DE2847581C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille für Metal­ le, insbesondere für Kupfer und Kupferlegierungen, be­ stehend aus einem Graphitblock mit rechteckförmigem, dem Strangprofil entsprechenden Innenquerschnitt und aus ei­ nem Kühlkreislauf mit Kühlmittelleitungen, die in Rich­ tung der Kokillen-Längsachse verlaufen und aus einzelnen Kühlrohren bestehen, von denen jedes unter Zwischenschal­ tung von mit seinem Zu- und Ablaufabschnitt verbundenen Kompensatoren an den ortsfesten Teil des Kühlkreislaufs angeschlossen und durch den auf die Kompensatoren einwir­ kenden hydrostatischen Druck des Kühlmittels nachgiebig an die Außenfläche des Graphitblocks angedrückt ist, be­ schrieben in dem nicht vorveröffentlichten Patent 27 28 993.

Beim Stranggießen von Kupfer und Kupferlegierungen, ins­ besondere auch bei horizontaler Gießweise, hat sich die Verwendung von Graphit als Kokillenwerkstoff aufgrund seiner guten Schmiereigenschaften und seiner ausreichen­ den Wärmeleitfähigkeit bewährt. Da die Kühlmittelleitun­ gen des Kühlsystems der gattungsgemäßen Stranggießkokil­ le aus einzelnen Kühlrohren bestehen, muß bei einer Stö­ rung des Kühlvorgangs nicht das gesamte Kühlsystem, son­ dern nur das jeweils nicht mehr zuverlässig arbeitende Kühlrohr demontiert und ausgewechselt werden. Unter der Einwirkung der Kompensatoren, über welche die einzelnen Kühlrohre an den Kühlkreislauf angeschlossen sind, wer­ den die Kühlrohre während der Betriebszeit ständig fest an die Außenfläche des Graphitblocks angedrückt, womit eine stets gleichbleibende, optimale Kühlwirkung ein­ tritt.

Aus der GB-PS 11 40 395 ist eine Stranggießkokille mit einem zweiteiligen Graphitblock bekannt, der einen recht­ eckförmigen, dem Strangprofil entsprechenden Innenquer­ schnitt aufweist und von einem Kühler mit zwei als Plat­ tenkühler ausgebildeten Kühlerteilen umgeben ist. Diese sind, auf den Graphitblock-Außenflächen aufliegend, mit­ einander verschraubt und pressen dadurch auch die beiden Teile des Graphitblocks aufeinander. Jedes Kühlmittelteil besitzt an einen Kühlkreislauf angeschlossene Kühlmittel­ leitungen, die als U-förmige Kühlkammern ausgeführt sind und in Richtung der Kokillen-Längsachse verlaufen. Die einzelnen Kühlkammern können in Abhängigkeit von der Be­ schaffenheit und der Durchflußmenge des Kühlmittels eine unterschiedliche Kühlwirkung auf den Graphitblock aus­ üben.

Die bekannte Ausführungsform hat den Nachteil, daß der Kühler sich infolge der Wärmeeinwirkung beim Gießvorgang verzieht und nicht mehr auf allen Teilen der Außenfläche des Graphitblocks anliegt. Die damit verbundene ungleich­ mäßige Kühlwirkung verursacht Störungen des Gießprozesses, eine Verschlechterung der Qualität des Gießerzeugnisses sowie Beschädigungen der Stranggießkokille. Wenn, unter Umständen schon nach kurzer Betriebszeit, Störun­ gen des Kühlvorgangs vorliegen, muß der zweiteilige Küh­ ler zur Nachbearbeitung demontiert oder auch vollständig ersetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsge­ mäße Stranggießkokille bei Aufrechterhaltung der erfor­ derlichen Kühlwirkung in der Weise weiter zu entwickeln, daß die in die Betriebskosten der Stranggießanlage ein­ gehenden Kokillenkosten durch eine besonders einfache Ausbildung der Stranggießkokille niedrig gehalten werden können.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Stranggießkokille gelöst, welche im wesentlichen die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrundeliegende Lösungsgedanke besteht danach unter anderem darin, die Außenfläche des Graphitblocks glatt auszubilden, d. h. die die Außenfläche bildenden Einzelflächen sollen keinerlei Aussparungen, Vertiefungen, Nuten oder dergleichen auf­ weisen. Falls der Graphitblock rechteckförmig, d. h. recht­ eckig oder quadratisch, ausgebildet ist, weist er also vier glatte Einzelflächen auf, an denen die Kühlrohre nachgiebig in Anlage gehalten sind. Das weiterhin vorge­ schlagene Aufbringen einer Wärmeleitpaste hat den Vorteil, daß auch bei geringeren Ansprüchen an die Oberflächengüte der in Betracht kommenden Berührungsflächen, d. h. der An­ lagefläche der Kühlrohre und der Außenfläche des Graphit­ blocks, ein ausreichender Wärmeübergang sichergestellt wird.

