EP4480600A1

EP4480600A1 - Kokille mit teilweise beschichteter kokillenplatte

Info

Publication number: EP4480600A1
Application number: EP23180516.9A
Authority: EP
Inventors: Martin POBERER; Jürgen PANWINKLER; Josef MÖRTL
Original assignee: Voestalpine Stahl GmbH
Current assignee: Voestalpine Stahl GmbH
Priority date: 2023-06-21
Filing date: 2023-06-21
Publication date: 2024-12-25
Also published as: EP4731361A1; WO2024260716A1

Abstract

Eine Kokille zum Stranggießen von Metallen wird von Kokillenplatten begrenzt, zwischen denen ein schmelzflüssiges Metall zu einem Metallstrang gegossen wird. Wenigstens eine Kokillenplatte ist zumindest in einer sich in Gießrichtung erstreckenden inneren Zone mit einer auslaufseitigen vollflächigen verschleißfesten Beschichtung versehen. Die Kokillenplatte weist einen einlaufseitigen Bereich auf, der unbeschichtet oder zumindest teilweise mit einem Beschichtungsmuster beschichtet ist. Eine Grenzlinie zwischen dem einlaufseitigen Bereich und der auslaufseitigen vollflächigen Beschichtung ist zumindest abschnittsweise schrägverlaufend gegenüber einer senkrecht zur Gießrichtung orientierten Querrichtung der Kokille.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kokille zum Stranggießen von Metallen.
Stranggießen ist ein kontinuierliches Gießverfahren, bei dem Metall durch eine bodenlose Gießform (Kokille) gegossen wird und am Auslauf der Kokille mit erstarrter Schale und meist noch flüssigem Kern abgezogen wird. Als Metalle können sowohl Eisenlegierungen (beispielsweise Stähle) als auch Nichteisenlegierungen, wie beispielsweise Kupferlegierungen oder Aluminium, stranggegossen werden.
Während Kokillen für kleinere Querschnitte (z.B. zum Gießen von Knüppeln) meist als Rohr oder Formrohr ausgeführte werden, bestehen Kokillen für größere Querschnitte (z.B. zum Gießen von Brammen oder Vorblöcken) oft aus einzelnen Platten.
Im einlaufseitigen Bereich der Kokille muss eine hohe Wärmeabfuhr gewährleistet sein, um einen hohen Durchsatz (hohe Gießgeschwindigkeit) zu ermöglichen. In diesem Bereich bildet sich die Strangschale aus. Im weiteren Verlauf der Kokille kann eine geringere Wärmeabfuhr toleriert werden, während höhere Anforderungen an die Verschleißfestigkeit der Kokillenwände gestellt werden.
In einem Bereich der Kokille, in dem sich die Strangschale bildet und noch dünn ist, besteht die Gefahr des Aufreißens der dünnen Strangschale. Für eine hohe Produktionssicherheit sollte diese Gefahr möglichst geringgehalten werden.
Es ist bekannt, Kokillenplatten im auslaufseitigen Bereich mit einer verschleißfesten Beschichtung zu versehen, um den beim Gießprozess auftretenden Plattenverschleiß zu reduzieren und gegebenenfalls eine verbesserte Gleitfähigkeit der Oberfläche zu schaffen.
Die Beschichtung reduziert die Wärmeabfuhr im auslaufseitigen Bereich, was jedoch aufgrund der geringeren Anforderungen in diesem Bereich toleriert werden kann.
Im Übergangsbereich zwischen dem unbeschichteten Bereich der Kokillenplatte und der Beschichtung kann es zu einer übermäßigen Abnutzung der Kokillenplatte kommen. Die Abnutzung tritt hauptsächlich im unbeschichteten Teil kurz vor dem Übergang zur Beschichtung auf. Auch wenn die restliche Kokillenplatte noch keinerlei Schäden aufweist, kann es vorkommen, dass dieser Bereich der Platte so stark beschädigt ist, dass die gesamte dem Strang zugewandte Oberfläche der Kokillenplatte nachgearbeitet werden muss.
CN 110076306 A beschreibt eine ganzflächig beschichtete Kokillenplatte mit unterschiedlichen Beschichtungsstärken im einlaufseitigen und auslaufseitigen Bereich.
