EP3130414A1 - Schmelzmetallurgische anlage, umfassend eine kokille - Google Patents

Schmelzmetallurgische anlage, umfassend eine kokille Download PDF

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EP3130414A1
EP3130414A1 EP16182288.7A EP16182288A EP3130414A1 EP 3130414 A1 EP3130414 A1 EP 3130414A1 EP 16182288 A EP16182288 A EP 16182288A EP 3130414 A1 EP3130414 A1 EP 3130414A1
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EP
European Patent Office
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mold
side walls
curvature
funnel
installation according
Prior art date
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EP16182288.7A
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Thomas Heimann
Uwe Plociennik
Markus Reifferscheid
Christoph Tischner
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SMS Group GmbH
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Publication date
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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
    • B22D11/043—Curved moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/0408—Moulds for casting thin slabs
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/507—Pouring-nozzles giving a rotating motion to the issuing molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1282—Vertical casting and curving the cast stock to the horizontal

Definitions

  • the invention relates to a melt metallurgical plant, comprising a mold for discharging a casting strand from a mold outlet opening, wherein the mold is designed as a funnel mold having an upper, funnel-shaped area and a lower forming area with two opposite broad side walls and two in each case the two Having broad side walls connecting narrow side walls.
  • a fusion metallurgical plant with a generic hopper mold is from the DE 39 07 351 C2 known.
  • the mold has an upper region, which is designed as a funnel, and a lower region, which has two parallel side walls running wide. In the area of the broad side walls, the molten material is formed into a strand and conveyed through the mold outlet opening into the subsequent strand guide.
  • the deflection of the cast casting strand from the vertical to the horizontal.
  • the hopper mold is wider in the middle in the upper part to insert the dip tube, but tapers in width and after about 400 mm depth in the casting direction.
  • the strand is then conveyed vertically and bent only after the solidification.
  • FIGS. 5, 6 and 7 directed.
  • different types all of which realize the principle of the funnel mold and are designed differently. While at FIG. 5 the subdivision into the funnel area and the shaping area is clearly visible, these areas correspond to the solution FIG. 6 into each other over; the same applies to the solution after FIG. 7 ,
  • the slabs have a length in the conveying direction, a width transverse to this and a thickness.
  • the mold thickness is essentially the one in FIG. 5a can be seen in the right and left side of the representation.
  • the invention is therefore based on the object to provide a generic melt metallurgical plant with a mold, with which it is technologically advantageous and with low loading of the cast strand with bending moments possible to realize a shorter and lower design of the entire continuous casting.
  • the solution of this problem by the invention is characterized in that the two broad side walls are formed curved at its surface facing the casting strand, so that the cast strand leaves the die outlet opening at an angle to the vertical.
  • the radius of the casting strand is preferably greater on the outside (that is to say on the fixed side) than on the inside (that is to say on the loose side), the difference preferably corresponding exactly to the strand thickness. Accordingly, therefore, the outer radius of curvature would be equal to the inner radius of curvature plus the strand thickness.
  • the angle is preferably between 1 ° and 20 °, more preferably between 2 ° and 15 °.
  • the radius of curvature or the curvature of the two broad side walls is preferably formed in the same direction.
  • the curvature of the two broad side walls preferably has a radius of curvature which is between 2 m and 2.5 m in the case of a subsequent strand guide designed as a circular arc system. This relates to the two radii of curvature of the two opposite curved surfaces of the mold.
  • the curvature of the two broad side walls preferably has a radius of curvature which, in the case of a subsequent strand guide designed as an oval or clothoid system, is between 5 m and 20 m, preferably between 8 m and 12 m.
  • the radius of curvature can also be increased upward.
  • the height of the mold is preferably between 900 mm and 1100 mm.
  • the mold outlet opening preferably has a width between 40 mm and 70.
  • the funnel-shaped region is asymmetrical at least in its upper region, viewed perpendicular to the flow direction of the material passing through the mold.
  • the system further comprises, according to a development of the invention, a dip tube which extends into the funnel-shaped region and supplies the mold with melt, wherein the dip tube is at least partially curved in its end region facing the mold in the sense of the broad side walls.
  • the dip tube can be completely curved in its end region.
  • temperature sensors can be integrated.
