EP4686515A1 - Kokille für stranggiessanlage und stranggussanlage - Google Patents

Kokille für stranggiessanlage und stranggussanlage

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Publication number
EP4686515A1
EP4686515A1 EP24197309.8A EP24197309A EP4686515A1 EP 4686515 A1 EP4686515 A1 EP 4686515A1 EP 24197309 A EP24197309 A EP 24197309A EP 4686515 A1 EP4686515 A1 EP 4686515A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
recesses
continuous casting
inner mold
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24197309.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Wimmer
Bernhard Winkler-Ebner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP4686515A1 publication Critical patent/EP4686515A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0406—Moulds with special profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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
    • B22D11/049—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for direct chill casting, e.g. electromagnetic casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055—Cooling the moulds

Definitions

  • the present invention relates to the field of metallurgical plants, specifically a mold for a continuous casting plant.
  • the invention relates to a mold for continuous casting of a metal product, preferably for casting billets or ingots, which has a tubular structure.
  • the mold consists of an inner mold with circumferentially closed side walls, which have a predetermined wall thickness, and an outer cooling medium jacket that circumferentially encloses the inner mold.
  • the mold has a longitudinal length of at least 500 mm, and the mold defines a region in which the meniscus (M) of the liquid metal is located during continuous casting.
  • At least one cooling channel (2a) for the flow of coolant is provided between the cooling medium jacket and the inner mold.
  • the invention relates to a continuous casting plant.
  • Pipe molds are typically used for formats up to a size of approximately 350x350mm and casting speeds up to 6m/min.
  • a 160x160mm format is used, particularly in high-speed systems, with a maximum casting speed of approximately 5-6 m/min.
  • very high temperatures of up to 370°C occur in the meniscus area of the mold's inner wall. These temperatures can lead to damage, such as cracks on the hot side, even after only a short period of use of the mold tube.
  • An effective reduction of these temperatures is only possible by reducing the wall thickness of the copper tube.
  • the wall thickness of the mold tube is about 10% of the format dimensions; thus, for a 160x160mm format, the copper wall thickness is approximately 16mm.
  • reducing the wall thickness results in increased deformation of the copper tube due to primary water pressure.
  • the water pressure can reach up to 15 bar. Therefore, for larger formats, the wall thickness is often reduced.
  • the wall thickness is increased accordingly to minimize deformation of the mold tube.
  • increasing the wall thickness also raises the temperatures within the mold at a given casting speed.
  • high and often inhomogeneous temperatures in the copper wall generate further deformation and corresponding stresses within the mold tube.
  • the object of the invention is to provide a mold which ensures a reduction in the copper wall temperature while simultaneously minimizing deformation of the copper tube due to the cooling medium pressure.
  • the problem is solved by providing the inner mold in the meniscus region with at least two, preferably at least four, circumferential recesses of a certain width.
  • the sum of the circumferential widths of the recesses is at least 40%, preferably at least 50%, and particularly preferably at least 70% of the inner circumference of the inner mold.
  • the recesses have a length of at least 10%, preferably 15%, more preferably 20%, particularly preferably 25%, and most preferably 30% of the length of the mold.
  • the recesses are designed with a depth such that the remaining wall thickness of the inner mold in the region of the recess is at least 9 mm, preferably at least 8 mm, and most preferably at least 7 mm.
  • the widths of the recesses can be designed differently, but in order to achieve the desired cooling effect, the sum of the widths of the recesses in the circumferential direction should have a value of at least 40%.
  • the inner circumference of the inner mold is measured on the side that comes into contact with the liquid metal during continuous casting.
  • the reduction of the mold wall thickness in the area of the meniscus – with a length of at least 10% of the mold length – is achieved by creating suitable depressions.
  • Recesses are milled into the mold wall. These recesses can be designed, for example, as slots or rounded indentations. The design of the recesses generally depends on the size and cross-sectional shape of the inner mold. A minimum wall thickness of 7–9 mm is desired in the area of the recesses.
  • the inner mold is preferably made of copper.
