EP4008451A1 - Kokille zum stranggiessen mit einem in die lauffläche einmündenden schmiermittelkanal - Google Patents
Kokille zum stranggiessen mit einem in die lauffläche einmündenden schmiermittelkanal Download PDFInfo
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/07—Lubricating the moulds
Definitions
- the invention relates to a mold for continuous casting with a lubricant channel which opens into the running surface and has a distribution section adjoining the running surface.
- the CH361093 shows a method for lubricating the running surface, in which an outer seal delimits a distribution section circumferentially around the running surface.
- the distribution section has a plurality of lubricant supply lines which are evenly spaced apart from one another and is delimited by a supply section which adjoins the running surface and has a plurality of channels. These channels are also equally spaced from each other, offset from the lubricant supply lines, and allow lubricant to be supplied to the tread.
- the invention is therefore based on the object of enabling uniform lubrication of the running surface of a mold using components that are as less susceptible to wear as possible.
- the invention achieves the stated object in that the flow resistance within the distribution section increases in the direction of the running surface and remains constant in a delivery area of the distribution section adjoining the running surface parallel to the running surface. If lubricant is introduced into the lubricant channel, for example using a fluid line, this is first distributed in the areas of the distribution section with lower flow resistance and fills up these areas. Only when the pressure is further increased, for example by the further supply of lubricant, does the lubricant continue to flow in the direction of the running surface and is distributed in the areas of higher flow resistance until the delivery area adjoining the running surface is reached. Since the flow resistance parallel to the running surface is constant in the discharge area, there is no preferred entry point for the lubricant to get onto the running surface.
- the lubricant channel according to the invention requires less than 11, preferably less than 5 and more preferably only one lubricant supply line in the area of lower flow resistance, since the lubricant is automatically distributed evenly in the areas of lower flow resistance due to the different flow resistances.
- Different flow resistances can be implemented, for example, by means of different meander structures, surface roughness, channel thicknesses, etc. in certain areas. Due to its simple design, the lubricant channel can be arranged in a structurally simple manner on the mold inlet side and enables improved lubrication right from the start of continuous casting.
- the entire interaction surface of the casting with the tread can be lubricated evenly when the discharge area is circumferential extends at least in sections around the tread. Due to its structure, the lubricant channel according to the invention can easily form a continuous, circumferential delivery area to the running surface, since it is not interrupted by any other components, such as nozzles. In this way, the distribution section can extend circumferentially over 10%, preferably over 15%, more preferably over 25%, 50% or 75%, in particular over 90% of the tread cross section and preferably over the entire tread cross section. As a result, every circumferential point of the running surface is equally accessible for the lubricant via the dispensing area. This enables an even, continuous lubricating film between the running surface and the cast strand.
- the flow resistance within the distribution section can increase in the direction of the running surface by reducing the cross section of the lubricant channel in the region of the distribution section toward the running surface.
- Lubrication can be implemented in a simple and low-wear manner in terms of manufacturing technology, in that the delivery area has a surface roughness that differs from the rest of the distribution section, with the delivery area preferably having a higher surface roughness than the rest of the distribution section.
- the flow resistance can be precisely influenced locally by simple manual measures, since the increase in surface roughness causes meander structures to form on the treated parts of the distribution section, which the lubricant must pass through. This treatment can be carried out directly on the mold and repeated if necessary, which means that no further components have to be provided and subsequently replaced if necessary.
- the delivery area can extend in the radial direction over up to 100 mm, in particular over 5 mm.
- the lubricant throughput can be controlled simply and precisely by the delivery area lying against the opposite lubricant channel wall.
- the flow resistance in the direction of the running surface can easily be increased, with further manufacturing measures, such as increasing the surface roughness, changing the flow cross-section or spacers upstream of the delivery area, making it possible to ensure that the lubricant continues to flow to and from the delivery area can get further to the tread.
- the possible throughput of lubricant can be set precisely depending on the pressure applied.
- the duct wall sections have a metal surface. In this case, it is irrelevant whether only the surfaces of the channel wall sections are made of metal or are metallized, or whether the channel walls are made entirely of metal.
- the dispensing area be limited by at least two mold components in the longitudinal direction of the mold.
- the mold components can be easily assembled in order to form the lubricant channel through their interaction.
- the mold components can also be easily detached from one another, which means that the distribution section and the delivery area can be easily inspected and serviced between two operations.
- the design enables simplified production of the lubricant channel walls because they are openly accessible before the individual components are assembled.