Vorteilhaft weisen die Kühlrohre zumindest auf der dem Graphitblock zugewandten Seite eine Fläche auf, die der­ jenigen des Graphitblocks angepaßt ist (Patentanspruch 2); sie sind also insbesondere mit einem rechteckförmigen (Patentanspruch 3) oder einem halbkreisförmigen (Patent­ anspruch 4) Außenquerschnitt ausgestattet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Stranggießkokille und

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt quer zur Längs­ achse der Stranggießkokille.

Die Stranggießkokille weist als tragendes Element einen Tragrahmen 1 mit der Bodenplatte 1′ und den oberen Trag­ platten 1′′ auf, an denen Gewindebolzen 2 bzw. 3 befestigt sind. Mit den Gewindebolzen 3 ist unter Zwischenschaltung angeschweißter Platten 4′ bzw. 5′ ein oberes Zulaufrohr 4 bzw. Ablaufrohr 5 verschraubt. An den unteren Gewindebol­ zen 2 ist unter Zwischenschaltung angeschweißter Plat­ ten 6′ bzw. 7′ ein Zulaufrohr 6 bzw. Ablaufrohr 7 in ent­ sprechender Weise befestigt.

An die Zu- und Ablaufrohre sind in Richtung auf den Gra­ phitblock 8 in regelmäßigen Abständen Rohrstutzen 4′′ bis 7′′ angeschweißt, an die sich U-förmige Rohrsysteme an­ schließen (die den unteren Ablaufrohren 7 zugeordneten Rohrstutzen sind nicht dargestellt). Diese bestehen je­ weils aus zwei Metallkompensatoren 9, zwei Rohrkrümmern 10 und einem geraden Kühlrohr 11 mit rechteckförmigem Außen- und Innenquerschnitt, dessen Längsachse 11′ pa­ rallel zur Längsachse 8′ des Graphitblocks 8 verläuft. Die Metallkompensatoren 9 sind über eine an ihnen befe­ stigte Gewindebuchse 12 und eine Überwurfmutter 13 ein­ stellbar mit den jeweils zugehörigen Rohrstutzen 4′′ bis 7′′ verbunden. Das Zulaufrohr 4 ist in Zulaufrichtung (Pfeil 14) des Kühlwassers mit einem Mengenregelventil 15 mit Wassermengenmessung 16 versehen; in die Ablauf­ leitung 5 sind in Ablaufrichtung (Pfeil 17) ein Mano­ meter 18 und ein Regelventil 19 eingebaut. Das untere Zulaufrohr 6 bzw. Ablaufrohr 7 sind mit entsprechenden Einrichtungen ausgestattet, welche der Einfachheit hal­ ber nicht dargestellt sind.

Der aus einem Ober- und einem Unterteil 8′′ bzw. 8′′′ be­ stehende, einen rechteckigen Außenquerschnitt aufweisen­ de Graphitblock 8 ist über Gewindebolzen 20 in dem star­ ren Tragrahmen 1 gehalten. Die beiden Teile 8′′ und 8′′′ sind unter Zwischenschaltung von Spannplatten 21 mit­ tels Spannmuttern 22 gegeneinander verspannt und um­ schließen einen rechteckigen Innenquerschnitt 23; auf der jeweils nach außen weisenden Seite sind sie mit glatten Einzelflächen 24′ bzw. 24′′ versehen, die paral­ lel zueinander und parallel zur Längsachse 8′ verlaufen. Die geraden Kühlrohre 11 werden außerhalb des Bereichs der Rohrkrümmer 10 unter leichter Vorspannung - welche durch die Metallkompensatoren 9 erzeugt wird - an den Einzelflächen 24′ bzw. 24′′ in Anlage gehalten, und zwar jeweils über ihre dem Graphitblock 8 zugewandten glatten Außenflächen 11′′ bzw. 11′′′.

Falls die Kühlrohre 11 - wie aus Fig. 1 ersichtlich ist - kürzer sind als die Längenabmessung des Graphitblocks 8, ist dieser im Bereich der Rohrkrümmer 10, d. h. im Bereich seines vorderen und hinteren Endabschnitts, mit Absät­ zen 25 versehen; diese sollten so bemessen sein, daß die Bewegungsmöglichkeit der Kühlrohre und der Rohrkrümmer bezüglich des Graphitblocks nicht behindert wird. Falls die wirksame Länge der Kühlrohre 11 mit der Länge des Graphitblocks 8 übereinstimmt, liegen die Rohrkrümmer 10 außerhalb des mit durchgehenden glatten Einzelflächen 24′ und 24′′ ausgestatteten Graphitblocks.