EP 3 213 838 B1 beschreibt eine Kokillenplatte, die im einlaufseitigen Bereich mit Füllmaterial-Abschnitten realisiert ist, um dort eine geringere oder höhere Wärmeabfuhr zu erzielen. Die Kokillenplatte kann mit einer Beschichtung versehen sein, die auch im einlaufseitigen Bereich vorhanden ist.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, eine verschleißoptimierte Kokille zu schaffen, die die Anforderungen an die Wärmeabfuhr erfüllt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Demnach wird eine Kokille zum Stranggießen von Metallen von Kokillenplatten begrenzt, zwischen denen ein schmelzflüssiges Metall zu einem Metallstrang gegossen wird. Wenigstens eine Kokillenplatte ist zumindest in einer sich in Gießrichtung erstreckenden inneren Zone mit einer auslaufseitigen, vollflächigen, verschleißfesten Beschichtung versehen. Die Kokillenplatte weist einen einlaufseitigen Bereich auf, der unbeschichtet oder zumindest teilweise mit einem Beschichtungsmuster beschichtet ist. Eine Grenzlinie zwischen dem einlaufseitigen Bereich und der auslaufseitigen vollflächigen Beschichtung ist zumindest abschnittsweise schrägverlaufend gegenüber einer senkrecht zur Gießrichtung orientierten Querrichtung der Kokille.
Durch den unbeschichteten oder zumindest teilweise mit einem Beschichtungsmuster beschichteten einlaufseitigen Bereich wird erreicht, dass dort eine hohe Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Die vollflächige, verschleißfeste Beschichtung im auslaufseitigen Bereich ermöglicht es, diesen mechanisch höher beanspruchten Bereich vor Verschleiß wirksam zu schützen. Dabei wird durch die zumindest abschnittsweise schrägverlaufende Grenzlinie zwischen den beiden Bereichen erreicht, dass sich der Übergang vom weicheren, unbeschichteten in den härteren, vollflächig beschichteten Bereich über eine gewisse Distanz erstreckt, über die eine zunehmende Stützung der Strangschale in Gießrichtung realisiert wird. Dies verhindert, dass es in Gießrichtung vor der Grenzlinie zu einer übermäßigen Abnutzung des einlaufseitigen unbeschichteten Bereichs kommt, welche bei einer normal zur Gießrichtung (d.h. in Querrichtung der Kokille) verlaufenden Grenzlinie auftritt.
Insbesondere kann durch diese Maßnahme verhindert werden, dass eine Kokillenplatte bereits nach relativ kurzer Einsatzdauer im Bereich kurz vor der Grenzlinie Schäden aufweist und nachgearbeitet (z.B. nachgeschweißt) werden muss, auch wenn die restliche Kokillenplatte noch keine Schäden aufweist. Mit anderen Worten wird durch die zumindest abschnittsweise Schrägstellung der Grenzlinie der verschleißkritische Bereich der Kokille kurz vor der (üblicherweise in Querrichtung verlaufenden) Grenzlinie entschärft.
Außerdem kann die zumindest abschnittsweise Schrägstellung der Grenzlinie die Gefahr eines Aufreißens der Strangschale möglicherweise verringern.
Die Grenzlinie kann eine Mehrzahl von schräg in Gießrichtung aufsteigenden Linienflanken und eine Mehrzahl von schräg in Gegengießrichtung abfallenden Linienflanken enthalten, wobei aufsteigende und abfallende Linienflanken abwechselnd angeordnet sind. Derartige Strukturen ermöglichen es, die durch die Beschichtung bewirkte Stützung der Strangschale über eine gewisse Übergangsregion zunehmend aufzubauen.
Ein Winkel zwischen einer aufsteigenden Linienflanke und einer abfallenden Linienflanke kann beispielsweise zwischen 40° und 140°, insbesondere 70° und 110° betragen. Durch die Wahl des Winkels kann die Länge der Übergangsregion beeinflusst werden.
Beispielsweise kann die Grenzlinie zumindest abschnittsweise einen gezackten, welligen, zinnenförmigen oder in anderer Form in Gießrichtung variierenden Grenzlinienverlauf enthalten.
