DE2847581A1

DE2847581A1 - Durchlaufkokille

Info

Publication number: DE2847581A1
Application number: DE19782847581
Authority: DE
Inventors: Peter Ing Grad Feuchter; Ulrich Ing Grad Katschinski; Erling Dipl Ing Dr Ing Roller
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1978-11-02
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1980-05-14
Also published as: GB2034218A; AT376155B; CH641984A5; GB2034218B; DE2847581C2; ATA707679A

Description

PRIED. KRUP? GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG IN ESSEN

Durchlaufkokille

Die Erfindung betrifft eine Durchlaufkokille, insbesondere mit rechteckförmigem Formhohlraum, zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Kupfer und Kupfer-Legierungen, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen Gra.phitblock und einem ein- oder mehrteiligen Kühlsystem, welches mit dem Graphitblock kraftschlüssig in Verbindung steht.

Beim Stranggießen von Kupfer und Xupfer-Legierungen insbesondere auch bei horizontaler Gießweise - hat sich die Verwendung von Graphit aufgrund dessen guter Schmiereigenschaft bei ausreieilender Vi'ämeleitfähigkeit als Kolcillenv.'erkstoff bewährt.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 217 556 ist eine Tollgraphitkokille bekannt, in deren Kühlbohrungen mit Übergröße Kühlrohre eingepaßt sind. Die unter 3?ederspannung an der Bohrungswandung anliegenden Kühlrohre sind mit Längenausdehnungsrippen versehen, die verhindern sollen, daß - bedingt durch die unterschiedliche Ausdehnung von Kupfer und Graphit bei hohen Betriebstemperaturen - auf den Graphit ein zu großer Druck ausgeübt wird. Die bekannte Bauart weist im Gegensatz zu anderen Graphitkokillen - bei denen die Graphithülse von eineia wassergekühlten Kupfermantel umschlossen ist und bei denen, insbesondere bei rechteckförmigem Form-

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hohlraum, die Gefahr besteht, daß sich der Graphiteinsatz vom Kupferrnantel ablöst - den Vorteil auf, daß imner eine sichere Anlage der Kühlrohre am Kokillenwerkstoff gewährleistet ist; ihr Nachteil besteht jedoch darin, daß sie 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 in die Kühlbohrungen eingesetzten Kühlrohre wirtschaftlich kaum vertretbar 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 G^eßweise einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchlaufkokille zu schaffen, welche einerseits die Vorteile der bekannten Kokille aufweist, deren Einsatz andererseits aber einen wesentlich geringeren Aufwand erforderlich macht als der Einsatz der bekannten Kokille. Insbesondere soll die neu vorgeschlagene Durchlaufkokille in der Weise ausgebildet sein, daß die in die Betriebskosten der Stranggießanlage eingehenden Kokillenkosten verhältnismäßig niedrig gehalten werden können.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Durchlaufkokille der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß diese die Herkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsgedanke besteht also

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im v.'esentlichen darin, jedes Kühlrohr einzeln und freibeweglich an der Außenfläche des Graphitblocks in Anlage zu halten. Der Ausdruck "freibeweglich¹¹ soll dabei zum Ausdruck bringen, daß jedes Kühlrohr in der 'veise mit dem zugehörigen Kühlsystem verbunden ist, daß es sich in jeder beliebigen Richtung, d.h. insbesondere auch horizontal und vertikal, bewegen und jeder Verschiebung des Graphitblocks folgen kann, ohne den Kontakt mit diesem zu verlieren. Die Verbindung der Kühlrohre mit dem zugehörigen Kühlsystem bzw. den zugehörigen Kühlsystemen ist insbesondere auch in der Weise ausgebildet, daß die Kühlrohre bezüglich der Außenfläche des Graphitblocks Bewegungen ausführen können, dabei aber immer an diesem in Anlage gehalten sind.

