DE3240115C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Stranggießkokille zum Stranggießen von Metallen, ins­ besondere von Kupferlegierungen, mit mehreren den Querschnitt des Gußstranges festlegenden Wandab­ schnitten aus Graphit, mit gegen Wandabschnitte der Kokille anliegenden Kühlelementen und mit einer Gas­ quelle zur Abgabe von Gas an den Zwischenraum zwi­ schen der Kokilleninnenwand und dem Gußstrang.

Beim Stranggießen, insbesondere von Kupferlegierun­ gen, bestehen die Stranggießkokillen üblicherweise aus Graphitteilen, die sich im Kontakt mit Kühlele­ menten befinden. Unter dem Einfluß von thermischen Spannungen wölben und deformieren sich die aus Graphit bestehenden Teile und entfernen sich von den Kühlelementen. Dadurch wird häufig der Wärmeaustausch und infolge hiervon die Abkühlung des gegossenen Stranges beträchtlich reduziert. Da die Arbeitsge­ schwindigkeit einer Stranggießanlage unmittelbar von dem Abkühlverhalten abhängt, ist es äußerst wichtig, daß die Abkühlung möglichst effizient ist.

Es ist bereits bekannt, in den Bereich der Strang­ gießkokille Druckluft oder allgemein ein gasförmiges, dampfförmiges oder flüssiges Druckmedium einzuführen, um den Gießstrang zur Verbesserung der Oberfläche an seiner Gießhaut zu stützen, wobei als Nebenwirkung gleichzeitig eine verbesserte Wärmeübertragung durch das Druckmedium erfolgt (CH-PS 5 45 664). Außerdem ist es aus der DE-AS 23 21 064 bekannt, Edelgase anstelle von Luft zur Übertragung von Wärme zu verwenden. Wird jedoch statt Luft ein besonderes Gas verwendet, so ist die Wärmeleitung zwar besser; jedoch erfordert Bereitstellung und Verbrauch eines solchen Gases ei­ nen höheren Aufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, die Wärmeübertragung zwischen dem Gußstrang und der Stranggießkokille und von dieser zu den Kühlele­ menten zu verbessern, ohne daß dabei ein zu hoher Aufwand durch einen zu hohen Verbrauch von besonde­ ren, wärmeleitfähigen Gasen erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gasquelle ein besser als Luft wärmeleitfähi­ ges Gas abgibt und im Zuflußbereich der Kokille durch Leitungen an die Zwischenräume zwischen den Kühlele­ menten und den Außenwänden der aus porösem Material bestehenden Kokille angeschlossen ist und daß am Aus­ flußbereich der Kokille ein unter Unterdruck stehen­ der Kollektor zum Absaugen des wärmeleitfähigen Gases vorgesehen ist.

Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung wird das wär­ meleitfähige Gas einerseits zwischen die Stranggieß­ kokille und das Kühlelement und andererseits zwischen die Stranggießkokille und den sich verfestigenden Gußstrang eingeleitet, wodurch sich zwischen diesen Teilen Wärmeaustauschkissen bilden, die die Abführung der Wärme zu den Kühlelementen erheblich verbessern. Durch diese beträchtliche Beschleunigung des Wärme­ austausches erfolgt eine erhebliche Beschleunigung der Verfestigung des entstehenden Gußstranges.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Anordnung mit einer Stranggießkokille längs der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 durch die Anordnung gemäß Fig. 1.

Gemäß den Fig. 1 und 2 setzt sich die Stranggießkokille aus den Abschnitten 1 und 2 zusammen, welche von den Abstands­ elementen 3, 4 in vorgegebenem Abstand gehalten werden und eine Kokille bilden, die in Ruhelage einen Kanal mit rechteckförmigem Querschnitt definiert.

Auf der Außenseite der Kokillenabschnitte 1 und 2 ist jeweils ein Kühlelement 5, 6 angeordnet und liegt in Kontakt mit den Abschnitten 1 und 2, um eine Wärmeableitung durchzuführen.

Während des Betriebs der Anordnung nehmen die Kokillen­ abschnitte 1 und 2 die dargestellte gekrümmte Form ein und lassen wegen der ebenen Kühlelemente 5, 6 Zwischen­ räume 7, 8 entstehen.

Der Gußstrang 9, der vor dem Abkühlen aufgrund des noch flüssigen Gießmaterials den gesamten, durch die Kokillenabschnitte 1, 2, 3 und 4 festgelegten Querschnitt einnimmt, deformiert sich beim Verfestigen ebenso wie unter den Zugkräften, welche ausgeübt werden, um den Gußstrang aus der Kokille herauszuziehen; der Gußstrang nimmt daher einen Querschnitt an, dessen Dicke sich zur Mittenebene der Kokille hin verringert. Hieraus resultiert ein Endprodukt mit einem unerwünschten, nicht rechteck­ förmigen Querschnitt.

