DE2910465A1

DE2910465A1 - Blockkokille

Info

Publication number: DE2910465A1
Application number: DE19792910465
Authority: DE
Inventors: Allan Pearson Banks; Andrew James John Cowell; Idris Gwyn Davies
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1979-09-27
Also published as: GB2021456B; SE7902308L; CA1131878A; GB2021456A

Description

Patentanwälte DIpI.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-ing. Sünther Koch

2910465 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

-3~ Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D -8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 16. März 1979

Unser Zeichen: 16" 577. - K/Ap

Anmelder: British Steel Corporation

Grosvenor Place
London, S₀W₀I.,
England

Bezeichnung: Blockkokille

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Die Erfindung bezieht sich auf Block-Kokillen und insbesondere auf Block-Kokillen, die die "G-ießaufsat ζ "-Technik benutzen. Diese Technik wird angewandt in dem Bestreben, ein Heservoir aus geschmolzenem Metall so lange wie möglich aufrechtzuerhalten, während der Block sich verfestigt. Auf diese Weise wird eine maximale Menge "gesunden" Stahls erzeugt, v/eil hierdurch das Ausmaß der Lunkerbildung beschränkt wird und die Verunreinigungsentmischung auf den Kopf des Blockes begrenzt wird.

Gemäß der Erfindung ist eine Block-Kokille vorgesehen, deren Kopf eine Ausnehmung aufweist, die sich um die gesamte Innenfläche herum erstreckt,und in diese Ausnehmung ist ein Bund eingesetzt, der von der von der Ausnehmung gebildeten Schulter abgestützt ist, wobei der Bund mit seiner inneren Oberfläche im wesentlichen auf die innere Oberfläche der Kokille ausgerichtet ist und die äußere Oberfläche einen Abstand von der Wand der Ausnehmung aufweist und der sich ergebende Raum mit einem thermisch isolierenden Material ausgefüllt ist.

Die Block-Kokille kann ebenso wie die Ausnehmung und der Bund rechteckig oder kreisförmig im Querschnitt sein und die Innenwand kann mit Furchen oder Nuten versehen sein. Die Kokille kann in herkömmlicher Weise aus G-ußeisen bestehen und die Ausnehmung kann durch spanabhebende Bearbeitung angebracht werden. Die innere Kokillenoberfläche, die durch die Ausnehmung definiert ist, kann Vorsprünge aufweisen, um den Bund festzulegen. Diese Vorsprünge liegen sweckmäßigerweise in der Mitte längs der Seite der

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Form oder an den Ecken, wenn es sich um. eine Kokille mit rechteckigem Querschnitt handelt. Statt dessen kann der Bund euch durch eine aus Stiften und Schlitzen bestehende Anordnung formschlüssig festgelegt werden. Der Bund kann aus Stahl bestehen, er wird jedoch vorzugsweise aus Gußeisen hergestellt, wobei dieses Material das gleiche sein kann wie das Material der Kokille, jedoch kann es auch hiervon unterschieden sein. Vorzugsweise wird Gußeisen mit Flockengraphit oder modifiziertes Gußeisen benutzt und die Kokille kann in gleicher V/eise aus Gußeisen mit modifiziertem Flockengraphit oder sphäx'ischem Graphit hergestellt sein. Sie kann so ausgebildet sein., daß sie eine "zusätzliche" Wandstärke in jenen Bereichen besitzt, wo die Hitze des sich vex'festigenden Blockes intensiver ist. Als thermisch isolierendes Material kann ein Keramikfasermaterial benutzt werden, z. B. Kaowool oder Saffil.

Kokillenformen mit Gießaufsatz (verlorenem Kopf), die gemäß der Erfindung ausgebildet sind, besitzen x^esentliche Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik insofern, als der Kopfaufbau die Lebensdauer der Kokille erreicht und in jedem Fall beträchtliche Ersparnisse auftreten, weil die herkömmlichen Wärmeisolationsplatten, die für jeden Block bisher neu eingebaut werden mußten, wegfallen. Außerdem ergibt sich eine beträchtliche Verbesserung des Ergebnisses im Hinblick auf die innere Qualität, die keine Verzerrung aufweist.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Grundrißansicht einer· erfindungsgemäß

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ausgebildeten Block-Kokille,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Grundriß ansicht mit abgewandeltem Bund, Fig. 4- einen Schnitt nach der Linie IV-IY gemäß Fig. 3·

Fig. 1 und 2 zeigen eine im Querschnitt rechteckige Block-Kokille 1, die in einem modifizierten Gußeisen mit Lamellengraphit im Gießverfahren hergestellt sind, das zäh und widerstandsfähig gegenüber einer Oberflächenverzerrung während des thermischen Zyklus ist, wobei das obere Ende durch spanabhebende Bearbeitung mit einer Ausnehmung versehen ist. Diese Ausnehmung wird durch eine Wandoberflache 2 definiert, die sich über die gesamte Innenseite der Kokille erstreckt, und außerdem ist eine Schulter 3 vorgesehen.

