EP2321075B1 - Stranggiesskokille für flüssiges metall, insbesondere für flüssigen stahl - Google Patents
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- EP2321075B1 EP2321075B1 EP09777692.6A EP09777692A EP2321075B1 EP 2321075 B1 EP2321075 B1 EP 2321075B1 EP 09777692 A EP09777692 A EP 09777692A EP 2321075 B1 EP2321075 B1 EP 2321075B1
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- 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 continuous casting mold for continuously casting a metal strand, in particular a steel strand, each having opposite broad side walls and narrow side walls, wherein at least the broad side walls are equipped with cooling channels.
- Continuous casting molds are formed, for example, as slab molds, curved molds or Vorblockkokillen.
- Continuous casting molds for continuous casting of a metal strand in particular a steel strand, are used as slab molds.
- the molds have mutually opposite broad side walls and clamped between the broad side walls and along the wide side walls transversely to the casting direction arranged, opposite, in the casting direction wedge-shaped narrowing or parallel to each other arranged narrow side walls, wherein the broad side walls have a funnel-shaped or parallel-walled Eing man Scheme extending in the casting direction extends to Kokillenende.
- the broad sides of the mold can be arranged parallel to each other.
- the narrow side walls are arranged interchangeable according to the adjusted thickness of the casting to be cast metal strand.
- WO 03 106073 A2 is a continuous casting mold for liquid metals, in particular for liquid steel, with surrounding of water boxes, the casting cross-section forming parallel, opposing insert plates made of steel and the steel insert plates adjacent cartridge-like copper plates known that limit the casting cavity.
- end plates for fixing the G confusestrangschreib and / or the G fauxstrangbreite are inserted, which complete the casting cavity at the end faces.
- coolant passages connecting the inlet to an outlet are provided at the interfaces with the steel insert plates.
- the thickness of the copper plates in each case between the cooling medium and the copper plate hot side across the width and / or the height is different. As a result, the hot-side temperature can be made uniform over the width of the mold and the significant temperature drop over the mold height below the G fauxador Kunststoffs can be reduced.
- WO 03/092931 and WO 98/20997 are introduced by introducing different filler pieces in the cooling channels, the cross sections such that correspond to the desired cooling effect.
- FIG. 1 shows such a curved mold in longitudinal section, relative to the casting direction.
- a casting cavity 3 from which liquid metal is poured out in the direction of an arrow y.
- the copper plates 1, 2 are both slightly bent.
- the copper plate 1 is mounted on the outside of the mold and fixed. On its, the casting cavity 3 facing inside it is bent with a radius R a , while the serving to adjust the thickness of the slab to be cast, mounted on the outside of the mold copper plate 2 is bent on its inside with a radius R i .
- Both copper plates 1, 2 are equipped with cooling channels 4 and 5, through which a cooling liquid passes.
- the cooling channels 4, 5 each have a straight course. Their distance from an inner surface 6 or 7 of the copper plate thus changes with height.
- the distances s a and s i which have the bottoms of the cooling channels with respect to the hot sides of the copper plates 1, 2, are different depending on the height. The following applies: si ⁇ sa.
- an optimized design of the wall thickness of the casting cavity bounding copper plates is sought, for example, in a curved mold inner and outer copper plates over the entire length from top to bottom with a uniform copper wall thickness and thus a more uniform cooling effect can be provided.
- a better product quality of the slabs or billets to be cast with this mold and an improvement of the casting process itself is achieved.
- Both the wide side walls and the narrow side walls can be equipped with cooling channels.
- the cooling channels are designed as grooves in the outer wall of the casting cavity adjacent plates, in particular of copper plates.
- the adjacent to the casting cavity copper plates are provided on their outside with recesses, grooves, channels or the like., To allow the passage of a cooling liquid therethrough.
- the copper plates are covered by further plates, ie cover plates, through which the recesses, grooves, channels, etc. are covered, so that they form closed conduits which have only an inlet and an outlet at the top and bottom, so that a cooling fluid can flow through them.
- the cooling channels have the same distance to the casting cavity over their entire length; Alternatively, however, it may also be provided, for reasons of changing the heat transfer over the length of the plates, that the distance between the channels and the casting cavity changes in order to set a targeted cooling effect above the height of the mold plates. Also by a variation of the inner surface of the inserts, the channel cross section can be influenced.
- the cooling channels In order to be able to set the desired heat transfer location-dependent, the cooling channels have widths and / or depths adapted to the cooling effect above the height of the plates.
- a continuous casting mold ( Fig. 2a - 4 ) for continuous casting of a steel strand in the direction of an arrow y comprises a (not shown here) support frame for a solid broadside part with a mounted on the outside of the mold copper plate 8 and a (also not shown) support frame for the movable broadside part (lot side) with a
- the copper plates 8, 9 form the broad side walls and are each at their hot sides 10 and 11, with which they adjoin a casting cavity 12 for receiving the molten metal, with a radius R a and a radius R i bent.
