EP1099496A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille - Google Patents

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EP1099496A1 EP00123100A EP00123100A EP1099496A1 EP 1099496 A1 EP1099496 A1 EP 1099496A1 EP 00123100 A EP00123100 A EP 00123100A EP 00123100 A EP00123100 A EP 00123100A EP 1099496 A1 EP1099496 A1 EP 1099496A1
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texturing
texture
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Albrecht Girgensohn
Markus Dr. Reifferscheid
Horst Grothe
Romeo Capotosti
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SMS Demag AG
Acciai Speciali Terni SpA
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/108—Feeding additives, powders, or the like

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for Reduction of heat dissipation of a continuous casting mold, especially in their bathroom mirror area.
  • the invention has for its object a means for Reduction of the heat dissipation of a continuous casting mold specify that preferably acts in the bathroom mirror area and can be attached or replaced with little effort.
  • the task is solved in that the heat flow between the strand shell that forms and the inner surface of the mold by increasing the thermal resistance as a result effectively roughening the mold surface and is equalized at the same time. That way reduced heat dissipation in the area of the bathroom mirror leads to the fact that the strand shell that forms remains thin longer and of that increasing with increasing distance from the bathroom mirror ferrostatic pressure more evenly on the copper plate of the Continuous casting mold is pressed.
  • the conversion of the Deltain the gamma phase occurs later, so that's it associated shrinkage of the strand shell has less impact.
  • the more even heat transfer also occurs in the Strand shell lower tensions due to temperature differences on. In this way, the formation of cracks in the Strand shell prevented.
  • the reduced heat flow density between the formed Strand shell and the inner surface of the mold are the result of a corresponding macro structure of this inner surface.
  • Their targeted roughness has a certain depth and structure on.
  • An advantageous embodiment of the invention is that the macrostructure of the inner mold surface by itself known processes such as Shot Blast Texturing (SBT), Electric Discharge Texturing (EDT), Electron Beam Texturing (EBT), Laser Texturing (LT) or through a perforated texture (GLT) or is realized by other methods.
  • This Roughening processes are known per se and have u. a. to the Roughening work rolls for re-rolling Body panels proven.
  • the rough mold inner surface has if the mold is lubricated with casting powder, the additional one Advantage that the slag of the casting powder more intensely on the Mold inner wall adheres. This reduces the risk detachment of the entire slag layer over larger ones Surfaces. This would have caused a sudden change in local Strand shell temperature with strong temperature voltages soeir increased friction between the strand shell and the mold Episode.
  • the fact that the surface texture covers only part of the Mold width is arranged can be different Surface temperatures in the direction of the mold width be balanced.
  • Another advantage of the solution according to the invention is in that the macrostructure on an inner mold surface also retrospectively or, if worn, as a repair solution can be attached. If the inner surface of the mold is in front of or after their macroscopic processing with a Wear protection layer is provided, the wear of the Macro structure diminishes and thereby the lifespan of the Continuous casting mold increased.
  • the inventive design of the inner surface of the Continuous casting mold (K) is reduced by throttling the Heat flow in the area of the bathroom mirror the quality of the Cast strand increases and the formation of cracks thereof avoided.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich. Um die Rissgefahr in der Strangschale zu vermindern, wird der Wärmestrom zwischen der sich bildenden Gussschale und der Kokilleninnenfläche durch einen höheren Wärmedurchgangswiderstand zwischen diesen Teilen gedrosselt, wobei der höhere Wärmedurchgangswiderstand zwischen der sich bildenden Strangschale und der Kokilleninnenfläche die Folge einer entsprechenden Makrotextur der Kokilleninnenfläche ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich.