Die untere Ecke 4 der Ausnehmung ist-vorzugsweise, wie dargestellt, gekrümmt, um bei der Benutzung"thermische Spannungen abzuschwächen. In der Ausnehmung ist ein im Querschnitt rechteckiger Bund 5 eingesetzt und auf der Schulter abgestützt, der aus Gußeisen mit Lamellengraphit hergestellt ist und eine hoKe thermische Leitfähigkeit aufweist und gegenüber einer Verzerrung widerstandsfähig ist. Dieser Bund ist an seiner unteren Oberfläche so spanabhebend bearbeitet, daß er dicht auf die Schulter paßt, und seine obere Oberfläche fluchtet mit dem Kopf der Kokille 1. Die innere Oberfläche des Bundes ist auf die innere Oberfläche der Form derart ausgerichtet, daß sich ein glattes durchgehendes Profil ergibt.

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Der Raum zwischen dem Bund und der Wandoberfläche 2 der Kokille ist mit einer Decke 7 aus Keramikfaserstoff ausgefüllt, beispielsweise aus Kaowool oder Saffil, was von oben in der lage befestigt wird. Dieser Faserstoff kann alternativ die Gestalt von Wolle odex· losen Fasern besitzen. Der Aufbau kann dsnn dadurch vervollständigt werden, o.sß nicht dargestellte Clips über der Oberfläche der Form befestigt werden, um den Bund während der gesamten Lebensdauer der Kokille an Ort und Stelle zu halten.

Typische Abmessungen für eine 3-Tonnen-Kokille können dabei die folgenden sein: Dicke der Kokille 100 nmr, Breite des thermischen Isolierschlitzes 25 mm; Dicke des Bundes 25 mm; Höhe des Bundes 250 mm. ·

Diese Praxis kann durchgeführt werden entweder bei Kokillen, die mit ihrem dicken Ende oben oder unten liegen, und im Betrieb wirkt beim Ansteigen des Pegels sus geschmolzenem Stahl 8 nach dem Kopf der Kokille hin der Bund 5 als Wärmesenke infolge der Isolierfaserpackung. Die Abkühlungsrate des Kopfes aus geschmolzenem Stahl wird demgemäß beträchtlich durch diese Anordnung vermindert, und zwar zusammen mit den herkömmlichen Anti-Lunker-Verbincur.gen, die a\if der oberen Oberfläche angeordnet werden und au einer Maximierung des Anteils von gesundem Steh! führen, der in der obigen Weise erzeugt wird. Ein zusätzlicher Vorteil im Vergleich mit heißen oberen Formstücken, die an der Oberseite der Block-Kokille befestigt werden, beateht darin, daß eine geringere Oberflächenbearbeitung bei der erfindungsgemäßen Anordnung erforderlich wird, \feil die !Materialien von Kokille tuad Bund kompatibel sind mic. eine Verunreinigung durch Ziegelformstücke oder

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dergleichen verhindert wird.

Da die Värrneintensität des sich verfestigenden Blockes sm größten in übt Hitte längs den Seiten des Blockes ist, kann der Bund so gestaltet werden, daß ein zusätzlicher Körper in diesen Bäumen gebildet wird, um ein örtliches Schmelzen und/oder eine Verzerrung zu vermeiden.

Die 3?ig. 3 und 4 zeigen eine solche Anordnung. Der Bund 10 ist in der Weise gestaltet, daß er grob auf die zu erwartende isothermische Kontur ausgerichtet ist, so daß vorherrschende Ausbauchungen an dem Mittelpunkt 1 vorhanden sind..Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 wird der Bund von der Schulter 3 getragen und der Raum zwischen dem Bund und der Fortnwandoberfläche 2 wird mit kers.mischem Faserstoffmaterial (nicht dargestellt) ausgefüllt. Es kennen Flatten ^Λ·2. über dem Kopf der Block-Kokille verbolzt werden, un den Bund εη Ort und Stelle zu halten.

In der Praxis hat sich gezeigt, da£ der Aufbau gemäß dexⁱ Erfindung leicht die Lebensdauer der Kokille überdauert, wobei nur eine gexäitge und keine spezielle Wartung erforderlich ist, und es kann eine günstige Abdichtung zwischen dem unteren linde tV .- Fundes und der Schulter 3 aufrechterhalten werden, und es befindet sich an dieser Stelle kein Austrieb. Außerdem werden Haubenrisse vermieden, weil die kontinuierliche Kokillen-Bund-Oberflache gewährleistet, daß zu jeder Zeit dei* sich verfestigende juisemrenschruDpfeiv:,f Block von einem höheren Fegel her aufgehängt ist.