  • the recesses in the inner mold are open at the top; a bore located in the wall of the inner mold that has no opening in the circumferential direction, but only on the end face, is not considered a recess within the meaning of this invention. Water is a preferred cooling medium for such molds.
  • the recesses begin at a distance below the upper edge of the inner mold, where this distance corresponds to 30% to 50% of the distance between the meniscus and the upper edge of the inner mold. To ensure optimal cooling at the meniscus, the recesses begin above it.
  • displacement bodies are arranged directly on the cooling medium jacket in the area of at least 50%, preferably 100%, of the recesses, wherein the displacement bodies form a displacement jacket cooling channel with the recesses and the inner mold, with a predetermined gap.
  • Displacement bodies can be used in recesses to define the flow cross-section and thus achieve a desired flow velocity of the cooling medium.
  • the specified gap depends essentially on the flow velocities of the cooling medium that are to prevail in the displacement jacket cooling channel.
  • the flow velocities of the cooling medium in the meniscus area should be on the order of at least 10 m/s.
  • a preferred embodiment provides that the displacement bodies are inserted into a displacement jacket which surrounds the inner mold in the circumferential direction and has slots in the area of the recesses in order to establish a defined recess cooling channel between displacement body and inner mold and a displacement jacket cooling channel between displacement jacket and inner mold.
  • a suitable design provides that the displacement bodies and the displacement jacket are arranged in such a way that the cooling medium can only flow through the recessed cooling channels. This means that no cooling medium flows in the areas between the recesses.
  • the displacement jacket closes off the displacement jacket cooling channel, so no cooling medium flows there.
  • displacement bodies are detachably connected to the cooling medium jacket, preferably by screws.
  • a preferred embodiment provides that the recess cooling channel is adjusted such that the flow velocity is at least as high, preferably higher, than in a region before and/or after the recesses; preferably the flow velocity in the recess channel is at least 10 m/s, preferably at least 12 m/s, and most preferably 15 m/s.
  • the side walls of the inner mold below the meniscus, preferably below the recesses are at least partially curved inwards in the circumferential direction; preferably, a maximum normal distance of the curved side wall from the straight shape is 0.3%-5% of the respective width of the side walls.
  • the side walls therefore press slightly into the extrusion.
  • the side walls of the inner mold could be straight in the upper area, and then develop an increasingly pronounced bulge towards the mold exit. This bulge, i.e., the maximum normal deviation from the assumed straight contour, could correspond to 0.5 to 5% of a side width.
  • the side walls of the inner mold below the meniscus, preferably below the recesses are at least partially curved inwards in the longitudinal direction; preferably, the maximum normal distance of the side wall in the longitudinal direction from the straight shape is 0.2%-2% of the length of the mold.
  • the recesses have a rounding along the circumferential direction with a radius of at least 2 mm, preferably at least half the width of the recess, and/or a rounding in the longitudinal direction with a radius of at least 2 mm, preferably in a range of two to ten times the Width of the depression. These rounded edges ensure a more even flow of the cooling medium.
  • the cross-sectional shape of the mold is a polygon, preferably an octagon, preferably with equal side lengths, a rectangle and/or a square or a circle.
  • the task is also solved by a continuous casting plant, which includes a mold with a previously described design.
  • a suitable design provides that the continuous casting plant is equipped with a cooling medium pump and a control device for adjusting cooling medium velocities in the area of the depressions of at least 10m/s.
  • FIG. 1 - 5 A mold 1 is shown, which is surrounded by the inner mold 2 and a cooling medium jacket 3 in the circumferential direction UR. Recesses 4 are arranged in the inner mold 2, extending in the longitudinal direction LR. In this embodiment, displacement bodies 5, which are attached to the cooling medium jacket 3, are arranged in the area of the recesses 4 and project into the recesses. Furthermore, in this embodiment, a displacement jacket 6 is present between the cooling medium jacket 3 and the inner mold 2, in which the displacement bodies 5 are inserted into slots and project into the recesses 4. In the Fig. 2 An enlarged view of the recesses 4 and the displacement body 5 is shown. The inner mold 2 has a wall thickness W, and the remaining wall thickness Wv in the recesses results, with a gap S between the inner mold and the displacement body 4.
