DE69004367T2

DE69004367T2 - Plattenkokille für Metallstranggiessen.

Info

Publication number: DE69004367T2
Application number: DE90402033T
Authority: DE
Inventors: Dominique Werquin
Original assignee: Sollac SA; Clecim SAS
Current assignee: Sollac SA; Clecim SAS
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2010-07-14
Also published as: ES2048459T3; DE69004367D1; JP3001063B2; ATE96705T1; EP0409708B1; FR2649918B1; JPH0381048A; US5191924A; FR2649918A1; EP0409708A1

Description

Die vorliegende Erfindung hat eine Plattenkokille für das Stranggießen Von Metall, insbesondere Stahl, zum Gegenstand.
Für das Stranggießen, insbesondere von Stahlbrammen, werden Kokillen verwendet, die vier gekühlte Platten aufweisen, welche zwischen sich einen Hohlraum für das Ausbilden einer gegossenen Bramme mit vorgegebenem festem Querschnitt begrenzen. Dieser Hohlraum ist geradlinig in Richtung des Ausbringens der Bramme und weist im allgemeinen einen ungefähr rechteckigen Querschnitt auf.
Die zwei gegenüberliegende Wände des Hohlraums der Kokille bildenden Platten werden gegen Anlageflächen angelegt, die auf den anderen Platten ausgebildet sind, welche die beiden anderen gegenüberliegenden Wände der Hohlraums der Kokille bilden. Die Anlageflächen bilden gleichzeitig Dichtungsflächen zwischen den Platten in dem Sinne, daß sie sich bis zum Hohlraum der Kokille erstrecken und so Verbindungsstellen zwischen den Innenflächen der Platten definieren.
Die Platten dieser Kokille werden im allgemeinen durch Anpreßvorrichtungen gegeneinander gepreßt, die ungefähr senkrecht zu den Anlageflächen wirken.
Die in dieser Art von Kokille gegossenen Brammen werden dann zur Gewinnung von Blechen einem Walzvorgang unterworfen.
Beim Walzen gewisser Bleche entstehen nun am Rande der Blechtafel Überwalzungen, die, wenn sie zu tief sind, nach dem Beseitigen der Ränder noch vorhanden sind. Dieser Defekt rührt von einem "Fließen" der oberen Ecke der Bramme auf die untere Ecke beim Ausbreiten her.
Beispielsweise werden aus Brammen einer Dicke von ungefähr 300 mm stammende Bleche einer starken Querdurchknetung unterworfen, da eine Bramme von ungefähr 1700 mm Breite in ein Blech mit einer Breite von ungefähr 4500 mm umgeformt wird. In einem solchen Fall ist es zur Umgehung der Überwalzung unverzichtbar, eine Metallreserve, d.h. eine außerordentliche zusätzliche Breite von ungefähr 80 mm vorzusehen. Diese zusätzliche Breite stellt einen erheblichen Materialverlust dar.
Eine Lösung zur Vermeidung eines solchen Überwalzungsdefektes besteht beispielsweise darin, die Ecken der Bramme dadurch zu beseitigen, daß an jeder Ecke durch Schweißbrennen eine Seitenfase gebildet wird.
Die Konfektionierung von Fasen durch Brenner ist viel zu kostspielig im Materialverlust und in der Vorbereitung.
Eine weitere Lösung besteht darin, in den Ecken abgefaste Brammen direkt zu gießen, indem Kokillen verwenden werden, die vier gekühlte Platten aufweisen, die einen Hohlraum begrenzen, dessen Ecken durch Fasen abgeschnitten sind, wie in US-A-3 237 252.
Verschieden Versuche auf abgefasten Brammen zeigen, daß die Fase bestimmte Dimensionsmerkmale besitzen muß, um einen Randüberwalzungsfehler der Bleche vollständig zu vermeiden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Plattenkokille für das Stranggießen von Metall gemäß dem Inhalt des Patentanspruchs 1.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung haben die Seiten des rechten Winkels des rechtwinkligen Dreiecks eine Länge zwischen 30 und 150 mm abhängig von der Dimension der Brammen und der Stahlsorte, die zu gießen sind.
Gemäß weiterer Merkmale der Erfindung
sind die Seiten des rechten Winkels des rechtwinkligen Dreiecks gleich 80 mm bzw. 50 mm für Brammen einer Dicke von 300 mm,
sind die Anlageflächen zwischen den benachbarten Platten unter einem Winkel zwischen 5 und 70 zum Inneren der Kokille geneigt,
ist die Fase jeder Ecke des Hohlraums auf dem Paar von Platten ausgebildet, das die kleinen Wände des Hohlraums bildet,
weisen die die kleinen Wände des Hohlraums bildenden Platten entgegengesetzt zu jeder Fläche der Anlage an der benachbarten Platte einen Schuh auf, der sich gegen eine Seitenfläche eines Fortsatzes der benachbarten Platte legt und ausreichend Lang ist, auf Schwindungswärmen zurückgehende Biegekräfte aufzunehmen,
weist jeder Schuh eine Zone, die sich von der Seitenfläche des Fortsatzes der benachbarten Platte entfernt, und einen verdünnten Querschnitt auf, der eine Schwindungwärmen entgegenwirkende Kraft ausübt,