  • the system can then according to a preferred embodiment of the invention further comprise a control or regulating device which controls or regulates the passage of cooling liquid through the wide side wall individually as a function of the temperature measured in a broad side wall.
  • the funnel-shaped mold according to the invention is used, which makes it possible to build the system shorter and thus more cost-effective. Rather, with a curved funnel mold, curvature may already begin during the molding process of the molten material in the mold.
  • the curved funnel mold In a circular arc system, the curved funnel mold already has the circle radius. In oval or clothoid systems, the strand curvature begins in the mold.
  • the funnel canopies are usually 900 to 1,100 mm high.
  • the curvature In a sheet system, the curvature extends over the entire mold height. Otherwise, the curvature can run over the entire height or only at the level of the bathroom mirror (about 60 to 100 mm) under the Kokillenoberseite or even lower begin.
  • the strand thickness at Kokillenauslauf is preferably between 40 and 70 mm.
  • the liquid steel does not always strike the same mold position when it is filled into the curved funnel mold.
  • the steel is deflected in the same radius of curvature as the mold was built. As a result, the life of the mold is increased.
  • the Kokillenoszillation takes place on the entry radius of the strand guide, so even in a clothoid system on the radius, which is present on the first pair of rollers.
  • the funnel cane is not exactly the same length on both broad sides.
  • the arc length on the outside can usually be longer than the arc on the inside, ie in the casting direction.
  • the solidification can be done faster on the outside and the strand shell there be thicker.
  • the installation of a temperature measuring sensor makes sense. Through the measured temperatures in the mold and a connected temperature and water quantity calculation program (such as the DSC - Dynamic Solidification Control), the required amounts of Kokillenement for both broadsides can be determined separately to obtain a uniform strand shell thickness
  • FIG. 8 a mold according to the invention is shown.
  • the mold 1 has a mold outlet opening 2, through which emerges the molded and prestabilized strand. Over its height h, the mold 1 has an upper funnel-shaped region 3 and a lower shaping region 4.
  • the shaping area 4 is formed by the two broad side walls 5 and 6, which form the melt to the strand of the desired shape.
  • the flow direction of the material is indicated by F.
  • the preformed strand passes below the mold outlet opening 2 directly into the strand guide 7, of which only a few rollers are shown schematically.
  • the two broad side walls 5 and 6 are formed curved at its surface facing the casting strand.
  • the radius of curvature is indicated by r K. Accordingly, the cast strand leaves the mold outlet opening 2 at an angle ⁇ to the vertical V. This angle is for example in a range between 2 ° and 15 °.
  • the radii of curvature are usually between 2 m and 2.5 m in a bow machine and between 5 m and 20 m in an oval or clothoid system, preferably here at 10 m.
  • FIG. 9 is the top view of the upper edge of the mold to see where a sectional plane is indicated by dashed lines.
  • FIGS. 10, 11 and 12 various forms of the curvatures of the broad side walls indicated.
  • the funnel can also be carried out only on one broad side, preferably on the outer radius of the mold.
  • FIG. 14 shows the mold with curvature on both broad sides, but only half-sided funnel.
  • FIG. 15 It can be seen how the dip tube 8 dips into the region of the funnel of the mold 1 in order to supply it with melt. Arrangements are made here to facilitate insertion of the dip tube into the funnel area.
  • the liquid steel flows from the Thundish through the dip tube 8 in the mold 1.
  • a vertically inserted, straight and not bent at the end dip tube of the steel always meets in a curved mold according to the invention in the same place. At this position, the mold would wear much faster.
  • the copper wall is ground more strongly there and the service life of the mold is thus shortened.
  • the dip tube 8 is also bent slightly in accordance with the Kokillenkrümmung, the hot steel does not always apply directly to the same position of the mold wall. As a result, the Kokillenstandzeit is significantly extended. It is also possible that the dip tube 8 is not completely curved, but only has an arcuate extension at the rear part seen in the casting direction in order to divert the steel flow somewhat in the casting direction.
  • the dip tube 8 has said curvature in its end region 9. This can according to FIG. 16 the entire end region 9 relate (fully curved dip tube) or according to FIG. 17 only part of the side wall (immersion tube with flow deflection).
  • a device should be provided which prevents the dip tube 8 can not be accidentally planted around the wrong way to the Thundish. Any position rotated by more than 5 ° must be structurally excluded.
