggießkokillen durch die Kühlwirkung der Kupfer-Kokillenwand Xa und durch die Wirkung des Wasserkastens \b maßgeblich beeinflußt. Die aus dem flüssigen Stahl 2 strömende Wärme gelangt dabei durch die Kokillenwand la in das durch Schlitze Ic und durch den Wasserkasten \b geleitete Kühlwasser. Obgleich das Kühlwasser hierbei nur um einige ⁰C erwärmt wird, kann die Kühlleistung der Stahlstranggießkokille keine weitere Steigerung erfahren. Selbst wenn eine solche Steigerung erzielt werden würde, wäre zwar eine schroffe Abkühlung der äußeren Strangschichten möglich, wenn auch in dieser Form metallurgisch nicht erwünscht, trotzdem könnte die Wärme aus dem Kern 4 nicht günstiger abgeführt werden.

Die Erfindung sieht nunmehr innengekühlte Platten 8 vor, die im Abstand 9 zur Kokillenwand la liegen. Der Abstand 9 wird insbesondere durch die Länge der für die Kühlung wirksamen Kokillenwand la und die Kühlleistung der Platten 8 bestimmt. Aus 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 \d der Stahlstranggießkokille 1 in bekannter Weise berechnet werden. Währenddem die innengekühlten Platten 8 in Richtung auf die Kokillenwand la die Kristallbildung aus dem flüssigen Stahl 2 unterstützen, verhindert die Isolierschicht 10 aus hitzebeständigem Werkstoff im Kern 4 eine intensivere Kristallbildung, wobei trotzdem ein geringer Wärmeübergang zugelassen wird.

Wie in Fig. 2 für das Beispiel eines im Querschnitt rechteckigen Stahlbrammenstranges gezeigt ist, befinden sich die innengekühlten Platten 8a, Sb, 8c gegenüberliegend zur Längsseite Ie des Gießquerschnitts der Stahlstraiiggießkokille 1 in einer Reihe angeordnet. Das Kühlwasser durchströmt die Platte 8 bzw. die Platten 8a, Sb, 8c durch Kanäle 11, die zu Gruppen 12 zusammengefaßt sind. Die Platten 8 bilden Ausschnitte 13. Die den Badspiegel 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 so gebildeten »Laschen« (Verlängerungen 16a^ der Platten 8 dienen der Anordnung von Kühlkanälen für den Kühlmittelvor- : lauf bzw. den Kühlmittelrücklauf. Die »Laschen« sind gegen den flüssigen Stahl 2 mittels feuerfester Mäntel 14 isoliert.

Die Isolierschicht 10 ist in der Höhe des Badspiegels 3 wesentlich dicker in Form des Mantels 14, der als *' Ringmanschette ausgebildet ist, ausgeführt. Die Kristallbildung ist auch am Boden 15 unerwünscht, weil dort durch Kühlung ein Hohlraum entstehen würde, so daß der Stahlstrang 6 unter Umständen als Rohr die Kokille verlassen würde. Aus diesem Grund ist die vorteilhafter- > '·■ weise aus Aluminiumoxid bestehende isolierschicht 10 auch am Boden 15 vorgesehen. Die Isolierschicht 10 am Boden 15 ist sodann vorteilhafterweise gegenüber der übrigen Isolierschicht verdickt ausgeführt(Fig. 1).

Die Platten 8 weisen über dem Badspiegel 3 befindlich -'< einen Kopfteil 16 auf, der an dem Halter 17 befestigt ist.

Der Halter 17 ist auf dem Wasserkasten \b 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 Kühlmittel-Anschlußkopf 18 für Vor- und Rücklauf-Kühlkanäle 18a und 186 verlaufen. Die Einstellvorrichtung 19 besteht aus den im Wasserkasten 1 b befestigten Schrauben 20a und 206, nach deren Lösen es möglich ist, daß der Halter 17, der Kühlmittel-Anschlußkopf 18, der Kopfteil 16, an dem die Platte 8 befestigt ist, gemeinsam verschoben werden können.

Die Erfindung ermöglicht auch die Herstellung von einseitig oder doppelseitig plattierten Stahlbrammen (Fig. 3/, wobei zur Aufrechterhaltung des Badspiegels 3a ein getrennter Gießstrahl 21 für den Plattierungsstahl 2s vorgesehen ist. In diesem Fall kann auf den Mantel 14 mit der verstärkten Isolierschicht 10 und der vorher beschriebenen »Laschen« der Platten 8 verzichtet werden. Im übrigen stimmen Aufbau und Wirkungsweise der Stranggießkokille 1 gemäß F i g. 3 mit denjenigen gemäß F i g. 1 weitestgehend überein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

I Patentansprüche:

1. Stranggießkokille für das Stahlstranggießen von im Querschnitt dicken Stahlsträngen, in deren Formhohlraum im Abstand zur Kokillenwand innengekühlte Platten vorgesehen sind, gekennzeichnet durch einen Abstand (9) der Platten (8), der der am Kokillenausgang (id) vorausberechneten, durch die Abkühlung bestimmten Strangschalendicke (5) entspricht, und durch eine Isolierschicht (10) aus hitzebeständigem Werkstoff auf dem Umfang der Platten, ausgenommen an der der Kokillenwand (Xa)zugewandten Seite.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1 für das Stahlstranggießen von im Querschnitt rechteckigen Brammen mit über 1000 mm Querschnittsbreite und danach abgestimmter Querschnittsdicke, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Platten (8) nur gegenüber den Längsseiten (Xe) des Gießquerschnitts.

3. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (10) der Platten (8) im Bereich des Badspiegels (3) dicker ist als in tieferen Bereichen und am gesamten Umfang der Platte (8) sich bis unter den Badspiegel (3) erstreckend angebracht ist

4. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (15) der Platten (8) ebenfalls mit der Isolierschicht (10) versehen ist.

5. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (10) der Platten (8) aus Aluminiumoxid (AI₂O₃) besteht.

6. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (8) mit einem den Badspiegel (3) überragenden Kopfteil (16) an einem horizontal bewegbaren Halter (17) einer Einstellvorrichtung (19) befestigt sind.

7. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Platten (8) bei großer Breite des Gießquerschnitts über die Querschnittsbreite verteilt angeordnet sind.

8. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (8) gegenüber dem unteren Ausgang (leider Kokille (1) zurückstehen.

9. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kühlkreislauf der Platten (8) Vor- und Rücklauf-Kühlkanäle (18a, 18f>; für die Platten-Einstellvorrichtung (19) angeschlossen sind.

10. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (!Baader Platten (8) Durchbrüche (3c) für den Durchtritt des flüssigen Stahls von dem Hauptraum (Aa) der Kokille in den Raum zwischen Kokillenwand(la^und Plattenwand (9a^bilden.