EP1398099A1 - Flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggiessen von Metallen - Google Patents

Flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggiessen von Metallen Download PDF

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EP1398099A1
EP1398099A1 EP03016467A EP03016467A EP1398099A1 EP 1398099 A1 EP1398099 A1 EP 1398099A1 EP 03016467 A EP03016467 A EP 03016467A EP 03016467 A EP03016467 A EP 03016467A EP 1398099 A1 EP1398099 A1 EP 1398099A1
Authority
EP
European Patent Office
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plate
mold
mold according
chill
coolant
Prior art date
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Granted
Application number
EP03016467A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1398099B1 (de
Inventor
Gerhard HUGENSCHÜTT
Thomas Dipl.-Ing. Rolf
Dietmar Kolbeck
Dirk Dr. Rode
Roland Hauri
Hans-Dirk Piwowar
Hans-Jürgen Hemschemeier
Hans-Günter Dr. Wobker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KM Europa Metal AG
Original Assignee
KM Europa Metal AG
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B22D11/055—Cooling the moulds

Definitions

  • the invention relates to a liquid-cooled mold with the features of Preamble of claim 1.
  • mold plates of smaller wall thickness can be the safety distance between the bottom of the hole of the threaded bushing and the casting surface of the Below the mold plate. Usually there is a safety margin of 6 to 25 mm is required to allow reworking of the casting side.
  • EP 1 138 417 A1 discloses a liquid-cooled plate mold for Continuous casting of metals, in particular steel materials, in which the Kokillenplatten by means of fastening bolts each with a water tank or a support plate are connected.
  • the fastening bolts engage in on the Water side of each mold plate arranged moldings, a through Soldered joints or by electron beam welding with the mold plate are positively connected.
  • the invention is based on the object, a liquid-cooled Mold for the continuous casting of metals with regard to the connection of copper mold plates in particular small wall thickness of an adapter plate or to improve a water tank in such a way that a fluidic convenient connection to the adapter plate or the water tank is possible.
  • Another object is to provide a particularly wear-resistant Mold seen at the same time thin-walled mold plates.
  • the invention proposes to solve the first task, a mold with the features of claim 1 before.
  • Essential part of the mold according to the invention are island-like from the mold plate protruding plateau base, in a between the mold plate and the adapter plate or the water tank protrude formed coolant gap.
  • the plateau pedestal or the intermediate spaces between the platform sockets form at least a certain Altitude range the coolant gap. With sufficient flow speed of the coolant are no further grooves in the coolant side of the mold plate or the mold plate facing side of the adapter plate or the Water tank required.
  • the manufacturing effort is in the Solution according to the invention thus lower than in solutions with expensive Coolant guides.
  • the shape of the island-like plateausockel is chosen so that the flow resistance in the coolant gap is as low as possible.
  • the plateau pedestals own Therefore, adapted to the flow direction of the coolant streamlined Shape.
  • the mold according to the invention has the advantage a conventional releasable connection between the adapter plate or the Water tank and the mold plate, even if extreme thin-walled mold plates are used (claim 2).
  • the high of Plateausockel can depend on the height of the threaded inserts to get voted.
  • a particularly low flow resistance arises when the plateau pedestal are configured diamond-shaped (claim 3). Low resistance values result but also if the plateau pedestals are drop-shaped or elliptical in cross-section are formed.
  • Another advantage of the mold plate of the invention is the fact that the Fixing bolts attacking clamping forces by the directly to Through hole adjacent support of the plateau socket on the adapter plate be introduced into the adapter plate or the water box on a short path. As a result, almost no bending moments arise in the mold plate (claim 4).
  • the plateau pedestal are formed integrally with the mold plate.
  • the plateau pedestal offers a milling-technical Processing of the coolant side of the mold plate, in which case the Plateausockel be formed.
  • the plateau socket as a separate To manufacture components and then connect to the mold plate.
  • the subject of claim 8 is a mold, wherein the mold plates have a wall thickness that is less than 2.5 times the diameter of the Mounting bolts.
  • the diameters of the fastening bolts are usually in a range of about 8 mm to about 20 mm.
  • the coolant gap is fluid-conducting to the Adapter plate passing through coolant bushings connected.
  • the coolant gap over the coolant passages in the adapter plate ultimately with the adapter plate downstream cooling box in conjunction are, are additional lateral coolant supply, as for example by Deep wells within the mold plate to the prior art do not count required.
  • the coolant supply and removal can completely over the adapter plate made, preferably for this purpose in regular Intervals with coolant supply and coolant discharges is provided, so that the desired cooling of the mold is achieved.
  • a Chill plate of small wall thickness together with an adapter plate one form a preassembled plate unit, as such, in total with a water box can be coupled. Due to the small wall thickness of the mold plate, the integration of the Coolant gaps through the plateau base and because of the directly in the Adapter plate arranged coolant passages, it is possible such Plate units for the exchange of mold plates of the same overall dimensions and connection dimensions to use (claim 10). With such a design Plate units can be made of copper plates that are much larger in size or a copper alloy can be completely and inexpensively replaced.
  • the use a plate unit of a mold plate and a reusable Adapter plate is much cheaper than a massive mold plate Copper or a copper alloy after reaching its wear limit against to exchange a new one.
  • the mold according to the invention only needs exchanged the mold plate of small wall thickness for a new mold plate be reworked or on the previously used processing machines become.
  • the mold plate has over its entire extent a consistent wall thickness.
  • the measured between the coolant gap and the casting side wall thickness of the Mold plate is possible to reduce to dimensions of the order of about 5 mm 25 mm, preferably 10 mm to 18 mm lie (claim 12).
  • the mold plate in a Casting measured length of about 1.0 m to 1.5 m, preferably between 1.1 m to 1.4 m.
  • the Plateausockel in one Mutually spaced from about 50 mm to 250 mm (claim 14).
  • the claim 15 intends between the surface of the plateau base and an adapter plate or a water tank a relative movements enabling sliding assistance reintegrate.
  • Relative movements in the sense of claim 15 are those described in the Level of the contacting surfaces of the plateau base and the adapter plate or the water box.
  • the sliding aid can be attached both to the adapter plate or the water box and / or the surface of the plateau socket provided be.
  • the sliding aid may in particular be a coating based on Polytetrafluoroethylene (PTFE) be (claim 16). Also the use of sliding washers is possible (claim 17).
  • fastening bolts such Allow relative displacement.
  • Such fastening bolts basically Through holes in the adapter plate or the water tank with enforce sufficient clearance are the subject of claim 18.