  • some (advantageously three or four) different width bolts may be attached to the upper end of the dip tube.
  • corresponding grooves are provided. So the dip tube is always mounted in the correct position on the tundish.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schmelzmetallurgische Anlage, umfassend eine Kokille (1) zum Ausbringen eines Gießstranges aus einer Kokillen-Austrittsöffnung (2), wobei die Kokille (1) als Trichterkokille ausgebildet ist, die einen oberen, trichterförmigen Bereich (3) und einen unteren formgebenden Bereich (4) mit zwei sich gegenüber liegenden Breitseitenwänden (5, 6) und zwei jeweils die beiden Breitseitenwände verbindenden Schmalseitenwände aufweist. Um eine kürzere Bauform der gesamten Stranggießanlage zu erhalten, die die schmelzmetallurgische Anlage aufweist, sieht die Erfindung vor, dass die beiden Breitseitenwände (5, 6) an ihrer dem Gießstrang zugewandten Oberfläche gekrümmt ausgebildet sind (rK), so dass der Gießstrang die Kokillen-Austrittsöffnung (2) unter einem Winkel (α) zur Vertikalen (V) verlässt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine schmelzmetallurgische Anlage, umfassend eine Kokille zum Ausbringen eines Gießstranges aus einer Kokillen-Austrittsöffnung, wobei die Kokille als Trichterkokille ausgebildet ist, die einen oberen, trichterförmigen Bereich und einen unteren formgebenden Bereich mit zwei sich gegenüber liegenden Breitseitenwänden und zwei jeweils die beiden Breitseitenwände verbindenden Schmalseitenwände aufweist.
  • Eine schmelzmetallurgische Anlage mit einer gattungsgemäßen Trichterkokille ist aus der DE 39 07 351 C2 bekannt. Die Kokille hat dabei einen oberen Bereich, der als Trichter ausgebildet ist, sowie einen unteren Bereich, der zwei parallel zueinander verlaufende Breitseitenwände aufweist. Im Bereich der Breitseitenwände wird das schmelzflüssige Material zum Strang geformt und durch die Kokillen-Austrittsöffnung in die nachfolgende Strangführung gefördert. Hier erfolgt in bekannter Weise das Umlenken des gegossenen Gießstrangs von der Vertikalen in die Horizontale.
  • Neben der gattungsgemäßen Bauweise einer Kokille als Trichterkokille sind auch andere Konstruktionen bekannt, wie es sich beispielsweise aus der EP 0 551 311 B1 , der EP 0 539 861 B1 , der EP 0 539 829 B1 und der DE 33 31 575 C2 ergibt.
  • Zu den vorbekannten Lösungen sei folgendes ausgeführt:
    • Es existieren im wesentlichen drei unterschiedliche Kokillenarten im Strangguss für Flachprodukte. Die Standardkokille besteht an den Breitseiten aus parallelen senkrechten Kupferplatten (s. Fig. 1 mit der Kokille 1 und der nachfolgenden Strangführung 7). Die Breitseiten der Kokille können in Gießrichtung trapezförmig angestellt werden, um den bei der Erstarrung auftretenden Materialschrumpf auszugleichen. Diese parallelen Breitseiten können leicht gebogen sein (siehe die oben genannte DE 33 31 575 C2 ). Hierdurch ist der Strang schon in der Kokille leicht gebogen (s. Fig. 2 und Fig. 3). Bei einer Kreisbogenanlage hat der Strang beim Verlassen der Kokille bereits die gewünschte Krümmung und es ist keine weitere rissanfällige Biegung in einem Biegebereich nötig. Bei Oval- oder Klothoiden-Anlagen beginnt die Krümmung in der Kokille. Nach dem Verlassen der Kokille wird der Strang zwar weiter gebogen, die auftretenden Kräfte sind aber nicht so hoch und es werden weniger Rollen für die Biegung benötigt. Hierdurch kann die Anlage kürzer und niedriger gebaut werden. Der flüssige Stahl gelangt über ein Tauchrohr vom Thundish in die Kokille. Die Tauchrohre haben in der Regel einen Durchmesser von ca. 50 mm. Hierdurch müssen die Kokillen an der Oberseite ebenfalls eine Öffnung von mindestens 50 mm haben. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die eingangs genannte Trichterkokille einzusetzen (s. Fig. 4). Damit können insbesondere Gießstränge mit geringeren Abmessungen produziert werden (sog. CSP-Technologie). Die Tauchrohre können dabei kreisrund sein, was allerdings nicht zwingend ist; beispielsweise sind auch ovale Ausführungen möglich.