Obgleich diese Gießaufsatz—Technik in Verbindung mit einer speziellen Anordnung beschrieben wurde, die in der

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Zeichnung dargestellt ist, können natürlich zahlreiche Abiianalungen getx'offen werden, oline den Rahmen der Erfindung su verlassen. So muß beispielsweise die Kokille nicht aus Gußeisen mit modifiziertem Flockengraphit gegossen sein, sondern es könnte statt dessen auch Eisen mit sphärischen! Graphit Anwendung finden oder sogar riockengraph.it. Der Bund kann in gleicher Weise aus irgendeinem dieser Materialien hergestellt sein oder auch noch aus anderen Werkstoffen, ζ. Β. Stahlguß oder Stahlblech, vorausgesetzt, daß diese Werkstoffe mit dem Kokillenmaterial kompatibel sind und dem angestrebten Zweck genügen. Es können auch dünnere Ab3clmi~^;;te des Bundes benutzt werden, wobei Jedoch in Betracht gezogen wex'den muß, daß eine stabile Form erhalten wird, die keiner Verzerrung unterworfen ist.

Die Form des Bundes entspricht allgemein der Form der Kokille und in gleicher Weise ist die G-estslt der Ausnehmung durch die Kokillengestalt bestimmt. Es kann !irgendeine zweckmäßigerweise durch spanabhebende Bearbeitung herstellbare Ausnehmung benutzt werden, wobei insbesondere die Erzeugung scharfer Ecken oder anderer Ausbildungen, die die Spannung erhöhen und von denen "Hisse ausgehen können, wenn thermische Spannungen auftreten, zu vermeiden sind. Wie erwähnt, kann die innere Kokillenoberfläche, die durch die Ausnehmung definiert xtfii'd, den Bund festlegende Vorsprünge aufweisen, und diese sind an den Ecken 9 in Fig. Ί beispielsweise dargestellt. Sie können natürlich auch an anderen Stellen angebracht werden. Diese können außerdem die Form getrennter Einsätze aufweisen. In Fig. und 4· wird die Festlegung des Bundes durch Stifte 13 bewirkt, die vom Bund in Schlitze 14 einstehen, wenn eine formschlüssige Festlegung erwünscht ist. Die Festlegung

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kann statt dessen such durch Stifte oder dergleichen bewirkt werden, die an den Festlegeclips oder an den Platten 12 angeordnet sind.

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Leersefte

Claims

Patentanwälte DIpI.-Iηg. C U rt Wallach Dipl.-ing. Günther Koch 2 9 1 0 4 S 5 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 16. Mär Z 1979 Unser Zeichen: 16 577 K/Nu Patentansprüche

1. Block-Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kopf (1) eine Ausnehmung aufweist, die sich um die gesamte Innenseite erstreckt, und daß in diesel" Ausnehmung auf der von dieser Ausnehmung gebildeten Schulter (3) ein Bund (5) eingesetzt ist, dessen innere Oberfläche mit der inneren Oberfläche der Kokille fluchtet und dessen äußere Oberfläche im Abstand von der Oberfläche der Ausnehmting liegt, und daß der dazwischen verbleibende Raum mit einem thermisch isolierenden Material (7) ausgefüllt ist.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ebenso wie die Ausnehmung und der Bund im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist.

3- Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit Ausnehmung und Bund im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist.

4. Kokille nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß

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die Moke des Bundes im Mittelabschnitt längs der Sexten größer ist als an den Ecken.

5. Kokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des Bundes in der Weise gestaltet sind, daß eine allgemeine Anpassung an die isothermischen Konturen erreicht wird, die beim Guß auftreten.

6. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Bund durch Vorsprünge desselben oder durch Vorsprünge der Oberfläche der Kokillenausnehmung festgelegt ist und daß diese Yorsprünge an der Ausnehmung bzw. am Bund angreifen.

7. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 5>» dadurch gekennzeichnet, daß der Bund durch eine aus Paßstiften und Schlitzen (13, 14) bestehende Anordnung zwischen Bund und Kokille festgelegt ist.

8. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Gußeisen mit modifiziertem Flockengraphit oder sphärischem Graphit hergestellt ist und daß der Bund aus Gußeisen mit sphärischem Graphit oder Stahlguß oder Stahlblech besteht.

9. Kokille nach, den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch isolierende Material aus Keratnikfasern besteht.

10. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund durch eine Platte (12) festgelegt ist, die über den Bund liegt und am Kopf der Kokille festgelegt ist.

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