EP4701796A1 - Kokillenkörper - Google Patents

Abstract

Kokillenkörper (1) zum Stranggießen von Metall, mit einer Längsrichtung L zwischen einem oberen Ende (4) und einem unteren Ende (5), wobei zumindest ein Teilbereich der Außenfläche (6) des Kokillenkörpers (1) zur Verbesserung der Kühlung mit einer Kühlstruktur (7) versehen ist. Die Kühlstruktur (7) weist wenigstens einen V-förmigen Bereich mit zwei in einem Öffnungswinkel zueinanderstehenden Schenkeln und einer Spitze auf, wobei die Spitze zum unteren Ende (5) gerichtet ist.

Description

Kokillenkörper

Die Erfindung betrifft einen Kokillenkörper zum Stranggießen von Metallen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 .

Kokillenkörper zum Stranggießen von Metall begrenzen alleine (Kokillenrohr) oder in Verbindung mit weiteren Kokillenkörpern (Kokillenplatten) einen Formhohlraum mit einem oberen Ende und mit einem in Gießrichtung unteren Ende. Der Kokillenkörper wird außenseitig gekühlt. Kokillenkörper bestehen zumeist aus Kupfer und haben die Aufgabe, Wärme der Metallschmelze von der Kokilleninnenseite zur Kokillenaußenseite zu transportieren. Hierbei spielt der Wärmeübergangskoeffizient von der Kokillenaußenseite in das Kühlmedium eine entscheidende Rolle. Das Kühlmedium ist in der Regel Wasser, das in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. Es fließt hierbei mit Strömungsgeschwindigkeit in typischerweise zwischen 6 und 14 m/s und teilweise auch noch etwas schneller an der Außenfläche des Kokillenkörpers turbulent entlang. Wärmestromdichten im Bereich des Gießspiegels von 3 bis 7 MW/m² sind üblich. Das Kühlwasser ist mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 m/s mit der Kokillenaußenwand in Berührung und erwärmt sich in dieser Zeit zwischen 6 und 12 K. Dabei liegen die Temperaturen an der Außenwand der Kokille üblicherweise bei 120 bis 300°C und innen bei ca. 250 bis 450°C. Die Wandstärken der Kokillenkörper sind formatabhängig. Sie betragen bei Kokillenrohren in der Regel 8 bis 12 % des Gießformats und weisen somit einen Abstand zum Kühlwasser von 10 bis maximal 35 mm auf. Kokillenrohre haben typischerweise eine Länge zwischen 700 mm und 1200 mm.

Die DE 195 08 169 C5 offenbart eine Kokille zum Stranggießen von Metallen, bei welcher die kühlseitige Oberfläche mit einer Struktur mit unterschiedlichen Formen und/oder Vertiefungen versehen ist. Die Vertiefungen wirken sich auf die Turbulenz der Strömung aus. Sie vergrößern die Kokillenaußenoberfläche und damit die Kühlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Kokillenkörper zum Stranggießen von Metallen hinsichtlich der Kühlleistung zu verbessern.

Diese Aufgabe ist bei einem Kokillenkörper mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Kokillenkörper zum Stranggießen von Metallen besitzt eine Längsrichtung zwischen einem oberen Ende und einem in Gießrichtung unteren Ende. Zumindest ein Teilbereich der Außenfläche des Kokillenrohrs ist zur Verbesserung der Kühlung mit einer Kühlstruktur versehen. Die Kühlstruktur weist wenigstens einen V- förmigen Bereich mit zwei in einem Öffnungswinkel zueinanderstehenden Schenkeln und mit einer Spitze auf, wobei die Spitze zum unteren Ende des Kokillenrohrs gerichtet ist. Die Orientierung der Spitze des V-förmigen Bereichs ist insbesondere entgegen der Strömungsrichtung des Kühlmediums gerichtet. Der V-förmige Bereich ist als Nut in der Außenfläche ausgebildet und weist eine Nutbreite und eine Nuttiefe auf.

Es werden durch die V-förmigen Bereiche im Bereich der Grenzschicht zwischen der Außenfläche und dem turbulent vorbeiströmenden Kühlmedium Makrostrukturen geschaffen, die das Kühlmedium stärker verwirbeln und so einen erhöhten Wärmeübergang und Wärmeabtransport von der Kokillenrohrwand in das Kühlmedium bewirken.

