DE3501422A1

DE3501422A1 - Durchlaufkokille fuer eine stranggiessanlage

Info

Publication number: DE3501422A1
Application number: DE19853501422
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 1984-02-16
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1985-08-22
Also published as: ATA50984A; AT379093B; DE3501422C2

Description

Durchlaufkokille für eine Stranggießanlage
Die Erfindung betrifft eine Durchlaufkokille für eine Stranggießanlage, insbesondere Stahlstrang-Durchlaufkokille zum Gießen eines Dünnstranges mit Brammenquerschnitt mit einer Dicke kleiner als 150 mm, vorzugsweise einer Dicke zwischen 30 und 100 mm, mit einem von Seitenwänden gebildeten Einlauf ende, dessen Querschnitt in einer ersten Richtung eine größere Dimension aufweist als der Querschnitt des Auslaufendes in dieser ersten Richtung.
Eine Durchlaufkokille dieser Art ist aus der DE-C -887 990 bekannt; sie weist zwei zueinander parallele Schmalseitenwände und in Ausziehrichtung des Stranges über einen Teil der Länge der Kokille konvergierende Breitseitenwände auf. Dadurch ist es möglich, das Gießrohr, welches einen größeren Durchmesser aufweist als die Dicke des aus der Durchlaufkokille austretenden Stranges, in die Kokille hineinragen, d.h. in die in der Kokille befindliche Schmelze eintauchen zu lassen.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Durchlaufkokille, daß die noch dünne Strangschale auf ihrem Weg durch die Kokille stark gequetscht wird, wobei es zu Faltenhildungen sowie zu Überschiebungen von Strangschalenteilen kommen kann. Eine einwandfreie Oberflächenqualität kann daher nicht gewährleistet werden. weiters besteht die Gefahr, daß Strangschalenteile an den Kokillenwänden hängen bleiben, denn durch die trichterförmige Verengung der Kokille erhöhen sich die Reibungskräfte zwischen Strang und Kokille unvorhersehbar und unkontrollierbar.
Aus der DE-A - 1 508 809 und der DE-A - 1 809 744 sind ebenfalls Durchlaufkokillen mit in Ausziehrichtung konvergierenden Breitseitenwänden bekannt. Die Schmalseitenwände sind zueinander parallel und so ausgestaltet, daß sich Strangschalen lediglich an den Breitseitenwänden ausbilden, welche Strangschalenteile beim auslaufseitigen Ende der Kokille zu einer geschlossenen rohrförmigen Strangschale aneinandergepreßt werden. An den Schmalseiten soll sich keine an der Strangbildung beteiligende Strangschale ausbilden.
Diese bekannten Durchlaufkokillen sind nicht nur sehr aufwendig in ihrer Bauart, sondern sie können auch die Forderung, Schalen für den Strang lediglich an den Breitseiten zu bilden, wenn überhaupt, nur durch besondere Verfahrensmaßnahmen, wie z.B. genaueste Temperaturführung, erfüllen.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Durchlaufkokille zu schaffen, die das Gießen besonders dünner Stränge unter Verwendung eines bis unter den Gießspiegel der Kokille reichenden Gießrohres ermöglicht, wobei der aus der Durchlaufkokille austretende Strang eine einwandfreie Strangschale ohne Quetschungen bzw. Falten und Überschiebungen aufweist. Weiters sollen die zwischen der Strangschale und den Kokillenseitenwänden herrschenden Reibungsverhältnisse vorhersehbar sein und durch Schalenhänger verursachte Strangdurchbrüche vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Querschnitt des Einlauf endes in einer zweiten, auf die erste Richtung senkrechten Richtung eine kleinere Dimension aufweist als der Querschnitt des Auslaufendes in dieser zweiten Richtung, wobei die Seitenwände der Durchlaufkokille in der ersten Richtung einander gegenüberliegende, in Durchlaufrichtung konvergierende sowie in der zweiten Richtung einander gegenüberliegende divergierende Wandteile bilden. Durch die divergierenden Wandteile der Durchlaufkokille hat die infolge der konvergierenden Wandteile verformte Strangschale die Möglichkeit, auszuweichen, wodurch Quetschungen, Falten und Überschiebungen an der Strangschale vermieden werden.