Eine Variationshöhe des Grenzlinienverlaufs gemessen in Gießrichtung als Abstand zwischen einlaufseitigen und auslaufseitigen Umkehrstellen des Grenzlinienverlaufs kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 30 und 200 mm, insbesondere 60 und 150 mm, liegen. Die Variationshöhe kann der Länge der Übergangsregion, in der die Stützung der Strangschale (zumindest in der inneren Zone) auf 100% aufgebaut wird, entsprechen.
Gemessen in Querrichtung der Kokille kann eine Variationsbreite des Grenzlinienverlaufs, gemessen als Abstand zwischen benachbarten auslaufseitigen Umkehrstellen des Grenzlinienverlaufs, in einem Bereich zwischen 30 und 200 mm, insbesondere 60 und 150 mm, liegen. Somit kann beispielsweise eine Variationsbereite eingestellt werden, die im Wesentlichen (z.B. mit einer Abweichung gleich oder kleiner als 50% oder 30% oder 20% oder 10%) der Variationshöhe des Grenzlinienverlaufs entspricht. Es ist jedoch auch möglich, die Variationsbreite deutlich abweichend von der Variationshöhe zu wählen.
Der einlaufseitige Bereich kann in der sich in Gießrichtung erstreckenden inneren Zone (die sich auch über die gesamte Plattenbreite erstrecken kann) vollständig unbeschichtet sein, es ist jedoch auch möglich, dass dieser Bereich zumindest teilweise mit einem Beschichtungsmuster beschichtet ist, welches beispielsweise streifenförmige Beschichtungsstrukturen aufweist. Das Beschichtungsmuster ermöglicht es, bereits im einlaufseitigen Bereich vor der Übergangsregion eine partielle Stützung der Strangschale zu realisieren.
Sofern das Beschichtungsmuster streifenförmige Beschichtungsstrukturen aufweist, können diese so gestaltet sein, dass sie sich schneiden.
Durch sich schneidende streifenförmige Beschichtungsstrukturen oder auch in anderer Weise lässt sich erreichen, dass das Beschichtungsmuster ein Array aus inselförmigen, unbeschichteten Feldern der Kokillenplatte definiert. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn Randlinien von Feldern schrägverlaufend gegenüber der Querrichtung der Kokille orientiert sind. Damit lässt sich die verschleißreduzierende Wirkung von schrägverlaufenden Grenzlinien zwischen beschichteten und unbeschichteten Bereichen auch lokal auf die unbeschichteten Felder der Kokillenplatte im Beschichtungsmuster anwenden.
Insbesondere ist es möglich, dass der gesamte Grenzlinienverlauf und/oder sämtliche Randlinien von Feldern keinerlei in Querrichtung orientierte Abschnitte aufweisen.
Beispiele und Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen einander entsprechende oder ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsbeispiele können selektiv kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und/oder sie können selektiv weggelassen werden, wenn sie nicht als unbedingt erforderlich beschrieben werden.

Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels einer Kokille.
Figur 2 zeigt ein Diagramm, in welchem die gewünschte lokale Wärmestromdichte in Abhängigkeit der Kokillenlänge aufgetragen ist.
Figur 3 zeigt ein erstes Beispiel einer Kokillenplatte mit unbeschichteten und beschichteten Bereichen in Draufsicht.
Figuren 4A bis 4C zeigen beispielhafte Verläufe der Grenzlinie zwischen dem unbeschichteten Bereich und dem beschichteten Bereich.
Figur 5 zeigt ein zweites Beispiel einer Kokillenplatte mit unbeschichteten und beschichteten Bereichen in Draufsicht.
Figur 6 zeigt ein drittes Beispiel einer Kokillenplatte mit unbeschichteten und mit einem Beschichtungsmuster beschichteten Bereichen in Draufsicht.

