SE516076C2 - Kokill för stränggjutning - Google Patents

Description

20 25 30 35 S16 nia plats för ett sänkrör. På de båda smalsidorna finns inga utbuktningar anordnade och ej heller några formningar av strängskorpan med hjälp av kokillväggarna.

AT-B-379 093 beskriver en kokill för stränggjutning av en smalsträng. Formhålrumstvärsnittets omkretslinje på inloppssidan kan indelas i fyra omkretsavsnitt. Vid två omkretsavsnitt, vilka samtidigt bildar smalsträngavsnittets långsidor, är på inloppssidan anordnade tvärsnittsförstoringar i form av utbuktningar i förhållande till samma tvärsnitt på strängutgàngssidan. Utbuktningens mått, vilket i detta fall motsvarar båghöjden, minskar kontinuerligt i stränglöpriktningen och är noll vid kokillutgången. Vid de båda andra omkretsavsnitten, dvs smalämneskokillens kortsidor, löper smalsidoväggarna, i motsats till de båda långsidorna eller bredsidorna, divergerande i stränglöpriktningen. Dessa i stränglöpriktningen divergerande kort- eller smalsidorna är nödvändiga för lösning av den ställda uppgiften, nämligen att förhindra klämning och veckbildning på bredsidorna. En förbättring resp. likställning av kylningen över hela kokillomkretsen, och därmed en förbättring av strängkvaliteten med avseende på ytteryta och struktur, kan ej erhållas med denna kokill emedan smal- och bredsidorna kyls olika starkt. En stegring av gjuthastigheten begränsas genom de obestämda kylförhållandena på smalsidorna. Den starka kylningen av bredsidorna och den svaga kylningen av smalsidorna ökar vidare faran för genombrytning såväl vid starkt varierande, samt i synnerhet vid höga gjuthastigheter.

I EP-A-498 296 beskrivs en stränggjutningskokill enligt vilken inloppssidans omkretslinje har omkretsavsnitt mellan hörnen med tvärsnittsförstoringar av formhålrummet. Dessa förstoringar har formen av utbuktningar, varvid utbuktningarnas kordahöjder minskar i alla omkretsavsnitt i stränglöpriktningen utmed åtminstone en dellängd av formhålrummet. Enligt denna skrift, ska därigenom erhållas en över hela omkretsen mätbar kylning av strängskorpan för att å ena sidan förbättra 10 15 20 25 30 35 UH _; OK C) \J ON LA) strängkvaliteten och å andra sidan öka gjuthastigheten. Vidare ska konstruktionen även möjliggöra gjuthastighetsskillnader under en löpande gjutning.

Konstruktionen enligt EP-A-498 296 har endast delvis lyckats infria de ställda uppgifterna. Minskningen av tvärsnittsarean har stundom visat sig vara alltför kraftig, vilket lett till problem med fastklämning av gjutsträngen och ökat kokillslitage. I befintliga anläggningar har ofta den ansatta gjuthastigheten visat sig vara för hög för denna kokill.

Den har konstruerats i första hand med tanke på snabbhet, ej för sprickfrihet och generellt defektfri gjutning. Den kompenserar dock ej helt för hörnkrympningen, varför hörnutförandet lämnar övrigt att önska. Vidare "nyper" strängen vid lägre gjuthastigheter.

Ett första syfte med föreliggande uppfinning är att kompensera för strängens hörnkrympning, både vid högre och lägre gjuthastigheter.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att i möjligaste mån förenkla kokillens utformning.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att uppnå optimal kontakt mellan sträng och kokillvägg utefter kokillens hela längd. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att justera för den krympgradient som uppstår mellan kokillens in- och utlopp, varvid drag- och trycktöjningar minimeras.

Dessa och ytterligare syften har på ett överraskande sätt lyckats lösas genom att utforma kokillen på det i patentkravets 1 kännetecknande del definierade sättet.