  • Die Trichterkokille ist in der Mitte im oberen Teil breiter, um das Tauchrohr einfügen zu können, verjüngt sich aber in der Breite und nach ca. 400 mm Tiefe in Gießrichtung. Der Strang wird anschließend senkrecht ausgefördert und erst nach der Durcherstarrung gebogen.
  • Zu den weiter vorbekannten Lösungen wird auf die Figuren 5, 6 und 7 verwiesen. Hier sind verschiedene Bauarten gezeigt, die alle das Prinzip der Trichterkokille verwirklichen und unterschiedlich ausgeführt sind. Während bei Figur 5 die Unterteilung in den Trichterbereich und den formgebenden Bereich klar zu sehen ist, gehen diese Bereiche bei der Lösung gemäß Figur 6 ineinander über; dasselbe gilt für die Lösung nach Figur 7. Generell gilt, dass die Brammen eine Länge in Förderrichtung aufweist, eine Breite quer zu dieser und eine Dicke. Die Kokillendicke ist im wesentlichen diejenige, die in Figur 5a im rechten und linken Seitenbereich der Darstellung zu erkennen ist.
  • Soll eine Stranggießanlage insbesondere mit direkt nachgeschaltetem Walzwerk für geringere Jahresvolumina ausgelegt werden, besteht der Wunsch, die Anlage möglichst kompakt und klein und damit kostengünstig zu bauen. Eine wesentliche Anforderung ist hierbei, dass trotz einer kurzen Bauweise sichergestellt wird, dass keine übermäßig große Rissanfälligkeit im Strang vorliegt, die dadurch entstehen kann, dass über relativ kurze Distanzen der Strang stark gebogen wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße schmelzmetallurgische Anlage mit einer Kokille bereitzustellen, mit der es technologisch vorteilhaft und unter geringer Beaufschlagung des Gießstrangs mit Biegemomenten möglich ist, eine kürzere und niedrigere Bauform der gesamten Stranggießanlage zu realisieren.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Breitseitenwände an ihrer dem Gießstrang zugewandten Oberfläche gekrümmt ausgebildet sind, so dass der Gießstrang die Kokillen-Austrittsöffnung unter einem Winkel zur Vertikalen verlässt.
  • Dabei ist bevorzugt auf der Außenseite (d. h. auf der Festseite) der Radius des Gießstrangs größer als auf der Innenseite (d. h. auf der Losseite), wobei die Differenz vorzugsweise genau der Strangdicke entspricht. Demgemäß wäre also der äußere Krümmungsradius gleich dem inneren Krümmungsradius plus der Strangdicke.
  • Der Winkel liegt dabei bevorzugt zwischen 1° und 20°, besonders bevorzugt zwischen 2° und 15°.
  • Der Krümmungsradius bzw. die Krümmung der beiden Breitseitenwände ist vorzugsweise gleichsinnig ausgebildet.
  • Die Krümmung der beiden Breitseitenwände weist bevorzugt einen Krümmungsradius auf, der bei einer als Kreisbogenanlage ausgebildeten nachfolgenden Strangführung zwischen 2 m und 2,5 m liegt. Die betrifft die beiden Krümmungsradien der beiden sich gegenüberliegenden gekrümmten Flächen der Kokille.
  • Die Krümmung der beiden Breitseitenwände weist bevorzugt einen Krümmungsradius auf, der bei einer als Oval- oder Klothoidenanlage ausgebildeten nachfolgenden Strangführung zwischen 5 m und 20 m liegt, vorzugsweise zwischen 8 m und 12 m.
  • Bei einer Klothoidenanlage kann der Krümmungsradius auch nach oben hin vergrößert werden.
  • Die Höhe der Kokille beträgt bevorzugt zwischen 900 mm und 1.100 mm.
  • Die Kokillen-Austrittsöffnung weist bevorzugt eine Breite zwischen 40 mm und 70 auf.
