EP1393837A1 - Kokillenrohr - Google Patents

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EP1393837A1
EP1393837A1 EP03018893A EP03018893A EP1393837A1 EP 1393837 A1 EP1393837 A1 EP 1393837A1 EP 03018893 A EP03018893 A EP 03018893A EP 03018893 A EP03018893 A EP 03018893A EP 1393837 A1 EP1393837 A1 EP 1393837A1
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wall thickness
longitudinal edge
mold tube
wall
edge areas
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting

Definitions

  • the invention relates to a mold tube made of copper for the continuous casting of metals according to the features in the preambles of claims 1 and 4.
  • the prior art includes mold tubes with rectangular inner and Outside cross sections and with rounded longitudinal edge areas, which a nominal wall thickness, which is 8% to 10% of the distance from the Pipe mouth is mutually frontal inner surfaces.
  • the invention is based on the object to create mold tube made of copper for the continuous casting of metals a perfect transfer, especially at casting speeds> 2.5 m / min ensures the heat from the metal to be poured into a cooling medium.
  • the wall thickness of the rectangular mold tube in the longitudinal edge areas opposite the wall thickness in the wall areas between the longitudinal edge areas by 10% to 40% sized smaller.
  • This measure means that even at casting speeds > 2.5 m / min, the heat generated flawlessly to the respective Cooling medium can be transferred, regardless of whether a Cooling medium in a gap between a mold tube and the mold tube surrounding jacket is guided whether the cooling medium in cooling channels in the wall of a mold tube flows or whether the outer surfaces of a mold tube be sprayed directly with a cooling medium.
  • the wall thickness is preferred in accordance with the features of claim 2 Longitudinal edge areas compared to the wall thickness in the wall areas between the longitudinal edge areas by 25% to 30% smaller.
  • the reduction in wall thickness can vary over the entire length of a mold tube extend.
  • the wall thickness reduction in the Longitudinal edge areas is limited to a height range in which the respective bath level of the liquid metal.
  • the wall thickness of the mold tube in Height range of the bath level of the liquid metal over the entire circumference 10% to 40% of the nominal wall thickness reduced.
  • the cross section of the Chill pipe can be polygonal, e.g. be rectangular or round.
  • this is also the preferred one Wall thickness reduction 25% to 30% of the nominal wall thickness.
  • the bathroom mirror is in Mold tube in a height range that extends from the fill face up to about 500 mm from the front of the filler.
  • the level of the bathroom mirror is based on the characteristics of the Claim 7 preferably between 80 mm and 180 mm below the Filling end.
  • 1 is a mold tube made of copper for the continuous casting of Metals, especially steel, referred to.
  • the mold tube 1 has a rectangular inside and outside cross section with the inside and outside rounded longitudinal edge areas 2.
  • the so-called nominal Wall thickness WD of the wall areas 3 between the longitudinal edge areas 2 8% to 10% of the distance A at the pipe mouth 4 opposite each other lying inner surfaces 5.
  • the wall thickness WD1 in the longitudinal edge areas 2 is opposite the wall thickness WD in the wall areas 3 between the longitudinal edge areas 2 by 10% to 40% smaller.
  • the different wall thicknesses WD and WD1 of the mold tube 1 of FIGS. 1 and 2 are present over the entire height H (length) of the mold tube 1.
  • the cooling of the mold tube 1 can be according to one indicated in FIG first embodiment are carried out by a cooling medium which has a gap 6 flows through, between the outer surface 7 of the mold tube 1 and one Sheath 8 is formed, which envelops the mold tube 1 with a defined distance A1.
  • a second embodiment shown in FIG. 2 looks into the wall areas 3 of the mold tube 1 introduced longitudinal channels 9, which with a suitable Coolant to be applied.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a cooling method, at which the outer surfaces 7 of the mold tube 1 in partial areas or are cooled overall by means of a cooling medium which is placed on these surfaces 7 is sprayed from nozzles 10.
  • FIG. 3 shows a mold tube 1a made of copper for the continuous casting of metals, in which the reduction in wall thickness in the longitudinal edge areas 2 to one Height range 11 is limited, in which the level of not closer illustrated bath level of the liquid metal.
  • This height range 11 generally extends between the filling face 12 of the mold tube 1a and an area that is approximately 500 mm below the filler face 12.
  • the cooling of the mold tube 1 a can take place like the cooling of the mold tube 1. In this respect, there is no need for another explanation.
  • a mold tube 1b made of copper for the continuous casting of Metals according to Figures 4 and 5 is not closer to the height range 14 of the illustrated liquid metal bath level the wall thickness WD2 Pipe wall 16 over the entire circumference to 10% to 40% of the nominal Wall thickness WD3 reduced.
  • This height range 14 extends from the Filling end face 12a from about 500 mm in the direction of the pipe mouth 4a.
  • the Bathroom mirror as such is usually in a height range 15 between 80 mm and 180 mm below the fill face 12a.
  • the nominal wall thickness WD3 is 8% to 10% of the distance A2 of the frontally opposite one another at the pipe mouth 4a inner surfaces 5a.
  • FIGS. 4 and 5 of a mold tube 1b can thus be cooled be, as was explained with reference to Figure 2. In this respect, one repeated description can be omitted.