Die geometrisch definierten V-förmigen Bereiche können aus strömungstechnischer Sicht als Barrieren bezeichnet werden. Es handelt sich nicht um einzelne punktuelle Vertiefungen, sondern um V-förmige Strukturen definierter Länge und Gestalt, die anders als punktartige Vertiefungen nicht seitlich von dem Kühlmittel umströmt werden können, sondern nur überströmt/durchströmt werden können. In diesem Sinne bilden die V-förmigen Bereiche „Stolperdrähte“ für die Strömung. Es handelt sich infolgedessen auch nicht um eine Rauhigkeitsstruktur, sondern um Vertiefungen an den Außenflächen des Kokillenkörpers im Sinne von Wellen- oder Kanalstrukturen bzw. Nuten größer Länge. Insbesondere ist die getreckte Länge jedes einzelnen V- förmigen Bereichs größer als die Breite einer Seite einer Außenfläche eines Kokillenrohrs. Die gestreckte Länge ist die Länge, die von einem Endpunkt des V- förmigen Bereichs zu seinem anderen Endpunkt gemessen wird, wenn man dem Verlauf des V-förmigen Bereichs folgt.

Der Effekt eines Stolperdrahtes zur Erzeugung einer turbulenten Strömung kann wiederholt werden, indem mehrere der erfindungsgemäßen V-förmigen Bereiche in Längsrichtung des Kokillenkörpers hintereinander und/oder quer zur Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Quer zur Längsrichtung meint insbesondere im 90° Winkel zu Längsrichtung. Der Begriff „quer“ umfasst auch von 90° abweichende Winkel, ausgenommen 0° und 180°.

Der eingestellte Abstand der V-förmigen Bereiche in Längsrichtung führt zur Erzeugung von zusätzlichen Turbulenzen und Verwirbelungen, insbesondere nahe der Oberfläche des Kokillenkörpers. Darüber hinaus wird durch die V-förmigen Bereich e die Oberfläche der Außenseite des Kokillenkörpers vergrößert. Diese Faktoren führen zu einer Verbesserung der Kühlwirkung.

Bei in Längsrichtung hintereinander angeordneten V-förmigen Bereichen kommt es in Längsrichtung zu Überlappungen einer oder mehrerer der V-förmigen Bereiche, je nachdem, wie groß ein Öffnungswinkel der V-förmigen Bereiche ist. Vorzugsweise liegt der Öffnungswinkel der V-förmigen Bereiche in einem Bereich von 30° bis 150°, gemessen von Schenkel zu Schenkel. Der Öffnungswinkel setzt sich aus den beiden Schenkelwinkeln zusammen, die jeweils auf die Längsrichtung des Kokillenkörpers bezogen sind. Die Schenkelwinkel betragen daher jeweils 15° bis 75°. Bevorzugt sind die Schenkelwinkel gleich groß. Die Schenkelwinkel können allerdings auch voneinander abweichen.

Es ist möglich, mehrere der in Längsrichtung hintereinander angeordneten V-förmigen Bereiche quer zur Strömungsrichtung bzw. quer zur Längsrichtung nebeneinander anzuordnen. Die Anzahl der quer zur Längsrichtung nebeneinander angeordneten V- förmigen Bereiche kann 1 bis 50, insbesondere 1 bis 10 betragen. Vorzugsweise ist die Anzahl der nebeneinander angeordneten V-förmigen Bereich kleiner als 5, bevorzugt werden 3 V-förmige Bereiche.

Die nebeneinander angeordneten V-förmigen Bereiche können miteinander verbunden sein und eine Wellenstruktur bilden. Die Wellenstruktur kann gleichmäßig sein, d.h. alle Öffnungswinkel der V-förmigen Bereiche der Wellenstruktur sind gleich. Grundsätzlich kann ein einheitlicher Öffnungswinkel für alle V-förmigen Bereiche eines Kokillenrohrs vorgesehen sein. Dadurch können parallele Strukturen geschaffen werden, die mit relativ geringen Abständen zueinander an der Außenfläche angeordnet sein können. In diesem Fall verlaufen die Schenkel zweier in Längsrichtung hintereinander angeordneter V-förmiger Bereiche parallel zueinander.

