WO2002016061A1 - Chilled continuous casting mould for casting metal - Google Patents

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WO2002016061A1
WO2002016061A1 PCT/EP2001/009599 EP0109599W WO0216061A1 WO 2002016061 A1 WO2002016061 A1 WO 2002016061A1 EP 0109599 W EP0109599 W EP 0109599W WO 0216061 A1 WO0216061 A1 WO 0216061A1
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WO
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mold
cooling
water
continuous casting
width
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PCT/EP2001/009599
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Inventor
Fritz-Peter Pleschiutschnigg
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Sms Demag Aktiengesellschaft
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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
    • B22D11/055—Cooling the 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
    • B22D11/059—Mould materials or platings

Definitions

  • the invention relates to a cooled continuous casting mold for casting metal, in particular steel, in slab format and here in particular with a thickness between 40 to 400 mm and a width of 200 to 3,500 mm, with mold walls made of plates and with cooling medium channels for cooling.
  • the mold cooling water 9 flows at a controlled speed (10), expressed for example in m / s, a predetermined pressure (11), which is measured in bar at the mold cooling water inlet, and a controlled cooling water inlet temperature, T-0 (12), which on Mold cooling water inlet is measured, parallel to the mold height 13 in or against the continuous casting direction 14, measured in m / min, in order to absorb and dissipate the heat flow J (2) offered.
  • the total heat flow J (2) removed from the mold cooling water 9 is determined by the total resistance R - total (15), which is determined by the individual media 16 with their individual resistances Ri (17), namely between the middle 4 of the strand and the mold cooling water 9.
  • the individual resistances 17 are determined are characterized by their length I (18), their specific thermal conductivity ⁇ (19) and their line cross-section F (20) and make up the mass flow equation (20.1) with the potential gradient U (3) and the heat flow J (2).
  • the resistances of the individual media between the mold center 4 and the course of the Chill water such as the resistance of the molten steel, the strand shell, the slag, the refractory lining and the mold plate, which consists in particular of copper.
  • the heat flow arriving at the phase boundary 21 between the copper plate 7 and the course of the cold water 9 must overcome the interface resistance 22 between the copper of the mold plate and the cooling water, which means that between the phase boundaries 21 and 21.1, which the Phase boundary between the copper plate 7 and the slag film 6 or the strand shell 5 or "hot face", the copper plate 7 each sets a skin temperature or a temperature gradient 25.
  • This temperature gradient depends on the strength of the heat flow over the mold height 13 and on the interface resistance 22 at the copper / water phase boundary (21). It is also known that the heat flow from the mold level 30 to the mold outlet 13.2 is reduced according to a profile 2.1 - known as a "heat lobe".
  • the interface resistance 22 is determined by the size of the cooling channels 26, which run parallel over the mold height 13, here in the form of cooling slots, which have a width (26.1), depth (26.2) and thus a flow cross section Q (26.3) and a length (26.4) in about the height of the mold (13), apart from the boundary layer (Nernst layer) of the cooling water, which is a function of the flow velocity 10 (see FIG. 3e).
  • the resistance 17 is determined by the percentage water coverage (27.2) over the mold width, defined as the difference between the maximum cooled mold width minus the not directly cooled mold width, divided by the cooled mold width or, in a first approximation, defined by the distance between cooling channel and cooling channel 27 minus the web width 27.1, divided by the distance between cooling channel and cooling channel (see Fig. 3e).
  • the resistance 17 depends on the copper plate thickness I (8) and on the specific thermal conductivity ⁇ (19) and the water velocity (10), which is a function of the water pressure (26.6) at the mold water inlet and the flow resistance (26.5) or the pressure loss in the mold.
  • this interface resistance 22 is constant over the mold height 13.
  • the shape of the cooling channels can be realized either by cooling bores 28 (not shown) with a constant diameter with and without displacers 28.1 or cooling slots 26 with water baffles 26.7 (FIGS. 3d and 3e) and constant cross section Q (26.3).
  • T-Cu-Re mold plate recrystallization temperature
  • the mold skin temperature on the side facing the steel (23) is between 300 ° C. and 400 ° C., depending on the casting speed, and is less close to the recrystallization temperature (31) of the cold-rolled copper than the standard slab.