- the copper plates 8, 9 have on their side facing away from the casting cavity 12 sides in each case a plurality in the vertical direction extending channels 13, which are each separated by narrow webs 14 from each other. At a distance of a plurality of channels 13 and an associated number of narrow webs 14 wide webs 15 are present, introduced into the holes 16.
- the holes 16 are used for attachment of (not shown) outer plates or scaffolding parts, which give the copper plates 8, 9 the required stability and which are connected to the support frame.
- the channels 13 On a plurality of the channels 13 are respectively inserts 17, 18 placed on the narrow webs 14, so that the channels 13 are separated from each other transversely to the casting direction. After the inserts 17, 18 are placed on the channels 13, the outer or cover plate with the copper plate 8, 9 are screwed through the holes 16.
- the channels 13 on their, the hot sides 10, 11 facing the channel bottoms the same curvature R a and R i as the copper plates 8, 9 on the hot sides 10, 11.
- R a + s (y) for the channels 13 in the outside copper plate 8
- R i - s (y) for the channels 13 in the inside copper plate 9.
- the channels 13 facing contours of the inserts 17, 18 extend in the same manner as that of the channel bottoms, so that the channels 13 at all altitudes of the copper plates 8, 9 have the same cross-section. This means that inner surfaces 19 of the channels 13 everywhere have the same distance to inner surfaces 20 of the inserts 17, 18.
- the inserts 17, 18 consist either of a temperature-resistant plastic or of a metal, in particular of brass or stainless steel.
- the width of the inserts 17, 18 is determined by a free space 21 (FIG. Fig. 3b ) between the webs 15th
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießkokille zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstrangs, insbesondere eines Stahlstrangs, mit jeweils einander gegenüberliegenden Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden, wobei wenigstens die Breitseitenwände mit Kühlkanälen ausgestattet sind.
- Stranggießkokillen sind beispielsweise als Brammenkokillen, Bogenkokillen oder Vorblockkokillen ausgebildet. Als Brammenkokillen dienen Stranggießkokillen zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstrangs, insbesondere eines Stahlstrangs. Die Kokillen weisen einander gegenüberliegende Breitseitenwänden und zwischen den Breitseitenwänden klemmbar und entlang der Breitseitenwände quer zur Gießrichtung verlagerbar angeordnete, einander gegenüberliegende, in Gießrichtung keilförmig schmäler werdende oder parallel zueinander angeordnete Schmalseitenwände auf, wobei die Breitseitenwände einen trichterförmigen oder parallelwandigen Eingießbereich aufweisen, der sich in Gießrichtung bis zum Kokillenende erstreckt. Jedoch können auch die Breitseiten der Kokille parallel zueinander angeordnet sein. Hierbei sind die Schmalseitenwände entsprechend der einzustellenden Dicke des zu gießenden Metallstrangs auswechselbar angeordnet.
- Aus der
WO 03 106073 A2 - Aus der
EP-A-1 757 385 ,DE 103 58 853 A1 und aus derJP 2005 028406 A - Bei den Druckschriften
JP 11 207442 A DE 10 2006 036708 A1 ,DE 103 04 543 B3 und bei derWO 03/035306 A1 - Bei den Druckschriften
WO 2007/068687 ,DE 35 26 736 ,GB 1 082 988 WO 03/092931 WO 98/20997 - Bei Bogenkokillen nach dem Stand der Technik ergeben sich fertigungsbedingt gerade verlaufende Kühlnuten oder gerade Bohrungen, die über die Plattenhöhe von oben nach unten unterschiedliche Kupferwandstärken auf der Innen- und der Außenseite der Kokille aufweisen. Dadurch ist die Kühlwirkung insbesondere im unteren Teil der Kokille zwischen der Innen- und der Außenseite unterschiedlich.