Figur 1 zeigt in beispielhafter Weise einen Querschnitt durch eine Kokille 100. The Kokille 100 ist eine Gießform, mittels welcher aus schmelzflüssigem Metall 110 ein Metallstrang 120 gebildet wird. Der Prozess ist kontinuierlich, d.h. das schmelzflüssige Metall 110 wird beispielsweise mittels eines Gießrohrs 130 in den einlaufseitigen Bereich 101 der Kokille 100 eingeleitet, aus der der Metallstrang 120 in einem auslaufseitigen Bereich 102 austritt. Der austretende Metallstrang 120 hat eine Form, die durch die Gießform (Kokille 100) vorgegeben ist.
Innerhalb der Kokille 100 bildet sich durch die Abkühlung an den Kokillenwänden bereits im einlaufseitigen Bereich 101 eine Strangschale 122 aus, die im auslaufseitigen Bereich 102 eine ausreichende Stabilität aufweisen muss, um den Metallstrang 120 nach Austritt aus der Kokille 100 weiter prozessieren zu können, beispielsweise zu führen und dabei gegebenenfalls in einem großen Bogen umzulenken. Die Strangschale 122, umgibt den flüssigen Kern (schmelzflüssiges Metall 110) des Metallstrangs 120, der üblicherweise auch austrittseitig der Kokille 100 noch vorhanden ist. Nach dem Durcherstarren des Metallstrangs 120 kann dieser dann in einzelne Brammen geschnitten werden (nicht dargestellt).
Die Kokille 100 kann beispielsweise vier Kokillenplatten aufweisen, die die Kokille 100 in sämtliche Richtungen quer zur Gießrichtung begrenzen. Bekannt ist ein Aufbau aus zwei sich gegenüberliegenden Breitseitenplatten und zwei sich gegenüberliegenden Schmalseitenplatten. Breitseitenplatten und Schmalseitenplatten können senkrecht zueinander orientiert sein, d.h. die Kokille 100 kann einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Bei den in Figur 1 dargestellten Platten 105, 106 kann es sich alternativ sowohl um einander gegenüberliegende Breitseitenplatten als auch um einander gegenüberliegende Schmalseitenplatten handeln.
Breitseitenplatten 105, 106 weisen eine größere Ausdehnung in Querrichtung als Schmalseitenplatten 105, 106 auf. Im Folgenden wird ohne Einschränkung der Allgemeinheit die Erfindung anhand von Breitseitenplatten erläutert.
Figur 2 veranschaulicht anhand verschiedener Stähle die Anforderungen an die Wärmeabfuhr in einer Kokille 100 entlang der Kokillenlänge (in mm). Im Bereich direkt unterhalb des Gießspiegels (Meniskus M) wird eine hohe Wärmeabfuhr benötigt, siehe den eingekreisten Bereich. Im auslaufseitigen Bereich 102 kann die Wärmeabfuhr geringer sein, wobei hier jedoch aufgrund der sich bereits stabil ausgebildeten Strangschale höhere Anforderungen an die Verschleißfestigkeit der Platten 105, 106 gestellt sind.
Die Darstellung in Figur 2 bezieht sich auf eine Stahlsorte mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (in Meter pro Minute) in der Kokille 100 gegossen wird. Qualitativ ähnliche Anforderungen können für sämtliche Metalle und/oder Kokillen 100 gelten. Je höher die Gießgeschwindigkeit ist, desto höher sind die Anforderungen an die Fähigkeit der Kokille 100, insbesondere im einlaufseitigen Bereich 101 Wärme effektiv abtransportieren zu können.
Figur 3 zeigt ein erstes Beispiel einer Kokillenplatte 105_1. Die Kokillenlänge (entspricht der Länge der Kokillenplatte 105_1) ist mit KL bezeichnet. Die Breite der Kokillenplatte 105_1 beträgt B. Die Gießrichtung verläuft in Richtung der Kokillenlänge KL.
Der einlaufseitige Bereich 101 der Kokillenplatte 105_1 ist in dem hier gezeigten Beispiel unbeschichtet (unbeschichtete Bereiche sind schraffiert dargestellt). Er grenzt an einen auslaufseitigen Bereich 102 an, der vollflächig beschichtet (ohne Schraffur gezeigt) ist. In dem in Figur 3 gezeigten Beispiel erstrecken sich beide Bereiche über die gesamte Breite B der Kokillenplatte 105_1.
