DE3909900A1 - Stranggiesskokille zum giessen von stahlband - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießkokille zum Gießen von Stahlband mit einer Dicke von weniger als 60 mm mit gekühlten Seitenwänden.

Stranggießkokillen zum Gießen von Stahlband sind in verschiedener Ausführung bekannt. Bei einer bekannten Stranggießkokille wird in der Kokille ein am Kokillenauslauf noch nicht voll durcherstarrter Stahlstrang gegossen. Der Kokille ist eine aus Rollen bestehende Verformungs­ einrichtung nachgeordnet, die eine Dickenreduzierung des noch nicht durcherstarrten Stahlstranges derart bewirkt, daß die Strangschalen zusammengepreßt werden und miteinander verschweißen. Eine Schwierigkeit bei der Herstellung eines Stahlbandes mit einer solchen Kokille mit nachgeordneter Verformungsvorrichtung besteht darin, daß bei hoher Durchsatzleistung das Gefüge über den Querschnitt nicht gleichmäßig ist.

Bei einer konventionellen Kokille ist im Bereich hoher Gießgeschwindigkeit eine so hohe Wärmestromdichte zu erwarten, daß weder der konventionelle Werkstoff (Kupfer) noch die Wasserkühlung dazu in der Lage sind, die entstehenden Temperaturen auszuhalten und den Wärmestrom über ein Kühlmedium abzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießkokille zum Gießen von Stahlband zu schaffen, bei der der mit hoher Geschwindigkeit im Bereich von 5 bis 50 m/min. aus der Kokille austretende Stahlstrang dünne Strangschalen mit gleichmäßigem Gefüge und guter Oberflächenbeschaffenheit hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kokillenwände in mindestens drei quer zur Kokillenachse verlaufende Zonen unterteilt sind, in denen in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Materials der Kokillenwände, deren Wandstärke und deren Kühlung dem Stahlstrang bei seinem Durchlauf durch die Kokille pro Wegeinheit annähernd die gleiche Wärmemenge entzogen wird, die zur Ausbildung einer dünnen Strangschale führt, die am Kokillenaustritt eine Stärke von insbesondere unter 10 mm, vorzugsweise unter 6 mm, hat. Dabei sollten vorzugsweise vom Kokilleneinlauf zum Kokillenauslauf von Zone zu Zone die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Kokillenwände zunehmen und der Wärmewiderstand der Kokillenwände abnehmen und seine Hitzebeständigkeit abnehmen. Dabei wird es ferner bevorzugt, den Kokillenwänden jeder Zone eine eigene Kühlkammer mit Kühlmittelkreislauf zuzuordnen.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Wärmeentzug pro Längeneinheit der Kokille in Achsrichtung der Kokille in einer gewünschten Größe einzustellen, so daß unter Berücksichtigung der vom Kokilleneinlauf zum Kokillenauslauf abnehmenden Temperatur des Stahlstranges das Dickenwachstum der Strangschale vergleichmäßigt wird. Ferner wird erreicht, auch das Temperaturniveau der Strangschale anzuheben, was für die nachgeschaltete Verformung vorteilhaft ist.