- the lubricant channel can also be arranged simply on the mold inlet side, for example by the nozzle plate forming a mold component.
- the lubricant channel to be arranged in the immediate vicinity of the entry area of the cast strand and thus optimizes the lubrication conditions right at the beginning of continuous casting. If, as described above, the channel section facing the running surface with higher surface roughness is in contact with the channel wall of the distribution section opposite it, the flow resistance decreases with increasing surface roughness, since the lubricant can only pass along the meandering structures created by the roughness.
- only one of the two mold components has to be machined in order to achieve the flow resistance within the distribution section, which increases in the direction of the running surface. For example, the distribution section of one mold component can be processed while the distribution section of the other mold component remains unprocessed.
- a particularly compact design can be achieved if one of the at least two mold components includes the running surface.
- unintentional escape of lubricant can be reduced and at the same time the supply of lubricant can be controlled more precisely by the lubricant channel being delimited by a seal on the side opposite the distribution section.
- the seal prevents lubricant from escaping at least partially on the side opposite the distribution section and facing away from the running surface due to the applied pressure and also enables a pressure-tight connection of the cooperating mold components.
- a mold according to the invention for continuous casting comprises a running surface 1 and a lubricant channel 2 which opens into the running surface 1 and which has a the tread 1 subsequent distribution section 3 has.
- the distribution section 3 includes a delivery area 4 in which the flow resistance parallel to the running surface 1 is constant.
- the flow resistance increases within the distribution section 3 in order to induce an even distribution of the lubricant in the dispensing area 4 .
- This can be implemented, for example, in that the delivery area 4 has a smaller cross section and a different surface roughness than the area 5 of the distribution section 3 located in front of the delivery area 4.
- the distribution section 3 can extend circumferentially around the entire cross section of a running surface 1 of a mold .
- the cross section of the lubricant channel 2 in the area of the distribution section 3 decreases, preferably abruptly in the transition area between the area 5 upstream of the delivery area 4 and the delivery area 4.
- the second mold component can 7 built relatively compact and replaced if necessary.
- the mold can comprise a seal 8. This seal 8 delimits the distribution section 3 of the lubricant channel 2 on the side opposite the distribution section 3 .
- a lubricant supply opening 9 can be provided for supplying lubricant, which is fed via a supply line 10 .
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Kokille zum Stranggießen mit einem in die Lauffläche einmündenden Schmiermittelkanal, der einen an die Lauffläche anschließenden Verteilungsabschnitt aufweist.
- Im Stand der Technik sind mannigfaltige Methoden zur Schmierung der Lauffläche von Kokillen bekannt. Allen gemein ist, dass ein möglichst gleichmäßiger Film aus Schmiermittel zwischen dem Gießstrang und der Lauffläche hergestellt werden soll, der für einen problemlosen Transport des Gießstrangs innerhalb der Kokille sorgt.
- Die
CH361093 - Nachteilig am Stand der Technik ist allerdings, dass das Schmiermittel nicht gleichmäßig auf die Lauffläche tritt, sondern konzentriert über die Kanäle an die Lauffläche abgegeben wird. Diese ungleiche Verteilung senkt neben der erwähnten Transportfähigkeit auch die Oberflächenqualität des Gießstrangs. Zwar könnte ausgehend vom Stand der Technik eine höhere Anzahl an Schmiermittelzuleitungen und Düsen vorgesehen werden, um eine zumindest gleichmäßigere Schmierung zu erlauben, allerdings würde dies mit einem erheblichen Mehraufwand an Regelungen und verschleißanfälligen Bauteilen einhergehen.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung möglichst weniger verschleißanfälliger Bauteile eine gleichmäßige Schmierung der Lauffläche einer Kokille zu ermöglichen.
- Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Strömungswiderstand innerhalb des Verteilungsabschnitts in Richtung der Lauffläche zunehmend und in einem an die Lauffläche anschließenden Abgabebereich des Verteilungsabschnitts parallel zur Lauffläche gleichbleibend ist. Wird Schmiermittel in den Schmiermittelkanal eingebracht, beispielsweise unter Verwendung einer Fluidleitung, verteilt sich dieses zuerst in den Bereichen geringeren Strömungswiderstands des Verteilungsabschnitts und füllt diese Bereiche auf. Erst wenn der Druck weiter erhöht wird, beispielsweise durch die weitere Zufuhr von Schmiermittel, strömt das Schmiermittel weiter in Richtung der Lauffläche und verteilt sich in die Bereiche höheren Strömungswiderstands bis der an die Lauffläche anschließende Abgabebereich erreicht wird. Da im Abgabebereich der Strömungswiderstand parallel zur Lauffläche gleichbleibend ist, entsteht kein bevorzugter Eintrittspunkt für das Schmiermittel, um auf die Lauffläche zu gelangen. Als Konsequenz bewirkt eine weitere Druckerhöhung bzw. Zufuhr von Schmiermittel das gleichmäßige Benetzen der Lauffläche vom gesamten Abgabebereich aus. Vorteilhafterweise erfordert der erfindungsgemäße Schmiermittelkanal weniger als 11, bevorzugterweise weniger als 5 und noch bevorzugterweise nur eine Schmiermittelzuleitung im Bereich des geringeren Strömungswiderstands, da sich aufgrund der unterschiedlichen Strömungswiderstände das Schmiermittel automatisch gleichmäßig in den Bereichen geringeren Strömungswiderstands verteilt. Unterschiedliche Strömungswiderstände können beispielsweise durch bereichsweise unterschiedliche Mäanderstrukturen, Oberflächenrauheiten, Kanaldicken, etc. umgesetzt werden. Aufgrund seiner einfachen Konstruktion lässt sich der Schmiermittelkanal konstruktiv einfach kokilleneinlaufseitig anordnen und ermöglicht bereits zu Beginn des Stranggießens eine verbesserte Schmierung.
- Die gesamte Interaktionsfläche des Gussstrangs mit der Lauffläche kann gleichmäßig geschmiert werden, wenn sich der Abgabebereich umfangsseitig wenigstens abschnittsweise um die Lauffläche erstreckt. Der erfindungsgemäße Schmiermittelkanal kann aufgrund seines Aufbaus einfach einen durchgehenden, umfangseitigen Abgabebereich zur Lauffläche ausbilden, da er durch keine weiteren Bauteile, wie beispielsweise Düsen, unterbrochen wird. Auf diese Weise kann sich der Verteilungsabschnitt umfangsseitig über 10%, bevorzugterweise über 15%, noch bevorzugterweise über 25%, 50% oder 75%, insbesondere über 90% des Laufflächenquerschnitts und bevorzugt über den gesamten Laufflächenquerschnitt erstrecken. Dadurch ist jeder umfangseitige Punkt der Lauffläche für das Schmiermittel über den Abgabebereich gleich zugänglich. Dies ermöglicht einen gleichmäßigen, durchgängigen Schmierfilm zwischen der Lauffläche und dem Gussstrang.
- Alternativ oder ergänzend zu den bereits genannten Maßnahmen kann der Strömungswiderstand innerhalb des Verteilungsabschnitts in Richtung der Lauffläche zunehmen, indem sich der Querschnitt des Schmiermittelkanals im Bereich des Verteilungsabschnitts zur Lauffläche hin verringert.
- Die Schmierung kann fertigungstechnisch einfach und verschleißarm umgesetzt werden, indem der Abgabebereich eine vom restlichen Verteilungsabschnitt abweichende Oberflächenrauheit aufweist, wobei vorzugsweise der Abgabebereich eine höhere Oberflächenrauheit aufweist als der restliche Verteilungsabschnitt. Durch eine abschnittsweise Erhöhung der Oberflächenrauheit, beispielsweise durch Druckluftstrahlung mit festem Strahlmittel, kann der Strömungswiderstand durch einfache handwerkliche Maßnahmen lokal präzise beeinflusst werden, da sich mit der Erhöhung der Oberflächenrauheit Mäanderstrukturen auf den behandelten Teilen des Verteilungsabschnitts ausbilden, die das Schmiermittel passieren muss. Diese Behandlung kann direkt auf der Kokille durchgeführt und gegebenenfalls wiederholt werden, wodurch keine weiteren Bauteile vorgesehen und in weiterer Folge bei Bedarf ausgetauscht werden müssen. Der Abgabebereich kann sich dabei in radialer Richtung über bis zu 100mm, insbesondere über 5mm erstrecken.
