DE3907351C2

DE3907351C2 - Eingießtrichter einer Kokille

Info

Publication number: DE3907351C2
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: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: DE3907351A1

Description

Die Erfindung betrifft den Eingießtrichter einer Kokille, insbesondere einer Vorband-Brammenkokille, wobei dieser zur Aufgabe von Metallschmelze am oberen Bereich der Kokille zwischen sich nach oben zu erweiternden Innenwandungen mit veränderlichen Konturen ausgebildet ist.

Bekanntlich ist die jeweils erforderliche Formänderung der sich allmählich ausbildenden Strangschale eines Gießstranges im Eingießtrichter der Kokille auf dem Wege vom Beginn der Er starrung 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 den üblicherweise aus Kupfer bestehenden Kokillenwandungen und zwar über die gesamte Länge und Breite im Eingießtrichter. Damit verbunden ist auch das Erfordernis einer gleichmäßigen Wärmeabfuhr und Verhinderung von Ablöseerscheinungen der Strangschale von den Wandungen des Eingießtrichters. Wird nämlich ein Ablösen der Strangschale nicht verhindert, so können ungleich dicke Strangschalenstücke entstehen, die durch ungleichmäßige Anlage an den Kühlflächen 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 den Wandungen 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.

Aus der DE 36 43 740 A1, insbesondere dem Anspruch 8, ist zu entnehmen, dass die Breitseitenwände einer Stahlstranggießkokilte zur Bildung eines Eingießbereiches nach oben trichterförmig erweitert sind, und zwar bei einer Kokille zum Stranggießen dünner Stahlbänder von 20 bis 70 mm Dicke mit Gießgeschwindigkeiten über 2,5 m/min.

Ausgehend von dem hieraus erkennbaren Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Eingießtrichter einer Kokille so auszubilden, dass eine Verformung des Metallgieß stranges auf eine größtmögliche Streckenlänge verteilt und Depressionen sowie Rissbildungen in der Strangschale des Me tallgießstranges vermieden werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung bei dem Eingießtrichter einer Kokille entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 vorgeschlagen, dass die Konturen der Innenwandungen so mit Radien ausgebildet sind, dass diese Radien in Strangdurchlaufrichtung allmählich größer werdend in die Konturen der Innenwandungen der Kokille übergehen.

Die Lehre der Erfindung macht deutlich, dass der Eingießtrichter ein integrierender Bestandteil der Kokille ist, wobei dessen erfindungsgemäße Formgebung mit Vorteil vermeidet, dass sich zwischen Eingießtrichter und Strangschale des beteiligten Stranges Hohlräume und/oder Depressionen oder Rissbildungen ergeben. Dies ermöglicht die Herstellung von vergleichsweise dünnen Metallsträngen mit homogener, fehlerfreier Oberflächenbeschaffenheit von hoher Qualität.

Weitere Ausgestaltungen des Eingießtrichters nach der Erfindung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Dabei wurden mit Vorteil konstruktive Ausgestaltungen vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Radien in Strangdurchlaufrichtung mit gleichem Faktor zunehmen. Es soll aber auch nicht ausgeschlossen sein, dass Radien in Strangdurchlaufrichtung mit ungleichem Faktor zunehmen.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Formgebung des Eingießtrichters einer Kokille kann auch darin bestehen, dass der jeweilige Radius durch eine Biegekurve - nach Maßgabe eines einseitig eingespannten Trägers mit Streckenlast - ersetzt ist, derart, dass eine besonders gleichmäßige Verformung des Gießstranges auf einer größtmöglichen Streckenlänge erreicht wird.

Und schließlich ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Eingießtrichters dadurch gekennzeichnet, dass die die Kontur der Innenwandung bildenden Radien so ausgelegt sind, dass sie im Bereich eines Berührungspunktes eine Gerade bilden und symmetrisch an den Ecken liegen.

Weitere Varianten und vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungsfiguren schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele 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 Eingießtrichter gemäß der Erfindung im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist eine Kokille (1) mit Eingießtricher (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 (R₁, R₂) 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 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 (R₁, R₂) 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 (R₁, R₂) gebildeten Verlaufes der Kontur (9) der Innenwandung eines Eingießtrichters (2) dargestellt, wobei die Radien (R₁, R₂) in Strangdurchlaufrichtung größer werdend, in die Kontur (9') der Innenwandung der Kokille (1) übergehen.

Der jeweilige Radius (R₁) 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 (R₁, R₂) 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. Eingießtrichter einer Kokille (1, 10), insbesondere einer Vorband-Brammenkokille, wobei dieser zur Aufgabe von Metallschmelze am oberen Bereich der Kokille (1, 10) zwischen sich nach oben zu erweiternden Innenwandungen (17) mit veränderlichen Konturen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen (3, 3', 6, 9) der Innenwandungen (17) so mit Radien (R₁, R₂) ausgebildet sind, daß diese Radien (R₁, R₂) in Strangdurchlaufrichtung (18) allmählich größer werdend in die Konturen der Innenwandungen (19) der Kokille (1, 10) übergehen.

2. Eingießtrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R₁, R₂) in Strangdurchlaufrichtung (18) mit gleichem Faktor zunehmen.

3. Eingießtrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R₁, R₂) in Strangdurchlaufrichtung (18) mit ungleichem Faktor zunehmen.

4. Eingießtrichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Radius (R₁) durch eine Biegekurve (K) - nach Maßgabe eines einseitig eingespannten Trägers mit Streckenlast - ersetzt ist, derart, daß eine gleichmäßige Verformung des Gießstranges auf einer größtmöglichen Streckenlänge erreicht wird.

5. Eingießtrichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kontur (3') der Innenwandung (17) bildenden Radien (R₁, R₂) so ausgelegt sind, daß sie im Bereich eines Berührungspunktes (F) eine Gerade bilden und symmetrisch in den Ecken (G, H) liegen.