  • a locking bolt securing Bolt head also provide sliding aids. These can be sliding washers or Be sliding coatings. Have the appropriate surface pairings while low adhesive and / or Gleitreibungsevoke, in particular less than 0.1.
  • a with the sliding surface corresponding surface can for this purpose For example, be chrome plated, polished or hardened. It is also conceivable incorporate elements below the screw head, the relative movement of the bolt against the clamped components enable.
  • a disc with a spherical surface is conceivable, the is stored on one or both sides in conical surfaces.
  • a double cone / ball combination allows with respect to each surface pairing a tilting movement, wherein by the superposition of these opposing tilting movements a lateral Relative movement of the bolt is effected.
  • the features of claim 19 also contribute advantageously to the, Relative displaceability of the mold plate relative to the adapter plate or a Water tank to improve, and in that the on the adapter plate or a water tank abutting surfaces of the plateau base in each other lying parallel planes.
  • This is especially with mold plates with Central bulges for forming a funnel account for the circumstance carried, that arranged in the region of the bulge Plateausockel with in Distance tangent to the bulge extending surfaces each another Define slip plane.
  • the glide planes intersect and can one hinder unimpeded relative movement of the mold plates.
  • Through each other Parallel sliding planes solve this problem.
  • the mold plate is provided in the thermally most exposed contact area with the molten steel, in particular in the height range of the casting mirror with a diffusion barrier layer.
  • Diffusion barrier layers can be formed of a metallic / metalloid material, but also of paints, resins or plastics, as well as ceramic materials.
  • the diffusion barrier layer is preferably mounted in the upper half of the mold plate. It may have a thickness of 0.002 mm to 0.3 mm, in particular a thickness of 0.005 mm to 0.1 mm.
  • the diffusion barrier layer may also be formed as a multilayer layer with a cover layer of ceramic material. The cover layer assumes the function of thermal insulation.
  • the cover layer preferably consists of an oxide-ceramic material, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) or magnesium oxide (MgO).
  • the mold plate in Casting below the casting level provided with a wear protection layer be whose layer thickness increases in the casting direction.
  • the lower half the casting side of the mold plate with such a wear protection layer fitted Since thin-walled mold plates have little wear volume, it is considered particularly advantageous if the wear protection layer with respect to the layer thickness in the casting direction, i. towards the foot of the mold plate slightly increases.
  • the wear protection layer is thus in cross section preferably wedge-shaped. According to the features of claim 22 may increase the layer thickness from about 0.1 mm to about 1 mm.
  • coating materials for the wear protection layer nickel and nickel alloys are used.
  • spray methods for material application such as high-speed flame spraying (HVOF), wire or plasma spraying method individually or in combination.
  • the spray-applied coating materials may be, for example, WCCo or the abovementioned oxide-ceramic materials, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) or also materials based on NiCrB.
  • FIG. 1 shows, in partial section, a mold plate 1 which is connected to an adapter plate 2 '. is attached.
  • the mold plate 1 and the adapter plate 2 ' form a disk unit 3 a liquid-cooled mold not shown for continuous casting of Metals.
  • the disk unit 3 is shown here only to one half, wherein in the right half of the image extending cutting plane divides the disk unit 3 approximately centrally.
  • the Chill plate 1 consists of a copper alloy or a hardened Copper material, preferably with a yield strength of> 300 MPa and has over its entire extent a constant wall thickness D ( Figure 5).
  • the Disk unit 3 is for connection to a non-illustrated Water box provided, the disk unit 3 via quick connector with the Water box can be coupled.
  • the disk unit 3 is in its entirety Dimensions configured so that conventional mold plates same Dimensions and connection dimensions completely against the disk unit 3, consisting from an adapter plate 2 'made of a steel material and the relatively thin Chill plate 1 can be replaced.
  • the adapter plate 2, 2 'with Coolant bushings 4 provided to cool the mold plate 1 with coolants.
  • the coolant passes through the Coolant bushings 4 in a between the mold plate 1 and the Adapter plate 2 formed coolant gap 5 ( Figure 2).
  • the coolant gap 5 is not introduced into the adapter plate 2, but in its width B by island-like on the coolant side 6 of the mold plate.
  • 1 projecting Plateausockel 7 is determined.
  • a possible design of the Plateausockel 7 is clearly apparent from the figure 3.
  • the plateau pedestal 7 have a substantially diamond-shaped configuration with each opposite pointed corners 8, 9 and rounded corners 10, 11.
  • the Plateausockel 7 has in the direction of the sharp corners 8, 9 a larger Longitudinal direction than in the direction of the rounded corners 10, 11.
  • the sharp corners 8, 9 of the platform base 7 are hereby clarified by the arrow S.
  • the Plateausockel 7 hereby a streamlined shape.
  • the Plateausockel 7 are in this Embodiment formed integrally with the mold plate 1.
  • the Plateausockel 7 also have a rounded to the mold plate 1 towards Transition region 12, wherein the radius of the transition region 12 in this Embodiment corresponds substantially to the height H of the plateau pedestal 7.
  • the Height H of a plateau pedestal 7 is constant, so that the surface 13 of the Plateau pedestal 7 is aligned parallel to the coolant side 6 of the mold plate 1.
  • each platform socket 7 of the mold plate 1 engages a fastening bolt 14 a.
  • a threaded insert 15 is anchored in the platform sockets 7, in the the fastening bolt 14 is screwed.
  • Embodiment passes through the fastening bolt 14 while a Through hole 16 in the adapter plate 2.
  • the designed as an external hexagon Bolt head 17 of the fastening bolt 14 is supported via a disc 18 on the Water tank side 19 of the adapter plate 2 from.
  • the fastening bolt 14 is in This embodiment is screwed vertically into the mold plate 1. It is in Frame of the invention also possible to choose other screw-in to a load-adapted fixation of the mold plate 1 to the adapter plate 2 to achieve. This means that the screw-in angle can deviate from 90 °.
  • the bolt heads 17 can this purpose either the disc 18 obliquely be executed or the water tank side 19 with corresponding oblique Recesses be provided.
  • the fastening bolt 14 passes through the through hole 16 with clearance, so that a particular thermally induced relative displacement of the mold plate. 1 opposite the adapter plate 2 is possible.
  • the sliding aid may preferably have a coating with be low coefficient of friction. This can be for example a material based on of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the engaged with the sliding aid Counter surface has to reduce the static friction and the sliding friction one appropriately prepared surface. For example, surface areas locally polished, cured or even coated, e.g. chromed, be.
  • Such an embodiment shows the embodiment of Figure 4.
  • the embodiment of Figure 4 is a comparison with the embodiment of Figure 2 shorter executed fastening bolts 14 'including its bolt head 17' in a counterbore 21st admitted.