sind die Anpreßvorrichtungen für die Platten durch Arbeitszylinder gebildet, welche Mittel zur Regulierung der Kraft und zum Aufrechterhalten des Anpressens aufweisen,
sind die Mittel zum Regulieren der Kraft und Aufrechterhalten des Anpressens durch einen Stapel von hydraulisch vorgespannten elastischen Scheiben gebildet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommenen Beschreibung deutlich werden. Auf diesen ist bzw. zeigen
Fig. 1 eine schematische Draufschicht einer Plattenkokille gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Draufschicht in vergrößertem Maßstab und im Halbschnitt einer kleinen Platte der Kokille,
Fig. 3A bis 3D die Schnittbilder von gewalzten Blechen nach Walzung von Brammen,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht einer Abwandlung der kleinen Platte der Kokille,
Fig. 5 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab einer Anpreßvorrichtung für die Platten der kleinen Seiten der Kokille.
Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 und 2 sieht man, daß die Kokille 1 zum Stranggießen von Stahl zwei gegenüberliegende große Platten 2 und zwei gegenüberliegende kleine Platten 3 aufweist, die zwischen sich einen Hohlraum 4 begrenzen, der in Richtung des Ausbringens der Bramme geradlinig ist und einen ungefähr rechteckigen Querschnitt hat.
Die Platten 2 und 3 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung sind auf Verstärkungsplatten aus Stahl 5 bzw. 6 befestigt und mit Einschnitten 7 versehen, die für den Durchtritt eines geeigneten Kühlmittels, wie etwa Wasser, vorgesehen sind.
Die kleinen Platten 3 legen sich gegen entsprechende Anlageflächen 8 der beiden großen Platten 2.
Andererseits werden die Platten 2 und 3 durch Anpreßvorrichtungen 10 gegeneinander gedrückt, die auf jede kleine Platte 3 über entsprechende Verstärkungsplatten 6 in einer zu den Anlageflächen 8 ungefähr senkrechten Richtung wirken.
Die Ecken des Hohlraums 4 sind durch Fasen 9 abgeschnitten.
Diese Fasen 9 sind auf dem Paar von kleinen Platten 3 ausgebildet und werden jeweils durch die Hypotenuse "c" eines rechtwinkligen Dreiecks T gebildet, dessen Seiten "a" und "b" des rechten Winkels eine Länge von 30 mm und vorzugsweise zwischen 30 und 150 mm haben.
Im dargestellten Beispiel hat die Seite "a" eine Länge von 80 mm und die Seite "b" eine Länge von 50 mm.
Die Seite "a" jedes rechteckigen Dreiecks T liegt in der Ebene der Innenwand der benachbarten großen Platte 2 und die Seite "b" in der Ebene der Innenwand der kleinen Platte 3, auf der die entsprechende Fase 9 ausgebildet ist.
Die kleinen Platten 3 schließen sich an die großen Platten 2 über Anlageflächen 8 an, die zum Inneren der Kokille 1 in einem Winkel zwischen 5 und 7º geneigt sind.
Hierzu weist jede Längswand der großen Platten 2 einerseits eine Rücknehmung 11 auf, deren Kante ebenfalls zum Inneren der Kokille unter einem Winkel zwischen 5 und 7º geneigt ist, und andererseits einen Fortsatz 12, der zusammen mit der Rücknehmung 11 eine Versenkung mit schräger Kante für die benachbarte kleine Platte 3 bildet.
Diese Versenkung ermöglicht eine erhebliche Verbesserung der Dichtheit zwischen den Platten 2 und 3 der Kokille.
Beim Walzen stellt man fest, daß der Überwalzungsdefekt durch ein Abfließen der oberen Ecke der Bramme auf die untere Ecke, und dies während des Längens, hervorgerufen wird.
Die Überwalzung ist umso erheblicher, je dicker die Bramme ist.
Es wurden verschiedene Brammen mit einer Dicke von ungefähr 300 mm gegossen, wobei jede Fasen bestimmter Abmessungen hatte.
Die Überwalzungsfehler der Ränder der gewonnenen Bleche, nach Walzen der Bramme, wurden verglichen und sind in den Fig. 3A bis 3D dargestellt.
Die Fig. 3A, 3B, 3C und 3D stellen die Schnittbilder, auf Höhe des Kopfes, der Mitte und des Fußes eines Randes eines gewalzten Bleches dar, der nach Walzen von Brammen gewonnen wurde, die Fasen mit Abmessungen, ausgedrückt jeweils in mm, von 30 x 20; 50 x 65; 60 x 65; 80 x 50 hatten.
Ein ausgehend von einer Bramme mit einer Dicke von 300 mm ohne Fase hergestelltes Blech, nicht dargestellt in den Figuren, weist eine Überwalzung von ungefähr 40 mm mit einem mittleren Materialverlust von 80mm auf.
Wenn die Fase einem rechtwinkligen Dreieck entspricht, dessen Seiten des rechten Winkels a X b jeweils gleich 30 X 20 mm sind, beträgt die Überwalzung 10 mm, stört aber nur 30 mm des Randes (Fig. 3A).