Således har kokillen getts en utformning som ansluter till materialets eget stelningsbeteende. Detta leder till bättre kontakt och sålunda ett bättre stöd för strängskalet, och därmed ett nära spänningsfritt skal. Därigenom underlättas gjutning av sprickkänsliga sorter och risken för hörnsprickor i hörnregionerna, såsom tvärsprickor, hornsprickor och intryckningar, minimeras. Vidare minskar risken för uppkomst av 10 15 20 25 30 35 sfe näs romboedrisk form på skalet, ett problem som uppträder vid exempelvis blooms- och billets-gjutning. Utformningen enligt uppfinningen utsätter skalet för ett minimum av yttre påverkan och medför mycket lågt kokillslitage (till skillnad från exempelvis AT-B-379 093), genom att kokillen har en form som i huvudsak följer ämnets fria dimensionsförändringar under gjutningen I åskådliggörande men icke begränsande syfte kommer nu uppfinningen närmare att beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna. Dessa presenteras härmed: Figur 1 visar en kokill enligt uppfinningen i perspektiv snett ovanifrån.

Figur 2 visar en stiliserad vy rakt ovanifrån av två kokiller enligt uppfinningen.

I figur 1 visas generellt en kokill 1 för stränggjutning av metaller, företrädesvis stål, till i huvudsak rektangulära eller kvadratiska tvärsnitt. Denna är vanligen tillverkad av koppar eller någon kopparbaserad legering.

Hänvisningabeteckningen 2 avser kokillens inloppssida och 3 avser dess utgångssida. Mellan dessa sträcker sig formhålrummet 4. Den är lämpligen tillverkad i ett enda rakt stycke, även om bågkokiller samt block- och plattkokiller också kan tänkas.

För att uppnå de ovan angivna syftena, är kokillen utformad med inåt, mot kokillens mitt sig buktande innerväggar 5, varvid alla fyra hörnvinklarna (®)ändras från ett högre värde vid kokillens inloppssida (2) till ett lägre värde vid kokillens utgångssida (3). Upptill vid kokillens inloppssida 2 uppvisar dessa en krökningsradie Rmf, som inom givna intervall går mot oändligheten mot kokillens utgångssida 3. Med denna formgivning av kokillen reduceras på ett överraskande sätt den mekaniska dragtöjningens maximala värde med minst 25% i kokillens övre delar och med ungefär 50% i kokillens undre halva.

I syfte att förallmänliga den önskvärda dimensioneringen av kokillen, föredrages att beskriva denna med dimensionslösa tal: 10 15 20 25 30 35 516 tm' Rref L där R' är den dimensionslösa radien, R är radien på höjden z, Ræf är radien vid inloppssidan (se figur 1), z' är det dimensionslösa avståndet från kokillens övre sida, z är det faktiska avståndet från kokillens övre sida och L är kokillens totala höjd.

På grundval av de framkomna resultaten kan de bukiga, inàtbuktande väggarnas 5 radie R avta i stränglöpriktningen enligt funktionen R(z) = LRæf/(L-z), eller DU N ll L2RIay(L-z)2; eller dimensionslöst: I? ll l/1-z', eller RI l/(1-Z')2 Det inses lätt, att dessa funktioner går mot oändligheten nedemot kokillens utgångssida.

För krökningsradien Rmf i kokillens överkant gäller, att den lämpligen ligger mellan 4-7 m, företrädesvis mellan 5 och 6,5 m.

Den dimensionslösa radien bör lämpligen ligga inom följande intervall längs kokillens vertikala axel: 10 15 20 25 30 516 hva' 6 Tabell 1 2' R'övre R'undre 0,00 1,00 1,00 0,20 1,56 1,25 0,40 2,78 1,67 0,60 6,25 2,50 0,80 25,00 5,00 0,90 100,00 10,00 1,00 w w Företrädesvis ligger den dimensionslösa radien inom följande intervall: Tabell 2 2' R'mme R'umne o,oo 1,00 1,00 0,20 1,33 1,25 0,40 1,94 1,67 0,60 3,44 2,50 0,70 5,28 3,33 0,80 10,00 5,00 0,90 32,50 10,00 1,00 w w Kokillformen går företrädesvis från bukiga sidor och hörnvinklar ® större än 90° vid inloppssidan 2 till en väsentligen kvadratisk eller rektangulär form vid kokillens undersida. Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning avtar hörnvinklarna Q nedåt på ett bestämt sätt, i syfte att uppnå ytterligare fördelar med avseende på minimerad sprickbildning, ökad gjuthastighet och optimerad värmeöverföring mellan sträng och kokill. Utefter kokillens hela längd sker 10 15 20 516 076 således med fördel en vinkeländring av ® från mellan 90-98° högst upptill till mellan 90-92° längst nedtill. Om kokillens totala längd uppdelas i tolv jämnlånga segment enligt figur l, så bör upptill halva vinkeländringen ske i segmenten 0 och 1.