  • the recesses have a width B and a radius Rb in the lateral direction.
  • the sum of all widths B of the recesses 4 in the circumferential direction UR should be at least 40% of the inner circumference of the inner mold 2 in order to achieve the desired cooling effect.
  • the recess 4 has a radius RI in the longitudinal direction LR. This allows for a more uniform flow of coolant within the mold.
  • a displacement cooling channel 4a forms between the recess 4 and the displacement body 5. The flow velocity can be adjusted by the size of the gap between the recess 4 and the displacement body 5.
  • a cooling channel 3a is formed upstream and downstream of the recesses 4 by the cooling medium jacket 3 and the inner mold 2.
  • Figure 1 shows an embodiment with a curved side wall 2b.
  • This curved side wall has a maximum normal distance 2c of the curved side wall from the straight form in the circumferential direction UR of 0.3%–5% of the respective width of the side walls Bs.
  • the mold 1 is shown and the meniscus M is indicated.
  • the mold 1 has a length L. It can be seen that the recesses 4 are arranged over a length L1 in the area of the meniscus. In a subsequent area with a length L2, the inner mold 2 is designed without recesses.
  • the recesses 4 in the area of the meniscus M achieve a higher cooling effect and simultaneously give the inner mold the necessary stability against deformation.
  • the recesses begin at a distance A from an upper edge 2a of the inner mold. This distance A preferably corresponds to 30% to 50% of the distance D between the upper edge 2a and the meniscus M.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der metallurgischen Anlagen, konkret eine Kokille für eine Stranggussanlage.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin eine Kokille zur Verfügung zu stellen, welche eine Reduzierung der Kupferwandtemperatur bei gleichzeitig kleinen Deformationen des Kupferrohres zufolge des Kühlmediumdruckes gewährleistet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Bereich des Meniskus die Innenkokille in Umfangsrichtung, zumindest zwei, bevorzugt zumindest vier Vertiefungen, mit einer Breite aufweisen. Alle in Umfangsrichtung addierten Breiten der Vertiefungen weisen einen Wert von mindestens 40%, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt zumindest 70% eines Innenumfangs der Innenkokille auf. Die Vertiefungen weisen eine Länge von zumindest 10% der Länge der Kokille auf. Die Vertiefungen sind mit einer Tiefe ausgestaltet, dass die verbleibende Wandstärke der Innenkokille im Bereich der Vertiefung zumindest 9mm, bevorzugt zumindest 8mm, ganz besonders bevorzugt zumindest 7mm aufweist.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der metallurgischen Anlagen, konkret eine Kokille für eine Stranggussanlage.
  • Einerseits betrifft die Erfindung eine Kokille zum Stranggießen eines Metallprodukts, bevorzugt zum Vergießen von Knüppel oder Vorblöcken, welche einen rohrförmigen Aufbau aufweist. Die Kokille besteht aus einer Innenkokille mit in Umfangsrichtung geschlossenen Seitenwänden, welche eine vorgegebene Wandstärke aufweist und einem äußeren Kühlmediummantel, welcher die Innenkokille in Umfangsrichtung umschließt. Die Kokille weist in einer Längsrichtung eine Länge von zumindest 500mm auf, wobei die Kokille einen Bereich definiert in welchem sich während des Stranggießens der Meniskus (M) des flüssigen Metalls befindet. Zwischen dem Kühlmediummantel und der Innenkokille ist zumindest ein Kühlkanal (2a) zum Durchströmen von Kühlmittel vorhanden.
  • Andererseits betrifft die Erfindung eine Stranggussanlage.
    • Stand der Technik
  • Rohrkokillen werden üblicherweise für Formate bis zu einer Größe von bis ca. 350x350mm und Gießgeschwindigkeiten bis zu 6m/min eingesetzt.
