EP1099496B1 - Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeabfuhr einer Stranggusskokille - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for reducing the heat dissipation of a continuous casting mold, in particular in its bath level range.
- the cooling water velocity and temperature as well as the geometry of the cooling water channels also influence the heat flow. All these measures must be determined constructively from the outset and are subsequently hardly to change.
- JP 10 193 042 discloses inserting longitudinal grooves into the wide side plates of the mold, through which air can then be introduced for heat removal. Furthermore, it is known from JP 02 020 645 to bring about a reduction of the heat flux density by targeted introduction of longitudinal grooves and transverse grooves in a certain grid in the broad side plates of the mold.
- the depth of the grooves is 0.5 to 1 mm, their width also 0.5 to 1 mm and their distance from each other 5 to 10 mm, so that a rectangular to square grid is formed by the grooves on the inner surface of the mold.
- the invention has for its object to provide a means for reducing the heat dissipation of a continuous casting mold, which preferably acts in the bathroom mirror area and can be attached or renewed without much effort.
- the object is achieved in that the heat flow between the forming strand shell and the mold inner surface is effectively reduced by increasing the heat transfer resistance as a result of the roughening of the mold surface and is made uniform at the same time.
- the thus reduced heat dissipation in the bath level range causes the forming strand shell remains thin longer and is pressed by the increasing with increasing distance from the bath level ferrostatic pressure more uniformly to the copper plate of the continuous casting mold.
- the conversion of the delta into the gamma phase occurs later, so that the associated shrinkage of the strand shell has less effect. Due to the more uniform heat transfer also occur in the strand shell lower voltages due to temperature differences on. In this way, the formation of cracks in the strand shell is prevented.
- this roughening of the mold surface is performed so that the processing depth of the roughness of the mold inner surface decreases in the casting direction, so that the roughened smooth part of the mold achieved a gradual transition and thus a gradual transition from the throttled to the unthrottled heat flow becomes.
- the macrostructure of the inner mold surface can be obtained by methods known per se, such as Shot Blast Texturing (SBT), Electric Discharge Texturing (EDT), Electron Beam Texturing (EBT), Laser Texturing (LT) or perforated texture (LT). GLT) or by other methods.
- SBT Shot Blast Texturing
- EDT Electric Discharge Texturing
- EBT Electron Beam Texturing
- LT Laser Texturing
- GLT perforated texture
- GLT perforated texture
- a further advantage of the solution according to the invention is that the macrostructure can also be applied subsequently on a mold inner surface or, if worn out, as a repair solution. If the mold inside Before or after their macroscopic processing is provided with a wear protection layer, the wear of the macrostructure is reduced, thereby increasing the life of the continuous casting mold.
- the effect of the solution according to the invention can be optimized in addition to a variation of its machining depth.
- the surface texture T1 can be limited to the immediate bath level range BS of the mold K over the entire mold width KB, or the surface texture T2 can be continued in the casting direction according to FIG. 2 beginning in the bath level range BS to the lower mold end KE with variable processing depth ,
- the surface texture T3 according to FIG. 3 is designed differently in the direction of the mold width KB.
- the quality of the cast strand is increased by the throttling of the heat flow in the region of the bath level and the formation of cracks thereof avoided.
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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 Rotte 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, Zr2O),
- 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
- 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 ändem.
- Um den Wärmestrom durch die Kokillenwand zu vermindern und dadurch deren Temperatur zu erhöhen, ist es ferner bekannt, die Innenfläche der Kokille aufzurauen, wobei unterschiedliche Methoden zur Anwendung gelangten. So ist aus der JP 10 193 042 bekannt, in die Breitseitenplatten der Kokille Längsnuten einzubringen, durch die dann Luft zur Wärmeabfuhr eingebracht werden kann. Ferner ist aus der JP 02 020 645 bekannt, durch gezieltes Einbringen von Längsnuten und Quernuten in einem bestimmten Raster in die Breitseitenplatten der Kokille eine Reduzierung der Wärmestromdichte herbeizuführen. Die Tiefe der Nuten beträgt 0,5 bis 1 mm, ihre Breite gleichfalls 0,5 bis 1 mm und ihr Abstand voneinander 5 bis 10 mm, so dass ein rechteckiges bis quadratisches Raster durch die Nuten an der Innenfläche der Kokille ausgebildet ist.