In der Veröffentlichung "über den Zusammenhang zwischen Anfangserstarrung und Beschaffenheit der Strangoberfläche bei peritektisch erstarrenden Stählen" (Habilitationsschrift M. M. WoLff, Zürich 1996, Seiten 61 - 64) werden Bedeutung und Entwicklungstendenzen der Kokille beim Stranggussverfahren ausführlich behandelt. Dabei spielt insbesondere der Wärmestrom durch die Kokillenwand in deren Badspiegelbereich eine entscheidende Rolle für die Rissfreiheit der Strangschale.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Wärmestrom durch die Kokillenwand zu vermindern und dadurch deren Temperatur zu erhöhen. Bekannt sind verschiedene Möglichkeiten zum Aufbau von sogenannten "Hot-Top-Kokillen". Auf verschiedene Weise wird hierbei versucht, den Wärmestrom besonders im Bereich der Anfangserstarrung sowie darunter zu reduzieren und durch diese reduzierte Wärmeabfuhr die Rissneigung von schwingungsempfindlichen Stahlsorten (z. B. peritektische C-Stähle, hochlegierte rostfreie austenitische Stähle) zu verringern. Vorgeschlagen und zum Teil eingesetzt werden Kokillen, die
  • ganz oder teilweise mit Materialien einer geringen Wärmeleitfähigkeit beschichtet sind (Ni, Chromcarbid, Zr20),
  • einen keilförmigen Einsatz aus rostfreiem Stahl unterhalb der Kokillenoberfläche besitzen oder
  • an der Oberfläche durch Rillen kontrolliert aufgerauht sind (Längsrillen parallel zur Gießrichtung, 45° zur Gießrichtung sowie gleichzeitig parallel und senkrecht zur Gießrichtung).
Aber auch Kombinationen verschiedener Maßnahmen sind bekannt. Längsrillen parallel zur Gießrichtung können
  • in einer Nickel-Beschichtung oder
  • unterhalb einer Nickel-Beschichtung im Kupfer
angebracht sein.
Auch die Kühlwassergeschwindigkeit und -temperatur sowie die Geometrie der Kühlwasserkanäle beeinflussen den Wärmestrom. Alle diese Maßnahmen müssen von vornherein konstruktiv festgelegt werden und sind nachträglich kaum zu ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille anzugeben, das vorzugsweise in deren Badspiegelbereich wirkt und ohne großen Aufwand angebracht bzw. erneuert werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wärmestrom zwischen der sich bildenden Strangschale und der Kokillen-Innenfläche durch eine Erhöhung des Wärmedurchgangswiderstandes als Folge des Aufrauhens der Kokillenoberfläche effektiv verringert und gleichzeitig vergleichmäßigt wird. Die auf diese Weise verminderte Wärmeabfuhr im Badspiegelbereich führt dazu, dass die sich bildende Strangschale länger dünn bleibt und von dem mit zunehmendem Abstand von dem Badspiegel steigenden ferrostatischen Druck gleichmäßiger an die Kupferplatte der Stranggusskokille angedrückt wird. Die Umwandlung der Deltain die Gammaphase erfolgt später, so dass sich das damit verbundene Schrumpfen der Strangschale geringer auswirkt. Durch den gleichmäßigeren Wärmeübergang treten außerdem in der Strangschale geringere Spannungen durch Temperaturunterschiede auf. Auf diese Weise wird die Entstehung von Rissen in der Strangschale unterbunden.
Bei einer Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich ist die verminderte Wärmestromdichte zwischen der sich bildenden Strangschale und der Kokilleninnenfläche die Folge einer entsprechenden Makrostruktur dieser Innenfläche. Deren gezielte Rauhigkeit weist eine bestimmte Tiefe und Struktur auf.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass die Makrostruktur der Kokilleninnenfläche durch an sich bekannte Verfahren wie Shot Blast Texturing (SBT), Electric Discharge Texturing (EDT), Electron Beam Texturing (EBT), Laser Texturing (LT) oder durch eine gelochte Textur (GLT) oder durch andere Verfahren verwirklicht ist. Diese Aufrauhverfahren sind an sich bekannt und haben sich u. a. zum Aufrauhen von Arbeitswalzen für das Nachwalzen von Karosserieblechen bewährt. Die rauhe Kokilleninnenfläche hat bei Schmierung der Kokille mit Gießpulver den zusätzlichen Vorteil, dass die Schlacke des Gießpulvers intensiver an der Kokilleninnenwand haftet. Dadurch vermindert sich die Gefahr einer Ablösung der gesamten Schlackenschicht über größere Flächen. Dies hätte eine sprunghafte Änderung der örtlichen Strangschalentemperatur mit starken Temperaturspannungen soeir eine erhöhte Reibung zwischen Strangschale und Kokille zur Folge.