-
Figur 1 zeigt eine derartige Bogenkokille im Längsschnitt, bezogen auf die Gießrichtung. Zwischen zwei Kupferplatten 1, 2 erstreckt sich ein Gießhohlraum 3, aus dem heraus in Richtung eines Pfeils y flüssiges Metall gegossen wird. Die Kupferplatten 1, 2 sind beide geringfügig gebogen. Die Kupferplatte 1 ist auf der Außenseite der Kokille angebracht und ortsfest. Auf ihrer, dem Gießhohlraum 3 zugewandten Innenseite ist sie mit einem Radius Ra gebogen, während die zur Dickeneinstellung der zu gießenden Bramme dienende, auf der Außenseite der Kokille angebrachte Kupferplatte 2 auf ihrer Innenseite mit einem Radius Ri gebogen ist. Beide Kupferplatten 1, 2 sind mit Kühlkanälen 4 bzw. 5 ausgestattet, durch die eine Kühlflüssigkeit hindurchläuft. Die Kühlkanäle 4, 5 haben jeweils einen geraden Verlauf. Ihr Abstand zu einer Innenfläche 6 bzw. 7 der Kupferplatte ändert sich somit mit der Höhe. Die Abstände sa bzw. si, die die Böden der Kühlkanäle in Bezug auf die Heißseiten der Kupferplatten 1, 2 haben, sind je nach Höhe unterschiedlich. Es gilt: si ≠ sa. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Stranggießkokille so zu verbessern, dass die Kühlwirkung in den Seitenwänden der Kokille vergleichmäßigt wird.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
- Gemäß der Erfindung wird eine optimierte Gestaltung der Wandstärke der den Gießhohlraum begrenzenden Kupferplatten angestrebt, wobei etwa bei einer Bogenkokille innere und äußere Kupferplatten über die gesamte Länge von oben nach unten mit einer gleichmäßigen Kupferwandstärke und somit einer gleichmäßigeren Kühlwirkung versehen werden können. Hierdurch wird eine bessere Produktqualität der mit dieser Kokille zu gießenden Brammen oder Knüppel und eine Verbesserung des Gießprozesses selbst erreicht. Sowohl die Breitseitenwände als auch die Schmalseitenwände können mit Kühlkanälen ausgestattet sein.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle als Nuten in der Außenwand an den Gießhohlraum angrenzender Platten, insbesondere von Kupferplatten, ausgestaltet sind. Die an den Gießhohlraum angrenzenden Kupferplatten sind auf ihrer Außenseite mit Vertiefungen, Nuten, Kanälen oder dgl. versehen, um den Durchfluss einer Kühlflüssigkeit durch diese hindurch zu ermöglichen. Auf der Außenseite sind die Kupferplatten von weiteren Platten, d. h. von Deckplatten, bedeckt, durch die die Vertiefungen, Nute, Kanäle, etc. abgedeckt werden, so dass diese geschlossene Leitungen bilden, die nur oben und unten einen Einlass bzw. einen Auslass aufweisen, so dass eine Kühlflüssigkeit durch sie hindurchfließen kann.
- In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Kühlkanäle über ihre gesamte Länge denselben Abstand zum Gießhohlraum; alternativ kann jedoch auch aus Gründen eines sich über die Länge der Platten ändernden Wärmeübergangs vorgesehen werden, dass der Abstand der Kanäle zum Gießhohlraum sich ändert, um eine zielgerichtete Kühlwirkung über der Höhe der Kokillenplatten einzustellen. Auch durch eine Variation der Innenfläche der Einlegeteile lässt sich der Kanalquerschnitt beeinflussen.
- Um ortsbezogen den gewünschten Wärmeübergang einstellen zu können, haben die Kühlkanäle über der Höhe der Platten an die Kühlwirkung angepasste Breiten und/oder Tiefen.
- Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 2a
- eine perspektivische Ansicht einer Stranggießkokille mit zwei jeweils mit
- Fig. 2a
- eine perspektivische Ansicht einer Stranggießkokille mit zwei jeweils mit Kanälen ausgestatteten Kupferplatten, teilweise aufgeschnitten, unter Weglassung der Außenwände,
- Fig. 2b
- eine Schnittansicht der Stranggießkokille entsprechend einer Schnittlinie A - A aus
Fig. 2a im Bereich der Kanäle, - Fig. 3a
- eine Schnittansicht der Stranggießkokille entsprechend einer Schnittlinie B - B aus
Fig. 2a , d. h. im Bereich von schmalen Stegen zwischen den Kanälen, - Fig. 3b
- eine Draufsicht auf eine der Kupferplatten der Stranggießkokille gemäß
Fig. 2a , teilweise mit Einlegeteilen, und - Fig. 4
- eine Schnittansicht der Kupferplatte und der Einlegeteile entsprechend einer Schnittlinie C - C aus
Fig. 2b . - Eine Stranggießkokille (
Fig. 2a - 4 ) zum kontinuierlichen Gießen eines Stahlstranges in Richtung eines Pfeils y umfasst einen (hier nicht dargestellten) Stützrahmen für ein festes Breitseitenteil mit einer auf der Außenseite der Kokille angebrachten Kupferplatte 8 und einen (ebenfalls nicht dargestellten) Stützrahmen für das bewegbare Breitseitenteil (Losseite) mit einer auf der Innenseite der Kokille angebrachten Kupferplatte 9. Die Kupferplatten 8, 9 bilden die Breitseitenwände und sind jeweils an ihren Heißseiten 10 bzw. 11, mit denen sie an einen Gießhohlraum 12 zur Aufnahme der Metallschmelze angrenzen, mit einem Radius Ra bzw. einem Radius Ri gebogen. - Die Kupferplatten 8, 9 weisen auf ihren von dem Gießhohlraum 12 abgewandten Seiten jeweils eine Vielzahl in senkrechter Richtung verlaufende Kanäle 13 auf, die jeweils durch schmale Stege 14 voneinander getrennt sind. Im Abstand einer Mehrzahl von Kanälen 13 und einer zugehörigen Anzahl schmaler Stege 14 sind breite Stege 15 vorhanden, in die Bohrungen 16 eingebracht. Die Bohrungen 16 dienen zur Befestigung von (nicht dargestellten) Außenplatten oder Gerüstteilen, die den Kupferplatten 8, 9 die erforderliche Stabilität verleihen und die mit dem Stützrahmen verbunden sind.