Wenn die Fase einem rechtwinkligen Dreieck entspricht, dessen Seiten des rechten Winkels a X b in ihren Abmessungen über 30 mm liegen, beobachtet man, daß der Überwalzungseffekt nur ungefähr 3 mm beträgt und nicht mehr als 15 mm des Randes stört (3B und 3C).
Gemäß einer bevorzugten Form, wenn die Fase einem rechtwinkligen Dreieck entspricht, dessen Seiten des rechten Winkels a X b Abmessungen von 80 X 50 mm haben, stellt man in bemerkenswerter Weise das vollständige Verschwinden des Überwalzens fest (Fig. 3D).
Gemäß einer in Fig. 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsform weist jede kleine Platte 30 der Kokille 1 auf der den Anlageflächen 8 abgekehrten Seite eine Schuh 31 auf, der sich gegen die Seitenfläche des Fortsatzes 12 jeder benachbarten großen Platte 2 legt. Der Schuh 31 ist so lang, daß er die auf Schwindungswärmen zurückgehenden Biegekräfte aufnimmt.
Ferner kann jeder Schuh 31 eine Zone 32, die mit der Seitenfläche des Fortsatzes 12 nicht in Berührung ist, und einen verdünnten Abschnitt 33 aufweisen, der einen Hebelarm erzeugt, welcher eine den Schwindungswärmen entgegenwirkende Kraft ausübt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun die Anpreßvorrichtung 10 beschrieben. In dieser Figur ist eine Anpreßvorrichtung dargestellt, die eine Kraft auf eine kleine Platte 3 ausübt, wobei die eine Kraft auf die gegenüberliegende kleine Platte ausübende Anpreßvorrichtung identisch ist.
Die Anpreßvorrichtung 10 weist zwei Arbeitszylinder 100 auf, die in einer vertikalen Ebene übereinander liegen.
Die Arbeitszylinder 100 jeder Arbeitszylindergruppe sind untereinander durch einen Steg 20 verbunden.
Jeder Arbeitszylinder 100 weist einen Zylinder 101 auf, in dem gleitend eine Hohlstange 102 angebracht ist, die mit einem Ende 102a mit der Verstärkungsplatte 6 der entsprechenden kleinen Platte 3 fest verbunden ist.
Im anderen Ende 102b der Hohlstange 102 ist eine Betätigungsstange 103 eingeschraubt, die ein am Ende des Zylinders 101 befestigtes Gehäuse 104 durchsetzt.
Die Betätigungsstange 103 weist eine Schulter 103a auf, die mit dem Gehäuse 104 und dem Körper der Betätigungsstange 103 eine Innenkammer 105 ausbildet, die durch einen Kolben 106 abgeschlossen ist, welcher auf dem Körper der Stange 103 gleitend und im Inneren des Gehäuses 104 angebracht ist.
Am Ende des Gehäuses 104 ist eine Kappe 107 befestigt, die mit dem Kolben 106 eine kleine Innenkammer 108 ausbildet, in welcher ein kleiner Kanal 109 mündet, der über einen Anschluß mit einer nicht dargestellten Pumpe verbunden werden kann.
Die Kappe 107 weist eine mit einem Gewinde versehende Innenbohrung 107a auf, in welche eine Schraube 111 eingeschraubt ist. Diese Schraube 111 weist ebenfalls eine Innenbohrung 111a auf, durch die der Körper der Stange 103 die Schraube durchsetzen kann. Das Ende 111b der Schraube 111 steht mit dem Kolben 106 in Berührung.
In der Kammer 105, zwischen der Schulter 103a und dem Kolben 106 ist auf dem Körper der Stange 103 ein Stapel von elastischen Scheiben 112 angebracht.
Der Vorgang des Anpressens der Platten 2 und 3 der Kokille 1 erfolgt in folgender Weise.
Zunächst wird das Schließen der großen Platten 2 so bewirkt, daß damit diese ohne Kraft mit den kleinen Platten 3 in Berührung kommen, dann erfolgt das Anpressen der kleinen Platten 3 durch Einwirken auf die Betätigungsschraube 103, welche zu diesem Zweck einen Sechskant 103b aufweist, damit die Anlageflächen 8 der kleinen Platten 3 und der großen Platten 2 in Berührung gelangen.
Dieser Vorgang erfolgt stufenweise zwischen der Betätigungsstange 103 des oberen Arbeitszylinders und des unteren Arbeitszylinders.
Danach setzt man nach dem Anschließen einer Pumpe am Anschluß 110 die kleine Kammer 108 unter Druck, was zur Folge hat, daß der Kolben 106 verschoben wird, die elastischen Scheiben 112 zusammengedrückt werden und eine bestimmte Kraft auf die kleine Platte 3 über die Stange 102 ausgeübt wird.
Um diese Kraft konstant aufrecht zuhalten, dreht man die Schraube 111, damit ihr Ende 111b mit dem Kolben 106 in Berührung kommt, was ein Abschalten der Pumpe gestattet.
Die hydraulisch vorgespannten elastischen Scheiben üben so auf die Platte 103 eine quasi konstante Kraft auf, und gestatten dabei eine Aufnahme von Verschiebungen, die auf Wärmeausdehnungen im Verlauf des Gießens zurückgehen.
Die Plattenkokille gemäß der Erfindung ermöglicht insbesondere durch Maßeigenschaften von Eckfasen des Hohlraums die vollständige Beseitigung von Überwalzungsfehlern am Rande des Bleches, und dies ohne Auswirkungen auf die Qualität des gewonnenen Produkts.