  • Der trichterförmige Bereich ist gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung - gesehen senkrecht zur Flussrichtung des die Kokille passierenden Materials - zumindest in seinem oberen Bereich unsymmetrisch ausgebildet.
  • Die Anlage weist nach einer Fortbildung der Erfindung weiterhin ein Tauchrohr auf, das in den trichterförmigen Bereich hineinreicht und die Kokille mit Schmelze versorgt, wobei das Tauchrohr in seinem der Kokille zugewandten Endbereich im Sinne der Breitseitenwände zumindest teilweise gekrümmt ist.
  • Das Tauchrohr kann dabei in seinem Endbereich vollständig gekrümmt sein.
  • Möglich ist es aber auch, dass nur ein Umfangsabschnitt des Tauchrohrs in seinem Endbereich gekrümmt ist.
  • Im Bereich der beiden Breitseitenwände können Temperatursensoren integriert sein. Die Anlage kann dann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weiterhin eine Steuerung- oder Regelungseinrichtung umfassen, die individuell in Abhängigkeit der in einer Breitseitenwand gemessenen Temperatur das Hindurchleiten von Kühlflüssigkeit durch die Breitseitenwand steuert oder regelt.
  • Erfindungsgemäß wird erreicht, dass auch bei kurzer Bauweise der Anlage die Biegung des gegossenen Strangs hinter der Kokille nicht übermäßig groß ausfällt und damit das Problem der Rissanfälligkeit des Strangs entschärft ist. Hierzu genutzt wird die erfindungsgemäß gebogene Trichterkokille, die es erlaubt, die Anlage kürzer und damit kostengünstiger zu bauen. Mit einer gebogenen Trichterkokille kann die Krümmung vielmehr bereits während des Formgebungsvorgangs des schmelzflüssigen Materials in der Kokille beginnen.
  • Die Breitseiten der Trichterkokille in deren formgebenden Bereich sind also gebogen ausgeführt. Dies gilt für alle oben aufgeführten senkrechten Trichterkokillen-Formate.
  • Bei einer Kreisbogenanlage hat die gebogene Trichterkokille bereits den Kreisradius. Bei Oval- oder Klothoidenanlagen beginnt die Strangkrümmung in der Kokille. Die Trichterkokillen sind in der Regel 900 bis 1.100 mm hoch. Bei einer Bogenanlage verläuft die Krümmung über der gesamten Kokillenhöhe. Ansonsten kann die Krümmung über die gesamte Höhe verlaufen oder erst in Höhe des Badspiegels (ca. 60 bis 100 mm) unter der Kokillenoberseite oder noch weiter unten beginnen. Die Strangdicke am Kokillenauslauf liegt vorzugsweise zwischen 40 und 70 mm.
  • Die bisherigen senkrechten Trichterkokillen werden bislang nur bei Senkrecht-Abbiegeanlagen (CSP-Anlagen) benutzt oder bei langen USP-Anlagen (Ultra Strip Produktion) mit mehreren Segmenten. Um kurze kostengünstige CSP-Anlagen mit einer Jahresproduktion von 0,5 bis höchstens einer Million Tonnen und einem geringem Temperaturverlust zwischen Gießanlage und Walzwerk erstellen zu können, müssen diese kurze Bogenanlagen mit möglichst wenigen Rollenpaaren versehen sein. Um keine Biegekräfte in die Kokille zu bekommen, müssen bei einer senkrechten Trichterkokille zuerst mindestens zwei Rollenpaare ohne Krümmung vorhanden sein. Bei der gebogenen Trichterkokille hingegen können diese Rollen entfallen. Hierdurch wird die Gießanlage niedriger und kürzer und erhält so eine geringere metallurgische Länge, um optimal für geringe Produktionen ausgelegt zu sein.
  • Bei einer senkrechten Kokille mit anschließenden Rollenpaaren ohne Krümmung wird die Gießanlage zu lang. Bei einer Produktion mit maximal möglicher Gießgeschwindigkeit ist die Produktion in der Gießanlage dann höher, als es im Stahlwerk bzw. Walzwerk benötigt wird.