  • a bolt head 17 'for use in one piece with the fastening bolt 14 'may be formed, so that the fastening bolt configured as a screw.
  • the bolt head 17 ' as a mother to design.
  • the bolt head 17 ' has in the direction of the mold plate 1 a preferably integrally machined widened collar 22 to axial forces to be able to record optimally.
  • a integral with the bolt head 17 'formed disc enlarged diameter 23 provided on one side with a sliding aid 24 in the form of a PTFE coating is provided below the collar 22 .
  • a sliding washer 25 with a PTFE coating 24 matching surface is followed by a sliding disk 25 with a PTFE coating 24 matching surface.
  • the sliding disk 25 has a larger diameter than the coated disc 23 and is preferably chromed, polished or hardened.
  • the elastic ring member 26 is, for example, a ring of an elastomeric material, such as rubber, or is one or formed of several resilient elements.
  • the elastic ring element 26 is supported finally on the collar-like bore bottom 27 of the counterbore 21 from.
  • Die Sliding disk 25 and the elastic ring member are in their outer diameter only slightly smaller than the diameter of the counterbore, so that the by the fastening bolt 14 'exerted clamping force on the entire Bore ground 27 is transmitted. On the one hand, this results in low local Surface pressure on and on the other hand is a positional orientation of the sliding disk 25 is given to the PTFE-coated disc 23.
  • plateau pedestal 7 evenly grid over the entire coolant side 6 of the mold plate 1 are distributed.
  • the plateau pedestals 7 are perpendicular to each other standing rows and columns oriented, with their pointed corners 8, 9 in the Direction of flow S of the coolant, which in this embodiment of the Casting X corresponds.
  • the casting direction X and the flow direction S can differ, e.g. also be directed opposite.
  • the mold plate 1 has a commonly used in the continuous casting Contour with central bulge, with their between the coolant side 6 and the Gelloseite 28 measured wall thickness D is constant over its entire extent. Only the plateau pedestals 7, 7 'protrude out of the coolant side 8 like islands.
  • the plateau pedestals 7, 7 ' have surfaces 13, 13' which in the illustrated Embodiment parallel to the immediately surrounding coolant side 6 of the Chill plate 1 are aligned. Is the coolant side 6 curved, as it is in Area of the bulge is the case, then the surface 13 'of the local Plateausockel 7 'be aligned tangentially to the curvature of the bulge.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggießen von Metallen, umfassend Kokillenplatten (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, die mittels Befestigungsbolzen (14) jeweils mit einer Adapterplatte oder einem Wasserkasten verbunden sind. Die Kokille ist dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbolzen (14) an aus der Kühlmittelseite (6) der Kokillenplatte (1) inselartig hervorstehenden Plateausockeln (7) befestigt sind, welche zumindest teilweise in einen zwischen der Kokillenplatte (1) und der Adapterplatte bzw. dem Wasserkasten ausgebildeten Kühlmittelspalt ragen und eine an die Strömungsrichtung (S) des Kühlmittels angepaßte stromlinienförmige Gestalt besitzen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Kokille mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 197 16 450 A1 sind flüssigkeitsgekühlte Kokillen zum Stranggießen von dünnen Stahlbrammen bekannt, bei denen zwei einander gegenüberliegende, jeweils aus einer Kupferplatte und einer stählernen Stützplatte zusammengesetzte Breitseitenwände vorgesehen sind. Die einen Formhohlraum begrenzenden Kupferplatten sind mittels Metallbolzen an den Stützplatten lösbar befestigt. Die Metallbolzen sind auf die Kupferplatten geschweißt. Hierbei wird zusätzlich ein Nickelring als Schweißzusatzwerkstoff verwendet. Durch das Verschweißen der Metallbolzen mit der Kupferplatte erfolgt ein punktueller Wärmeeintrag, der an der Schweißstelle nachteilige Gefügeveränderungen mit sich bringt. Zusätzlich ist bei dem üblicherweise angewendeten Bolzenschweißverfahren eine Nachprüfung der Schweißverbindung erforderlich. Wird ein Metallbolzen beschädigt, muß dieser aufwendig von der Kupferplatte abgetrennt und durch einen neuen Metallbolzen ersetzt werden.
Es zählt ferner zum Stand der Technik, Gewindeeinsätze unmittelbar in eine kupferne Kokillenplatte einzubringen, so daß die Kokillenplatte über Schraubbolzen an einer Adapterplatte oder einem Wasserkasten befestigt werden kann. Bei Kokillenplatten geringerer Wanddicke kann jedoch dabei der Sicherheitsabstand zwischen dem Bohrungsgrund der Gewindebuchse und der Gießfläche der Kokillenplatte unterschritten werden. Üblicherweise ist ein Sicherheitsabstand von etwas 6 bis 25 mm erforderlich, um ein Nacharbeiten der Gießseite zu ermöglichen.
Ist die Summe aus der für das Einschrauben der Gewindebuchsen benötigten Tiefe und dem für den sicheren Betrieb der Kokillenplatten benötigten Abstand zwischen dem Bohrungsgrund und der Gießseite größer als die Wanddicke der Kokillenplatte, bleibt nur die Möglichkeit, auf andere weniger effektive Verbindungsformen auszuweichen.
Die EP 1 138 417 A1 offenbart eine flüssigkeitsgekühlte Plattenkokille zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahlwerkstoffen, bei welchen die Kokillenplatten mittels Befestigungsbolzen jeweils mit einem Wasserkasten bzw. einer Stützplatte verbunden sind. Die Befestigungsbolzen greifen dabei in an der Wasserseite jeder Kokillenplatte angeordnete Formteile ein, die durch Lötverbindungen oder durch Elektronenstrahlschweißung mit der Kokillenplatte kraftschlüssig verbunden sind.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß in der Regel zusätzliche Aussparungen in dem Wasserkasten oder in der Adapterplatte vorgesehen sein müssen, um die aus der Kühlmittelseite der Kokillenplatte hervorstehenden Befestigungsstücke aufzunehmen. Ferner sind ergänzende Kühlmittelkanäle entweder in die Kokillenplatte oder die Adapterplatte einzubringen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggießen von Metallen hinsichtlich der Anbindung von kupfernen Kokillenplatten insbesondere geringer Wanddicke an eine Adapterplatte oder einen Wasserkasten in der Weise zu verbessern, daß eine strömungstechnisch günstige Anbindung an die Adapterplatte oder den Wasserkasten möglich ist.
Eine weitere Aufgabe wird in der Bereitstellung einer zudem besonders verschleißfesten Kokille bei gleichzeitig dünnwandigen Kokillenplatten gesehen.