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Abstract

Ein Kokillenrohr (1b) aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen weist einen mehreckigen Innen- und Außenquerschnitt und eine nominale Wanddicke auf, die 8 % bis 10 % des Abstands der an der Rohrmündung (4a) einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen beträgt. Die inneren Oberflächen sind indirekt unter den Wärme abführenden Einfluß eines von außen der Rohrwand zuführbaren Kühlmediums gestellt. Im Höhenbereich (14) des Badspiegels des flüssigen Metalls ist die Wanddicke in den Längskantenbereichen oder über den gesamten Umfang um 10 % bis 40 % der nominalen Wanddicke reduziert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen gemäß den Merkmalen in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4.
Zum Stand der Technik zählen Kokillenrohre mit rechteckigen Innen- und Außenquerschnitten sowie mit gerundeten Längskantenbereichen, welche eine nominale Wanddicke aufweisen, die 8 % bis 10 % des Abstands der an der Rohrmündung einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen beträgt.
Des Weiteren ist es bei Kokillenrohren bekannt, die inneren Oberflächen indirekt unter den Einfluß von Wärme abführenden, von außen der Rohrwand zuführbaren Kühlmedien zu stellen. Hierbei können die Kokillenrohre mit den Außenkonturen angepaßten Mänteln versehen sein, die zusammen mit den äußeren Oberflächen der Kokillenrohre genau definierte Spalte bilden, durch die Kühlmedien geleitet werden. Ferner können die Kühlmedien durch vertikal in die Wände der Kokillenrohre eingebrachte Kühlkanäle fließen. Schließlich ist es noch bekannt, die äußeren Oberflächen der Kokillenrohre über Sprühdüsen mit Kühlmedien zu beaufschlagen.
Im Zuge der Bestrebungen der Praxis, die Gießgeschwindigkeiten zu erhöhen, und zwar über 2,5 m/min hinaus, kann aufgrund der beschränkten Wärmedurchgangskapazität der Grundwerkstoffe der Kokillenrohre die dann anfallende Wärme nur noch zum Teil an die Wärme abführenden Kühlmedien übertragen werden. Die Folge sind partielle Überhitzungen und dabei Beschädigungen der inneren Oberflächen der Kokillenrohre. Dieser Sachverhalt ist insbesondere in den Höhenbereichen der im Niveau variierenden Badspiegel bzw. im Bereich der ersten Phasen der Primärerstarrungen der abzugießenden Metalle zu beobachten, weil dort das größte Wärmeangebot an das Kokillenmaterial herrscht.
Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stränggießen von Metallen zu schaffen, das insbesondere bei Gießgeschwindigkeiten > 2,5 m/min eine einwandfreie Überführung der Wärme aus dem abzugießenden Metall in ein Kühlmedium gewährleistet.
Diese Aufgabe wird einerseits mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und alternativ dazu mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 4 gelöst.
Entsprechend einer 1. Lösungsalternative der Erfindung ist jetzt die Wanddicke des rechteckigen Kokillenrohrs in den Längskantenbereichen gegenüber der Wanddicke in den Wandbereichen zwischen den Längskantenbereichen um 10% bis 40% kleiner bemessen. Diese Maßnahme führt dazu, daß auch bei Gießgeschwindigkeiten > 2,5 m/min die anfallende Wärme einwandfrei an das jeweilige Kühlmedium überführt werden kann, und zwar unabhängig davon, ob nun ein Kühlmedium in einem Spalt zwischen einem Kokillenrohr und einem das Kokillenrohr umgebenden Mantel geführt wird, ob das Kühlmedium in Kühlkanälen in der Wand eines Kokillenrohrs strömt oder ob die äußeren Oberflächen eines Kokillenrohrs direkt mit einem Kühlmedium besprüht werden.
Bevorzugt ist die Wanddicke gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 2 in den Längskantenbereichen gegenüber der Wanddicke in den Wandbereichen zwischen den Längskantenbereichen um 25 % bis 30 % kleiner bemessen.
Die Wanddickenreduzierung kann sich über die gesamte Länge eines Kokillenrohrs erstrecken.
Denkbar ist es aber auch in Abhängigkeit von den jeweiligen örtlichen Verhältnissen, daß nach Patentanspruch 3 die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen auf einen Höhenbereich beschränkt ist, in welchem der jeweilige Badspiegel des flüssigen Metalls liegt.
Gemäß einer 2. Lösungsalternative ist entsprechend den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 4 die Wanddicke des Kokillenrohrs im Höhenbereich des Badspiegels des flüssigen Metalls über den gesamten Umfang auf 10% bis 40% der nominalen Wanddicke reduziert. Der Querschnitt des Kokillenrohrs kann mehreckig, das heißt z.B. rechteckig, oder auch rund sein.
Auch hierbei beträgt nach den Merkmalen des Patentanspruchs 5 die bevorzugte Wanddickenreduzierung 25 % bis 30 % der nominalen Wanddicke.
Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 6 liegt der Badspiegel im Kokillenrohr in einem Höhenbereich, der sich von der Einfüllstirnseite aus bis zu etwa 500 mm von der Einfüllstirnseite erstreckt.
