DE3907351A1

DE3907351A1 - Kokille mit eingiesstrichter

Info

Publication number: DE3907351A1
Application number: DE19893907351
Authority: DE
Inventors: Horst Grothe
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-09-13
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: DE3907351C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kokille, insbesondere eine Vorband- Brammenkokille, mit Eingießtrichter für Metallschmelze in die Kokille.

Bekanntlich ist die jeweils erforderliche Formänderung der Strangschale eines Gießstranges im Eingießtrichter der Kokille auf dem Weg vom Beginn der Erstarrung bis zum Austritt des Metallgießstranges aus der Kokille, insbesondere kurz unterhalb des Metallbadspiegels, nicht gleichmäßig verteilt. Dadurch kann es zu Störungen bei der Erstarrung der Strangschale des Gießstranges kommen. Voraussetzung für eine gleichmäßige Erstarrung der Strangschale des Gießstranges in der Kokille ist eine gleichmäßige Anlage der Strangschale an der Kokillenwandung (z.B. Kupfer), und zwar über die gesamte Länge und Breite im Eingießtrichter. Damit verbunden ist auch eine gleichmäßige Wärmeabfuhr und Verhinderung von Ablöseerscheinungen der Strangschale von der Kokillenwandung bzw. des Eingießtrichters. Wird nämlich ein Ablösen der Strangschale nicht verhindert, so können ungleich dicke Strangschalenstücke entstehen, die durch ungleichmäßige Anlage an der Kühlfläche zur Bildung von Hohlräumen führen, in die flüssige Schlacke eindringen kann, die nicht nur in diesen Bereichen zu ungleichmäßig starken Abkühlungen der Strangschale führen, sondern auch Depressionen und Risse zur Folge haben. Ein Ablösen der Strangschale von der Wandung des Eingießtrichters wird nur dann verhindert, wenn das Strecken- oder Plattenmoment aus dem ferrostatischen Druck an jeder Stelle der Strangschale größer ist als das Kollektiv der Strecken- und Plattenmomente aus dem thermischen Einfluß (Strangschalen-Temperaturdifferenz) und dem Strecken- und Plattenmoment der jeweils erforderlichen Verformung des Metallgießstranges. Diese Bedingungen werden am ehesten und am sichersten dann erreicht, wenn große Strecken- und Plattenabschnitte vom ferrostatischen Druck belastet sind, und zwar bei gleichzeitig kleinsten Verformungswegen. Darüber hinaus muß zusätzlich noch gesichert sein, daß die sich einstellende permanente Verformung des Metallgießstranges bestimmte Grenzdehnwerte im Bereich der Fest-Flüssig-Phase nicht überschreitet. Dies wird bei einer Verteilung der Gesamtverformung des Metallgießstranges auf lange Streckenabschnitte eher erreicht, als wenn die Verformung des Metallgießstranges nur in kurzen Streckenabschnitten erfolgt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, den Eingießtrichter einer Kokille so auszubilden, daß die Verformung des Metallgießstranges auf eine größtmögliche Streckenlänge verteilt und Depressionen sowie Rißbildungen in der Strangschale des Metallgießstranges vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters in Strangdurchlaufrichtung so ausgebildet ist, daß ihre Radien in Strangdurchlaufrichtung allmählich größer werdend, in die Kontur der Innenwandung der Kokille übergehen. Durch diese Ausbildung der Innenwandung des Eingießtrichters wird erreicht, daß sich bei der Verformung des Metallgießstranges auch die Strangschale im Radiusbereich so mitverformen kann, daß dabei bestimmte Grenzdehnwerte nicht überschritten und dadurch Depressionen sowie Rißbildungen vermieden werden. Dies ermöglicht die Herstellung von Metallsträngen mit homogener, fehlerfreier Oberflächenbeschaffenheit hoher Qualität.

Um die Verformung des Metallgießstranges auf eine größtmögliche Streckenlänge zu verteilen und Depressionen sowie Rißbildungen in der Strangschale des Metallgießstranges zu vermeiden, ist in weiterer Ausgestaltung gemäß der Erfindung die Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters so ausgebildet, daß ihre Radien in Strangdurchlaufrichtung mit gleichem Faktor zunehmen.

Eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Formänderung der Strangschale des Gießstranges im Eingießtrichter der Kokille auf dem Weg vom Beginn der Erstarrung bis zum Austritt des Metallgießstranges aus der Kokille kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erreicht werden, daß die Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters so ausgebildet ist, daß ihre Radien in Strangdurchlaufrichtung mit ungleichem Faktor zunehmen.

Weitere Varianten und vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten gemäß der Erfindung werden nachfolgend anhand von in Zeichnungsfiguren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kokille mit Eingießtrichter gemäß der Erfindung in Draufsicht,

Fig. 2 einen Verlauf der Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters mit den Verlauf bildenden Radien nach Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Variante des Verlaufs der Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters mit den Verlauf bildenden Radien,

Fig. 4 eine Kokille mit Eingießtrichter gemäß der Erfindung in Draufsicht mit optimalem Verlauf der Kontur der Innenwandung und mit den Verlauf bildenden Radien,

Fig. 5 eine Kokille mit Eingießtricher gemäß der Erfindung im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist eine Kokille (1) mit Eingießtrichter (2) in Draufsicht dargestellt, dessen Kontur (3) der Innenwandung einen nicht idealisierten eckigen Verlauf zwischen den Wandpunkten (A, B, C, D) aufweist. Fig. 2 zeigt den idealisierten Verlauf der Kontur (3′) der Innenwandung des Eingießtrichters (2) gemäß der Erfindung im Teilabschnitt (A-B) nach Fig. 1, wobei die die Kontur (3′) der Innenwandung bildenden Radien (R ₁, R ₂) jeweils von einer senkrechten Linie (4, 5) ausgehend so ausgelegt sind, daß sie sich im Punkt (E) tangential berühren. Durch diesen idealisierten Verlauf der Kontur (3′) der die Innenwandung des Eingießtrichters (2) wird sehr vorteilhaft vermieden, daß sich zwischen der Kokille (1) bzw. des Eingießtrichters (2) und der Strangschale des Metallgießstranges Hohlräume bilden, die zu Ablösungen der Strangschale von der Kokillenwandung und damit zu Oberflächenfehlern am Metallgießstrang führen können.

Fig. 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verlaufs der Kontur (6) der Innenwandung eines Eingießtrichters für die Metallschmelze in die Kokille. Hierbei ist die Kontur (6) der Innenwandung des Eingießtrichters (2) so ausgelegt, daß ihre Radien (R ₁, R ₂) im Bereich des Berührungspunktes (F) eine Gerade bilden und symmetrisch in den Ecken (G, H) liegen. Die senkrechten Linien (7, 8) stellen die Begrenzungen dar.

In Fig. 4 ist eine optimale Form des gesamten von den Radien (R ₁, R ₂) gebildeten Verlaufes der Kontur (9) der Innenwandung eines Eingießtrichters (2) dargestellt, wobei die Radien (R ₁, R ₂) in Strangdurchlaufrichtung größer werdend, in die Kontur (9′) der Innenwandung der Kokille (1) übergehen.

Der jeweilige Radius (R ₁) wird hierbei durch eine Biegekurve (K) - nach Maßgabe eines einseitig eingespannten Trägers mit Streckenlast - ersetzt. Durch diese Ausbildung des Verlaufes der Kontur (9) der Innenwandung des Eingießtrichters wird eine besonders gleichmäßige Verformung des Metallgießstranges auf eine größtmögliche Streckenlänge erreicht.