  • Beispielsweise wird ein Format 160x160mm insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsanlagen mit einer maximalen Gießgeschwindigkeit von ca. 5-6m/min betrieben. Bei diesen hohen Gießgeschwindigkeiten treten im Bereich des Meniskus an der Kokilleninnenwand sehr hohe Temperaturen von bis zu 370°C auf, welche bereits nach einer kurzen Einsatzzeit des Kokillenrohres zu Beschädigungen, wie beispielsweise Rissen an der Heißseite, führen können. Eine effektive Reduktion der Temperaturen ist nur mittels einer verringerten Wandstärke des Kupferrohres möglich. Üblicherweise beträgt die Wandstärke des Kokillenrohres ca. 10% der Formatabmessung, also bei einem Format von 160x160mm beträgt die Kupfer Wandstärke ca. 16mm. Allerdings hat eine Verringerung der Wandstärke eine erhöhte Deformation des Kupferrohres zufolge eines Primär-Wasserdruckes zur Folge. Bei Kokillen, die für höhere Gießgeschwindigkeiten vorgesehen sind, kann der Wasserdruck bis zu 15 bar ansteigen. Bei größeren Formaten wird deshalb die Wandstärke entsprechend erhöht, um die Deformationen des Kokillenrohres gering zu halten. Eine Vergrößerung der Wandstärke erhöht aber auch die Temperaturen in der Kokille bei einer gegebenen Gießgeschwindigkeit. Neben dem Primärwasserdruck generieren auch hohe und meist inhomogene Temperaturen in der Kupferwand zusätzliche Deformationen und entsprechende Spannungen im Kokillenrohr.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt darin eine Kokille zur Verfügung zu stellen, welche eine Reduzierung der Kupferwandtemperatur bei gleichzeitig kleinen Deformationen des Kupferrohres zufolge des Kühlmediumdruckes gewährleistet.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Bereich des Meniskus die Innenkokille in Umfangsrichtung, zumindest zwei, bevorzugt zumindest vier Vertiefungen, mit einer Breite aufweisen. Alle in Umfangsrichtung addierten Breiten der Vertiefungen weisen einen Wert von mindestens 40%, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt zumindest 70% eines Innenumfangs der Innenkokille auf. Die Vertiefungen weisen eine Länge von zumindest 10%, bevorzugt 15%, noch bevorzugter 20%, besonders bevorzugt 25%, ganz besonders bevorzugt 30% der Länge der Kokille auf. Die Vertiefungen sind mit einer Tiefe ausgestaltet, dass die verbleibende Wandstärke der Innenkokille im Bereich der Vertiefung zumindest 9mm, bevorzugt zumindest 8mm, ganz besonders bevorzugt zumindest 7mm aufweist.
  • Die Breiten der Vertiefungen können unterschiedlich ausgestaltet sein, damit die gewünschte Kühlwirkung erzielt werden kann sollte aber die Summe der Breite der Vertiefungen in Umfangsrichtung mindestens einen Wert von 40% aufweisen.
  • Der Innenumfang der Innenkokille wird an jener Seite gemessen, welche während des Stranggießens Kontakt mit dem flüssigen Metall hat.
  • Der höchste Wärmeeintrag in der Innenkokille tritt im Bereich des Meniskus auf, wo noch keine oder nur eine sehr dünne Strangschale vorhanden ist. Die maximale Temperatur in der Innenkokille tritt in weiterer Folge knapp unterhalb des Meniskus auf. Deshalb ist es sinnvoll nur in diesem Bereich die Wandstärke in geeigneter Weise zu reduzieren. Außerhalb dieses Bereiches kann es sogar sinnvoll sein, die Wandstärke geringfügig zu erhöhen, um bei Schnellgießkokillen generell eine Verbesserung der thermischen Stabilität zu erzielen.