Der V-förmige Bereich ist als Nut in der Außenfläche ausgebildet. Die Nut besitzt eine quer zur Längsrichtung der Nut gemessene Nutbreite und eine Nuttiefe. Die Nutbreite liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 10 mm und die Nuttiefe in einem Bereich von 0,1 bis 2 mm. Vorzugsweise liegt die Nuttiefe bei mindestens 0,3 mm. Im Sinne der Erfindung sind aber auch Nuttiefen von mindestens 0,1 mm nicht mehr der Größenordnung von Rauheiten zuzuordnen, sondern funktional dem Bereich von Stolperdrähten. Die Nutbreite und die Nuttiefe sind vorzugsweise über die gesamte Länge der Nut konstant. Alternativ variiert die Nuttiefe und oder die Nutbreite in Anpassung an die lokalen Kühleigenschaften.

Die Nuten können einen gerundeten oder rechteckigen oder auch trapezförmigen Querschnitt haben. Dementsprechend kann die Nuttiefe bei einem rechteckigen Querschnitt konstant sein. Bei einem gerundeten Querschnitt ist die Nuttiefe in der Mitte der Nut am größten. Bei einem trapezförmigen Querschnitt kann die Nuttiefe auf einer von Kühlmittel angeströmten Seite der Nut größer sein als auf der anderen Seite der Nut. Das Kühlmittel überströmt gewissermaßen die erste Seite und verwirbelt innerhalb des tiefsten Bereiches der Nut, um dann über den ansteigenden Nutgrund auf der anderen Seite wieder aus der Nut herauszuströmen und der nachfolgenden Nut zuzuströmen. Generell gilt, dass die Nuten neben der Vergrößerung der Oberfläche den Effekt haben, dass ein mittlerer Abstand zwischen dem Kühlmittel und der zu der zu kühlenden Oberfläche, d.h. der Innenseite des Kokillenkörpers reduziert wird. Dadurch wird die Kühlwirkung lokal erhöht.

Der Abstand der parallel zueinander verlaufenden Schenkel benachbarter V-förmiger Bereiche entspricht bevorzugt mindestens der Nutbreite. Er beträgt vorzugsweise 2 bis 10 mm. Der Abstand ist so zu wählen, dass zusätzliche Mikroturbulenzen nahe der Oberfläche erzeugt werden. Diese Turbulenzen erhöhen die Kühlwirkung.

Eine besonders große Wärmemenge ist im Meniskusbereich einer Kokille, d.h. des Kokillenkörpers abzuleiten, wobei der Meniskusbereich der dem oberen Ende benachbart ist. Der Meniskusbereich ist der Bereich, in dem sich beim Gießen der Gießspiegel der Metallschmelze befindet. Die Kühlstruktur soll sich daher über maximal 30 % der Länge, benachbart zum oberen Ende, erstrecken. Im weiteren Bereich des Kokillenrohrs sind die erfindungsgemäßen Kühlstrukturen nicht erforderlich. Es ist daher fertigungstechnisch günstiger, Kühlstrukturen nur in einem Bereich von etwa 30 % der Länge benachbart zum oberen Ende anzuordnen. Die Kühlstruktur sollte zudem in einem Abstand von weniger als 50 mm vom oberen Ende des Kokillenrohrs beginnen.

In einer besonderen Ausführungsform der Kühlstruktur wird diese zu den Seiten, d.h. z.B. in Richtung zu Ecken eines Kokillenrohrs oder in Richtung zu Randseiten einer Kokillenplatte verlängert, wobei die Tiefe der Nuten zu den Seiten hin abnimmt. In gleicher Weise kann die Kühlstruktur auch in Gießrichtung verlängert werden, d.h. bei inkrementell abnehmender Tiefe der Nuten. Dadurch wird ein sanfterer Übergang zwischen Bereichen mit und ohne Kühlstruktur geschaffen. Die Kühlstruktur kann sich in diesem Fall auch über größere Bereiche als die oben genannten 30% im Meniskusbereich bzw. 30 % unterhalb des errechneten Gießspiegels des Kokillenkörpers erstrecken.