Bei der in Fig. 5 im Längsschnitt dargestellten Kokille (10) mit Eingießtrichter (11) sind im Eingießtrichter (11) die Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters (11) bildenden Radien durch horizontal verlaufende, gestrichelte Linien (12, 13, 14, 15, 16) angedeutet. Die Kontur der Innenwandung (17) des Eingießtrichters (11) ist in Strangdurchlaufrichtung (18) so ausgebildet, daß die Radien allmählich größer werdend, in die Kontur der Innenwandung (19) der Kokille (10) übergehen. Hierdurch wird erreicht, daß das Strecken- oder Plattenmoment aus dem ferrostatischen Druck (20) an jeder Stelle der Strangschale (11) größer ist als das Kollektiv der Strecken- und Plattenmomente aus dem thermischen Einfluß und dem Strecken- und Plattenmoment der jeweils erforderlichen Verformung des Metallgießstranges. Es werden daher große Strecken- oder Plattenabschnitte vom ferrostatischen Druck (20) belastet, und zwar bei kleinsten Verformungswegen. Dies führt weiterhin nicht nur zu einer gleichmäßigen Verteilung der jeweils erforderlichen Formänderung der Strangschale des Gießstranges im Eingießtrichter (11) der Kokille (10), sondern auch zu einer gleichmäßigen Verteilung der Gesamtverformung des Metallgießstranges auf lange Streckenabschnitte, und zwar vom Beginn der Erstarrung bis zum Austritt (21) des Metallgießstranges aus der Kokille (10). Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Eingießtrichters (11) wird somit sehr vorteilhaft erreicht, daß sich bei der Verformung des Metallgießstranges auch die Strangschale des Gießstranges so mit verformen kann, daß dabei unzulässig hohe Grenzdehnwerte nicht überschritten und dadurch Depressionen sowie Rißbildungen etc. in der Strangschale mit Sicherheit vermieden werden. Dabei kann die Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters (11) gegebenenfalls auch so ausgebildet sein, daß ihre Radien in Strangdurchlaufrichtung (18) mit gleichem oder auch ungleichem Faktor zunehmen. Allerdings muß bei der Ausbildung der Kontur der Innenwandung des Eingießtrichters darauf geachtet werden, daß die Radien (R ₁, R ₂) in Strangdurchlaufrichtung jeweils nur soviel größer werden bzw. um ein solches Maß vergrößert werden, daß eine geometrische und zeitlich homogene Verformung der Strangschale des Metallgießstranges im Eingießtrichter (11) gewährleistet ist. Durch die Einhaltung aller dieser Maßnahmen gemäß der Erfindung wird die Herstellung von Metallsträngen in einer Kokille mit Eingießtrichter, insbesondere in einer Vorbandkokille, mit homogener, fehlerfreier Oberflächenbeschaffenheit hoher Qualität gewährleistet.

Claims

1. Kokille, insbesondere Vorband- Brammenkokille, mit Eingießtrichter für die Metallschmelze in die Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (3, 3′, 6, 9) der Innenwandung (17) des Eingießtrichters (2, 11) in Strangdurchlaufrichtung (18) so ausgebildet ist, daß ihre Radien (R ₁, R ₂) in Strangdurchlaufrichtung (18) allmählich größer werdend, in die Kontur der Innenwandung (19) der Kokille (1, 10) übergehen.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (3, 3′, 6, 9) der Innenwandung (19) des Eingießtrichters (2, 11) so ausgebildet ist, daß ihre Radien (R ₁, R ₂) in Strangdurchlaufrichung (18) mit gleichem Faktor zunehmen.

3. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (3, 3′, 6, 9) der Innenwandung (19) des Eingießtrichters (2, 11) so ausgebildet ist, daß ihre Radien (R ₁, R ₂) in Strangdurchlaufrichtung (18) mit ungleichem Faktor zunehmen.

4. Kokille nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (3, 3′, 6, 9) der Innenwandung (19) des Eingießtrichters (2, 11) so ausgebildet ist, daß die Radien (R ₁, R ₂) in Strangdurchlaufrichtung (18) nur soviel größer werden, daß eine geometrische und zeitliche homogene Verformung der Strangschale im Eingießtrichter (2, 11) erfolgt.

5. Kokille nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kontur (3′) der Innenwandung des Eingießtrichters (2) bildenden Radien (R ₁, R ₂) so ausgelegt sind, daß sie sich tangential berühren.