  • the recrystallization temperature of the cold-rolled copper plate is between 350 ° C (Cu-Ag) and 700 ° (Cu-CrZr) or 500 ° C (softening temperature).
  • a further reduction in the copper plate thickness (18.1) is due to the high water pressure (at the mold water inlet) (26.6) in the bores (28) or cooling slots (26) and thus because of the possible mechanical bulging of the copper plate surface facing the steel, “hot face "(21.1), as difficult.
  • Figure 3 shows a known arrangement of the water cooling for a slab or thin slab mold with cooling slots 26 and water baffles 26.7.
  • Fig. 3a shows half the broad side 7 of a slab mold with the narrow page 7.1 and a dip spout 35 and the steel flow 36 and the strand 37 with the strand shell 5 on the mold spout.
  • This figure shows the uniformly parallel cooling slots 26 over the mold height 13 and the position of the casting level 30.
  • FIG. 3b shows the section through the mold broadside 7 with a water box 38 both for the water flow 38.1 and for the water return or water box inlet 38.2.
  • the transition for the mold cooling water from the water tank (38.1) into the cooling slots (26) or cooling bores (28 - not shown) is designated by 38.1.1 or 38.2.1.
  • a multi-part mold with clamping bolts 39 is clear, either for the connection of the copper plate with cooling slots 40 to the water box 38 or the connection of the copper plate without cooling slots 40.1 to the water box 38, but then with an intermediate plate 41, which with cooling - slots 26.3 is provided (cf. Fig. 3d).
  • the intermediate plate 41 can also directly form the wall of the water box 41.1 (FIG. 4).
  • FIG. 3c the profiles of the mold skin temperature (“hot face”) 23, the heat flow J (2) and the recrystallization temperature, T-Cu-Re (31), over the mold height (13) are shown as prior art.
  • Fig. 3d shows a horizontal section through the mold and leaves the
  • the parallel cooling slots 26 are shown in horizontal section.
  • the figure shows the slot width 26.1, the percentage water coverage 27.2, which results from the ratio of the cooling channel width to the distance between cooling channel / cooling channel 27, the cooling channel cross section 26.3, the water guide plates 26.7, the distance between cooling channel / cooling channel 27 and the copper plate thickness 8.
  • Figure 4 shows possible known constructions of a mold broad side 7, consisting of the copper plate and the water box 38.
  • the mold can be made of a copper plate with cooling slots 40 and water box 38 (part 4a) or a copper plate without cooling slots 40.1 and an intermediate plate 41 with cooling slots (Sandwich) and water box 38 (part 4b) or from a copper plate without cooling slots 40.1, which is mounted on the intermediate plate 41.1, which also forms the wall of the water box (part 4c).
  • Sub-figure 4d again shows the profiles of the heat flow J (2.1) and the thermal load over the mold height as well as the recrystallization temperature (31) of the cold-rolled copper plate (31).
  • the object of the invention is to provide a continuous casting mold in which the thermal load over the mold height, ie the thermal profile over the mold height, is evened out and thus the mold skin temperature in the mold level can be reduced.
  • This object is achieved with a continuous casting mold with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.
  • Width is the measure of the extent of the channel wall, which runs (essentially) along the hot plate inner wall.
  • the cross-sectional area of the cooling channels is preferably rectangular. Elliptical shapes are also conceivable.
  • the phase interface between the mold plate wall and the mold water from the mold inlet to the mold outlet is reduced.
  • the width of the cooling medium channels is reduced in a first approximation to the heat flow profile via the mold height between the mold inlet and the mold outlet in the casting direction, the breeding boundary lines or surfaces of a cooling medium channel or adjacent cooling medium channels not running parallel.
  • the width of the cooling medium channels narrows linearly in the first approximation in the casting direction, the border lines or surfaces of a cooling medium channel or adjacent cooling medium channels not running parallel but at an acute angle to one another.
  • Cross-section of rectangular channels diverge at a defined angle or the lines of adjacent channels of elliptical cross-section, seen in a sectional plane that intersects the common centers of the channels parallel to the cooling plate surface, form a defined angle to one another.
  • the cooling channels are designed so that the depth of the cooling channels increases over the mold height from the mold inlet to the mold outlet in the casting direction.