Nach Öffnen der Regelventile 15 und 19 kann an den Mono­ metern 18 der im Kühlkreislauf herrschende Kühlflüssig­ keitsdruck abgelesen werden. Da sich die Metallkompensa­ toren unter der Wirkung des hydrostatischen Drucks in Richtung ihrer Längsachse ausdehnen, werden die Kühlrohre 11 über ihre Außenflächen 11′′ bzw. 11′′′ nachgiebig an den Einzelflächen 24′ bzw. 24′′ in Anlage gehalten. Wäh­ rend des Betriebs der Stranggießkokille ist somit stets ein inniger Kontakt zwischen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 vorhanden. Bedingt durch die mittels der Metallkompensatoren verwirklichte freie Beweglichkeit der Kühlrohre in jeder Richtung, d. h. insbesondere auch be­ züglich der Einzelflächen 24′ und 24′′, ist die Entstehung eines Zwischenraums zwischen den Kühlrohren und dem Gra­ phitblock aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdeh­ nung der miteinander in Berührung stehenden Bauelemente ausgeschlossen.

Um auch dann einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Kühlrohren 11 und dem Graphitblock 8 sicherzustel­ len, wenn die miteinander in Berührung stehenden Flächen 11′′ und 24′ bzw. 11′′′ und 24′′ keine ausreichende Ober­ flächengüte aufweisen, wird zumindest jeweils auf eine dieser Berührungsflächen eine Wärmeleitpaste vorzugswei­ se auf Silikonbasis aufgebracht. Falls die jeweiligen Berührungsflächen eine ausreichende Oberflächengüte auf­ weisen, läßt sich der Wärmeübergang zwischen dem Graphit­ block und den Kühlrohren durch Auftragen der Wärmeleit­ paste weiter verbessern.

Da der Kühlflüssigkeitsdruck bei mittels der Mengenregel­ ventile 15 vorgegebener Durchflußmenge in weiten Grenzen fein reguliert werden kann, ist eine entsprechend feine Einstellung der durch die Kühlrohre 11 ausgeübten An­ preßkraft möglich; eine unerwünschte Verformung des Gra­ phitblocks 8 kann daher auch dann vermieden werden, wenn dieser eine sehr große Breite aufweist. Die entsprechend der Erfindung ausgestaltete Stranggießkokille ist daher für das Vergießen breiter Stränge besonders geeignet.

In Abänderung des in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels kann der Graphitblock 8 auch an den Schmalseiten mit Kühlrohren versehen sein, die in der oben beschriebenen Weise an Zu- und Ablaufrohre ange­ schlossen sind. Eine derartige Ausbildung der Strang­ gießkokille ist insbesondere zum Vergießen warmwalzfähi­ ger Platten mit einer Dicke zwischen 80 bis 250 mm geeig­ net.

Zur Erhöhung der Kühlleistung und damit der Gießleistung kann die oben beschriebene, an sich indirekt gekühlte Stranggießkokille im Bereich des Stirnabschnitts des Gra­ phitblocks zusätzlich mit einem Direktkühlsystem ausge­ stattet sein.

An Stelle der Metallkompensatoren können auch andere Ausgleichseinrichtungen Verwendung finden, soweit diese in ausreichendem Umfang eine freie Einstellung der Kühl­ rohre in jeder Richtung zulassen. Die Erfindung baut da­ bei auf der Erkenntnis auf, daß ein Graphitblock auch dann ausreichend gekühlt werden kann, wenn die Kühlrohre flächig an seiner Außenfläche in Anlage gehalten werden. Dies ist insofern vorteilhaft, als der Graphitblock als einfacher und billig herzustellender geometrischer Kör­ per aufgebaut und ohne Schwierigkeiten ausgewechselt wer­ den kann.

Claims (4)

1. Stranggießkokille für Metalle, insbesondere für Kupfer und Kupferlegierungen, bestehend aus einem Graphit­ block mit rechteckförmigem, dem Strangprofil entspre­ chenden Innenquerschnitt und aus einem Kühlkreislauf mit Kühlmittelleitungen, die in Richtung der Kokillen- Längsachse verlaufen und aus einzelnen Kühlrohren be­ stehen, von denen jedes unter Zwischenschaltung von mit seinem Zu- und Ablaufabschnitt verbundenen Kompen­ satoren an den ortsfesten Teil des Kühlkreislaufs an­ geschlossen und durch den auf die Kompensatoren ein­ wirkenden hydrostatischen Druck des Kühlmittels nach­ giebig an die Außenfläche des Graphitblocks angedrückt ist, nach Patent 27 28 993, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (24′, 24′′) des Graphitblocks (8) glatt ausgebildet und 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.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kühlrohre (11) auf der dem Gra­ phitblock (8) zugewandten Seite eine Fläche aufweisen, die derjenigen des Graphitblocks angepaßt ist.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) einen rechteckförmigen Außenquerschnitt aufweist.

4. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (11) einen halbkreisförmigen Außenquerschnitt aufweist.