Eine Grenzlinie G zwischen dem einlaufseitigen, unbeschichteten Bereich 101 und dem auslaufseitigen, beschichteten Bereich 102 ist zumindest abschnittsweise schrägverlaufend gegenüber der Querrichtung (Breite) der Kokille 100. In dem hier dargestellten Beispiel weist die Grenzlinie G ausschließlich schrägverlaufende Abschnitte auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Grenzlinie G auch normal zur Gießrichtung (d.h. in Querrichtung) orientierte Abschnitte aufweist.
Beispielsweise kann die Grenzlinie G zumindest in einer sich in Gießrichtung erstreckenden inneren Zone Z eine Mehrzahl von schräg in Gießrichtung aufsteigenden Linienflanken G1 und eine Mehrzahl von schräg in Gegengießrichtung abfallenden Linienflanken G2 enthalten oder allein aus solchen Linienflanken gebildet sein. Dabei können die aufsteigenden und abfallenden Linienflanken G1, G2 abwechselnd auftreten. Insbesondere kann die Grenzlinie G zumindest in der inneren Zone Z zick-zack-förmig realisiert sein, wie dies in Figur 3 beispielhaft gezeigt ist.
Ein Winkel α zwischen einer aufsteigenden Linienflanke G1 und einer abfallenden Linienflanke G2 kann beispielsweise zwischen 40° und 140°, vorzugsweise 70° und 110° betragen.
Weitere den Grenzlinienverlauf charakterisierende Merkmale können eine Variationshöhe VH und eine Variationsbreite VB der Grenzlinie G sein. Die Variationshöhe VH wird in Gießrichtung als Abstand zwischen einlaufseitigen und auslaufseitigen Umkehrstellen des Grenzlinienverlaufs G gemessen. Die Variationsbreite VB ergibt sich als Abstand zwischen benachbarten auslaufseitigen Umkehrstellen des Grenzlinienverlaufs G.
Sowohl die Variationshöhe VH als auch die Variationsbreite VB können über einen weiten Bereich variieren. Insbesondere können sie jeweils beispielsweise in einem Bereich zwischen 30 und 200 mm, vorzugsweise insbesondere 60 und 150 mm liegen.
Die Variationshöhe VH kann im Wesentlichen gleich der Variationsbreite VB sein, es ist jedoch auch möglich, dass die Variationshöhe VH größer oder - wie in dem in Figur 3 gezeigten Beispiel - kleiner als die Variationsbreite VB ist.
Die innere Zone Z kann beispielsweise gleich oder größer als 50% oder 60% oder 70% oder 80% oder 90% der Breite B der Kokillenplatte 105_1 sein oder der gesamten Breite (100%) Kokillenplatte 105_1 entsprechen.
Die Figuren 4A bis 4C zeigen weitere mögliche Grenzlinienverläufe G zwischen dem einlaufseitigen Bereich 101 und dem auslaufseitigen Bereich 102 der Kokille 100. Sämtliche Grenzlinienverläufe G können periodisch sein. Die Periodenlänge kann entlang dem Grenzlinienverlauf konstant sein oder variieren. Die Periodenlänge entspricht der in Figur 3 anhand eines zick-zack-förmigen Grenzlinienverlaufs G erläuterten Variationsbreite VB (die zwischen verschiedenen Umkehrstellen ebenfalls variieren kann).
Figur 4A zeigt einen welligen Grenzlinienverlauf G. Möglich ist auch ein Grenzlinienverlauf G, der an den auslaufseitigen Umkehrstellen Spitzen aufweist und an den einlaufseitigen Umkehrstellen mit Rundungen versehen ist, siehe Figur 4B. Ebenso ist es möglich, die auslaufseitigen Umkehrstellen durch Rundungen zu realisieren und die einlaufseitigen Umkehrstellen als Spitzen auszubilden. Allgemein können die einlaufseitigen und/oder auslaufseitigen Umkehrstellen beispielsweise stumpfwinklig, spitzwinklig, gebogen, spitzgebogen oder flachbogig ausgeführt sein.
Figur 4C zeigt ein weiteres Beispiel eines Grenzlinienverlaufs G, welches zinnenartig ausgeführt ist, wobei die einzelnen Zinnen trapezförmig bzw. mit schrägverlaufenden Seitenwandabschnitten gebildet sind.