- Auf einer Mehrzahl der Kanäle 13 sind jeweils Einlegeteile 17, 18 auf den schmalen Stegen 14 aufgelegt, so dass die Kanäle 13 quer zur Gießrichtung voneinander getrennt sind. Nachdem die Einlegeteile 17, 18 auf die Kanäle 13 aufgelegt sind, kann die Außen- oder Abdeckplatte mit der Kupferplatte 8, 9 über die Bohrungen 16 verschraubt werden.
- In der dargestellten Ausführungsform haben die Kanäle 13 auf ihren, den Heißseiten 10, 11 zugewandten Kanalböden dieselbe Krümmung Ra bzw. Ri wie die Kupferplatten 8, 9 an den Heißseiten 10, 11. Jedoch kann je nach Situation der Kokille und entsprechend der gewünschten Abkühlung der Metallschmelze in der Gießkokille auch eine besondere Formgebung der Kanäle 13 über den Verlauf ihrer Länge vorgegeben werden, so dass sich die Wandstärke der Kupferplatten in Abhängigkeit von der Höhe ändert. Dies wird durch die Funktion s(y) zum Ausdruck gebracht. Damit gilt für die Krümmungsradien der Kanalböden in allgemeiner Form: Ra + s(y) für die Kanäle 13 in der außenseitigen Kupferplatte 8 und Ri - s(y) für die Kanäle 13 in der innenseitigen Kupferplatte 9.
- Auch die den Kanälen 13 zugewandten Konturen der Einlegeteile 17, 18 verlaufen in der gleichen Weise wie die der Kanalböden, so dass die Kanäle 13 in allen Höhenlagen der Kupferplatten 8, 9 denselben Querschnitt haben. Dies bedeutet, dass Innenflächen 19 der Kanäle 13 überall denselben Abstand zu Innenflächen 20 der Einlegeteile 17, 18 haben.
- Die Einlegeteile 17, 18 bestehen entweder aus einem temperaturbeständigen Kunststoff oder aus einem Metall, insbesondere aus Messing oder Edelstahl. Die Breite der Einlegeteile 17, 18 bestimmt sich nach einem Freiraum 21 (
Fig. 3b ) zwischen den Stegen 15. -
- 1
- Kupferplatte
- 2
- Kupferplatte
- 3
- Gießhohlraum
- 4
- Kühlkanäle
- 5
- Kühlkanäle
- 6
- Innenfläche
- 7
- Innenfläche
- 8
- Kupferplatte
- 9
- Kupferplatte
- 10
- Heißseite
- 11
- Heißseite
- 12
- Gießhohlraum
- 13
- Kanäle
- 14
- schmale Stege
- 15
- breite Stege
- 16
- Bohrungen
- 17
- Einlegeteil
- 18
- Einlegeteil
- 19
- Innenfläche
- 20
- Innenfläche
- 21
- Freiraum
Claims (2)
- Stranggießkokille zum kontinuierlichen Gießen eines Metallstrangs mit jeweils einander gegenüberliegenden Breitseitenwänden (8, 9) in Form von Kupferplatten und Schmalseitenwänden, wobei wenigstens die Breitseitenwände (8, 9) mit Kühlkanälen (13) ausgestattet sind,
wobei die Kupferplatten (8,9) jeweils an ihren Heißseiten (10,11), mit denen sie an einen Gießhohlraum (12) der Stranggießkokille angrenzen, mit einem Radius Ra bzw. einem Radius Ri gebogen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Kanalböden der Kühlkanäle (13) und dem Gießhohlraum ein Abstand in Form einer Wandstärke s(y) der Kupferplatten ausgebildet ist, welche sich in Abhängigkeit der Höhe y ändert; und
die Krümmungsradien der Kanalböden der Kühlkanäle (13) in der außenseitigen Kupferplatte (8) durch die Funktion Ra+s(y) und in der innenseitigen Kupferplatte (9) durch die Funktion Ri-s(y) abgebildet sind. - Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (13) als Nuten in der Außenwand an den Gießhohlraum (12) angrenzender Kupferplatten (8,9) ausgestaltet sind.
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