- Der Schmiermitteldurchsatz lässt sich bei vereinfachten Fertigungsbedingungen einfach und präzise regeln, indem der Abgabebereich an der ihm gegenüberliegenden Schmiermittelkanalwand anliegt. So kann einfach der Strömungswiderstand in Richtung der Lauffläche erhöht werden, wobei mit weiteren fertigungstechnischen Maßnahmen, wie beispielsweise der Erhöhung der Oberflächenrauheit, einer Änderung des Strömungsquerschnitts oder dem Abgabebereich vorgelagerten Abstandhaltern, umgesetzt werden kann, dass das Schmiermittel nach wie vor zum Abgabebereich und von dort weiter zur Lauffläche gelangen kann. Dadurch kann genau der mögliche Durchsatz an Schmiermittel abhängig vom angelegten Druck eingestellt werden. Damit innerhalb des Schmiermittelkanals nicht nur gute Fließeigenschaften für das Schmiermittel bestehen, sondern auch der Strömungswiderstand beispielsweise durch Druckluftstrahlung mit festem Strahlmittel gut eingestellt werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Kanalwandabschnitte eine Metalloberfläche aufweisen. Dabei spielt es keine Rolle, ob lediglich die Oberflächen der Kanalwandabschnitte aus Metall bestehen, bzw. metallisiert sind, oder ob die Kanalwände insgesamt aus Metall bestehen.
- Um die Inspektion und Wartung der Bauteile zu vereinfachen und dabei gleichzeitig die Schmiereigenschaften weiter zu verbessern, empfiehlt es sich, dass der Abgabebereich in Längsrichtung der Kokille von wenigstens zwei Kokillenbauteilen begrenzt wird. Durch beispielsweise eine Schraubverbindung lassen sich die Kokillenbauteile einfach assemblieren, um durch ihr Zusammenwirken den Schmiermittelkanal zu bilden. Auch lassen sich die Kokillenbauteile so einfach voneinander lösen, wodurch der Verteilungsabschnitt und der Abgabebereich zwischen zwei Arbeitsgängen einfach inspiziert und gewartet werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Ausführung eine vereinfachte Herstellung der Schmiermittelkanalwände, weil diese vor der Assemblierung der einzelnen Bauteile offen zugänglich sind. Dadurch kann der Schmiermittelkanal auch einfach kokilleneinlaufseitig angeordnet werden, indem beispielsweise die Düsenplatte ein Kokillenbauteil bildet. Dies ermöglicht eine Anordnung des Schmiermittelkanals in unmittelbarer Nähe des Eintrittsbereichs des Gießstranges und damit optimierte Schmierungsbedingungen bereits zu Beginn des Stranggusses. Liegt, wie oben beschrieben, der der Lauffläche zugewandte Kanalabschnitt mit höherer Oberflächenrauheit an der ihm gegenüberliegenden Kanalwand des Verteilungsabschnitts an, sinkt der Strömungswiderstand mit steigender Oberflächenrauheit, da das Schmiermittel nur entlang der durch die Rauheit entstehenden Mäanderstrukturen passieren kann. In einer bevorzugten Ausführungsform muss nur eines der beiden Kokillenbauteile bearbeitet werden, um den sich in Richtung der Lauffläche erhöhenden Strömungswiderstand innerhalb des Verteilungsabschnitts zu erreichen. Beispielsweise kann der Verteilungsabschnitt eines Kokillenbauteils bearbeitet werden, während der Verteilungsabschnitt des anderen Kokillenbauteils unbearbeitet bleibt.
- Eine besonders kompakte Bauweise kann erreicht werden, wenn eines der wenigstens zwei Kokillenbauteile die Lauffläche umfasst.
- Insbesondere bei einer mehrteiligen Ausführungsform der Kokille kann unbeabsichtigter Austritt von Schmiermittel verringert und dabei gleichzeitig die Schmiermittelzufuhr präziser geregelt werden, indem der Schmiermittelkanal auf der dem Verteilungsabschnitt gegenüberliegenden Seite von einer Dichtung begrenzt ist. Die Dichtung verhindert dabei, dass Schmiermittel aufgrund des applizierten Drucks zumindest teilweise auf der dem Verteilungsabschnitt gegenüberliegenden, der Lauffläche abgewandten Seite austritt und ermöglicht auch eine druckdichte Verbindung der zusammenwirkenden Kokillenbauteile.