Erfahrungsgemäß liegt das Höhenniveau des Badspiegels nach den Merkmalen des Patentanspruchs 7 bevorzugt zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
in der Perspektive ein Kokillenrohr;
Figur 2
in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf das Kokillenrohr der Figur 1 mit drei verschiedenen Kühlvarianten;
Figur 3
in der Perspektive eine weitere Ausführungsform eines Kokillenrohrs;
Figur 4
in der Perspektive eine dritte Ausführungsform eines Kokillenrohrs und
Figur 5
in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf das Kokillenrohr der Figur 4.
In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, insbesondere Stahl, bezeichnet.
Das Kokillenrohr 1 weist einen rechteckigen Innen- und Außenquerschnitt mit innen und außen gerundeten Längskantenbereichen 2 auf. Die sogenannte nominale Wanddicke WD der Wandbereiche 3 zwischen den Längskantenbereichen 2 beträgt 8 % bis 10 % des Abstands A der an der Rohrmündung 4 einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen 5.
Die Wanddicke WD1 in den Längskantenbereichen 2 ist gegenüber der Wanddicke WD in den Wandbereichen 3 zwischen den Längskantenbereichen 2 um 10 % bis 40 % kleiner bemessen.
Die unterschiedlichen Wanddicken WD und WD1 des Kokillenrohrs 1 der Figuren 1 und 2 sind über die gesamte Höhe H (Länge) des Kokillenrohrs 1 vorhanden.
Die Kühlung des Kokillenrohrs 1 kann gemäß einer in der Figur 2 angedeuteten ersten Ausführungsform durch ein Kühlmedium erfolgen, das einen Spalt 6 durchströmt, der zwischen der äußeren Oberfläche 7 des Kokillenrohrs 1 und einem Mantel 8 gebildet ist, welcher das Kokillenrohr 1 mit definiertem Abstand A1 umhüllt.
Eine in der Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsform sieht in die Wandbereiche 3 des Kokillenrohrs 1 eingebrachte Längskanäle 9 vor, die mit einem geeigneten Kühlmedium beaufschlagt werden.
Schließlich zeigt die Figur 2 noch eine Ausführungsform einer Kühlmethode, bei welcher die äußeren Oberflächen 7 des Kokillenrohrs 1 in Teilbereichen oder insgesamt mittels eines Kühlmediums gekühlt werden, das auf diese Oberflächen 7 aus Düsen 10 gesprüht wird.
Die der Figur 3 zeigt ein Kokillenrohr 1a aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, bei welchem die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen 2 auf einen Höhenbereich 11 beschränkt ist, in welchem sich das Niveau des nicht näher veranschaulichten Badspiegels des flüssigen Metalls befindet. Dieser Höhenbereich 11 erstreckt sich in der Regel zwischen der Einfüllstirnseite 12 des Kokillenrohrs 1a und einem Bereich, der etwa 500 mm unterhalb der Einfüllstirnseite 12 liegt.
Die Kühlung des Kokillenrohrs 1a kann wie die Kühlung des Kokillenrohrs 1 erfolgen. Insofern erübrigt sich eine nochmalige Erläuterung.
Aus der gemeinsamen Betrachtung der Figuren 2 und 3 ist noch ersichtlich, wie die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen 2 erfolgt. Der ursprüngliche Verlauf des Außenumfangs des Kokillenrohrs 1a im unteren Höhenbereich ist in der Figur 2 in unterbrochener Linienführung 13 veranschaulicht.
Bei der Ausführungsform eines Kokillenrohrs 1b aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen gemäß den Figuren 4 und 5 ist im Höhenbereich 14 des nicht näher veranschaulichten Badspiegels des flüssigen Metalls die Wanddicke WD2 der Rohrwand 16 über den gesamten Umfang auf 10 % bis 40 % der nominalen Wanddicke WD3 reduziert. Dieser Höhenbereich 14 erstreckt sich von der Einfüllstirnseite 12a aus etwa 500 mm in Richtung zur Rohrmündung 4a. Der Badspiegel als solcher liegt meistens in einem Höhenbereich 15 zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite 12a.
Auch bei dieser Ausführungsform beträgt die nominale Wanddicke WD3 8 % bis 10 % des Abstands A2 der an der Rohrmündung 4a einander frontal gegenüberliegenden inneren Oberflächen 5a.
Die Ausführungsform der Figuren 4 und 5 eines Kokillenrohrs 1b kann so gekühlt werden, wie es anhand der Figur 2 erläutert wurde. Insofern kann auf eine nochmalige Beschreibung verzichtet werden.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Kokillenrohr
1 a -
Kokillenrohr
1 b -
Kokillenrohr
2 -
Längskantenbereiche v. 1
3 -
Wandbereiche zw. 2
4 -
Rohrmündung v. 1
4a -
Rohrmündung v. 1b
5 -
innere Oberflächen v. 1
5a -
innere Oberflächen v. 1b
6 -
Spalt zw. 7 u. 8
7 -
äußere Oberflächen v. 1
8 -
Mantel um 1
9 -
Längskanäle in 3
10-
Düsen
11 -
Höhenbereich v. 1 a
12 -
Einfüllstirnseite v. 1 a
12a-
Einfüllstirnseite v. 1b
13 -
Umfangsverlauf
14 -
Höhenbereich v. 1b
15 -
Höhenbereich v. 1 b
16 -
Rohrwand v. 1b
A -
Abstand v. 5
A1 -
Abstand v. 7 u. 8
A2 -
Abstand v. 5a
H -
Höhe v. 1
WD -
nominale Wanddicke v. 3
WD1 -
Wanddicke v. 2
WD2 -
Wanddicke v. 14
WD3 -
nominale Wanddicke v. 1b