  • Depth means the dimension of the cooling channels that is required in connection with the width to calculate the area.
  • the increase in the depth dimension over the mold height changes accordingly such that the amount of the respective cross-sectional area of a cooling channel remains constant from the mold inlet to the mold outlet and thus the flow rate of the cooling medium in the cooling water channels between the mold entrance and the mold exit is constant.
  • Water boxes are preferably used to supply the cooling channels introduced into the mold wall plates.
  • the water box outlet is arranged at the level of the mold inlet and the water box inlet at the level of the mold outlet.
  • the water supply is arranged above the pouring level at the mold inlet and the water return at the mold exit, so that cold, thermally unloaded water with the water in the pouring level area under which the highest thermal load develops greatest cooling capacity or the greatest distance from the evaporation point of water at pressures between 1 and 25 bar.
  • the cooling channels can be cooling slots or bores.
  • the cooling slots are introduced from the side of the plates facing away from the inside of the mold or into separate intermediate plates.
  • the cooling slots are closed over the mold height with appropriately shaped water baffles, the width of which is adapted to the change in width of the cooling channel profile over the mold height from the cooling water inlet to the cooling water outlet. decreases, and its thickness preferably decreases correspondingly over the mold height from the cooling water inlet to the cooling water outlet when flush with the opposite side of the plate.
  • FIGS. 1 to 4 represent the prior art and Figures 5 and 6 exemplify the invention.
  • the prior art has already been described in detail.
  • the invention will now be described by way of example in comparison with the prior art with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the same components as the molds shown in FIGS. 1-4 are provided with corresponding reference numerals.
  • the partial figure 5a characterizes the invention, in which adjacent cooling slots 29 or their boundary lines do not run in parallel, but rather decrease in width from the cot entrance 13.1 or from the mold level 30 to the mold exit 13.2 and thus the channel cross section or the interface F (20) is functionally related to the heat flow density or to the heat flow profile 2.1.
  • the flow cross section Q (26.3) for the cooling water and thus the flow velocity 26.5 of the water can be kept constant in the first approximation.
  • the boundary surfaces of the cooling channels in the form of cooling slots 29 no longer run parallel, but form an acute angle 29.2 to each other.
  • the percentage water coverage 27.2 or the line cross section 20 is thus, for example, in the casting level 30 at max. 100% in the case of casting a thin slab and at the mold outlet at a minimum of 30%.
  • FIG. 5 c shows the thermal load 23.2 of the mold plate that is evened out over the mold height 13 in comparison to the heat flow profile 2.1 and the recrystallization temperature 31.
  • the figure shows that the "hot face" temperature 23.2 of the copper plate 7 is lower, runs more regularly and at the same time the service life of the copper plate is extended.
  • the partial figure 5d shows the cuts A-A'-A "and B-B'-B" through the broad sides 7 of the mold inlet 13.1 and mold outlet 13.2 both for the mold plate (40) with non-parallel cooling slots and for the sandwich solution, ie a mold plate with an intermediate plate 41, into which the non-parallel cooling slots 29 are introduced according to the invention.
  • the partial figure 5e shows the cooling channels 29 at the mold inlet 13.1 and mold outlet 13.2 with their guide plates 29.1, which vary in width and depth.
  • FIG. 6 represents the inventive solution (sub-figure 6b) according to the prior art
  • the drilling cross sections over the mold length can be changed by using conical displacement rods (not shown).
  • intermediate mold center (4) and mold water (9) such as liquid steel, refractory material, strand shell, slag, mold plate made of copper, for example
  • Cooling channel width 26.1 Cooling channel width 26.2 Cooling channel depth
  • Percentage water coverage over the mold width defined as the difference between the maximum chilled mold width minus the not directly chilled mold width divided by the cooled mold width or, in a first approximation, the distance between cooling duct / cooling duct minus the web width divided by the distance between cooling duct / cooling duct, corresponds to the line cross-section, F (20) in the sense of the mass flow equation (20) 28 cooling holes

Abstract

The invention relates to a chilled continuous casting mould (1) for casting metal, in particular steel in slab format, said slabs having a thickness of between 40 and 400 mm and a width of between 200 and 3.500 mm. The mould has walls configured from plates (7, 7.1), into which coolant channels for chilling are incorporated. The aim of the invention is to improve a mould of this type to such an extent that the thermal stress over the entire mould, i.e. the thermal profile over the entire mould is evened out, thus allowing the surface temperature of the mould at the meniscus to be lowered. To achieve this, the width (26.1) of the coolant channels (29) is reduced in the direction of casting, in accordance with the heat current profile (2.1), over the entire mould (13), from the mould inlet (1.1) to the mould outlet (13.2).