Ytterligare upptill 25% av vinkeländringen bör ske inom segmenten 2 t.o.m. 4. Resterande vinkeländring bör ske ned till kokillbotten eller utgångssidan 3, dvs. i segmenten 5 t.o.m. ll.

Till sitt belopp bör vinkeländringen lämpligen vara mellan 2-82 företrädesvis mellan 2 och 4°.

I figur 2 visas i stiliserad form formhàlrummets 4 tvärsnittsform vid kokillens inloppssida 2 respektive utgångsände 3. Inloppssidans tvärsnitt motsvaras av linjen 6 medan utgàngsändens tvärsnitt är huvudsakligen rektangulärt och återges antingen av rektangeln 7 eller 8. Såsom exemplifieras av rektangeln 7, kan således i ena riktningen kokillens hörnavstånd vara större vid kokillens underkänt än överkant, dvs. kokillen kan få i viss mån erhålla omvänd konicitet. Kokillen bör nämligen uppvisa konicitet för kompensation av det uppkomna strängskalets svalningskrympning och vars minskning av hörnavstàndet får adderas till den förlängning av hörnavståndet som sker när den bukiga sidoytan 5 successivt rätas ut.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning börjar kokillsidornas bukighet 5 - 40 mm från hörnen 9, uppmätt längs det väsentligen plana väggpartiet 10; företrädesvis 10 - 30 mm.

Claims (8)

10 15 20 25 30 UI §| CI» Cfi *J Ch PATENTKRAV

1. Kokill för stränggjutning av metall, företrädesvis stål, i strängar av i huvudsak rektangulärt eller kvadratiskt tvärsnitt, med ett mellan en inloppssida (2) och en utgàngssida (3) beläget, i båda sidor öppet formhålrum (4), k ä n n e t e c k n a d därav, att kokillens fyra huvudinnerväggar buktar inåt mot kokillens mitt och att alla fyra hörnvinklarna (Q) ändras från ett högre värde vid kokillens inloppssida (3)- (2) till ett lägre värde vid kokillens utgàngssida

2. Kokill enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att vid kokillens inloppssida (2) buktar varje (Rref) mot oändligheten ned emot kokillens utgàngssida. huvudinnervägg (5) inåt med en krökningsradie vilken går

3. Kokill enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att krökningsradien vid kokillens inloppssida (2) är mellan 4 och 7 m, företrädesvis mellan 5 och 6,5 m.

4. Kokill enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att huvudinnerväggarnas inàtbuktande delar börjar mellan 15 och 50 mm från respektive kokillhörn (9).

5. Kokill enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att upptill halva vinkelförändringen sker i de översta två tolftedelarna av kokillens totala längd. IOQO IQ 0090 OI 10 15 20 (hl qi. ai c( \f1r Ch 9

6. Kokill enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att hörnvinklarna (Ö) ändras från ett högsta värde vid kokillens inloppssida (2) på mellan 90 och 98° till ett lägsta värde vid kokillens utgångssida (3) på mellan 90 och 92°.

7. Förfarande för stränggjutning av metaller, företrädesvis stål, i strängar av i huvudsak rektangulärt eller kvadratiskt tvärsnitt, varvid man låter metallsmältan rinna ned i en inloppssida (2) av en kokill, genomlöpa ett formhålrum (4) i kokillen, varvid ett strängskal bildas, och komma ut genom en utgångssida (3) hos kokillen, k ä n n e t e c k n a t därav, att kokillens fyra huvudinnerväggar buktar inåt mot kokillens mitt och av att alla fyra hörnvinklarna (Q) ändras från ett högre värde vid kokillens inloppssida (2) till ett lägre värde vid kokillens utgångssida (3).

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid kokillens inloppssida (2) buktar varje huvudinnervägg (5) inåt med en krökningsradie (Rmf), vilken går mot oändligheten ned emot kokillens utgångssida.