  • Aber auch bei längeren USP-Anlagen - gebaut als Kreisbogen-, Oval- oder Klothoidenanlage - bietet die gebogene Trichterkokille den Vorteil, dass der Strang nicht mehr so stark nach der Kokille gebogen werden muss. Es treten geringere Biegekräfte auf, so dass das Rissrisiko verringert wird.
  • Durch das gebogene Tauchrohr oder durch ein Tauchrohr mit einer Strömungsumlenkung trifft der flüssige Stahl beim Einfüllen in die gebogene Trichterkokille nicht immer an der gleichen Kokillenposition auf. Der Stahl wird im gleichen Krümmungsradius umgelenkt, wie die Kokille gebaut. Hierdurch wird die Standzeit der Kokille erhöht.
  • Die Kokillenoszillation erfolgt auf dem Eintrittsradius der Strangführung, also auch bei einer Klothoidenanlage auf dem Radius, der am ersten Rollenpaar vorliegt.
  • Durch die Krümmung ist die Trichterkokille nicht auf beiden Breitseiten exakt gleich lang. Die Bogenlänge auf der Außenseite kann in der Regel länger sein als der Bogen auf der Innenseite, also in Gießrichtung. Hierdurch kann die Erstarrung auf der Außenseite schneller erfolgen und die Strangschale dort dicker sein. Um dies auszugleichen, ist der Einbau einer Temperaturmess-Sensorik sinnvoll. Über die gemessenen Temperaturen in der Kokille und ein angeschlossenes Temperatur- und Wassermengen-Berechnungsprogramm (wie zum Beispiel dem DSC - Dynamic Solidification Control), können die benötigten Kokillenwassermengen für beide Breitseiten zum Erlangen einer gleichmäßigen Strangschalendicke separat bestimmt werden
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
    • Fig. 1
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer Kokille in einer ersten Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer Kokille in einer zweiten Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 3
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer Kokille in einer dritten Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 4
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer Kokille in einer vierten Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 5a
    zeigt die Draufsicht auf die Oberseite einer Kokille,
    Fig. 5b
    zeigt die Draufsicht auf die Unterseite der Kokille und
    Fig. 5c
    zeigt schematisch die Seitenansicht der Kokille in einer fünften Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 6a
    zeigt die Draufsicht auf die Oberseite einer Kokille,
    Fig. 6b
    zeigt die Draufsicht auf die Unterseite der Kokille und
    Fig. 6c
    zeigt schematisch die Seitenansicht der Kokille in einer sechsten Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 7
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer Kokille in einer siebten Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 8
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer Kokille gemäß der Erfindung,
    Fig. 9
    zeigt die Draufsicht auf die Oberseite einer erfindungsgemäßen Kokille,
    Fig. 10
    zeigt schematisch die Seitenansicht des formgebenden Bereichs einer erfindungsgemäßen Kokille nach einer möglichen Ausgestaltung,
    Fig. 11
    zeigt schematisch die Seitenansicht des formgebenden Bereichs einer erfindungsgemäßen Kokille nach einer anderen möglichen Ausgestaltung,
    Fig. 12
    zeigt schematisch die Seitenansicht des formgebenden Bereichs einer erfindungsgemäßen Kokille nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung,
    Fig. 13
    zeigt die Draufsicht auf die Oberseite einer erfindungsgemäßen Kokille,
    Fig. 14
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kokille,
    Fig. 15
    zeigt schematisch die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Tauchrohr zur Versorgung mit Schmelze,
    Fig. 16
    zeigt schematisch das Tauchrohr gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung und
    Fig. 17
    zeigt schematisch das Tauchrohr gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung, links in perspektivischer Darstellung und rechts im Schnitt.
  • Wie oben erläutert, betreffen die Figuren 1 bis 7 vorbekannte Lösungen.
  • In Figur 8 ist eine erfindungsgemäße Kokille dargestellt.
  • Die Kokille 1 hat eine Kokillen-Austrittsöffnung 2, durch die der geformte und vorstabilisierte Strang austritt. Über ihre Höhe h weist die Kokille 1 einen oberen trichterförmigen Bereich 3 und einen unteren formgebenden Bereich 4 auf. Der formgebende Bereich 4 wird durch die beiden Breitseitenwände 5 und 6 gebildet, die die Schmelze zum Strang der gewünschten Form ausformen. Die Flussrichtung des Materials ist mit F angegeben.