Dadurch, dass die Oberflächentextur nur über einen Teil der Kokillenbreite angeordnet ist, können unterschiedliche Oberflächentemperaturen in Kokillenbreitenrichtung ausgeglichen werden.
Dadurch, dass die Bearbeitungstiefe der Kokilleninnenfläche in Gießrichtung abnimmt, wird ein allmählicher übergang vom aufgerauhten zum glatten Teil der Kokille und damit vom gedrosselten zum ungedrosselten Wärmefluss erzielt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Makrostruktur auf einer Kokilleninnenfläche auch nachträglich oder, wenn verschlissen, als Reparatur Lösung angebracht werden kann. Wenn die Kokilleninnenfläche vor oder nach ihrer makroskopischen Bearbeitung mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, wird der Verschleiß der Makrostruktur vermindert und dadurch die Lebensdauer der Stranggusskokille erhöht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, worin Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Ansicht einer Kokillenbreitseite mit Oberflächentextur in deren oberer Hälfte,
Fig. 2
diegleiche Ansicht mit Oberflächentextur in deren oberer und unterer Hälfte
Fig. 3
diegleiche Ansicht mit Oberflächentextur in nur einem Teil der Kokillenbreitseite.
Durch die Modifikation der Anordnung der Oberflächentextur (T) gemäß den Figuren 1 bis 3 kann neben einer Variation von deren Bearbeitungstiefe die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung optimiert werden. Die Oberflächentextur kann nach Fig. 1 über die gesamte Breite der Kokille auf den unmittelbaren Bereich des Gießspiegels beschränkt bleiben, oder gemäß Fig. 2 oben beginnend bis zum unteren Ende der Kokille (K) weitergeführt werden, wobei die Bearbeitungstiefe in Gießrichtung (G) variierbar ist. Um das Auftreten unterschiedlicher Oberflächentemperaturen in Kokillenbreitenrichtung ausgleichen zu können, ist die Oberflächentextur nach Fig. 3 in Kokillenbreitenrichtung unterschiedlich gestaltet.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Innenoberfläche der Stranggusskokille (K) wird durch die Drosselung des Wärmestroms im Bereich des Badspiegels die Qualität des Gussstranges erhöht und die Bildung von Rissen desselben vermieden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmestrom zwischen der sich bildenden Gussschale und der Kokilleninnenfläche durch einen höheren Wärmedurchgangswiderstand zwischen diesen Teilen gedrosselt wird.
  2. Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille, insbesondere in deren Badspiegelbereich, zur Durchführung des Verfahrens nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der höhere Wärmedurchgangswiderstand zwischen der sich bildenden Strangschale und der Kokilleninnenfläche die Folge einer entsprechenden Makrotextur der Kokilleninnenfläche ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrotextur der Kokilleninnenfläche durch an sich bekannte Verfahren wie Shot Blast Texturing (SBT), Electric Discharge Texturing (EDT), Electron Beam Texturing (EBT), Laser Texturing (LT) oder durch eine gelochte Textur (GLT) oder durch andere Verfahren verwirklicht ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentextur nur über einen Teil der Kokillenbreite angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungstiefe der Kokilleninnenfläche in Gießrichtung abnimmt.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokilleninnenfläche vor oder nach ihrer makroskopischen Bearbeitung mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.
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