  • Die Verringerung der Kokillenwandstärke im Bereich des Meniskus - mit einer Länge von zumindest 10% der Länge der Kokille - erfolgt dabei in der Form, dass geeignete Vertiefungen in die Kokillenwand gefräst werden. Diese Vertiefungen können beispielsweise in Form von Schlitzen oder ausgerundeten Vertiefungen ausgeführt werden. Die Ausführung der Vertiefungen hängt dabei generell von einer Formatgröße und einer Querschnittsform der Innenkokille ab. Im Bereich der Vertiefungen wird eine minimale Wandstärke von 7 - 9mm angestrebt. Die Innenkokille besteht bevorzugt aus Kupfer. Die Vertiefungen in der Innenkokille sind nach oben offen, eine Bohrung, welche in der Wand der Innenkokille liegt und in Umfangsrichtung keine Öffnung aufweist, sondern nur auf der Stirnseite, ist keine Vertiefung im Sinne dieser Erfindung. Ein bevorzugtes Kühlmedium für solche Kokillen ist Wasser.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform beginnen die Vertiefung in einem Abstand unterhalb einer Oberkante der Innenkokille, wobei der Abstand 30% bis 50% einer Distanz zwischen Meniskus und Oberkante Innenkokille entspricht. Damit beim Meniskus bereits die optimale Kühlwirkung herrscht wird der Beginn der Vertiefungen bereits oberhalb des Meniskus angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Bereich von zumindest 50%, bevorzugt bei 100%, der Vertiefungen direkt am Kühlmediummantel Verdrängungskörper angeordnet, wobei die Verdrängungskörper einen Verdrängungsmantelkühlkanal mit den Vertiefungen und der Innenkokille bilden, mit einem vorgegebenen Spalt.
  • In Vertiefungen können Verdrängungskörper eingesetzt werden, die den Strömungsquerschnitt definieren und damit zu einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums führen.
  • Der vorgegebene Spalt hängt im Wesentlichen davon ab, welche Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmediums im Verdrängungsmantelkühlkanal herrschen sollen.
  • Auf diese Weise wird die Wärmeabfuhr im Gießspiegelbereich erhöht und die Temperatur der Innenkokille verringert. Vorzugsweise sollen die Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmediums im Bereich des Meniskus in der Größenordnung von zumindest 10 m/s liegen.
  • Eine bevorzugts Ausführungsform sieht vor, dass die Verdrängungskörper in einen Verdrängungsmantel, welcher die Innenkokille in Umfangsrichtung umgibt und im Bereich der Vertiefungen Schlitze aufweist, eingesetzt werden, um einen definierten Vertiefungskühlkanal zwischen Verdrängungskörper und Innenkokille und ein Verdrängungsmantelkühlkanal zwischen Verdrängungsmantel und Innenkokille einzustellen.
  • Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass die Verdrängungskörper und der Verdrängungsmantel derart angeordnet, dass Kühlmedium ausschließlich in den Vertiefungskühlkanälen durchströmen kann. Dies bedeutet, dass in den Bereichen zwischen den Vertiefungen kein Kühlmedium fließt.
  • In dieser Ausführung wird durch den Verdrängungsmantel der Verdrängungsmantelkühlkanal verschlossen, dort fließt also kein Kühlmedium.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Verdrängungskörper mit dem Kühlmediummantel lösbar verbunden, bevorzugt verschraubt, werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Vertiefungskühlkanal derart eingestellt wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit zumindest gleich groß, bevorzugt größer, ist als in einem Bereich vor den Vertiefungen und/oder nach den Vertiefungen, bevorzugt beträgt die Strömungsgeschwindigkeit im Vertiefungskanal zumindest 10m/s, bevorzugt zumindest 12m/s, ganz besonders bevorzugt 15m/s.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Seitenwände der Innenkokille unterhalb des Meniskus, bevorzugt unterhalb der Vertiefungen, in Umfangsrichtung zumindest teilweise nach innen gewölbt ausgeführt, bevorzugt beträgt ein maximale Normalabstand der gewölbten Seitenwand von der geraden Form 0,3%-5% einer jeweiligen Breite der Seitenwände.