  • Der vorgeformte Strang gelangt unterhalb der Kokillen-Austrittsöffnung 2 direkt in die Strangführung 7, von der nur schematisch einige Rollen dargestellt sind.
  • Wesentlich dabei ist, dass die beiden Breitseitenwände 5 und 6 an ihrer dem Gießstrang zugewandten Oberfläche gekrümmt ausgebildet sind. In Figur 8 ist der Krümmungsradius mit rK angegeben. Demgemäß verlässt der Gießstrang die Kokillen-Austrittsöffnung 2 unter einem Winkel α zur Vertikalen V. Dieser Winkel liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 2° und 15°.
  • Die Krümmungsradien liegen zumeist zwischen 2 m und 2,5 m bei einer Bogenanlage und zwischen 5 m und 20 m bei einer Oval- oder Klothoidenanlage, vorzugsweise hier bei 10 m.
  • Angedeutet ist in Figur 8 noch, dass Temperatursensoren 10 und 11 in den jeweiligen Breitseitenwänden 5 und 6 untergebracht werden können. Durch eine nicht dargestellte Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung können damit die beiden Breitseitenwände individuell in ihrer Temperatur geregelt werden, so dass trotz Krümmung im formgebenden Bereich 4 der Kokille 1 im Ergebnis ein symmetrischer Gießstrang vorliegt.
  • In Figur 9 ist die Draufsicht auf die Oberkante der Kokille zu sehen wobei auch eine Schnittebene mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Hierzu sind in den Figuren 10, 11 und 12 verschiedene Ausformungen der Krümmungen der Breitseitenwände angedeutet.
  • In Figur 10 ist eine Krümmung zu sehen, die über die Vertikale hinaus geht.
  • Gemäß Figur 11 reicht die Krümmung bis zur Vertikalen.
  • Die Lösung gemäß Figur 12 zeigt, dass die Krümmung auch erst nach einem parallelen Abschnitt der Breitseitenwände beginnen kann.
  • Wie in Figur 13 gesehen werden kann, kann der Trichter dabei auch nur auf einer Breitseite ausgeführt werden, vorzugsweise auf dem äußeren Radius der Kokille.
  • Figur 14 zeigt die Kokille mit Krümmung auf beiden Breitseiten, aber nur halbseitigem Trichter.
  • In Figur 15 ist zu sehen, wie das Tauchrohr 8 in den Bereich des Trichters der Kokille 1 eintaucht, um diese mit Schmelze zu versorgen. Vorkehrungen sind hier getroffen, um das Einführen des Tauchrohrs in den Trichterbereich zu erleichtern.
  • Hierzu wird auf die weiteren Figuren 16 und 17 Bezug genommen.
  • Der flüssige Stahl fließt vom Thundish durch das Tauchrohr 8 in die Kokille 1. Bei einem senkrecht eingeführten, geraden und am Ende nicht gebogenen Tauchrohr trifft der Stahl bei einer erfindungsgemäß gekrümmten Kokille immer an der gleichen Stelle auf. An dieser Position würde die Kokille erheblich schneller verschleißen. Die Kupferwand wird dort stärker abgeschliffen und die Standzeit der Kokille wird somit verkürzt.
  • Wenn nun das Tauchrohr 8 indes entsprechend der Kokillenkrümmung ebenfalls leicht gebogen ist, trifft der heiße Stahl nicht immer direkt auf die gleiche Position der Kokillenwand auf. Hierdurch wird die Kokillenstandzeit wesentlich verlängert. Es ist auch möglich, dass das Tauchrohr 8 nicht vollständig gekrümmt ist, sondern nur an dem in Gießrichtung gesehenen hinteren Teil eine bogenförmige Verlängerung besitzt, um den Stahlfluss etwas in Gießrichtung umzuleiten.
  • Wenn hierbei die Strömungsumlenkung nicht breiter und länger als der senkrechte Teil des Tauchrohres ist, sinkt im übrigen die Gefahr, dass sich Tauchrohr 8 und Kokille 1 berühren, etwa bei der Kokillenoszillation.
  • In den Figuren 16 und 17 ist zu sehen, wie das Tauchrohr 8 in seinem Endbereich 9 die besagte Krümmung aufweist. Diese kann gemäß Figur 16 den gesamten Endbereich 9 betreffen (vollständig gekrümmtes Tauchrohr) oder aber auch gemäß Figur 17 nur einen Teil der Seitenwand (Tauchrohr mit Strömungsumlenkung).