Zweckmäßigerweise liegt jedes Kühlrohr flächig an der Außenfläche des Graphitblocks an (Anspruch 2), dessen Außenfläche - die insbesondere auch aus mehreren Einzelflächen zusammengesetzt sein kann (Anspruch 4) - vorzugsweise glatt ist (Anspruch 3).

3er Ausdruck "glatx" soll dabei verdeutlichen, daß die Außenfläche, ggf. auch die Einzelflächen, des Graphitblocks durchgehend ausgebildet sein können, d.h. keinerlei Aussparungen, Vertiefungen, Nuten oder dergleichen aufweisen.

?alls der Graphitblock rechteckförmig, d.h. rechteckig oder quadratisch, ausgebildet ist, weist er also vier glatte Einzelflächen auf, an denen die Kühlrohre flächig anliegen. Die Kühlrohre weisen vorzugsweise zumindest auf der den Graphitblock zugewandten Seite eine Hache auf, die derjenigen des Graphitblocks angepaßt ist; sie weisen also insbesondere zumindest einen rechteckförmigen oder einen halbkreisförmigen Außenquerschnitt auf (Ansprüche 5 und 6).

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Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes weisen zusätzlich zumindest die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 7 bis 11 auf. Die Verwendung einer V/ärmeleitpaste - insbesondere einer Paste auf Silikonbasis - hat den Vorteil, daß auch bei geringeren Ansprüchen an die Oberflächengüte der in Betracht kommenden Berührungsflächen, d.h. der Anlagefläche der Kühlrohre und der Außenfläche des Graphitblocks, ein ausreichender Yfärmeübergang erzielt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt

durch die neuartige Durchlaufkokille und

Pig. 2 einen vertikalen Schnitt quer

zur Längsachse der Durchlauf-' kokille.

Die neuartige Durchlaufkokille v/eist als tragendes Element einen Tragrahmen 1 mit einer Bodenplatte 1· und oberen Tragplatten 1" auf, an denen Gewindebolzen 2 bzw. 3 befestigt sind. Mit den oberen Gewindebolzen 3 ist unter Zwischenschaltung angeschweißter Platten 4^! bzw. 5¹ ein oberes Zulaufrohr 4 bzw, ein oberes Ablaufrohr 5 verschraubt; an den unteren Gewindebolzen 2 ist unter Zwischenschaltung angeschweißter Platten 6^T bzw. 7^! ein Zulaufrohr 6 bzw* ein Ablaufrohr 7 in entsprechender Weise befestigt.

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An die Zulauf- und Ablaufrohre sind in Richtung auf den Graphitblock 8 - vorzugsweise in regelmäßigen Abständen - Rohrstutzen 4", 5" usw. angeschweißt, an die sich U-förmige Rohrsysteme anschließen (die den unteren Ablaufrohren 7 zugeordneten Rohrstutzen sind nicht dargestellt). Diese bestehen jeweils aus zwei Metallkompensatoren 9, zwei Rohrkrümmern 10 und einem geraden Kühlrohr 11 mit rechteckförmigem Außen- und Innenquerschnitt, dessen Längsachse 11' parallel zur Längsachse 8¹ des Graphitblocks 8 verläuft.

Die Metallkompensatoren 9 sind über eine an ihnen befestigte Gewindebuchse 12 und eine Überwurfmutter 13 einstellbar mit den jeweils zugehörigen Rohrstutzen 4"» 5" usw. verbunden. Das Zulaufrohr 4 ist in Zulaufrieh— tung des Kühlwassers (Pfeil 14) mit einem Mengenregelventil 15 mit Wassermengenmessung 16 versehen; in die Ablaufleitung 5 sind in AbIaufrichtung (Pfeil 17) ein Manometer 18 und ein Regelventil 19 eingebaut. Das untere Zulaufrohr 6 bzw. das untere Ablaufrohr 7 sind mit entsprechenden Einrichtungen ausgestattet, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.