  • Die Seitenwände drücken also leicht in den Strang. Die Seitenwände der Innenkokille könnte im oberen Bereich noch gerade ausgeführt sein, und dann in Richtung Kokillenaustritt mit einer immer stärker werdenden Ausbauchung versehen werden. Die Ausbauchung, also der maximale Normalabstand von der jeweils geradlinig angenommenen Kontur könnte 0,5 bis 5 % einer Seitenbreite entsprechen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform die Seitenwände der Innenkokille unterhalb des Meniskus, bevorzugt unterhalb der Vertiefungen, in Längsrichtung zumindest teilweise nach innen gewölbt ausgeführt sind, bevorzugt beträgt ein maximaler Normalabstand der Seitenwand in Längsrichtung von der geraden Form 0,2%-2% der Länge der Kokille.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform weisen die Vertiefungen entlang der Umfangsrichtung eine Ausrundung mit einem Radius von zumindest 2 mm, bevorzugt zumindest die halbe Breite der Vertiefung, auf und/oder in Längsrichtung eine Ausrundung mit einem Radius von zumindest 2 mm, bevorzugt in einem Bereich der zweifachen bis zehnfachen Breite der Vertiefung, auf. Durch diese Ausrundungen wird eine gleichmäßigere Strömung des Kühlmediums erreicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführung weist eine Querschnittsform der Kokille ein Polygon, bevorzugt ein Oktagon, bevorzugt mit jeweils gleichen Seitenlängen, ein Rechteck und/oder ein Quadrat oder ein Kreis ist.
  • Die Aufgabe wird auch durch Stranggussanlage gelöst, die eine Kokille mit einer zuvor beschriebenen Ausführung umfasst.
  • Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass die Stranggussanlage mit einer Kühlmediumpumpe und einer Steuereinrichtung, zum Einstellen von Kühlmediumgeschwindigkeiten im Bereich der Vertiefungen von zumindest 10m/s, ausgestattet ist.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:
    • Fig 1 - 5
    eine schematische Darstellung einer Kokille mit Vertiefungen im Bereich des Meniskus,
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • In Fig. 1 - 5 ist eine Kokille 1 gezeigt, welche die Innenkokille 2 und von einem Kühlmediummantel 3 - in Umfangsrichtung UR - umgeben ist. In der Innenkokille 2 sind Vertiefungen 4 angeordnet, welche sich in Längsrichtung LR erstrecken. In dieser Ausführungsvariante sind Verdrängungskörper 5, welche am Kühlmediummantel 3 befestigt sind, im Bereich der Vertiefungen 4 angeordnet, diese ragen in die Vertiefungen hinein. Des Weiteren ist in dieser Ausführungsvariante ein Verdrängungsmantel 6 zwischen dem Kühlmediummantel 3 und der Innenkokille 2 vorhanden, in welchem die Verdrängungskörper in Schlitze eingelegt sind und die Verdrängungskörper 5 ragen in die Vertiefungen 4 hinein. In der Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht der Vertiefungen 4 und der Verdrängungskörper 5 gezeigt. Die Innenkokille 2 weist dabei eine Wandstärke W auf und in den Vertiefungen ergibt sich dann eine verbleibende Wandstärke Wv, wobei sich zwischen der Innenkokille und dem Verdrängungskörper 4 ein Spalt S ergibt.
  • Die Vertiefungen weisen eine Breite B und in Breitenrichtung einen Radius Rb auf. Die Summe aller Breiten B der Vertiefungen 4 in Umfangsrichtung UR soll zumindest 40% des Innenumfangs der Innenkokille 2 betragen, um die gewünschte Kühlwirkung zu erlangen.
  • In der Fig. 3 weist die Vertiefung 4 in Längsrichtung LR einen Radius RI auf. Dies ermöglicht deine gleichmäßigere Strömung eines Kühlmittels innerhalb der Kokille. Ein Verdrängungskühlkanal 4a bildet sich zwischen der Vertiefung 4 und dem Verdrängungskörper 5. Durch die Größe des Spalts zwischen Vertiefung 4 und Verdrängungskörper 5 kann die Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Vor und nach den Vertiefungen 4 wird ein Kühlkanal 3a durch den Kühlmediumsmantel 3 und die Innenkokille 2 gebildet.