Ergänzend oder optional kann der V-förmige Bereich in Gießrichtung auch schmaler werden, indem die Schenkel nach und nach kürzer ausgeführt werden, so dass sie geometrisch unbeträchtlicher, d.h. kleiner und ggf. auch weniger tief ausgeführt werden.

Wenn der Kokillenkörper als Kokillenplatte ausgeführt ist, können mehrere Teilbereiche mit der beschriebenen Kühlstruktur versehen werden, insbesondere Hotspots, in denen die Wärmebelastung besonders hoch ist. Solche Teilbereiche können im Abstand von 30 % der Länge der Kokillenplatte beginnen oder auch benachbart zum unteren Ende angeordnet sein.

Eine besondere Ausführung kann bei runden Kokillenrohren realisiert sein, nämlich eine über 360° im Bereich des Meniskus umlaufende Kühlstruktur, so dass die Kühlstruktur über den gesamten Umfangsbereich angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Kokillenrohr ist insbesondere zur Herstellung von rechteckigen Formatquerschnitten vorgesehen. In diesem Fall besitzt das Kokillenrohr eine Außenfläche mit mehreren Seiten. Kühl Strukturen können auf mehreren der Seiten, insbesondere auf allen Seiten, angeordnet sein. Grundsätzlich ist es möglich, dass auf allen Seiten identische Kühlstrukturen angebracht sind. Die Erfindung berücksichtigt allerdings auch, dass die Seiten unterschiedliche Kühlstrukturen aufweisen, wobei die Unterschiede in der Anzahl und Größe der einzelnen Nuten bestehen können. Grundsätzlich ist es auch möglich, Kühlstrukturen der einzelnen Seiten mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln zu verwenden. Bei einer Kokillenplatte mit Kühlstrukturen in mehreren Teilbereichen, können die Kühlsttrukturen in ihrer Gestalt und Größe voneinander abweichen, wie es vorstehend bei einem Kokillenrohr erläutert wurde.

Zur Erzeugung der Verwirbelungen ist es in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass in Strömungsrichtung vor und optional zusätzlich in Strömungsrichtung hinter einer Nut wenigstens eine Erhöhung an der Außenfläche ausgebildet ist. Die Erhöhung kann sich über einen Teil der Länge der Nut und bevorzugt über die gesamte Länge der Nut erstrecken. Insbesondere grenzt sie unmittelbar an die Nut. Die Erhöhung steht vorzugsweise 0,1 - 2mm, insbesondere 0,1 - 1 mm, gegenüber der Außenfläche außerhalb der Nut vor. Die Nuten können durch ein Walzverfahren hergestellt werden. Beim Einwalzen der Nuten kann verdrängtes Material zur Erzeugung der wenigstens einen Erhöhung genutzt werden. Die Erhöhungen haben insbesondere einen wulstförmigen, gerundeten Querschnitt.

Mit der Erfindung wird ein Kokillenkörper (Kokillenrohr, Kokillenplatte) zum Gießen von Metallschmelzen aufgezeigt, welches insbesondere aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung besteht und einen erhöhten Wärmeübergangskoeffizienten im Bereich der höchsten Wärmebeanspruchung, dem Meniskusbereich, aufweist und dabei unterschiedliche Kühlleistungen insbesondere auf dem Umfang eines Kokillenrohrs effizient vergleichsmäßigen kann. Unter Berücksichtigung der speziellen Einsatzbedingungen an Kokillenrohren oder Kokillenplatten haben sich V-förmig angeordnete Kanalstrukturen, deren Spitzen entgegen der Strömungsrichtung des Kühlmediums weisen, als vorteilhaft herausgestellt.