Description

Gekühlte Stranggießkokille zum Gießen von MetallChilled continuous casting mold for casting metal
Die Erfindung betrifft eine gekühlte Stranggießkokille zum Gießen von Metall, insbesondere von Stahl, in Brammenformat und hier insbesondere mit einer Dicke zwischen 40 bis 400 mm und einer Breite von 200 bis 3.500 mm, mit Kokillenwänden aus Platten sowie mit Kühlmediumkanälen zur Kühlung.The invention relates to a cooled continuous casting mold for casting metal, in particular steel, in slab format and here in particular with a thickness between 40 to 400 mm and a width of 200 to 3,500 mm, with mold walls made of plates and with cooling medium channels for cooling.
Mit Hilfe der Fig. 1 werden bekannte Zusammenhänge beim Stranggießen von Metall beschrieben. Das Stranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, mit oszillierenden Kokillen 1 , aber auch mit Wanderkokillen, beispielsweise ausgebildet als Twin-Roller mit feststehendem Rollenkern und umlaufendem Kokillenrohrmantel, führt zu einem Wärmestrom J (2) entlang dem Potentialgefälle U (3) von der Kokillen- bzw. Strangmitte 4 durch die sich bildende Strangschale 5, den normalerweise vorhandenen Schlackenfilm 6 in die Kokillenplatte 7.1 einer vorgegebenen Kupferplattendicke 8 bis hin zum Kokillenkühlwasser 9. Hierbei bezeichnet 8 die Kupferplattendicke zwischen Schlacke und dem Kokillenkühl- wasserverlauf bzw. zwischen "hot" und "cold face". Das Kokillenkühlwasser 9 strömt mit einer kontrollierten Geschwindigkeit (10), ausgedrückt beispielsweise in m/s, einem vorgegebenen Druck (11), der in bar am Kokillenkühlwasserein- laß gemessen wird, und einer kontrollierten Kühlwassereintrittstemperatur, T-0 (12), die am Kokillenkühlwassereinlauf gemessen wird, parallel der Kokillenhöhe 13 in oder entgegen der Stranggießrichtung 14, gemessen in m/min, um den angebotenen Wärmestrom J (2) aufzunehmen und abzuführen. Der vom Kokillenkühlwasser 9 abgeführte gesamte Wärmestrom J (2) wird bestimmt von dem Gesamtwiderstand R - total (15), der bestimmt wird durch die Einzelmedien 16 mit ihren Einzelwiderständen Ri (17) und zwar zwischen Strangmitte 4 und Kokillenkühlwasser 9. Die Einzelwiderstände 17 bestimmen sich durch ihre Länge I (18), ihre spezifische Wärmeleitfähigkeit λ (19) und ihren Leitungsquerschnitt F (20) und machen mit dem Potentialgefälle U (3) und dem Wärmestrom J (2) die Massenstromgleichung (20.1) aus. In diese Gleichung gehen die Widerstände der Einzelmedien zwischen der Kokillenmitte 4 und dem Verlauf des Kokillenkühlwassers ein, wie der Widerstand des flüssigen Stahls, der Strangschale, der Schlacke, der Feuerfestauskleidung sowie der Kokillenplatte, die insbesondere aus Kupfer besteht.Known relationships in the continuous casting of metal are described with the aid of FIG. 1. The continuous casting of metal, in particular steel, with oscillating molds 1, but also with traveling molds, for example in the form of a twin roller with a fixed roller core and circumferential mold tube jacket, leads to a heat flow J (2) along the potential gradient U (3) from the mold - or strand center 4 through the strand shell 5 that forms, the normally existing slag film 6 into the mold plate 7.1 of a given copper plate thickness 8 up to the mold cooling water 9. Here 8 denotes the copper plate thickness between the slag and the mold cooling water course or between "hot" and "cold face". The mold cooling water 9 flows at a controlled speed (10), expressed for example in m / s, a predetermined pressure (11), which is measured in bar at the mold cooling water inlet, and a controlled cooling water inlet temperature, T-0 (12), which on Mold cooling water inlet is measured, parallel to the mold height 13 in or against the continuous casting direction 14, measured in m / min, in order to absorb and dissipate the heat flow J (2) offered. The total heat flow J (2) removed from the mold cooling water 9 is determined by the total resistance R - total (15), which is determined by the individual media 16 with their individual resistances Ri (17), namely between the middle 4 of the strand and the mold cooling water 9. The individual resistances 17 are determined are characterized by their length I (18), their specific thermal conductivity λ (19) and their line cross-section F (20) and make up the mass flow equation (20.1) with the potential gradient U (3) and the heat flow J (2). In this equation, the resistances of the individual media between the mold center 4 and the course of the Chill water, such as the resistance of the molten steel, the strand shell, the slag, the refractory lining and the mold plate, which consists in particular of copper.