  • Dabei sollte eine Vorrichtung vorgesehen werden, die verhindert, dass das Tauchrohr 8 nicht versehentlich falsch herum an den Thundish angepflanzt werden kann. Jede um mehr als 5° verdrehte Position muss konstruktiv ausgeschlossen werden.
  • So können zum Beispiel am oberen Tauchrohrende einige (vorteilhafter Weise drei oder vier) unterschiedlich breite Bolzen angebracht sein. Am Thundish-Auslauf sind entsprechende Nuten vorgesehen. So wird das Tauchrohr immer in der richtigen Position am Tundish angebracht.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Kokille
    2
    Kokillen-Austrittsöffnung
    3
    oberer trichterförmiger Bereich
    4
    unterer formgebender Bereich
    5
    Breitseitenwand
    6
    Breitseitenwand
    7
    Strangführung
    8
    Tauchrohr
    9
    Endbereich des Tauchrohrs
    10
    Temperatursensor
    11
    Temperatursensor
    rK
    Krümmungsradius
    α
    Winkel
    V
    Vertikale
    F
    Flussrichtung
    h
    Höhe der Kokille

Claims (13)

  1. Schmelzmetallurgische Anlage, umfassend eine Kokille (1) zum Ausbringen eines Gießstranges aus einer Kokillen-Austrittsöffnung (2), wobei die Kokille (1) als Trichterkokille ausgebildet ist, die einen oberen, trichterförmigen Bereich (3) und einen unteren, formgebenden Bereich (4) mit zwei sich gegenüber liegenden Breitseitenwänden (5, 6) und zwei jeweils die beiden Breitseitenwände verbindenden Schmalseitenwände aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die beiden Breitseitenwände (5, 6) an ihrer dem Gießstrang zugewandten Oberfläche gekrümmt ausgebildet sind (rK), so dass der Gießstrang die Kokillen-Austrittsöffnung (2) unter einem Winkel (α) zur Vertikalen (V) verlässt.
  2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 1 und 20°, vorzugsweise zwischen 2° und 15° liegt.
  3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (rK) bzw. die Krümmung der beiden Breitseitenwände (5, 6) gleichsinnig ausgebildet ist.
  4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der beiden Breitseitenwände (5, 6) einen Krümmungsradius (rK) aufweist, der bei einer als Kreisbogenanlage ausgebildeten nachfolgenden Strangführung (7) zwischen 2 m und 2,5 m liegt.
  5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der beiden Breitseitenwände (5, 6) einen Krümmungsradius (rK) aufweist, der bei einer als Oval- oder Klothoidenanlage ausgebildeten nachfolgenden Strangführung (7) zwischen 5 m und 20 m liegt, vorzugsweise zwischen 8 m und 12 m.
  6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der Kokille (1) zwischen 900 mm und 1.100 mm beträgt.
  7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillen-Austrittsöffnung (2) eine Breite zwischen 40 mm und 70 aufweist.
  8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der trichterförmige Bereich (3), gesehen senkrecht zur Flussrichtung (F) des die Kokille (1) passierenden Materials, zumindest in seinem oberen Bereich unsymmetrisch ausgebildet ist.
  9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein Tauchrohr (8) aufweist, das in den trichterförmigen Bereich (3) hineinreicht und die Kokille (1) mit Schmelze versorgt, wobei das Tauchrohr (8) in seinem der Kokille (1) zugewandten Endbereich (9) im Sinne der Breitseitenwände (5, 6) zumindest teilweise gekrümmt ist.
  10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr (8) in seinem Endbereich (9) vollständig gekrümmt ist.
  11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Umfangsabschnitt des Tauchrohrs (8) in seinem Endbereich (9) gekrümmt ist.
  12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der beiden Breitseitenwände (5, 6) Temperatursensoren (10, 11) integriert sind.
  13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Steuerung- oder Regelungseinrichtung umfasst, die individuell in Abhängigkeit der in einer Breitseitenwand (5, 6) gemessenen Temperatur das Hindurchleiten von Kühlflüssigkeit durch die Breitseitenwand (5, 6) steuert oder regelt.
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