Claims

1. Plattenkokille für das Stranggießen von Metall, insbesondere Brammen, mit vier gekühlten Platten (2,3 - 30), die zwischen sich einen Hohlraum (4) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt begrenzen, dessen Ecken durch Fasen (9) abgeschnitten sind, wobei die Platten zwei gegenüberliegende große Platten (2), welche die großen Wände des Hohlraums bilden, und zwei gegenüberliegende kleine Platten (3 - 30) , welche die kleinen Wände des Hohlraums bilden und sich an entsprechende Anlageflächen (8) der großen Platten (2) legen, umfassen, wobei die Platten (2, 32 - 30) dazu bestimmt sind, gegeneinander durch Anpreßvorrichtungen (10) gepreßt zu werden, die im wesentlichen senkrecht zu den Anlageflächen (8) wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (9) jeder Ecke des Hohlraums (4) durch die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreieckes gebildet ist, dessen Seiten des rechten Winkels eine große und eine kleine Seite einer Länge von über 30 mm umfassen, wobei die große Seite jedes rechtwinkligen Dreieckes jeweils in der Ebene der großen Wand des Hohlraums (4) und die kleine Seite jedes rechtwinkligen Dreieckes jeweils in der Ebene der kleinen Wand des Hohlraums (4) liegt, und daß die Anlageflächen (8) zwischen den benachbarten Platten (2, 3 - 30) zum Inneren der Kokille (1) unter einem zwischen 5 und 70 liegenden Winkel geneigt sind.

2. Plattenkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des rechten Winkels des rechtwinkligen Dreieckes eine Länge zwischen 30 und 150 mm haben.

3. Plattenkokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des rechten Winkels des rechtwinkligen Dreieckes gleich 80 mm bzw. 50 mm für Brammen einer Dicke von 300 mm sind.

4. Plattenkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (9) jeder Ecke des Hohlraums (4) auf dem Paar von Platten (3 - 30) ausgebildet ist, welches die kleinen Wände des Hohlraums (4) bildet.

5. Plattenkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die kleinen Wände des Hohlraums (4) bildenden Platten (30) entgegengesetzt zu jeder Fläche (8) der Anlage an der benachbarten Platte (2) einen Schuh (31) aufweisen, der sich gegen eine Seitenfläche eines Fortsatzes (12) der benachbarten Platte (2) legt und ausreichend lang ist, auf Schwindungswärmen zurückgehende Biegekräfte aufzunehmen.

6. Plattenkokille nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schuh (31) eine Zone (32), die sich von der Seitenfläche des Fortsatzes (12) der benachbarten Platte (2) entfernt, und einen verdünnten Querschnitt (33) aufweist, der eine den Schwindungswärmen gegenwirkende Kraft ausübt.

7. Plattenkokille nach Anspruch 1, bei welcher die Anpreßvorrichtungen (10) für die Platten (2, 3 - 30) durch Arbeitszylinder (10) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitszylinder (100) Mittel zur Regulierung der Kraft des Aufrechterhaltens des Anpressens aufweist.

8. Plattenkokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Regulieren der Kraft und Aufrechterhalten des Anpressens durch einen Stapel von hydraulisch vorgespannten elastischen Scheiben (112) gebildet sind.