Der an der Phasengrenze 21 zwischen Kupferplatte 7 und dem Verlauf des Ko- killenkühlwassers 9 (auch "cold face" genannt) ankommende Wärmestrom muß den Grenzflächenwiderstand 22 zwischen dem Kupfer der Kokillenplatte zum Kühlwasser überwinden, wodurch sich zwischen den Phasengrenzen 21 und 21.1 , die die Phasengrenze zwischen der Kupferplatte 7 und dem Schlackenfilm 6 bzw. der Strangschale 5 oder "hot face" bezeichnet, der Kupferplatte 7 jeweils eine Hauttemperatur bzw. ein Temperaturgradient 25 einstellt. Dieser Temperaturgradient ist abhängig von der Stärke des Wärmestromes über die Kokillenhöhe 13 sowie vom Grenzflächenwiderstand 22 an der Phasengrenze Kupfer/Wasser (21). Auch ist es bekannt, daß der Wärmestrom sich vom Gießspiegel 30 zum Kokillenausgang 13.2 entsprechend einem Profil 2.1 - bekannt als "Wärmekeule" - verringert.The heat flow arriving at the phase boundary 21 between the copper plate 7 and the course of the cold water 9 (also called "cold face") must overcome the interface resistance 22 between the copper of the mold plate and the cooling water, which means that between the phase boundaries 21 and 21.1, which the Phase boundary between the copper plate 7 and the slag film 6 or the strand shell 5 or "hot face", the copper plate 7 each sets a skin temperature or a temperature gradient 25. This temperature gradient depends on the strength of the heat flow over the mold height 13 and on the interface resistance 22 at the copper / water phase boundary (21). It is also known that the heat flow from the mold level 30 to the mold outlet 13.2 is reduced according to a profile 2.1 - known as a "heat lobe".
Der Grenzflächenwiderstand 22 wird bestimmt von der Größe der über die Kokillenhöhe 13 parallel verlaufenden Kühlkanäle 26, hier in Form von Kühlschlitzen, die eine Breite (26.1), Tiefe (26.2) und damit einen Stömungsquerschnitt Q (26.3) sowie eine Länge (26.4)in etwa entsprechend der Kokillenhöhe (13) aufweisen, abgesehen von der Grenzschicht (Nernst'sche Schicht) des Kühlwassers, die eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit 10 darstellt (vgl. Figur 3e). Weiterhin wird der Widerstand 17 bestimmt von der prozentualen Wasserbedeckung (27.2) über die Kokillenbreite, definiert als Differenz zwischen maximal gekühlter Kokillenbreite abzüglich der nicht direkt gekühlten Kokillenbreite, dividiert durch die gekühlte Kokillenbreite oder auch in 1. Näherung definiert durch den Abstand Kühlkanal/Kühlkanal 27 abzüglich der Stegbreite 27.1 , dividiert durch den Abstand Kühlkanal/Kühlkanal (vgl. Fig. 3e). Diese relative Wasserbedeckung (27.2) entspricht dem Leitungsquerschnitt F (20) im Sinne der Massenstromgleichung U = Σ Ri x J. Weiterhin hängt der Widerstand 17 ab von der Kupferplattendicke I (8) sowie von der spezifischen Wärmeleitfähigkeit λ (19) und von der Wassergeschwindigkeit (10), die eine Funktion des Wasserdruckes (26.6) am Kokillenwassereintritt und des Strömungswiderstandes (26.5) oder des Druckverlustes in der Kokille ist. Die relative Wasserbedeckung (27.2) kann auch als Leitungsquerschnitt F (20) im Sinne der Massenstromgleichung U = Σ Ri x J angesehen werden, die in den bekannten Kokillen über die Kokillenhöhe 13 konstant ist, d.h. die Kühlkanäle verlaufen parallel zueinander.The interface resistance 22 is determined by the size of the cooling channels 26, which run parallel