Die erfindungsgemäßen Kokillenkörper entsprechen im Übrigen den Kokillen der eingangs genannten Bauarten, d.h. sie werden in Verbindung mit einem Kühlmedium verwendet, das in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird und Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 6 und 14 m/s an der Kokillenaußenoberfläche aufweist, wobei Wärmestromdichten im Bereich des Meniskus von 3 bis 7 MW je Quadratmeter auftreten. Typische Längen von Kokillenkörpern in Form von Kokillenrohren liegen zwischen 700 und 1200 mm. Das Kühlwasser ist etwa 100 ms in Kontakt mit dem Kokillenkörper. Es erwärmt sich während dieser Kontaktzeit mit dem Kokillenrohr um 6 bis 12 K. Die Kokillenwandtemperaturen liegen bei dem erfindungsgemäßen Kokillenkörper typischerweise außen bei 120 bis 300°C und innen bei 250 bis 450°C. Die Kokillenkörperwandstärken sind formatabhängig und betragen in der Regel 8 bis 12 % des Gießformats und liegen vorzugsweise zwischen 10 und 35 mm.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Kokillenkörpers in Form eines Kokillenrohrs in einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 eine Seitenansicht des oberen Endes des Kokillenrohrs der Figur 1 ;

Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines Kokillenkörpers in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 4 den Kokillenkörper der Figur 3 in einer Seitenansicht im Bereich des oberen Endes;

Figur 5 eine Schnittdarstellung durch eine Nut des Kokillenkörpers der Figur 4;

Figur 6 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführungsform einer Nut und

Figur 7 eine Schnittdarstellung durch eine dritte Ausführungsform einer Nut;

Figur 8 eine Schnittdarstellung durch eine vierte Ausführungsform einer Nut

Figur 9 einen Kokillenkörper in Form einer Kokillenplatte und

Figur 10 den Kokillenkörper der der Figur 9 in einer perspektivischen Ansicht.

Die Figur 1 zeigt einen Kokillenkörper 1 in Form eines Kokillenrohrs zum Stranggießen von Metall. Der Kokillenkörper 1 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und begrenzt mit seiner Wand 3 einen rechteckigen Formhohlraum 2, der sich von einem oberen Ende 4 des Kokillenkörpers 1 bis zu einem unteren Ende 5 erstreckt. Der Kokillenkörper 1 ist in einer Längsrichtung L leicht gebogen. Die Gießrichtung G für das flüssige Metall verläuft vom oberen Ende 4 in Richtung zum unteren Ende 5. Außenseitig wird der Kokillenkörper 1 durch Kühlwasser gekühlt. Die Strömungsrichtung S des Kühlwassers ist gegensinnig zu Gießrichtung G.

Der Kokillenkörper 1 besteht aus Kupfer. Er besitzt eine Außenfläche 6, die im Wesentlichen glatt ist, abgesehen von einer Kühlstruktur 7, die sich an jeder der dargestellten Seiten 8, 9 der Außenfläche 6 befindet. Die beiden auf den Seiten 8, 9 dargestellten Kühlstrukturen 7 sind identisch. Auf den nicht sichtbaren Seiten befinden sich die gleichen Kühlstrukturen 7. Die Kühlstruktur 7 besitzt eine in Längsrichtung L gemessene Länge L1 , die etwa einem Drittel der Länge L2 des Kokillenrohrs 1 entspricht. Die Kühlstruktur 7 beginnt an einem Abstand A1 von ca. 50 mm vom oberen Ende 4.

Die Figur 3 zeigt in einer Seitenansicht den näheren Aufbau der Kühlstruktur 7. Die Kühlstruktur 7 besteht aus mehreren V-förmigen Bereichen 10, die in Längsrichtung L hintereinander angeordnet sind. Jeder V-förmige Bereich 10 besitzt zwei gleichlange Schenkel 11 , 12 und eine gerundete Spitze 13, welche die beiden Schenkel 11 , 12 miteinander verbindet. Die Spitze 13 ist zum unteren Ende 5, d.h. entgegen der Strömungsrichtung S gerichtet. Im unteren Bereich der Kühlstruktur 7 ist die Kühlstruktur 7 dadurch V-förmig. Am oberen Ende der Kühlstruktur 7 schließt die Kühlstruktur 7 über ihre obere Breite im Wesentlichen parallel und im Abstand zum oberen Ende 4 ab. Die Länge der Schenkel 11 , 12 der oberen V-förmigen Bereiche 10 nimmt dabei zur Mitte der Seite 8 stufenweise ab, so dass der mittlere V-förmige Bereich 10 wesentlich kleiner und schmaler ist als die sich nach unten, d.h. in Gießrichtung anschließenden V-förmigen Bereiche 10.