Die Erfindung schlägt zur Lösung der ersten Aufgabe eine Kokille mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vor. Wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Kokille sind inselartig aus der Kokillenplatte hervorstehende Plateausockel, die in einen zwischen der Kokillenplatte und der Adapterplatte bzw. dem Wasserkasten ausgebildeten Kühlmittelspalt ragen. Die Plateausockel bzw. die Zwischenräume zwischen den Plateausockeln bilden hierbei zumindest über einen gewissen Höhenbereich den Kühlmittelspalt aus. Bei ausreichender Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels sind keine weiteren Nuten in der Kühlmittelseite der Kokillenplatte oder der der Kokillenplatte zugewandten Seite der Adapterplatte bzw. des Wasserkastens erforderlich. Der fertigungstechnische Aufwand ist bei der erfindungsgemäßen Lösung also geringer als bei Lösungen mit aufwendigen Kühlmittelführungen.
Die Form der inselartigen Plateausockel ist so gewählt, daß der Strömungswiderstand in dem Kühlmittelspalt möglichst gering ist. Die Plateausockel besitzen daher eine an die Strömungsrichtung des Kühlmittels angepaßte stromlinienförmige Gestalt.
Insbesondere wenn die Befestigungsbolzen mit in den Plateausockeln festgelegten Gewindeeinsätzen im Eingriff stehen, bietet die erfindungsgemäße Kokille den Vorteil einer konventionellen lösbaren Verbindung zwischen der Adapterplatte bzw. dem Wasserkasten und der Kokillenplatte, und zwar auch dann, wenn extrem dünnwandige Kokillenplatten benutzt werden (Anspruch 2). Die Höhe der Plateausockel kann dabei in Abhängigkeit von der Höhe der Gewindeeinsätze gewählt werden.
Ein besonders niedriger Strömungswiderstand ergibt sich, wenn die Plateausockel rautenförmig konfiguriert sind (Anspruch 3). Geringe Widerstandswerte ergeben sich aber auch, wenn die Plateausockel im Querschnitt tropfenförmig oder elliptisch ausgebildet sind.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kokillenplatte über die Plateausockel an die angrenzende Adapterplatte bzw. dem angrenzenden Wasserkasten abgestützt ist. In diesem Fall sind keine zusätzlichen Distanzelemente zur Ausbildung eines Kühlmittelspalts erforderlich, da die Plateausockel den Abstand zwischen der Kokillenplatte und der Adapterplatte bzw. dem Wasserkasten festlegen und somit auch die Breite des Kühlmittelspalts bestimmen. Das hat den Vorteil, daß grundsätzlich keine weiteren Nuten oder Aussparungen zur Führung von Kühlmittel in der Adapterplatte oder der Kokillenplatte vorgesehen sein müssen. D.h. die Adapterplatte und die Kokillenplatte können mit Ausnahme der Plateausockel an der Kühlmittelseite eben ausgestaltet sein, wodurch der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung von zusätzlichen Kühlmittelkanälen oder -nuten grundsätzlich entfällt. Optional können selbstverständlich Kühlmittelkanäle oder -nuten sowohl in der Adapterplatte als auch in der Kokillenplatte zumindest bereichsweise vorgesehen sein.
Ein weiterer Vorteil an der Kokillenplatte der Erfindung ist darin zu sehen, daß die die Befestigungsbolzen angreifenden Spannkräfte durch die unmittelbar zur Durchgangsbohrung benachbarte Abstützung der Plateausockel an der Adapterplatte auf kurzem Weg in die Adapterplatte bzw. den Wasserkasten eingeleitet werden. Dadurch entstehen in der Kokillenplatte so gut wie keine Biegemomente (Anspruch 4).
Eine optimale Einleitung der von den Befestigungsbolzen ausgehenden Spannkräfte in die Kokillenplatte ist dann gegeben, wenn die Plateausockel einen zur Kokillenplatte hin gerundeten Übergangsbereich besitzen (Anspruch 5). Hierdurch werden unerwünschte Kerbspannungen im Anbindungsbereich der Plateausockel vermieden.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 6 ist vorgesehen, daß die Plateausockel einstückig mit der Kokillenplatte ausgebildet sind. Hier bietet sich eine frästechnische Bearbeitung der Kühlmittelseite der Kokillenplatte an, wobei dann die Plateausockel ausgeformt werden.
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Plateausockel als separate Bauteile zu fertigen und anschließend mit der Kokillenplatte zu verbinden. Bevorzugt werden stoffschlüssige Verbindungsverfahren beispielsweise Verschweißen oder Verlöten (Anspruch 7). Bei stark unterschiedlichen Materialien ist auch ein Verkleben der Plateausockel mit der Kokillenplatte denkbar.
Gegenstand des Patentanspruchs 8 ist eine Kokille, bei welcher die Kokillenplatten eine Wanddicke besitzen, die kleiner ist als das 2,5-fache des Durchmessers der Befestigungsbolzen. Die Durchmesser der Befestigungsbolzen liegen üblicherweise in einem Bereich von etwa 8 mm bis etwa 20 mm.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 9 ist der Kühlmittelspalt fluidleitend an die Adapterplatte durchsetzende Kühlmitteldurchführungen angeschlossen. Dadurch daß der Kühlmittelspalt über die Kühlmitteldurchführungen in der Adapterplatte letztendlich mit dem der Adapterplatte nachgeschalteten Kühlkasten in Verbindung steht, sind zusätzliche seitliche Kühlmittelzuführungen, wie sie beispielsweise durch Tiefbohrungen innerhalb der Kokillenplatte zum Stand der Technik zählen, nicht erforderlich. Insbesondere kann die Kühlmittelzufuhr und -abfuhr vollkommen über die Adapterplatte erfolgen, die für diesen Zweck vorzugsweise in regelmäßigen Abständen mit Kühlmittelzuführungen und Kühlmittelabführungen versehen ist, so daß die gewünschte Kühlung der Kokille erreicht wird.