- In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
-
Fig. 1 Eine ausschnittsweise Draufsicht auf ein Kokillenbauteil einer aus zwei Kokillenbauteilen bestehenden Kokille, und -
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II derFig. 1 in einem vergrößerten Maßstab - Eine erfindungsgemäße Kokille zum Stranggießen umfasst eine Lauffläche 1, und einen in die Lauffläche 1 einmündenden Schmiermittelkanal 2, der einen an die Lauffläche 1 anschließenden Verteilungsabschnitt 3 aufweist. Der Verteilungsabschnitt 3 umfasst einen Abgabebereich 4, in dem der Strömungswiderstand parallel zur Lauffläche 1 gleichbleibend ist. Innerhalb des Verteilungsabschnitts 3 nimmt der Strömungswiderstand zu, um eine gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels im Abgabebereich 4 zu induzieren. Dies kann beispielsweise dadurch umgesetzt werden, dass der Abgabebereich 4 einen geringeren Querschnitt und eine andere Oberflächenrauheit aufweist als der dem Abgabebereich 4 vorgelagerten Bereich 5 des Verteilungsabschnitts 3. Zufolge dieser Maßnahmen kann sich der Verteilungsabschnitt 3 umfangseitig um den gesamten Querschnitt einer Lauffläche 1 einer Kokille erstrecken.
- Besonders günstige Fertigungs- und Wartungsbedingungen ergeben sich, wie in der Fig. 3 veranschaulicht, wenn der Schmiermittelkanal 2 nicht einstückig ausgeführt ist, sondern wenn zwei Kokillenbauteile 6, 7 in axialer Längsrichtung der Kokille den Abgabebereich 4 begrenzen. In der vorliegenden Ausführungsform liegen die beiden Kokillenbauteile 6, 7 im Bereich des Abgabebereichs 4 aneinander an. Aufgrund der rauen Oberfläche des Abgabebereichs 4 und der daraus resultierenden Fluidverbindung mit hohem Strömungswiderstand zur Lauffläche 1 kann das mit Druck beaufschlagte Schmiermittel trotz aneinander anliegender Kokillenbauteile 6, 7 vom dem Abgabebereich 4 vorgelagerten Abschnitt 5 auf die Lauffläche 1 gelangen. Im Übrigen verringert sich somit der Querschnitt des Schmiermittelkanals 2 im Bereich des Verteilungsabschnitts 3, und zwar vorzugsweise sprunghaft im Übergangsbereich zwischen dem dem Abgabebereich 4 vorgelagerten Bereich 5 und dem Abgabebereich 4. Umfasst zusätzlich eines der beiden Kokillenbauteile 6 die Lauffläche 1, kann das zweite Kokillenbauteil 7 verhältnismäßig kompakt gebaut und bei Bedarf ausgetauscht werden. Um Schmiermittelverlust zu vermeiden und um die wenigstens zwei Kokillenbauteile 6, 7 druckdicht miteinander zu verbinden, kann die Kokille eine Dichtung 8 umfassen. Diese Dichtung 8 begrenzt den Verteilungsabschnitt 3 des Schmiermittelkanals 2 auf der dem Verteilungsabschnitt 3 gegenüberliegenden Seite. Zur Schmiermittelversorgung kann eine Schmiermittelversorgungsöffnung 9 vorgesehen sein, die über eine Versorgungsleitung 10 gespeist wird.
Claims (9)
- Kokille zum Stranggießen mit einem in die Lauffläche (1) einmündenden Schmiermittelkanal (2), der einen an die Lauffläche (1) anschließenden Verteilungsabschnitt (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand innerhalb des Verteilungsabschnitts (3) in Richtung der Lauffläche (1) zunehmend und in einem an die Lauffläche anschließenden Abgabebereich (4) des Verteilungsabschnitts (3) parallel zur Lauffläche (1) gleichbleibend ist.
- Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abgabebereich (4) umfangsseitig um die Lauffläche (1) erstreckt.
- Kokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Schmiermittelkanals (2) im Bereich des Verteilungsabschnitts (3) zur Lauffläche (1) hin verringert.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgabebereich (4) eine vom restlichen Verteilungsabschnitt (3) abweichende Oberflächenrauheit aufweist.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgabebereich (4) an der ihm gegenüberliegenden Schmiermittelkanalwand anliegt.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgabebereich (4) eine Metalloberfläche aufweist.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgabebereich (4) in Längsrichtung der Kokille von wenigstens zwei Kokillenbauteilen (6, 7) begrenzt wird.
- Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eines der wenigstens zwei Kokillenbauteile (6, 7) die Lauffläche (1) umfasst.
- Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (2) auf der dem Verteilungsabschnitt (3) gegenüberliegenden Seite von einer Dichtung (8) begrenzt ist.
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