Ferner veranschaulicht Figur 4C in beispielhafter Weise, dass die Grenzlinie G abschnittsweise auch in Querrichtung der Kokille 100 verlaufen kann. Ein Grenzlinienverlauf G, welcher sowohl in Querrichtung verlaufende Abschnitte als auch schrägverlaufende Abschnitte aufweist, ist für sämtliche hier beispielhaft dargestellten Grenzlinienverläufe G möglich. Die Umkehrstellen des Grenzlinienverlaufs G der Figur 4C sind als die in Querrichtung verlaufenden Abschnitte der Grenzlinie realisiert, d.h. beispielsweise nicht durch Umkehrpunkte (wie z.B. in den Figuren 4A und 4B gezeigt), sondern durch geradlinige Umkehrabschnitte gebildet.
Die in den Figuren 4A bis 4C gezeigten beispielhaften Grenzlinienverläufe G können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
In der Übergangsregion der Länge VH in Gießrichtung baut sich die Stützung der Strangschale 122 durch die Beschichtung zumindest in der inneren Zone von 0% (wenn der einlaufseitige Bereich 101 wie in Figur 3 gezeigt ohne Beschichtungsmuster ausgeführt ist) kontinuierlich auf 100% auf. Die Übergangsregion kann auch als ein zumindest in der inneren Zone Z teilweise beschichteter Bereich beschrieben werden, welcher unbeschichtete Freibereiche aufweist, die sich in Gießrichtung verjüngen.
Figur 5 zeigt in Draufsicht eine Kokillenplatte 105_2, die sich von der Kokillenplatte 105_1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass sich die Beschichtung (nicht schraffierter Bereich) in den Randbereichen der Kokillenplatte 105_2 bis zum einlaufseitigen Rand der Kokillenplatte 105_2 erstreckt. Da in den Randbereichen der Kokillenplatte 105_2 aufgrund der dort vorhandenen weiteren Kokillenplatten (z.B. Schmalseiten-Kokillenplatten) günstigere Voraussetzungen für eine hohe Wärmeabfuhr vorliegen, kann in den Randbereichen auch im einlaufseitigen Bereich 101 eine Beschichtung möglich sein. Wie in Figur 3 ist jedoch auch bei diesem Beispiel eine innere Zone Z vorhanden, innerhalb welcher die Grenzlinie G zwischen den Bereichen 101 und 102 zumindest abschnittsweise schrägverlaufend gegenüber der Querrichtung der Kokillenplatte 105_2 ist.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kokillenplatte 105_3, die sich von der Kokillenplatte 105_2 der Figur 5 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass der einlaufseitige Bereich 101 zumindest teilweise (in dem hier gezeigten Beispiel vollständig) mit einem Beschichtungsmuster beschichtet ist.
Das Beschichtungsmuster weist beispielsweise streifenförmige Beschichtungsstrukturen S auf. Die Beschichtungsstrukturen S können jedoch auch gekrümmt oder in anderer Form realisiert sein.
Die Beschichtungsstrukturen S können sich schneiden. Beispielsweise kann dadurch ein Array-förmiges Beschichtungsmuster aus inselförmigen, unbeschichteten Feldern F der Kokillenplatte 105_3 gebildet werden.
Das Beschichtungsmuster kann - wie in Figur 6 beispielhaft dargestellt - regelmäßig sein. In diesen und in anderen Fällen kann es einen konstanten Beschichtungsflächenanteil (bzw. einen konstanten Anteil an nicht beschichteter Fläche (z.B. gegeben durch die Felder F) aufweisen.
In der bereits beschriebenen Weise ist auch hier eine Grenzlinie G zwischen dem einlaufseitigen Bereich 101 und der auslaufseitigen vollflächigen Beschichtung (Bereich 102) zumindest abschnittsweise schrägverlaufend gegenüber der Querrichtung der Kokillenplatte 105_3. Dabei können Randlinien von Feldern F schrägverlaufend gegenüber der Querrichtung der Kokillenplatte 105_3 orientiert sein. Insbesondere ist es möglich, dass sämtliche Randlinien von Feldern F schrägverlaufend gegenüber der Querrichtung der Kokillenplatte 105_3 orientiert sind. Randlinien von Feldern F können zumindest abschnittsweise den Grenzlinienverlauf zwischen dem einlaufseitigen Bereich 101 und dem auslaufseitigen Bereich 102 bilden.