Als besonders vorteilhaft wird es im Rahmen der Erfindung angesehen, wenn eine Kokillenplatte geringer Wanddicke zusammen mit einer Adapterplatte eine vormontierte Platteneinheit bilden, die als solche insgesamt mit einem Wasserkasten koppelbar ist. Durch die geringe Wanddicke der Kokillenplatte, die Integrierung des Kühlmittelspalts durch die Plateausockel und wegen der unmittelbar in der Adapterplatte angeordneten Kühlmitteldurchführungen ist es möglich, derartige Platteneinheiten zum Austausch von Kokillenplatten gleicher Gesamtabmessungen und Anschlußmaße zu verwenden (Anspruch 10). Mit derartig gestalteten Platteneinheiten können weitaus stärker dimensionierte Kokillenplatten aus Kupfer oder einer Kupferlegierung vollständig und kostengünstig ersetzt werden. Der Einsatz einer Platteneinheit aus einer Kokillenplatte und einer wiederverwendbaren Adapterplatte ist wesentlich kostengünstiger als eine massive Kokillenplatte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung nach dem Erreichen ihrer Verschleißgrenze gegen eine neue austauschen zu müssen. Bei der erfindungsgemäßen Kokille braucht nur die Kokillenplatte geringer Wanddicke gegen eine neue Kokillenplatte ausgetauscht werden oder auf den bislang verwendeten Bearbeitungsmaschinen nachgearbeitet werden. Vorteilhaft besitzt die Kokillenplatte über ihre gesamte Erstreckung eine gleichbleibende Wanddicke.
Insbesondere zur Erreichung hoher Gießgeschwindigkeiten und zur Vergrößerung der Standzeit können Kokillenplatten aus einem ausgehärteten Kupferwerkstoff mit einer Dehngrenze > 300 MPa verwendet werden (Anspruch 11).
Durch die Verwendung von Kupferwerkstoffen mit hoher Dehngrenze ist es möglich, die zwischen dem Kühlmittelspalt und der Gießseite gemessene Wanddicke der Kokillenplatte auf Maße zu reduzieren, die in der Größenordnung von etwa 5 mm bis 25 mm, vorzugsweise 10 mm bis 18 mm, liegen (Anspruch 12).
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kokille für hohe Gießgeschwindigkeiten, insbesondere bei Gießgeschwindigkeiten größer als 5 m/min ist es nach den Merkmalen des Anspruchs 13 vorgesehen, daß die Kokillenplatte eine in Gießrichtung gemessene Länge von etwa 1,0 m bis 1,5 m, vorzugsweise zwischen 1,1 m bis 1,4 m besitzt.
In Abhängigkeit von den zu erwartenden mechanischen und thermischen Belastungen sowie der Steifigkeit der Kokillenplatte können die Plateausockel in einem gegenseitigen Abstand von etwa 50 mm bis 250 mm angeordnet sein (Anspruch 14).
Zum Ausgleich thermischer Spannungen ist es nach den Merkmalen des Anspruchs 15 beabsichtigt, zwischen der Oberfläche der Plateausockel und einer Adapterplatte oder einem Wasserkasten eine Relativbewegungen ermöglichende Gleithilfe einzugliedern. Relativbewegungen im Sinne des Anspruchs 15 sind solche, die in der Ebene der sich kontaktierenden Flächen des Plateausockels und der Adapterplatte bzw. des Wasserkastens erfolgen. Die Gleithilfe kann sowohl an der Adapterplatte bzw. dem Wasserkasten und/oder der Oberfläche der Plateausockel vorgesehen sein. Die Gleithilfe kann insbesondere eine Beschichtung auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) sein (Anspruch 16). Auch der Einsatz von Gleitscheiben ist möglich (Anspruch 17).
Wesentlich für eine Relativbewegung zwischen der Kokillenplatte und der Adapterplatte im Bereich der Anbindung ist, daß die Befestigungsbolzen eine solche Relativverlagerung zulassen. Derartige Befestigungsbolzen, die grundsätzlich Durchgangsbohrungen in der Adapterplatte bzw. dem Wasserkasten mit hinreichendem Spiel durchsetzen, sind Gegenstand des Anspruchs 18. Ergänzend ist es möglich, auch unterhalb eines den Befestigungsbolzen sichernden Bolzenkopfes ebenfalls Gleithilfen vorzusehen. Dies können Gleitscheiben oder Gleitbeschichtungen sein. Die entsprechenden Oberflächenpaarungen besitzen dabei niedrige Haft- und/oder Gleitreibungswerte, insbesondere kleiner als 0,1. Eine mit den Gleithilfen korrespondierende Oberfläche kann zu diesem Zweck beispielsweise verchromt, poliert oder gehärtet sein. Es ist auch vorstellbar, unterhalb des Schraubenkopfes Elemente einzugliedern, die eine Relativbewegung des Schraubbolzens gegenüber den miteinander verspannten Bauteilen ermöglichen. Hier ist beispielsweise eine Scheibe mit Kugeloberfläche denkbar, die einseitig oder beidseitig in Kegelflächen gelagert ist. Eine doppelte Kegel/Kugel-Kombination ermöglicht bezüglich jeder Flächenpaarung eine Kippbewegung, wobei durch die Überlagerung dieser gegensinnigen Kippbewegungen eine laterale Relativbewegung des Schraubbolzens bewirkt wird.
Die Merkmale des Anspruchs 19 tragen ebenfalls in vorteilhafter Weise dazu bei, die relative Verlagerbarkeit der Kokillenplatte gegenüber der Adapterplatte oder einem Wasserkasten zu verbessern, und zwar dadurch, daß die an der Adapterplatte oder einem Wasserkasten anliegenden Oberflächen der Plateausockel in zueinander parallelen Ebenen liegen. Hierdurch wird insbesondere bei Kokillenplatten mit mittigen Ausbauchungen zur Ausformung eines Trichters dem Umstand Rechnung getragen, daß die im Bereich der Ausbauchung angeordneten Plateausockel mit im Abstand tangential zur Ausbauchung verlaufenden Oberflächen jeweils eine andere Gleitebene definieren. Dadurch kreuzen sich die Gleitebenen und können eine ungehinderte Relativbewegung der Kokillenplatten behindern. Durch zueinander parallel verlaufende Gleitebenen wird dieses Problem gelöst. Insbesondere kann durch die gegenseitige Ausrichtung der Oberflächen der Plateausockel bzw. der dadurch gebildeten Gleitebenen eine definierte Ausdehnungsrichtung einer Kokillenplatte vorgegeben werden, ohne daß es zu Verspannungen der Kokillenplatte gegenüber der Adapterplatte oder dem Wasserkasten kommt.
Gegenstand des Anspruchs 20 ist, daß die Kokillenplatte in dem thermisch am höchsten beanspruchten Kontaktbereich mit der Stahlschmelze, insbesondere im Höhenbereich des Gießspiegels mit einer Diffusionssperrschicht versehen ist. Diffusionssperrschichten können aus einem metallischen/metalloiden Werkstoff gebildet sein, aber auch aus Lacken, Harzen oder Kunststoffen, sowie keramischen Werkstoffen bestehen. Die Diffusionssperrschicht ist vorzugsweise in der oberen Hälfte der Kokillenplatte angebracht. Sie kann eine Dicke von 0,002 mm bis 0,3 mm, insbesondere eine Dicke von 0,005 mm bis 0,1 mm aufweisen. Die Diffusionssperrschicht kann auch als Multilayerschicht ausgebildet sein mit einer Deckschicht aus keramischem Werkstoff. Die Deckschicht übernimmt die Funktion einer Wärmedämmung. Vorzugsweise besteht die Deckschicht aus einem oxidkeramischen Werkstoff, wie Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkoniumoxid (ZrO2) oder Magnesiumoxid (MgO).