Der Graphitblock 8 - der einen rechteckigen Außenquerschnitt aufweist und aus einem Ober- und einem Unter— teil 8" bzw. 8"» besteht - ist über Gewindebolzen 20 in dem starren Tragrahr. en 1 gehalten. Die Teile 8" und 8"^? sind unter Zwischenschaltung von Spannplatten 21 mittels Spamimuttern 22 gegeneinander verspannt und umschließen einen rechteckigen Pormhohlraum 23.

Das Ober- und Unterteil res Graphitblocks 8 ist auf der jeweils nach außen weisenden Seite mit einer glatten Einzelfläche 24 * bzw. 24" versehen, die parallel

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zueinander und parallel zur Längsachse 8' verlaufen. Die geraden Kühlrohre werden außerhalb des Bereichs der Rohrkrümmer 10 unter leichter Vorspannung - welche durch die Metallkompensatoren 9 erzeugt v/ird an den Einzelflächen 24' bzw. 24" in Anlage gehalten, und zwar jeweils über ihre glatten Außenflächen 11" bzw. 11'", die dem Graphitblock 8 zugewandt sind.

Palis die Kühlrohre 11 - wie aus Pig. 1 ersichtlich !kürzer sind als^; die Längenabmessung des Graphitblocks 8, ist dieser im Bereich der Rohrkrümmer 11, d.h. im Bereich seines vorderen und hinteren Endabschnitts, mit Absätzen 25 versehen; diese sind zweckmäßigerweise so bemessen, daß die Bewegungsmöglichkeit der Kühlrohre 1 1 und der zugehörigen Rohrkrümmer 10 bezüglich des Graphitblocks nicht behindert wird.

Vorzugsweise stimmt die wirksame Länge der Kühlrohre nit der Länge des Graphitblocks 8 überein, so daß die Rohrkrümmer 10 außerhalb des Graphitblocks liegen und dieser durchgehende glatte Sinselflachen 24^! und 24" aufweist.

27ach Öffnen der Regel ventile 15 kann an den zugehörigen Manometern 18 der im Kühlkreislauf herrschende Kühlflüssigkeitsdruck abgelesen werden. Da sich die Ketallkompensatoren 9 unter der ¥irkung des hydrostatischen Drucks in Richtung ihrer Längsachse ausdehnen, werden die Kühlrohre 11 über ihre Auflageflächen 11" "D3W. 11"' elastisch an den Sinzelflächen 24^f bzw. 24"· in Anlage gehalten. Während des Betriebes der Durchlaufkokille ist somit stets ein inniger Kontakt zwisehen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 vorhanden; eine Trennung zwischen den Kühlrohren und dem Graphitblock aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der miteinander in Berührung stehenden

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Bauelemente kann - "bedingt durch die mittels der Metallkompensatoren verwirklichte freie Beweglichkeit der Kühlrohre in jeder Richtung, d.h. insbesondere auch bezüglich der 3inzelflachen 24' und 24" - nicht eintreten.

Um auch dann einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Kühlrohren 11 und dem Graphitblock 8 sicherzustellen, wenn die miteinander in Berührung stehenden Flächen 11" bzw. 11"' und 24' bzw. 24" keine ausreichende Oberflächengüte aufweisen, wird vorzugsweise zumindest jeweils auf eine dieser Berührflächen eine Wärmeleitpaste auf Silikonbasis aufgebracht. Die ■Wärmeleitpaste kann zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 aich dann aufgebracht werden, wezHi die jeweiligen Berührflächen eine ausreichende Oberflächengüte aufweisen.

Da der Xühlflüssigkeitsdruck bei mittels der Mengenregel ventile 15 vorgegebener Dure>flu3menge in weiten Grenzen fein reguliert v/erden kann, ist eine entsprechend feine Einstellung der durch die Kühlrohre 11 ausgeübten Anpreßkraft möglich; eine unerwünschte Verformung des Graphite-looks 8 kann daher auch dann vermieden v/erden, wenn dieser eine sehr große Breite aufweist. Die neu vorgeschlagene Durchlaufkokille ist daher für das Vergießen breiter Stränge besonders geeignet.