Bei dem in Figur 6 dargestellten Beispiel erfolgt schon im einlaufseitigen Bereich 101 durch die dort vorhandenen Beschichtungsstrukturen eine verstärkte Stützung des Metallstrangs 120. Wie in den vorhergehenden Beispielen tritt auch hier eine Übergangsregion der Länge VH in Gießrichtung auf, über welche die Stützung des Metallstrangs 120 von einem durch das Beschichtungsmuster vorgegebenen Beschichtungsflächenanteil kontinuierlich auf 100% zunimmt.
Die Kokillenplatten 105, 105_1, 105_2, 105_3, 106 können aus einem gut wärmeableitenden Material, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (z.B. einer Kupfer-Silizium-Legierung oder einer Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierung) bestehen. Die Beschichtung kann eine Metallbeschichtung, beispielsweise aus einer Nickel-Basislegierung oder einer Chrom-Basislegierung sein. Insbesondere kann die Beschichtung eine NiCrBSi-Legierung sein. Alternativ kann die Beschichtung beispielsweise aus einem Karbid- oder einem Keramikmaterial gebildet sein. Die Beschichtung ist so in die Kokillenplatte 105, 105_1, 105_2, 105_3, 106 eingesetzt, dass die Oberfläche der (unbeschichteten) Kokillenplatte 105, 105_1, 105_2, 105_3, 106 und die Oberfläche der Beschichtung stufenfrei aneinander angrenzen.
Die Beschichtung weist in der Regel eine höhere Härte als das weiche Plattenmaterial auf. Beispielsweise kann die Beschichtung eine Hartstoffbeschichtung sein oder es können Hartstoffe (z.B. Karbide) in der Beschichtung enthalten sein, die die Verschleißfestigkeit der Beschichtung erhöhen.
Die Dimensionen KL und B der Kokillenplatte 105, 105_1, 105_2, 105_3, 106 können in weiten Bereichen variieren. Beispielsweise kann die Länge KL der Kokillenplatte 105, 105_1, 105_2, 105_3, 106 etwa 900 mm betragen. Die Breite B der Kokillenplatte 105, 105_1, 105_2, 105_3, 106 ist sehr variabel und kann beispielsweise zwischen 1750 und 2480 mm liegen. Es sind auch Plattenbreiten B bis zu etwa 4000 mm möglich.
Durch die Realisierung einer Übergangsregion mit kontinuierlich steigendem Anteil der Beschichtungsfläche kann in der beschriebenen Weise eine scharfe Trennung von weich zu hart entlang einer in Querrichtung verlaufenden Grenzlinie vermieden werden. Stattdessen wir eine Übergangsregion mit geringerer lokaler Abnutzung entlang der variierenden Grenzlinie G geschaffen. Ferner wird möglicherweise auch die Gefahr des Aufreißens der dünnen Strangschale 122 reduziert, wodurch die Produktionssicherheit (geringere Durchbruchsgefahr der Strangschale 122 bzw. Stranghaut) erhöht wird.
Darüber hinaus kann durch ein Beschichtungsmuster mit z.B. schachbrettartig (siehe Figur 6) oder wabenförmig unbeschichteten Feldern F im einlaufseitigen Bereich 101 der Kokille 100 eine gute Wärmeabfuhr bei gleichzeitig guter Verschleißbeständigkeit erreicht werden. Durch schräg verlaufende Randlinien von Feldern F können die genannten Vorteile schrägverlaufender Grenzlinienabschnitte auch im einlaufseitigen Bereich 101 erreicht werden.
Sämtliche der hier beispielhaft dargestellten Maßnahmen insbesondere in Bezug auf den Grenzlinienverlauf G und das (optionale) Beschichtungsmuster können miteinander kombiniert werden.