Zusätzlich kann nach den Merkmalen des Anspruchs 21 die Kokillenplatte in Gießrichtung unterhalb des Gießspiegels mit einer Verschleißschutzschicht versehen sein, deren Schichtdicke in Gießrichtung zunimmt. Vorzugsweise ist die untere Hälfte der Gießseite der Kokillenplatte mit einer derartigen Verschleißschutzschicht ausgestattet. Da dünnwandige Kokillenplatten wenig Verschleißvolumen besitzen, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Verschleißschutzschicht hinsichtlich der Schichtdicke in Gießrichtung, d.h. zum Fußende der Kokillenplatte hin leicht zunimmt. Die Verschleißschutzschicht ist hierdurch im Querschnitt vorzugsweise keilförmig ausgeführt. Nach den Merkmalen des Anspruchs 22 kann die Schichtdicke hierbei von etwa 0,1 mm auf etwa 1 mm zunehmen.
Als Beschichtungswerkstoffe für die Verschleißschutzschicht kommen Nickel und Nickellegierungen zur Anwendung. Es sind auch Spritzverfahren zur Werkstoffauftragung möglich, wie beispielsweise das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), Draht- oder Plasmaspritzverfahren einzeln oder in Kombination. Die durch Spritzverfahren aufgetragenen Beschichtungswerkstoffe können beispielsweise WCCo sein oder die bereits genannten oxidkeramischen Werkstoffe, wie Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkoniumoxid (ZrO2) oder auch Werkstoffe auf NiCrB-Basis.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
in perspektivischer Darstellung die rückwärtige Ansicht einer aus einer Kokillenplatte und einer Adapterplatte gebildeten Platteneinheit, teilweise im Schnitt;
Figur 2
einen Querschnitt durch eine Adapterplatte und eine Kokillenplatte im Bereich eines Plateausockels;
Figur 3
in perspektivischer Darstellung den Ausschnitt einer Kokillenplatte in Blickrichtung auf einen an der Kühlmittelseite vorgesehenen Befestigungsbolzen;
Figur 4
einen Schnitt durch eine Kokillenplatte und eine Adapterplatte im Bereich eines Plateausockels und
Figur 5
eine perspektivische Darstellung einer Kokillenplatte mit Blickrichtung auf ihre Kühlmittelseite.
Figur 1 zeigt im Teilschnitt eine Kokillenplatte 1, die an einer Adapterplatte 2' befestigt ist. Die Kokillenplatte 1 und die Adapterplatte 2' bilden eine Platteneinheit 3 einer nicht näher dargestellten flüssigkeitsgekühlten Kokille zum Stranggießen von Metallen. Die Platteneinheit 3 ist hier nur zu einer Hälfte dargestellt, wobei die in der rechten Bildhälfte verlaufende Schnittebene die Platteneinheit 3 etwa mittig teilt. Die Kokillenplatte 1 besteht aus einer Kupferlegierung oder einem ausgehärteten Kupferwerkstoff, vorzugsweise mit einer Dehngrenze von > 300 MPa und besitzt über ihre gesamte Erstreckung eine gleichbleibende Wanddicke D (Figur 5). Die Platteneinheit 3 ist für den Anschluß an einen nicht näher dargestellten Wasserkasten vorgesehen, wobei die Platteneinheit 3 über Schnellverbinder mit dem Wasserkasten koppelbar ist. Die Platteneinheit 3 ist insgesamt in ihren Abmessungen derart konfiguriert, daß herkömmliche Kokillenplatten gleicher Abmessungen und Anschlußmaße komplett gegen die Platteneinheit 3, bestehend aus einer Adapterplatte 2' aus einem Stahlwerkstoff und der relativ dünnen Kokillenplatte 1 ersetzt werden können.
Zur Kühlung der Kokillenplatte 1 mit Kühlmitteln ist die Adapterplatte 2, 2' mit Kühlmitteldurchführungen 4 versehen. Das Kühlmittel gelangt dabei durch die Kühlmitteldurchführungen 4 in einen zwischen der Kokillenplatte 1 und der Adapterplatte 2 ausgebildeten Kühlmittelspalt 5 (Figur 2). Aus Figur 2 wird deutlich, daß der Kühlmittelspalt 5 nicht in die Adapterplatte 2 eingebracht ist, sondern in seiner Breite B durch inselartig auf der Kühlmittelseite 6 der Kokillenplatte 1 hervorstehende Plateausockel 7 bestimmt ist. Eine mögliche Gestaltung der Plateausockel 7 geht anschaulich aus der Figur 3 hervor. Die Plateausockel 7 besitzen eine im wesentlichen rautenförmige Konfiguration mit jeweils gegenüberliegenden spitzen Ecken 8, 9 und abgerundeten Ecken 10, 11. Der Plateausockel 7 besitzt in Richtung der spitzen Ecken 8, 9 eine größere Längserstreckung als in Richtung der abgerundeten Ecken 10, 11. Die spitzen Ecken 8, 9 des Plateausockels 7 sind hierbei an die durch den Pfeil S verdeutlichte Strömungsrichtung angepaßt. Insgesamt besitzen die Plateausockel 7 hierdurch eine stromlinienförmige Gestalt. Die Plateausockel 7 sind in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Kokillenplatte 1 ausgebildet. Die Plateausockel 7 besitzen ferner einen zur Kokillenplatte 1 hin gerundeten Übergangsbereich 12, wobei der Radius des Übergangsbereichs 12 in diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen der Höhe H der Plateausockel 7 entspricht. Die Höhe H eines Plateausockels 7 ist konstant, so daß die Oberfläche 13 der Plateausockel 7 parallel zur Kühlmittelseite 6 der Kokillenplatte 1 ausgerichtet ist.