Die V-förmigen Bereiche 10 erstrecken sich auf dieser Seite 8 der Außenseite 6 über etwa 80 % der außenseitig gemessenen Breite der Seite 8 des Kokillenkörpers 1 . Der Kokillenkörper 1 besitzt außenseitig gerundete Ecken/Kanten zwischen benachbarten Seiten 8, 9, die nicht mit einer Kühlstruktur 7 im Sinne der Erfindung versehen sind. Die Kühlstruktur 7 endet in parallelem Abstand zu den gerundeten Kanten des Kokillenkörpers 1 .

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind 10 bis 20, konkret 17, V-förmige Bereiche 7 in Längsrichtung L hintereinander geordnet. Alle V-förmigen Bereiche 10 besitzen denselben Öffnungswinkel W1 , der bei Kokillenrohren der erfindungsgemäßen Bauform zwischen 30 und 150° liegen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt er 90°. Durch die parallele Anordnung und die identischen Öffnungswinkel W1 liegen alle auf einer Seite der Spitze 13 angeordneten Schenkel 12 bzw. auf der anderen Seite angeordneten Schenkel 11 parallel zueinander. Die Schenkel 11 , 12 bzw. die V- förmigen Bereiche 10 sind jeweils als Nut 14 in der Außenfläche 6 ausgebildet. Jede der Nuten 14 besitzt die gleiche Nutbreite B1 und Nuttiefe T 1 . Die Figur 5 zeigt die Nut 14 im Querschnitt. Sie besitzt einer Nutbreite B1 von 4,6 mm und eine Nuttiefe T1 von 1 ,5 mm. Der Nutgrund ist mit einem Radius von 2,5 mm gerundet ausgeführt.

Die Figur 6 ein Ausführungsbeispiel mit einer rechteckigen Nut. Hier ist die Nutbreite B1 konstant ebenso wie die Nuttiefe T1 .

Das Ausführungsbeispiel der Figur 7 unterscheidet sich von dem der Figur 6, dass bei konstanter Nutbreite B1 die Nuttiefe T1 an einer Seite 15 der Nut 14 eine größere Tiefe T1 aufweist als an der gegenüberliegenden Seite 16 mit der Nuttiefe T2. Der Querschnitt ist dadurch trapezförmig. Die in der Bildebene untere Seite 15 ist diejenige, die von dem Kühlmittel zuerst angeströmt wird.

Die Nutbreite B1 liegt in einem Bereich von 2 bis 10 mm, während die Nuttiefe in einem Bereich von 0,1 bis 2 mm liegt. Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 5 und 6 bezieht sich die Angabe zur Nuttiefe auf das Tiefste der Nut. Bei der Ausführungsform der Figur 7 ist die geringere Nuttiefe T2 mindestens 0,1 mm groß. Die Nuttiefe T2 an der anderen Seite 15 ist größer.

Der Abstand A2 zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden Schenkel 11 ,12 ist genauso groß wie die Nutbreite B1 . Der Abstand A2 wird senkrecht zum Längsverlauf der Schenkel 11 , 12 gemessen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ist die Anordnung der Kühlstruktur 7 bezogen auf die jeweilige Seite 8, 9 spiegelsymmetrisch zur Mittellängsachse der jeweiligen Seite 8, 9. Die Kühlstruktur 7 besitzt zur linken als auch rechten Kante der Seite 8, 9 jeweils den gleichen Abstand, auch die Schenkel 11 , 12 sind stets gleich lang, so dass sich die Spitzen 13 stets in der Mittellängsachse auf der jeweiligen Seite 8, 9 befinden.