Ferner muss das Beschichtungsmuster, sofern vorhanden, nicht den gesamten einlaufseitigen Bereich 101 überdecken. Vielmehr kann im einlaufseitigen Bereich 101 beispielsweise ein oberer Teilbereich beginnend am einlaufseitigen Ende der Kokillenplatte unbeschichtet sein und das Beschichtungsmuster (z.B. die streifenförmige Beschichtungsstrukturen S) erst in einem in Gießrichtung folgenden Bereich realisiert sein. Genauso gut ist es möglich, dass ein Beschichtungsmuster am einlaufseitigen Ende der Kokillenplatte vorhanden ist und zwischen dem Beschichtungsmuster und der Grenzlinie G wie in Figur 3 ein vollständig unbeschichteter Plattenbereich existiert.

Claims

Kokille zum Stranggießen von Metallen, wobei die Kokille von Kokillenplatten begrenzt wird, zwischen denen ein schmelzflüssiges Metall zu einem Metallstrang gegossen wird, wobei
wenigstens eine Kokillenplatte, insbesondere wenigstens zwei einander gegenüberliegende Kokillenplatten, zumindest in einer sich in Gießrichtung erstreckenden inneren Zone mit einer auslaufseitigen, vollflächigen, verschleißfesten Beschichtung versehen ist und einen einlaufseitigen Bereich aufweist, der unbeschichtet oder zumindest teilweise mit einem Beschichtungsmuster beschichtet ist, und
eine Grenzlinie zwischen dem einlaufseitigen Bereich und der auslaufseitigen vollflächigen Beschichtung zumindest abschnittsweise schrägverlaufend gegenüber einer senkrecht zur Gießrichtung orientierten Querrichtung der Kokille ist.
Kokille nach Anspruch 1, wobei die Grenzlinie eine Mehrzahl von schräg in Gießrichtung aufsteigenden Linienflanken und eine Mehrzahl von schräg in Gegengießrichtung abfallenden Linienflanken enthält, wobei aufsteigende und abfallende Linienflanken abwechselnd angeordnet sind.
Kokille nach Anspruch 2, wobei ein Winkel zwischen einer aufsteigenden Linienflanke und einer abfallenden Linienflanke zwischen 40° und 140°, insbesondere 70° und 110° beträgt.
Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grenzlinie zumindest abschnittsweise einen gezackten, welligen, zinnenförmigen oder in anderer Form in Gießrichtung variierenden Grenzlinienverlauf enthält.
Kokille nach Anspruch 4, wobei eine Variationshöhe des Grenzlinienverlaufs, gemessen in Gießrichtung als Abstand zwischen einlaufseitigen und auslaufseitigen Umkehrstellen des Grenzlinienverlaufs, in einem Bereich zwischen 30 und 200 mm, insbesondere 60 und 150 mm liegt.
Kokille nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Variationsbreite des Grenzlinienverlaufs, gemessen in Querrichtung der Kokille als Abstand zwischen benachbarten auslaufseitigen Umkehrstellen des Grenzlinienverlaufs, in einem Bereich zwischen 30 und 200 mm, insbesondere 60 und 150 mm liegt.
Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der einlaufseitige Bereich zumindest teilweise mit dem Beschichtungsmuster beschichtet ist, welches streifenförmige Beschichtungsstrukturen aufweist.
Kokille nach Anspruch 7, wobei sich streifenförmige Beschichtungsstrukturen schneiden.
Kokille nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Beschichtungsmuster ein Array aus inselförmigen, unbeschichteten Feldern der Kokillenplatte definiert.
Kokille nach Anspruch 9, wobei Randlinien von Feldern schrägverlaufend gegenüber der Querrichtung der Kokille orientiert sind.
Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Metallbeschichtung, insbesondere aus einer Nickelbasislegierung oder einer Chrombasislegierung, eine Karbid- oder eine Keramikbeschichtung ist.
Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kokille von vier Kokillenplatten begrenzt wird, nämlich von zwei sich gegenüberliegenden Schmalseitenplatten und zwei sich gegenüberliegenden Breitseitenplatten, wobei die Kokillenplatte eine Breitseitenplatte ist.
Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kokille zum Stranggießen von Stahllegierungen vorgesehen ist.