  • In der Fig. 4 ist eine Ausführungsform mit einer gewölbten Seitenwand 2b dargestellt. Diese gewölbte Seitenwand weist in Umfangsrichtung UR eine maximale Normalabstand 2c der gewölbten Seitenwand von der geraden Form 0,3%-5% einer jeweiligen Breite der Seitenwände Bs.
  • In der Fig. 5 ist die Kokille 1 dargestellt und der Meniskus M angedeutet. Die Kokille 1 weist eine Länge L auf. Es ist zu sehen, dass im Bereich des Meniskus über eine Länge L1 die Vertiefungen 4 angeordnet sind. In einem nachfolgenden Bereich mit einer Länge L2 ist die Innenkokille 2 ohne Vertiefungen ausgeführt. Durch die Vertiefungen 4 in dem Bereich des Meniskus M wird eine höhere Kühlwirkung erreicht und gleichzeitig wird weist die Innenkokille die nötige Stabilität gegenüber Deformationen auf. Die Vertiefungen beginnen in einem Abstand A von einer Oberkante 2a der Innenkokille. Dieser Abstand A entspricht bevorzugt 30% bis 50% der Distanz D zwischen Oberkante 2a und Meniskus M.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kokille
    2
    Innenkokille
    2a
    Oberkante
    2b
    Seitenwand
    2c
    Maximaler Normalabstand
    3
    Kühlmediummantel
    3a
    Kühlkanal
    4
    Vertiefung
    4a
    Vertiefungskühlkanal
    5
    Verdrängungskörper
    6
    Verdrängungsmantel
    A
    Abstand
    B
    Breite
    Bs
    Breite der Seitenwände
    D
    Distanz
    L
    Länge der Kokille
    L1
    Länge der Vertiefungen
    L2
    Länge nachfolgender Bereich
    LR
    Längsrichtung
    M
    Meniskus
    Rb
    Radius in Breitenrichtung
    RI
    Radius in Längsrichtung
    S
    Spalt
    UR
    Umfangsrichtung
    W
    Wandstärke
    Wv
    Verbleibende Wandstärke

Claims (13)

  1. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts, bevorzugt zum Vergießen von Knüppel oder Vorblöcken, welche einen rohrförmigen Aufbau aufweist, mit einer Innenkokille (2) mit in Umfangsrichtung (UR) geschlossenen Seitenwänden (2b), welche eine vorgegebene Wandstärke (W) aufweist und einem äußeren Kühlmediummantel (3), welcher die Innenkokille (2) in Umfangsrichtung (UR) umschließt, die Kokille (2) weißt in einer Längsrichtung (LR) eine Länge von zumindest 500mm auf, wobei die Kokille (2) einen Bereich definiert in welchem sich während des Stranggießens der Meniskus (M) des flüssigen Metalls befindet, wobei zwischen dem Kühlmediummantel (3) und der Innenkokille (2) zumindest ein Kühlkanal (3a) zum Durchströmen von Kühlmittel vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Meniskus (M) die Innenkokille (2) in Umfangsrichtung (UR), zumindest zwei, bevorzugt zumindest vier Vertiefungen (4) angeordnet sind, wobei die Vertiefungen (4) Breiten (B) aufweisen, alle in Umfangsrichtung (UR) addierten Breiten (B) der Vertiefungen (4) ergeben einen Wert von mindestens 40%, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt zumindest 70% eines Innenumfangs der Innenkokille (2), und eine Länge (L1) der Vertiefungen (4) weist zumindest 10%, bevorzugt 15%, noch bevorzugter 20%, besonders bevorzugt 25%, ganz besonders bevorzugt 30%der Länge (L) der Kokille (1) auf, wobei die Vertiefungen (4) mit einer Tiefe derart ausgestaltet sind, dass die verbleibende Wandstärke (Wv) im Bereich der Vertiefung zumindest 9mm, bevorzugt zumindest 8mm, ganz besonders bevorzugt zumindest 7mm aufweist.