In jeden Plateausockel 7 der Kokillenplatte 1 greift ein Befestigungsbolzen 14 ein. Hierzu ist in den Plateausockeln 7 jeweils ein Gewindeeinsatz 15 verankert, in den der Befestigungsbolzen 14 eingeschraubt ist. In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durchsetzt der Befestigungsbolzen 14 dabei eine Durchgangsbohrung 16 in der Adapterplatte 2. Der als Außensechskant gestaltete Bolzenkopf 17 des Befestigungsbolzens 14 stützt sich über eine Scheibe 18 an der Wasserkastenseite 19 der Adapterplatte 2 ab. Der Befestigungsbolzen 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht in die Kokillenplatte 1 eingeschraubt. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, andere Einschraubwinkel zu wählen, um eine belastungsangepaßte Fixierung der Kokillenplatte 1 an die Adapterplatte 2 zu erzielen. Das heißt, der Einschraubwinkel kann von 90° abweichen. Für ein flächiges Anliegen der Bolzenköpfe 17 kann hierzu entweder die Scheibe 18 schräg ausgeführt sein oder die Wasserkastenseite 19 mit entsprechenden schrägen Ausnehmungen versehen sein.
Der Befestigungsbolzen 14 durchsetzt die Durchgangsbohrung 16 mit Spiel, so daß eine insbesondere thermisch bedingte Relativverlagerung der Kokillenplatte 1 gegenüber der Adapterplatte 2 möglich ist. Hierzu kann entweder die Oberfläche 13 der Plateausockel 7 und/oder die der Adapterplatte 2 zugewandte Seite 20 der Adapterplatte zumindest lokal mit einer Relativbewegungen ermöglichenden Gleithilfe versehen sein. Die Gleithilfe kann vorzugsweise eine Beschichtung mit niedrigem Reibkoeffizienten sein. Dies kann beispielsweise ein Werkstoff auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) sein. Die mit der Gleithilfe im Eingriff stehende Gegenfläche besitzt zur Reduzierung der Haftreibung als auch der Gleitreibung eine entsprechend vorbereitete Oberfläche. Beispielsweise können Oberflächenbereiche lokal poliert, gehärtet oder auch beschichtet, z.B. verchromt, sein.
In nicht näher dargestellter Weise können auch Gleithilfen in Form von Gleitscheiben zwischen die Kühlplatte und die Adapterplatte eingegliedert sein. Die gleichen Maßnahmen sind auch auf der Wasserkastenseite 19 der Adapterplatte 2 im Bereich der Stützfläche unterhalb des Bolzenkopfes 17 möglich. Gegebenenfalls kann es schon ausreichend sein, eine Scheibe aus elastomerem Material zusätzlich unterhalb des Bolzenkopfes anzuordnen, um auf diese Weise nicht nur Relativverschiebungen in Richtung des Kühlmittelkanals 15 ausgleichen zu können, sondern auch um thermisch bedingte Längenänderungen in Richtung des Befestigungsbolzens zu kompensieren.
Eine solche Ausführungsform zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 4. Hierbei ist ein gegenüber der Ausführungsform der Figur 2 kürzer ausgeführte Befestigungsbolzen 14' einschließlich seines Bolzenkopfes 17' in eine Senkbohrung 21 eingelassen. Insbesondere aufgrund der reduzierten Länge des Befestigungsbolzens 14' sind Mittel zum Ausgleich von Relativbewegungen zwischen der Adapterplatte 2' und der Kokillenplatte 1 von Bedeutung. Zu diesem Zweck kommt bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ein Bolzenkopf 17' zum Einsatz, der einstückig mit dem Befestigungsbolzen 14' ausgebildet sein kann, so daß der Befestigungsbolzen als Schraube konfiguriert ist. Es ist aber auch denkbar, den Bolzenkopf 17' als Mutter zu gestalten. Der Bolzenkopf 17' besitzt in Richtung auf die Kokillenplatte 1 einen vorzugsweise einstückig angearbeiteten verbreiterten Kragen 22, um axiale Kräfte optimal aufnehmen zu können. Unterhalb des Kragens 22 ist gegebenenfalls eine einstückig mit dem Bolzenkopf 17' ausgebildete Scheibe vergrößerten Durchmessers 23 vorgesehen, die einseitig mit einer Gleithilfe 24 in Form einer PTFE-Beschichtung versehen ist. Hieran schließt sich eine Gleitscheibe 25 mit einer zur PTFE-Beschichtung 24 passenden Oberfläche an. Die Gleitscheibe 25 besitzt einen größeren Durchmesser als die beschichtete Scheibe 23 und ist vorzugsweise verchromt, poliert oder gehärtet.
Schließlich ist unterhalb der Gleitscheibe 25 ein elastisches Ringelement 26 eingegliedert, über das die notwendige Vorspannung der Schraubverbindung aufgebracht werden kann. Das elastische Ringelement 26 ist beispielsweise ein Ring aus einem elastomeren Material, wie beispielsweise Gummi, oder ist aus einem oder mehreren federnden Elementen gebildet. Das elastische Ringelement 26 stützt sich schließlich auf dem kragenartigen Bohrungsgrund 27 der Senkbohrung 21 ab. Um eine definierte Relativbewegung des Befestigungsbolzens 14' innerhalb der Durchgangsbohrung 16' in der Adapterplatte 2 zu gewährleisten, ist der Außendurchmesser der mit einer Gleithilfe 24 beschichteten Scheibe 23 kleiner bemessen als der Außendurchmesser der angrenzenden Gleitscheibe 25. Die Gleitscheibe 25 und das elastische Ringelement sind in ihrem Außendurchmesser nur geringfügig kleiner bemessen als der Durchmesser der Senkbohrung, so daß die durch den Befestigungsbolzen 14' ausgeübte Spannkraft auf den gesamten Bohrungsgrund 27 übertragen wird. Dadurch treten einerseits geringe lokale Flächenpressungen auf und andererseits ist eine Lageorientierung der Gleitscheibe 25 gegenüber der PTFE-beschichteten Scheibe 23 gegeben.
Aus den Figuren 1 und 5 wird deutlich, daß die Plateausockel 7 gleichmäßig rasterartig über die gesamte Kühlmittelseite 6 der Kokillenplatte 1 verteilt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Plateausockel 7 in senkrecht zueinander stehenden Reihen und Spalten orientiert, wobei ihre spitzen Ecken 8, 9 in die Strömungsrichtung S des Kühlmittels weisen, die in diesem Ausführungsbeispiel der Gießrichtung X entspricht. Die Gießrichtung X und die Strömungrichtung S können voneinander abweichen, z.B. auch entgegengesetzt gerichtet sein.
Die Kokillenplatte 1 besitzt eine im Stranggießverfahren üblicherweise verwendete Kontur mit mittiger Ausbauchung, wobei ihre zwischen der Kühlmittelseite 6 und der Gießseite 28 gemessene Wanddicke D über ihre gesamte Erstreckung konstant ist. Lediglich die Plateausockel 7, 7' ragen aus der Kühlmittelseite 8 wie Inseln hervor.