Die Figuren 2 und 4 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei welchem der Kokillenkörper 1 , d.h. das Kokillenrohr dieselbe Grundform, Länge und Gestalt aufweist. Insofern wird auf die Ausführungen zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 3 verwiesen. Der Unterschied besteht ausschließlich in der anders gestalteten Kühlstruktur 7a, welche mehrere quer zur Längsrichtung nebenangeordnete V-förmige Bereiche 10a-c aufweist. Jeder der V-förmigen Bereiche 10a-c besitzt eine Spitze 13a- c und Schenkel 11 a-c, 12a-c. Einander benachbarte Schenkel 11 a-b, 12b-c sind durch Bögen 17 miteinander verbunden, so dass eine Wellenstruktur entsteht. Da alle Schenkel 11 a-c, 12a-c gleich lang sind, ergibt sich eine gleichmäßige Wellenstruktur. Die Bögen 17 und die Spitzen 13a-c sind identisch ausgeführt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Kühlstruktur 7a die gleiche Breite wie die Kühlstruktur 7 im ersten Ausführungsbeispiel. Die Kühlstruktur 7a beginnt in demselben Abstand A1 vom oberen Ende 4 des Kokillenrohrs 1 . Das untere Ende der Kühlstruktur 7a ist aufgrund der dreifachen und wesentlich kleineren V-förmigen Bereiche 10a-c gewissermaßen gewellt, nicht jedoch insgesamt V-förmig, wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1. Die Kühlstruktur 7a erstreckt sich aber auch in diesem Fall über ca. ein Drittel der Länge L des Kokillenkörpers 1. Hinsichtlich der Struktur der V-förmigen Bereiche 10a-c wird auf die Erläuterungen zu den Figuren 5 bis 7 Bezug genommen, welche mögliche Querschnitte der Nuten 14 zeigen.

Bezüglich des Öffnungswinkels W1 und des Abstands A2, der in Längsrichtung aufeinander folgenden V-förmigen Bereiche 10a-c wird auf die Erläuterungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen. Die Bauform der Figuren 2 und 4 zeigt mithin nicht nur V-förmige Bereiche 10a, die quer zur Längsrichtung L nebeneinander angeordnet sind, sondern zusätzlich in Längsrichtung L hintereinander angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um vierzehn in Längsrichtung hintereinander V-förmige Bereiche und jeweils drei nebeneinander angeordnete V- förmige Bereiche 10a-c.

Wie auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 wird die Kühlstruktur 7a von unten, d.h. entgegen der Gießrichtung G, angeströmt.

Die Figur 8 zeigt eine Ausführungsform mit einer zusätzlichen Erhöhung 18 an der Außenfläche 6, wobei die Erhöhung 18 der Nut 14 in Strömungsrichtung S vorgelagert ist. Die Erhöhung 18 hat eine Höhe H1 von 0,1 - 1 mm. Sie hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und grenzt unmittelbar, d.h. ohne Abstand, an die Nut 14. Sie dient dazu, Verwirbelungen zu erzeugen.

Die Figuren 9 und 10 zeigen eine Kokillenplatte in zwei unterschiedlichen Ansichten als weiteres Beispiel für einen Kokillenkörper 1 mit der besagten Kühlstruktur 7. Die Kühlstruktur ist im Abstand von oberen Ende 4 und vom unteren Ende 5 angeordnet und befindet sich an der Außenfläche 6 in der Höhe des Meniskus. Die Kühlstruktur 7 erstreckt sich nur über einen Teil der Länge der Kokillenplatte, jedoch nahezu über die gesamte Breite der Kokillenplatte. Die Strömungsrichtung S des Kühlmittels weist vom unteren Ende 5 zum oberen Ende 4 des Kokillenkörpers 1 . Insgesamt sind 6 identische V-förmige Bereiche in Querrichtung nebeneinander und 7 V-förmige Bereiche in Längsrichtung hintereinander angeordnet. Die nebeneinander angeordneten Bereiche sind miteinander verbunden, so dass eine Zick-Zack-Struktur auf der Außenfläche 6 entsteht.

Bezuqszeichen:

1 - Kokillenkörper

2 - Formhohlraum

3 - Wand von 1

4 - oberes Ende von 1

5 - unteres Ende von 1

6 - Außenfläche von 1

7 - Kühlstruktur an 6 7a Kühlstruktur

8 - Seite von 6

9 - Seite von 6

10 - V-förmiger Bereich 10a V-förmiger Bereich 10b V-förmiger Bereich 10c V-förmiger Bereich 11 - Schenkel von 10 11a Schenkel von 10 11 b Schenkel von 10 11c Schenkel von 10