  2. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefung (4) beginnen in einem Abstand (A) unterhalb einer Oberkante (2a) der Innenkokille (2), wobei der Abstand (A) 30% bis 50% einer Distanz (D) zwischen Meniskus (M) und Oberkante (2a) Innenkokille (2) entspricht.
  3. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von zumindest 50%, bevorzugt bei 100%, der Vertiefungen (4) direkt am Kühlmediummantel (3) Verdrängungskörper (5) angeordnet sind, wobei die Verdrängungskörper (5) einen Vertiefungskühlkanal (4a) mit den Vertiefungen (4) der Innenkokille (2) bilden, mit einem vorgegebenen Spalt (S).
  4. Kokille zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach einem der Ansprüche 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungskörper (5) aus einem Verdrängungsmantel (6), welcher die Innenkokille (2) in Umfangsrichtung (UR) umgibt und im Bereich der Vertiefungen (4) Schlitze aufweist in welchen Verdrängungskörper (5) eingesetzt werden, um einen definierten Vertiefungskühlkanal (4a) zwischen Verdrängungskörper (5) und Vertiefungen (4) der Innenkokille (2) und ein Verdrängungsmantelkühlkanal zwischen Verdrängungsmantel (6) und Innenkokille (2) einzustellen.
  5. Kokille zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungskörper (5) und der Verdrängungsmantel (6) derart angeordnet sind, dass Kühlmedium ausschließlich in den Vertiefungskühlkanälen (4) durchströmen kann.
  6. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungskörper (5) mit dem Kühlmediummantel (3) lösbar verbunden, bevorzugt verschraubt, werden.
  7. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach einem der Ansprüche 3 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertiefungskühlkanal (4a) derart eingestellt wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit zumindest gleich groß, bevorzugt größer, ist als im Kühlkanal (3a) in einem Bereich vor den Vertiefungen (4) und/oder nach den Vertiefungen (4), bevorzugt beträgt die Strömungsgeschwindigkeit im Vertiefungskühlkanal (4a) zumindest 10m/s, bevorzugt zumindest 12m/s, ganz besonders bevorzugt 15m/s.
  8. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (2b) der Innenkokille (2) unterhalb des Meniskus (M), bevorzugt unterhalb der Vertiefungen (4), in Umfangsrichtung (UR) zumindest teilweise nach innen gewölbt ausgeführt sind, bevorzugt beträgt ein maximaler Normalabstand (2c) der gewölbten Seitenwand (2b) von der geraden Form 0,3%-5% einer jeweiligen Breite (Bs) der Seitenwände (2b).
  9. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts, nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (2b) der Innenkokille (2) unterhalb des Meniskus (M), bevorzugt unterhalb der Vertiefungen (4), in Längsrichtung (LR) zumindest teilweise nach innen gewölbt ausgeführt sind, bevorzugt beträgt ein maximale Normalabstand der gewölbten Seitenwand (2b) in Längsrichtung (LR) von der geraden Form 0,2%-2% der Länge (L) der Kokille.
  10. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) in Umfangsrichtung (UR) eine Ausrundung mit einem Radius (R) von zumindest 2 mm, bevorzugt zumindest die halbe Breite (B) der Vertiefung (4) aufweisen. und/oder in Längsrichtung (LR) eine Ausrundung mit einem Radius ( RI) von zumindest 2 mm, bevorzugt in einem Bereich der zweifachen bis zehnfachen Breite (B) der Vertiefung (4) aufweisen.
  11. Kokille (1) zum Stranggießen eines Metallprodukts nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsform der Innenkokille (2) ein Polygon, bevorzugt ein Oktagon, bevorzugt mit jeweils gleichen Seitenlängen, ein Rechteck und/oder ein Quadrat oder ein Kreis ist.
  12. Stranggussanlage, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kokille (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  13. Stranggussanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Kühlmediumpumpe und einer Steuereinrichtung zum Einstellen von Kühlmediumgeschwindigkeiten im Bereich der Vertiefungen (4) von zumindest 10m/s.
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