Die Plateausockel 7, 7' besitzen Oberflächen 13, 13' die in der dargestellten Ausführungsform parallel zur sie unmittelbar umgebenden Kühlmittelseite 6 der Kokillenplatte 1 ausgerichtet sind. Ist die Kühlmittelseite 6 gekrümmt, wie es im Bereich der Ausbauchung der Fall ist, dann kann die Oberfläche 13' der dortigen Plateausockel 7' tangential zur Krümmung der Ausbauchung ausgerichtet sein. Das heißt, die Plateausockel 7, 7' sind im Prinzip senkrecht auf dem jeweiligen Flächenbereich der Kühlmittelseite 6 angeordnet.
Es ist aber auch möglich, daß alle Oberflächen 13, 13' der Plateausockel 7, 7' parallel zueinander ausgerichtet sind. Dann sind die Oberflächen der Plateausockel 7' der Ausbauchung nicht tangential zur Kühlmittelseite 6 angeordnet, sondern schließen je nach ihrer Positionierung an der Ausbauchung unterschiedliche Winkel mit der Kühlmittelseite 6 ein. Der Vorteil ist, daß alle Plateausockel 7, 7' eine definierte gleichgerichtete Verlagerungsrichtung besitzen, wodurch Spannungen in der Kokillenplatte 1 weiter reduziert werden.
Bezugszeichenaufstellung:
1 -
Kokillenplatte
2 -
Adapterplatte
2' -
Adapterplatte
3 -
Platteneinheit
4 -
Kühlmitteldurchführung
5 -
Kühlmittelspalt
6 -
Kühlmittelseite
7 -
Plateausockel
7' -
Plateausockel
8 -
Ecke von 7
9 -
Ecke von 7
10 -
Ecke von 7
11 -
Ecke von 7
12 -
Übergangsbereich
13 -
Oberfläche von 7
13' -
Oberfläche von 7'
14 -
Befestigungsbolzen
14' -
Befestigungsbolzen
15 -
Gewindeeinsatz
16 -
Durchgangsbohrung
16' -
Durchgangsbohrung
17 -
Bolzenkopf
17' -
Bolzenkopf
18 -
Scheibe
19 -
Wasserkastenseite
20 -
Seite von 2
21 -
Senkbohrung in 2'
22 -
Kragen von 17'
23 -
Scheibe
24 -
Gleithilfe
25 -
Gleitscheibe
26 -
elastisches Ringelement
27 -
Bohrungsgrund
B -
Breite von 5
D -
Wanddicke
H -
Höhe von 7
S -
Strömungsrichtung
X -
Gießrichtung

Claims (22)

  1. Flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggießen von Metallen, umfassend Kokillenplatten (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, die mittels Befestigungsbolzen (14, 14') jeweils mit einer Adapterplatte (2, 2') oder einem Wasserkasten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbolzen (14, 14') an aus der Kühlmittelseite (6) der Kokillenplatte (1) inselartig hervorstehenden Plateausockeln (7, 7') befestigt sind, welche zumindest teilweise in einen zwischen der Kokillenplatte (1) und der Adapterplatte (2, 2') bzw. dem Wasserkasten ausgebildeten Kühlmittelspalt (5) ragen und eine an die Strömungsrichtung (S) des Kühlmittels angepaßte stromlinienförmige Gestalt besitzen.
  2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbolzen (14, 14') mit in den Plateausockeln (7, 7') festgelegten Gewindeeinsätzen (15) im Eingriff stehen.
  3. Kokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plateausockel (7, 7') rautenförmig konfiguriert sind.
  4. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (1) über die Plateausockel (7, 7') an die angrenzende Adapterplatte (2, 2') oder den angrenzenden Wasserkasten abgestützt ist.
  5. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plateausockel (7, 7') einen zur Kokillenplatte (1) hin gerundeten Übergangsbereich (12) besitzen.
  6. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plateausockel (7, 7') einstückig mit der Kokillenplatte (1) ausgebildet sind.
  7. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plateausockel (7, 7') stoffschlüssig mit der Kokillenplatte (1) verbunden sind.
  8. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatten (1) eine Wanddicke (D) besitzen, die kleiner ist als das 2,5-fache des Durchmessers der Befestigungsbolzen.
  9. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelspalt (5) fluidleitend an die Adapterplatte (2, 2') durchsetzende Kühlmitteldurchführungen (4) angeschlossen ist.
  10. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kokillenplatte (1) geringer Wanddicke (D) und die Adapterplatte (2, 2') eine mit einem Wasserkasten koppelbare vormontierte Platteneinheit (3) bilden, zum Austausch von Kokillenplatten gleicher Gesamtabmessungen und Anschlußmaße wie die Platteneinheit (3).
  11. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (1) aus einem ausgehärteten Kupferwerkstoff mit einer Dehngrenze über 300 MPa besteht.
  12. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Kühlmittelkanal (5) und der Gießseite gemessene Wanddicke (D) der Kokillenplatte (1) zwischen 5 mm und 25 mm liegt.
  13. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (1) eine sich in Gießrichtung (X) gemessene Länge von 1,0 bis 1,5 m besitzt.
  14. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Plateausockel (7, 7') in einem gegenseitigen Abstand von etwa 50 mm bis 250 mm angeordnet sind.
  15. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche (13) der Plateausockel (7, 7') und einer Adapterplatte (2, 2') oder einem Wasserkasten eine Relativbewegungen erleichternde Gleithilfe (24) eingegliedert ist.
  16. Kokille nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithilfe (24) eine Beschichtung auf Basis von Polytetrafluorethylen ist.
  17. Kokille nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithilfe (25) eine Gleitscheibe ist.
  18. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbolzen (14, 14') eine Relativverlagerung der Kokillenplatte (1) gegenüber der angrenzenden Adapterplatte (2) oder dem angrenzenden Wasserkasten ermöglichen.
  19. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer Adapterplatte (2, 2') oder an einem Wasserkasten anliegenden Oberflächen (13, 13') der Plateausockel (7, 7') in zueinander parallelen Ebenen liegen.
  20. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatte (1) in dem thermisch am höchsten beanspruchten Kontaktbereich mit der Stahlschmelze, insbesondere im Höhenbereich des Gießspiegels, mit einer Diffusionssperrschicht versehen ist.
  21. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenplatten in Gießrichtung (X) unterhalb des Gießspiegels mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, wobei die Schichtdicke der Verschleißschutzschicht in Gießrichtung (X) zunimmt.
  22. Kokille nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke von etwa 0,1 mm auf etwa 1 mm zunimmt.
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