Die in der Zeichnung daxgestellte Ausführungsform kann vorteilhaft dadurch ergänzt werden, daß der Graphitblock 8 auch an den Scnnalseiten mit Kühlrohren versehen ist, die In dei- oben beschriebenen Weise

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an Zulauf- und Ablaufrohre angeschlossen sind. Eine derartige Ausbildung der Durchlaufkokille kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn v/armwalz fähige Platten mit einer Dicke zwischen 80 und 250 mm vergossen v/erden sollen.

Anstelle der bereits beschriebenen Metallkorapensatoren können auch andere Ausgleichseinrichtungen Verwendung finden, soweit diese in ausreichendem Umfang eine freie Einstellung der Kühlrohre 11 in jeder Richtung zulassen.

Die Erfindung baut dabei auf der Erkenntnis auf, daß ein Graphitblock auch dann ausreichend gekühlt werden kann, wenn die Kühlrohre von äußert her flächig an ihm in Anlage gehalten v/erden. Diese Anordnung hat den großen Vorteil, daß der Graphitblock als einfacher und damit billig herzustellender geometrischer Körper aufgebaut werden kann und das Auswechseln des Graphitblocks ohne Schwierigkeiten vor sich geht.

Zur Erhöhung der Kühlleistung - und damit der Gießleistung der Durchlaufkokille - kann die oben beschriebene, indirekt gekühlte Durchlaufkokille im Bereich des Stirnabschnitts des Graphitblocks zusätzlich mit einem Direkt kühlsystem ausgestattet sein.

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Claims

'·' o I ■ * q 9 x e rnp'a'r I i tr' nidi gffieeii .-,«· On ! Ansprüche :

1. Durchlaufkokille, insbesondere mit rechteckförmigem Pormhohlraum, zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Kupfer und Kupferlegierungen, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen Graphitblock und einem ein- oder mehrteiligen Kühlsystem, welches mit dem Graphitblock kraftschlüssig in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlsystem zumindest ein Kühlrohr (11) aufweist und jedes Kühlrohr einzeln und freibeweglich an der Außenfläche (24'» 24") des Graph! tbl ο cks (8) anliegt.

2. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) flächig an der Außenfläche (24', 24") des Graphitblocks (8) anliegt,

3. Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daiB die Außenfläche (24¹, 24") des Graphitblocks (8) glatt ist.

4. Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Graphitblocks (8) aus mehreren glatten Einzelflächen (24¹, 24") zusammengesetzt ist.

5. Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) einen rechteckförmigen Außenquerschnitt aufweist.

6„ Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) einen halbkreisförmigen Außenquer schnitt aufweist,,

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7· Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) mittels einer mechanisch wirksamen Vorspannvorrichtung an dem Graphitblock (8) in Anlage gehalten ist.

8. Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) mittels der Kraft, die infolge des regelbaren statischen Kühlflüssigkeitsdrucks an ihm angreift, an dem Graphitblock (8) in Anlage gehalten ist.

9. Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) unter Zwischenschaltung mit seinem Zu- und AbIaufabschnitt verbundener Kompensatoren (9) an den bezüglich des Graphitblocks (8) ortsfesten Teil des Kühlkreislaufs (4 Ms 7) angeschlossen ist.

10. Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil des Kühlkreisiaufs, welcher mit den einer bestimmten Seite des Graphitblocks (8) zugeordneten Kühlrohren (11) in Verbindung steht, eine eigene Durchflußmengen- und Druck-Regeleinrichtung (15 bzw. 17) aufweist.

11.Durchlaufkokille nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf eine der sich berührenden Flächen - die Auflagefläche (11" bzw. 11"*) jedes Kühlrohrs (11) bzw. die Außenfläche (24' bzw. 24") des Graphitblocks (8) - eine Schicht aus Wärmeleitpaste aufgebracht ist.

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