Durch die Querschnittsreduktion des Stranges innerhalb der Kokille, die erfindungsgemäß ausschließlich im flüssigen Kern erfolgt, ist es möglich, eine Rückströmung des Strahles der Schmelze mit einem gewünschten Rühreffekt zu erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Umfänge der Querschnitte jeweils um einen der Schrumpfung des Stranges beim Bewegen des Stranges vom Einlaufende bis zum jeweiligen Querschnitt entsprechenden Wert geringer bemessen als der Umfang des Querschnittes des Einlaufendes, wodurch an der erfindungsgemäßen Durchlaufkokille gleiche Bedingungen herrschen, d.h. daß die Strangschale in gleichem Maß an den Kokillenseitenwänden anliegt bzw.
von diesen nach einer gewissen Wegstrecke abhebt wie bei herkömmlichen Kokillen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Umfänge der Querschnitte zusätzlich jeweils um einen eine Druckspannung ohne Verformungswirkung in der Strangschale erzeugenden Wert geringer sind als der Umfang des Querschnittes des Einlaufendes, wodurch Längsrisse in der Strangschale vermieden werden können.
Vorzugsweise sind die divergierenden Wandteile nach außen ausgebaucht, und rar teilkreisförmig ausgebaucht ausgebildet, wobei zweckmäßig die konvergierenden Wandteile nach außen ausgebaucht, vorzugsweise teilkreisförmig ausgebaucht ausgebildet sind, und wobei weiters vorteilhaft zwischen den nach außen ausgebauchten Wandteilen Übergangswandteile vorgesehen sind, wobei die Wandteile und die Übergangswandteile an den Anschlußstellen dieselben Tangentenflächen aufweisen. Dadurch wird ein besonders guter, die Strangschale schonender uebergang zwischen den konvergierenden und divergierenden Kokillenwandteilen erzielt.
Um die Durchlaufkokille auf verschiedene Strangquerschnittsformate umrüsten zu können, sind zweckmäßig die konvergierenden Wandteile jeweils als eigene Bauteile ausgebildet, zwischen denen die ebenfalls als eigene Bauteile ausgebildeten divergierenden Wandteile eingesetzt sind, wobei vorteilhaft die aneinanderliegenden Bauteile ebene Anlageflächen bzw. Gegen-Anlageflächen aufweisen.
Um in einfacher Weise das Strangquerschnittsformat ändern zu können, sind vorteilhaft die Anlageflächen und Gegen-Anlageflächen zur vertikalen Längsachse des Kokillenhohleraumes geneigt angeordnet sowie gegebenenfalls zweckmäßig die Anlageflächen und Gegen-Anlageflächen zur zweiten Richtung geneigt angeordnet.
Um die Biegebeanspruchung durch Verformung im Bereich der divergierenden Kokillenwandteile möglichst gering zu halten, weisen die Querschnitte der divergierenden Wandteile über die gesamte Länge dieser Wandteile gleiche Krümmung auf.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an mehreren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kokille gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Fig.
2 ist ein Schnitt gemäß der Linie II-II und Fig. 3 ein Schnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 1. Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen in zu Fig. 1 analoger Darstellung weitere Ausführungsformen. Fig. 7 ist ein Detail der Fig.
6 in vergrößertem Maßstab, Fig. 8 ein Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII der Fig. 7.
Gemäß der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform ist der einen Brammenquerschnitt zum Gießen von Dünnbrammen, darunter werden Brammen mit einer Dicke von weniger als 150 mm, vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 30 und 100 mm verstanden, aufweisende Kokillenhohlraum 1 von zwei einander gegenüberliegenden und in Ausziehrichtung konvergierenden, die Breitseitenwände bildenden Wandteilen 2, 2' und zwei divergierenden, die Schmalseitenwände bildenden Wandteilen 3, 3' gebildet. Am Einlaufende 4, das ist das obere Ende der Kokille, weist der Kokilihohlraum 1 eine Breite 5 auf, die etwa 150 mm beträgt. Diese Breite ist erforderlich, um ein Gießrohr 6 bis unterhalb des Schmelzenbadspiegels 7 reichen zu lassen, wobei zu beachten ist, daß zwischen dem Gießrohr 6 und den die Breitseitenwände bildenden Wandteilen 2, 2' noch genügend Zwischenraum frei sein muß, um eine für die Bildung einer Strangschale 8 eines Stranges 9 günstige Strömung der Metallschmelze 10 sicherzustellen.