Aus der EP-PS 01 49 734 ist eine Stranggießkokille zum Stranggießen von Stahlband bekannt, bei der die gekühlten Kokillenwände im oberen Bereich eine geringere Wärmeleitfähigkeit und größere Hitzebeständigkeit als im unteren Bereich haben oder alternativ dem oberen Bereich der Kokille eine Heizung zugeordnet ist, um zu verhindern, daß sich im oberen Bereich eine zu dicke Strangschale bildet. Diese Maßnahmen dienen jedoch bei der bekannten in der Mitte des Einlaufs trichterförmig ausgebildeten Kokille allein dem Zweck, ein Verklemmen des Stahlstranges beim Übergang von dem trichterförmigen oberen Bereich in den parallelen unteren Bereich zu verhindern. Mit der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik, in einer Stranggießkokille einen Stahlstrang mit gleichmäßigem Gefüge in den Strangschalen bei hoher Durchsatzleistung zu erzielen, beschäftigt sich dieser Stand der Technik nicht.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material für die Kokillenwände der oberen Zone Keramik, insbesondere Bornitrid, das der mittleren Zone Graphit und das der unteren Zone Kupfer oder eine Kupferlegierung, insbesondere eine Kupfer-Nickel-Legierung, ist. Es hat sich herausgestellt, daß gerade mit diesen Materialien die Strangschalen mit einem besonders gleichmäßigen feinen Gefügeaufbau herstellbar sind. Bei der Verwendung von Graphit ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß auf eine Schmierung des Stranges in diesem Bereich verzichtet werden kann.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann mindestens eine der Kokillenwände, insbesondere eine Kokillenwand aus Kupfer oder eine Kupferlegierung, auf der Kokilleninnenseite mit Nickel beschichtet sein. Auch eine wärmedämmende Werkstoffkombination, wie keramische Beschichtung von Kupfer, ist denkbar.

Falls mit sehr hohen Gießgeschwindigkeiten, beispielsweise mit mehr als 10 m/min, gearbeitet werden soll, ist es zweckmäßig, zusätzlich zu den drei Zonen eine vierte Zone am Kokillenausgang vorzusehen, deren Kokillenwände aus Kupfer bestehen. Auch dieser Zone sollte eine Kühlkammer mit eigenem Kühlkreislauf zugeordnet sein.

Die Höhe der einzelnen Zonen kann unterschiedlich sein und ist entsprechend dem Wärmeleitwiderstand der Kokillenwand derart anzupassen, daß der Wärmeentzug über die Kokillenlänge möglichst gleichmäßig ist. Es versteht sich, daß der Wärmeentzug pro Längeneinheit innerhalb einer einheitlichen Zone nicht exakt gleich ist, sondern von dem Temperaturgefälle zwischen dem Stahlstrang und der gekühlten Seitenwand abhängt. Diese geringen Unterschiede werden nach der Lehre der Erfindung aber noch als annähernd gleich angesehen.

Sofern eine Kokille mit über deren gesamten Querschnitt trichterförmigem Eingießbereich verwendet wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Kokillenwände im oberen Bereich bis etwas unterhalb des Gießspiegels aus Keramik und/oder Graphit auszubilden und die darunter parallel verlaufenden Kokillenwände des formgebenden Abschnittes aus einer Kupfer-Nickel-Legierung herzustellen. Insbesondere bei Verwendung von Graphit ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß auf eine Schmierung des Stranges in diesem Bereich verzichtet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Stranggießkokille mit durchgehend parallel verlaufenden Breitseitenwänden und

Fig. 2 eine Durchlaufkokille mit im Eingießbereich trichterförmigen und im übrigen Bereich parallel verlaufenden Breitseitenwänden.

In beiden Ausführungsbeispielen besteht die Durchlaufkokille aus drei Segmenten 1-6, die jeweils in Durchlaufrichtung des zu gießenden Stranges eine Zone bilden. Jedes Segment 1-6 weist eine gekühlte Kokillenwand 7-12 auf, auf deren Rückseite eine Kühlkammer 13-18 angeordnet ist, die jeweils ihren eigenen Kühlkreislauf hat. Die gekühlten Kokillenwände 7-18 bestehen aus Materialien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und unterschiedlicher Hitzebeständigkeit.