- 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 Aufrauens 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 Delta- in 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.
- Entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 wird dieses Aufrauen der Kokillenoberfläche so durchgeführt, dass die Bearbeitungstiefe der Rauheit der Kokilleninnenfläche in Gießrichtung abnimmt, so dass vom aufgerauten zum glatten Teil der Kokille ein allmählicher Übergang und damit auch ein allmählicher Übergang vom gedrosselten zum ungedrosselten Wärmefluss erzielt wird.
- Ein Vorteil 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 Aufrauverfahren sind an sich bekannt und haben sich u. a. zum Aufrauen von Arbeitswalzen für das Nachwalzen von Karosserieblechen bewährt. Die raue 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 sowie 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.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Makrostruktur auf einer Kokilleninnenfläche auch nachträglich oder, wenn verschlissen, als Reparaturlösung 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
- die gleiche Ansicht mit Oberflächentextur in deren oberer und unterer Hälfte,
- Fig. 3
- die gleiche Ansicht mit Oberflächentextur in nur einem Teil der Kokillenbreitseite.
- Durch die Modifikation der Anordnung der Oberflächentextur T1, T2, T3 gemäß den Figuren 1 bis 3 kann neben einer Variation von deren Bearbeitungstiefe die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung optimiert werden.
- Nach Fig. 1 kann die Oberflächentextur T1 über die gesamte Kokillenbreite KB reichend auf den unmittelbaren Badspiegelbereich BS der Kokille K beschränkt bleiben, oder die Oberflächentextur T2 kann gemäß Fig. 2 im Badspiegelbereich BS beginnend bis zum unteren Kokillenende KE mit variierbarer Bearbeitungstiefe in Gießrichtung weitergeführt werden.
- Um das Auftreten unterschiedlicher Oberflächentemperaturen in Richtung der Kokillenbreite KB ausgleichen zu können, ist die Oberflächentextur T3 nach der Fig. 3 in Richtung der Kokillenbreite KB 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.
angebracht sein.
Claims (5)
- Kokille (K) zum Stranggießen mit verminderter Wärmeabfuhr insbesondere in deren Badspiegelbereich (BS), wozu zur Erhöhung des Wärmedurchgangswiderstandes und zur Verringerung des Wärmestroms zwischen der sich bildenden Strangschale und der Kokilleninnenfläche zumindest Bereiche der Kokilleninnenfläche mit einer Makrotextur (T1, T2, T3) versehen sind, wobei zur effektiven Verringerung und Vergleichmäßigung des Wärmestroms die Makrotextur (T1, T2, T3) der Kokilleninnenfläche eine gezielt erzeugte Rauigkeit mit bestimmter Tiefe und Textur aufweist, die 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungstiefe der Rauheit der Kokilleninnenfläche in Gießrichtung (G) abnimmt, so dass vom aufgerauten zum glatten Teil der Kokille ein allmählicher Übergang und damit ein allmählicher Übergang vom gedrosselten zum ungedrosselten Wärmefluss erzielt wird.
- Kokille (K) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokilleninnenfläche vor oder nach ihrer makroskopischen Bearbeitung mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.
- Kokille (K) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrotextur (T1) der Kokilleninnenfläche über die gesamte Kokillenbreite (KB) nur im unmittelbaren Badspiegelbereich (BS) angeordnet ist.
- Kokille (K) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrotextur (T2) der Kokilleninnenfläche über die gesamte Kokillenbreite (KB), beginnend im Badspiegelbereich (BS) bis zu ihrem unteren Ende (KE), angeordnet ist.
- Kokille (K) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrotextur (T3) der Kokilleninnenfläche sich nur über einen oder mehrere Teile der Kokillenbreite (KB) erstreckt.
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