Der Querschnitt 11 des Einlaufendes 4 weist in einer ersten, senkrecht zu den Breitseitenwänden gerichteten Richtung 12 eine größere Dimension (Breite) 5 auf, als der Querschnitt 13 des Auslaufendes 14 in dieser ersten Richtung 12, welche Dimension 15 beim Auslaufende 14 unter 150 mm liegt. In einer zur ersten Richtung 12 senkrechten Richtung 16 weist der Querschnitt 11 des Einlaufendes 4 eine geringere Dimension 17 (Länge) auf als der Querschnitt 13 des Auslaufendes 14, wodurch die in Durchlaufrichtung 18 bzw. Ausziehrichtung divergierenden, einander gegenüberliegenden Wandteile 3, 3', die die Schmal- seitenwände darstellen, gebildet sind. Die zwischen dem Einlaufende 4 und dem Auslaufende 14 liegenden Querschnitte - von denen einer (19) in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist - weisen in der ersten und zweiten Richtung 12, 16 Dimensionen auf, die zwischen den Dimensionen 5, 15 des Einlauf- und Auslaufendes 4, 12 liegen.
Die Querschnitte 11, 13, 19 sind so bemessen, daß sämtliche Querschnitte etwa den gleichen Umfang 11', 13', 19' haben, wobei jedoch die Schrumpfung des Stranges 9 berücksichtigt ist, d.h. daß die Umfänge 13', 19' der Querschnitte 13, 19 jeweils um einen der Schrumpfung des Stranges beim Bewegen des Stranges vom Einlaufende 4 bis zum jeweiligen Querschnitt 13, 19 entsprechenden Wert geringer bemessen sind als der Umfang 11' des Querschnittes 11 des Einlaufendes 4. Zur Vermeidung von Längsrissen ist es vorteilhaft, die Umfänge 13', 19' zusätzlich um einen eine Druckspannung in der Strangschale 8 erzeugenden Wert geringer zu bemessen als den Umfang 11' des Querschnittes 11 des Einlauf endes 4, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß dadurch an der Strangschale 8 keine Verformung hervorgerufen wird.
Die die Schmalseitenwände bildenden Wandteile 3, 3' sind halbkreisförmig nach außen ausgebaucht ausgebildet, wobei diese Wandteile 3, 3' beim Einlaufende 4 einen größeren Radius 20 aufweisen als am Auslaufende 14.
Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist der Radius 20 bzw. die Krümmung der die Schmalseitenwände bildenden Wandteile 3, 3' über die gesamte Länge 21 dieser Wandteile, d.h. vom Einlauf- 4 bis zum Auslaufende 14, konstant gehalten. Die Breitseiten sind, um ein Einknicken der Strangschale zu vermeiden, ebenfalls konkav mit dem Radius 22 nach außen ausgebaucht, wobei die Krümmung von einem Größtmaß am Einlaufende 4 ausgehend auf etwa den Wert Null beim Auslaufende 14 übergeht.
Gemäß der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform gehen die die Breitseitenwände bildenden Wandteile 2, 2' in die die Schmalseitenwände bildenden Wandteile 3, 3' jeweils mit gekrümmten tibergangswandteilen 23 über, die für jeden Querschnitt 11, 19 durch zwei Wendepunkte 24, 25 begrenzt sind. Die Krümmung der Übergangswandteile 23 ist so bemessen, daß Knicke vermieden werden, d.h.
die Anschlußstellen der Breitseitenwände bzw. der Schmalseitenwände an die Übergangswandteile weisen dieselben Tangentenflächen 26, 27 auf.
In den Fig. 6 und 7 ist eine auf verschiedene Querschnittsformate einstellbare Kokille veranschaulicht, wobei die die Breitseitenwände bildenden Wandteile 2, 2' und die die Schmalseitenwände bildenden Wandteile 3, 3' jeweils als eigene Bauteile 28, 28', 29, 29' ausgebildet sind. Die die Breitseitenwände bildenden Wandteile 2, 2' weisen an ihren zu den Schmalseitenwänden gerichteten Endteilen ebene Anlageflächen 30 auf, an denen die die Schmalseitenwände bildenden Wandteile 3, 3' mit ebenen Gegen-Anlageflächen 31 anliegen, wodurch ein Verschieben der die Schmal seitenwände bildenden Wandteile 3, 3' in Richtung der Doppelpfeile 32 bzw. ein Austausch dieser Wandteile 3, 3' gegen solche mit anderen Dimensionen in Dickenrichtung 12 möglich ist. Infolge der sich nach unten verjüngenden keilförmigen Ausbildung der die Schmalseitenwände bildenden Wandteile 3, 3' kann man die Dicke des Strangquerschnittformates durch Verschieben dieser Wandteile 3, 3' in vertikaler Richtung 33 verändern. Will man nur die Breite des Strangquerschnittformates ändern, werden die Wandteile 3, 3' sowohl in vertikaler (33) als auch in horizontaler Richtung 32 verschoben.