Die Dicke der Kokillenwände kann ebenfalls unterschiedlich sein. Durch Änderung der Wandstärke der Kokillenwand ergibt sich bei vorgewähltem Material mit der ihm eigenen Wärmeleitfähigkeit die Möglichkeit, den Wärmeleitwiderstand der Kokillenwand und damit den Wärmeentzug zu variieren. Vorzugsweise besteht das Material der oberen Kokillenwand 7, 10 aus Keramik, insbesondere Bornitrid, das der mittleren Kokillenwand 8, 11 aus Graphit und das der unteren Kokillenwand 9, 12 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, insbesondere aus einer Kupfernickellegierung, oder aus mit Nickel beschichtetem Kupfer. Im stark beanspruchten Bereich des Gießspiegels 19, 20 bis etwas unterhalb des Gießspiegels 19, 20 kann die Kokillenwand aus Keramik oder Graphit bestehen. Dies gilt insbesondere für die im Eingießbereich trichterförmig ausgebildete Kokille der Fig. 2.

Aufgrund des unterschiedlichen Wärmeleitwiderstandes der Kokillenwände 7-12 und der Möglichkeit der Einstellung der Kühlung in den einzelnen Zonen wird bei der Erfindung erreicht, daß die Dickenbildung der Schale 25, 26 des gegossenen Stahlstranges 27, 28 gesteuert im Sinne eines gleichmäßigen Dickenwachstums erfolgt. Ferner ist es möglich, das für die nachfolgende Verformung des Stranges erwünschte hohe Temperaturniveau einzustellen. Das angestrebte langsame Dickenwachstum insbesondere in der kritischen oberen Zone, ließe sich nicht erreichen, wenn in diesem Bereich die gekühlten Kokillenwände aus gut wärmeleitfähigem Material wie Kupfer oder einer Kupferlegierung bestünden, weil ein solches Material dem schmelzflüssigen Metall und dem teilerstarrten Strang zu viel Wärme entziehen würde. Hinzu käme, daß herkömmliche Kühlmittel, wie Wasser, verdampfen würden, was einen gesteuerten Wärmeentzug unmöglich machen würde. Erst mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen des gesteuerten Wärmeentzugs in mindestens drei Zonen ist es möglich, bei hoher Durchsatzleistung zu einer gleichmäßigen Strangschalenbildung mit Dicken unter 10 mm, insbesondere unter 6 mm, zu kommen, die gleichmäßiges Gefüge haben und höhere Schalentemperatur, die die Weiterverarbeitung des teilerstarrten Stranges in nachgeordneten Verformungsvorrichtungen ermöglicht.

Claims (9)

1. Stranggießkokille zum Gießen von Stahlband mit einer Dicke von weniger als 60 mm mit gekühlten Seitenwänden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenwände (7 bis 12) in mindestens drei quer zur Kokillenachse verlaufende Zonen unterteilt sind, in denen in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Materials der Kokillenwände (7 bis 12), deren Wandstärke und deren Kühlung dem Stahlstrang (25, 26) bei seinem Durchlauf durch die Kokille pro Wegeinheit annähernd die gleiche Wärmemenge entzogen wird.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kokilleneinlauf zum Kokillenauslauf von Zone zu Zone die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Kokillenwände (7 bis 12) zunimmt.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kokilleneinlauf zum Kokillenauslauf von Zone zu Zone die Hitzebeständigkeit des Materials der Kokillenwände (7 bis 12) abnimmt.

4. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenwand (7, 10) der oberen Zone aus Keramik, insbesondere Bornitrid, die Kokillenwand (8, 11) der mittleren Zone aus Graphit und die Kokillenwand (9, 12) der unteren Zone aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, insbesondere einer Kupfernickellegierung, besteht.

5. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenwand (7, 10) der oberen Zone im Bereich des Gießspiegels (19, 20) aus Keramik oder Graphit besteht.

6. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kokillenwände (7 bis 12) beschichtet ist.

7. Stranggießkokille nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kokillenwände (7 bis 12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf der Kokilleninnenseite mit Nickel beschichtet ist.

8. Stranggießkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenauslauf unterhalb der unteren Zone von gekühlten Kupferplatten gebildet ist.

9. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Kokillenwänden (7 bis 12) jeder Zone eine eigene Kühlkammer (13 bis 18) mit eigenem Kühlmittelkreislauf zugeordnet ist.