Claims (7)

  1. Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, das einen rechteckigen Innen- und Außenquerschnitt mit gerundeten Längskantenbereichen (2) sowie eine nominale Wanddicke (WD) aufweist, die 8 % bis 10 % des Abstands (A) der an der Rohrmündung (4) einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen (5) beträgt, wobei die inneren Oberflächen (5) indirekt unter den Wärme abführenden Einfluß eines von außen der Rohrwand (2, 3) zuführbaren Kühlmediums gestellt sind, dadurch gekennzeichnet, t, daß die Wanddicke (WD1) in den Längskantenbereichen (2) gegenüber der Wanddicke (WD) der Wandbereiche (3) zwischen den Längskantenbereichen (2) um 10 % bis 40 % kleiner bemessen ist.
  2. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke (WD1) in den Längskantenbereichen (2) gegenüber der Wanddicke (WD) in den Wandbereichen (3) zwischen den Längskantenbereichen (2) um 25 % bis 30 % kleiner bemessen ist.
  3. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen (2) auf den Höhenbereich (11) beschränkt ist, in welchem das Niveau des Badspiegels des flüssigen Metalls liegt.
  4. Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, das einen mehreckigen oder runden Innen- und Außenquerschnitt sowie eine nominale Wanddicke (WD3) aufweist, die 8 % bis 10 % des Abstands (A2) der an der Rohrmündung (4a) einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen (5a) bzw. des Innendurchmessers an der Rohrmündung beträgt, wobei die inneren Oberflächen (5a) indirekt unter den Wärme abführenden Einfluß eines von außen der Rohrwand (16) zuführbaren Kühlmediums gestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Höhenbereich (14, 15) des Badspiegels des flüssigen Metalls die Wanddicke (WD2) über den gesamten Umfang auf 10 % bis 40 % der nominalen Wanddicke (WD3) reduziert ist.
  5. Kokillenrohr nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Höhenbereich (14, 15) des Badspiegels die Wanddicke (WD2) über den gesamten Umfang auf 25 % bis 30 % der nominalen Wanddicke (WD3) reduziert ist.
  6. Kokillenrohr nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Badspiegel in einem Höhenbereich (11, 14) bis zu 500 mm unterhalb der Einfüllstirnseite (12, 12a) liegt.
  7. Kokillenrohr nach einem der Patentansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Badspiegel in einem Höhenbereich (15) zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite (12a) liegt.
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