Fig. 2 zeigt eine Längsansicht des Gußstranges. In dieser Figur ist der flüssige Teil des Gußstranges mit 9′ und der feste Teil des Gußstranges mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. Der Gußstrang wird aus der Kokille in Rich­ tung des Pfeils A herausgezogen. Die Kokille wird von einem Gießtiegel 10 gespeist, der flüssiges Metall enthält.

Die Anordnung mit der Stranggießkokille enthält eine Gasversorgung, die thermisch lei­ tendes Gas abgibt und eine Gasquelle 11 mit thermisch gut leitendem Gas enthält, welches mittels einer Lei­ tung 12, 12′ an die Kokillenabschnitte 1, 2 und mittels einer Leitung 13, 13′ in die Zwischenräume 7, 8 gelei­ tet wird, welche sich zwischen den Kokillenabschnitten 1 und 2 und den Kühlelementen 5, 6 bilden.

Am vorderen Ende der Kokille ist ein Kollektor 14 vorgesehen, welcher das thermisch leitende Gas wieder auffängt, um es zur Quelle 11 zurückzuleiten.

Die Zirkulation des thermisch leitenden Gases ist durch die Pfeile B dargestellt.

Das leitende Gas, welches in die Kokillenabschnitte 1, 2 eingeleitet wird, diffundiert durch die Kokillenabschnitte hindurch und dringt in die Zwischenräume 7, 8 sowie 15, 16 ein, die sich zwischen der Wand der Kokille und den entsprechenden Wänden des sich verfesti­ genden Gußstranges 9 bilden.

Am Ausgang der Kokille ist ein Kollektor 14 vorgesehen, welcher das leitende Gas aufsammelt, welches aus den Zwischenräumen 7, 15, 8, 16 austritt, um das Gas zur Quelle 11 zurückzuleiten.

Es sind zwei Betriebsarten möglich. Die erste Betriebs­ art besteht darin, das leitende Gas ohne Gaszirkulation in die Zwischenräume 7, 15, 8, 16 zu schicken (ausgenommen der Verluste, welche vom Kollektor 15 wieder aufgefan­ gen werden). Unter diesen Bedingungen arbeitet das Gas als Wärmeleiter, der den Wärmeaustausch durch Wärmeleit­ fähigkeit an den Grenzflächen zwischen gegossenem Strang 9 / Kokillenabschnitt 1 / Kühlelement 5 erhöht.

Das bei dieser Betriebsart verwendete Gas kann z. B. Wasserstoff oder Helium mit ausgezeichneten Wärmeleit­ eigenschaften sein.

Die zweite Betriebsart besteht darin, das leitende Gas in Zirkulation zu versetzen. In diesem Fall wird die thermische Leitfähigkeit des Gases nicht nur verwendet, um im Bereich der Grenzflächen den Wärmeaustausch zu verbessern, sondern auch um die Wärme durch Zirkulation des Gases abzuleiten, wobei das Gas durch einen - nicht dargestellten - Wärmeaustauscher hindurchströmt.

Die Mittel der Erfindung erstrecken sich auf die ver­ schiedensten Kokillenformen, unabhängig von der Anzahl der Teile, aus denen die Kokillen zusammengesetzt sind.

Claims (3)

1. Anordnung mit einer Stranggießkokille zum Strang­ gießen von Metallen, insbesondere von Kupferlegierun­ gen, mit mehreren den Querschnitt des Gußstranges festlegenden Wandabschnitten aus Graphit, mit gegen Wandabschnitte der Kokille anliegenden Kühlelementen und mit einer Gasquelle zur Abgabe von Gas an den Zwischenraum zwischen der Kokilleninnenwand und dem Gußstrang, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (11) ein besser als Luft wärmeleitfähiges Gas abgibt und im Zuflußbereich der Kokille durch Leitungen (12, 13; 12′, 13′) an die Zwischenräume (7, 8) zwischen den Kühlelementen (5, 6) und den Außenwänden der aus porösem Material bestehenden Kokille (1, 2) ange­ schlossen ist und daß am Ausflußbereich der Kokille ein unter Un­ terdruck stehender Kollektor (14) zum Absaugen des wärmeleitfähigen Gases vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (11) Wasserstoffgas liefert.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (11) Heliumgas liefert.