12 - Schenkel von 10 12a Schenkel von 10 12b Schenkel von 10 12c Schenkel von 10

13 - Spitze von 10

13a - Spitze von 10 13b - Spitze von 10 13c - Spitze von 10

14 - Nut

15 - Seite von 14

16 - Seite von 14

17 - Bogen

18 - Erhöhung A1 - Abstand von 7, 7a und 4

L - Längsrichtung

L1- Länge von 7, 7a

L2 - Länge von 1

G - Gießrichtung

S - Strömungsrichtung

A2 - Abstand zwischen 10 und 10

B1 - Breite von 14

H1 - Höhe von 18

T1 - Tiefe von 14

T2 - Tiefe von 14

W1 - Öffnungswinkel

Claims

Patentansprüche

1. Kokillenkörper (1 ) zum Stranggießen von Metall, mit einer Längsrichtung (L) zwischen einem oberen Ende (4) und einem in Gießrichtung unteren Ende (5), wobei zumindest ein Teilbereich der Außenfläche (6) des Kokillenkörpers (1 ) zur Verbesserung der Kühlung mit einer Kühlstruktur (7, 7a) versehen ist, wobei die Kühlstruktur (7, 7a) wenigstens einen V-förmigen Bereich (10, 10a-c) mit zwei in einem Öffnungswinkel (W1 ) zueinander stehenden Schenkeln (11 , 11a- c, 12, 12a-c) und einer Spitze (13, 13a-c) aufweist, wobei die Spitze (13, 13a- c) zum unteren Ende (5) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der V- förmige Bereich (10, 10a-c) als Nut (14) in der Außenfläche (6) ausgebildet ist und eine Nutbreite (B1 ) und Nuttiefe (T1 , T2) aufweist.

2. Kokillenkörper (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere V-förmige Bereiche (10, 10a-c) in Längsrichtung (L) hintereinander und/oder quer zur Längsrichtung (L) nebeneinander angeordnet sind.

3. Kokillenkörper (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nebeneinander angeordnete V-förmige Bereiche (10a-c) miteinander verbunden sind und eine Wellenstruktur bilden.

4. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der quer zur Längsrichtung (L) nebeneinander angeordneten V-förmigen Bereiche (10a-c) 1 bis 50, insbesondere 1 bis 10, beträgt.

5. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnungswinkel (W1 ) der V-förmigen Bereiche in einem Bereich von 30° bis 150° liegen.

6. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche,! bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzen (13, 13a-c) gerundet sind.

7. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (11 , 11 a-c, 12, 12a-c) zweier in Längsrichtung (L) hintereinander angeordneter V-förmiger Bereiche (10, 10a-c) parallel zueinander verlaufen.

8. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutbreite (B1 ) in einem Bereich von 2 bis 10 mm liegt und die Nuttiefe (T1 , T2) in einem Bereich von 0,1 bis 2 mm.

9. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuttiefe (T1 ) auf einer von Kühlmittel angeströmten Seite (15) der Nut (14) größer ist als auf der anderen Seite (16) der Nut (14).

10. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A2) parallel zueinander verlaufender Schenkel (11 , 11 a-c, 12, 12a-c) benachbarter V-förmiger Bereiche (10, 10a-c) mindestens der Nutbreite (B1 ) entspricht.

11 . Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Länge (L2) vom dem oberen Ende (4) zu dem unteren Ende (5) besitzt, wobei sich die Kühlstruktur (7, 7a) über maximal 30 % der Länge (L2) erstreckt.

12. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstruktur (7, 7a) in einem Abstand (A1 ) von weniger als 50 mm vom oberen Ende (4) beginnt.

13. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kokillenkörper (1 ) ein Kokillenrohr ist, wobei die Außenfläche (6) mehrere Seiten (8, 9) aufweist, wobei Kühlstrukturen (7, 7a) auf mehreren Seiten (8, 9) angeordnet sind und wobei die Seiten (8, 9) unterschiedliche Kühlstrukturen (7, 7a) aufweisen.

14. Kokillenkörper (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstrukturen (7, 7a) unterschiedliche Öffnungswinkel (W1 ) aufweisen.

15. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kokillenkörper (1 ) eine Kokillenplatte ist.

16. Kokillenkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (S) vor und optional zusätzlich hinter einer Nut (14) eine Erhöhung (18) an der Außenfläche (6) ausgebildet ist.