Die für das Gießen normal dicker Brammen bekannte Technologie kann für das Gießen von Dünnbrammen 9 übernommen werden, d.h. daß die bisher gemachten Erfahrungen, z.B. betreffend das Gießpulver und die Oszillation der Durchlaufkokille, für die erfindungsgemäße Durchlaufkokille verwendbar sind.
Zur Herstellung besonders dünner Brammen ist es vorteilhaft, wenn die Kokille quer zur Gießrichtung (in Richtung der Breitseitenwände) eine leicht schwingende Bewegung ausübt, wodurch die Reibung zwischen Strangschale 8 und Kokille zusätzlich vermindert wird.
Da bei der Herstellung von Dünnbrammen der noch flüssige Kern nach Austritt aus der Durchlaufkokille nur eine sehr geringe Dicke aufweist und sich nur über eine kurze Wegstrecke in Ausziehrichtung erstreckt, kann kurz nach Austritt des Stranges aus der Kokille auf Stützrollen, die ein Ausbauchen der Strangschale 8 verhindern, verzichtet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Durchlaufkokille für eine Stranggießanlage, insbesondere Stahlstrang-Durchlaufkokille zum Gießen eines Dünnstranges (9) mit Brammenquerschnitt mit einer Dicke kleiner als 150 mm, vorzugsweise einer Dicke zwischen 30 und 100 mm, mit einem von Seitenwänden gebildeten Einlaufende (4), dessen Querschnitt (11) in einer ersten Richtung (12) eine größere Dimension (5) aufweist als der Querschnitt (13) des Auslaufendes (14) in dieser ersten Richtung (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (11) des Einlaufendes (4) in einer zweiten, auf die erste Richtung (12) senkrechten Richtung (16) eine kleinere Dimension (17) aufweist als der Querschnitt (13) des Auslaufendes (14) in dieser zweiten Richtung (16), wobei die Seitenwände der Durchlaufkokille in der ersten Richtung (12) einander gegenüberliegende, in Durchlaufrichtung (18) konvergierende sowie in der zweiten Richtung (16) einander gegenüberliegende divergierende Wandteile (2, 2', 3, 3') bilden.
2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfänge (13', 19') der Querschnitte (13, 19) jeweils um einen der Schrumpfung des Stranges (9) beim Bewegen des Stranges (9) vom Einlaufende (4) bis zum jeweiligen Querschnitt (13, 19) entsprechenden Wert geringer bemessen sind als der Umfang (11') des Querschnittes (11) des Einlaufendes (4).
3. Kokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfänge (13', 19') der Querschnitte (13, 19) zusätzlich jeweils um einen eine Druckspannung ohne Verformungswirkung in der Strangschale (8) erzeugenden Wert geringer sind als der Umfang (11') des Querschnittes (11) des Einlaufendes (4).
4. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die divergierenden Wandteile (3, 3') nach außen ausgebaucht, vorzugsweise teilkreisförmig ausgebaucht ausgebildet sind.
5. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergierenden Wandteile (2, 2') nach außen ausgebaucht, vorzugsweise teilkreisförmig ausgebaucht ausgebildet sind (Fig. 4, 5, 6).
6. Kokille nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den nach außen ausgebauchten Wandteilen (2, 2', 3, 3') Ubergangswandteile (23) vorgesehen sind, wobei die Wandteile (2, 2', 3, 3) und die Übergangswandteile (23) an den Anschlußstellen dieselben Tangentenflächen (26, 27) aufweisen.
7. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergierenden Wandteile (2, 2') jeweils als eigene Bauteile (28, 28') ausgebildet sind, zwischen denen die ebenfalls als eigene Bauteile (29, 29') ausgebildeten divergierenden Wandteile (3, 3') eingesetzt sind (Fig. 6 bis 8).
8. Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Bauteile (28, 28', 29, 29') ebene Anlageflächen (30) bzw. Gege-Anlageflächen (31) aufweisen.
9. Kokille nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (30) und Gegeninlageflächen (31) zur vertikalen Längsachse des Kokillenhohlraumes (1) geneigt angeordnet sind.
10. Kokille nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (30) und Gegen-Anlage- flächen (31) zur zweiten Richtung (16) geneigt angeordnet sind.
11. Kokille nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte (11, 13, 19) der divergierenden Wandteile (3, 3') über die gesamte Länge (21) dieser Wandteile gleiche Krümmung aufweisen (Fig. 4, 5).