over the mold height 13, here in the form of cooling slots, which have a width (26.1), depth (26.2) and thus a flow cross section Q (26.3) and a length (26.4) in about the height of the mold (13), apart from the boundary layer (Nernst layer) of the cooling water, which is a function of the flow velocity 10 (see FIG. 3e). Furthermore, the resistance 17 is determined by the percentage water coverage (27.2) over the mold width, defined as the difference between the maximum cooled mold width minus the not directly cooled mold width, divided by the cooled mold width or, in a first approximation, defined by the distance between cooling channel and cooling channel 27 minus the web width 27.1, divided by the distance between cooling channel and cooling channel (see Fig. 3e). This relative water coverage (27.2) corresponds to the line cross section F (20) in the sense of the mass flow equation U = Σ Ri x J. Furthermore, the resistance 17 depends on the copper plate thickness I (8) and on the specific thermal conductivity λ (19) and the water velocity (10), which is a function of the water pressure (26.6) at the mold water inlet and the flow resistance (26.5) or the pressure loss in the mold. The relative water coverage (27.2) can also be viewed as a line cross section F (20) in the sense of the mass flow equation U = Σ Ri x J, which is constant in the known molds over the mold height 13, ie the cooling channels run parallel to one another.
In der bisherigen Kokilenkonstruktion ist dieser Grenzflächenwiderstand 22 über die Kokillenhöhe 13 konstant. Die Formgebung der Kühlkanäle kann entweder durch Kühlbohrungen 28 (nicht gezeigt) mit konstantem Durchmesser mit und ohne Verdrängekörper 28.1 oder Kühlschlitzen 26 mit Wasserleitblechen 26.7 (Fig. 3d un 3e) und konstantem Querschnitt Q (26.3) realisiert werden.In the previous mold design, this interface resistance 22 is constant over the mold height 13. The shape of the cooling channels can be realized either by cooling bores 28 (not shown) with a constant diameter with and without displacers 28.1 or cooling slots 26 with water baffles 26.7 (FIGS. 3d and 3e) and constant cross section Q (26.3).
Zusammenfassend kann über den Stand der Technik jeglicher Kokillenformate (Brammen-, Vorblock-, Knüppel-, Profil- und Bandanlagen etc.) an dieser Stelle gesagt werden, daß die prozentuale Wasserbedeckung (27.2) über die Kokillenbreite, gleichwohl ob Kühlbohrungen 28 oder Kühlschlitze 26 zum Einsatz kommen, als auch über die Kokillenhöhe 13 geometrisch und damit in ihrer verfahrenstechnischen Kühlwirkung gleich ist.In summary, it can be said about the state of the art of any mold formats (slab, billet, billet, profile and belt systems etc.) that the percentage water coverage (27.2) over the mold width, regardless of whether cooling holes 28 or cooling slots 26 are used, as well as geometrically over the mold height 13 and thus in their procedural cooling effect is the same.
Diese Iso-Konstruktion bzw. gleichmäßige Konstruktion der Kokillenkühlung über die Kokillenhöhe führt, bedingt durch das enge Anliegen der Strangschale, unmittelbar unterhalb des Gießspiegels 30 und dem anschließenden Schrumpfungsprozeß der Strangschale 5 über die Kokillenhöhe 13 zu einem erhöhten Wärmestrom und gleichzeitig damit zu einer hohen "Hot-Face"-Temperatur der Kupferplatte 23. Diese hohe Kupferplatten-Hauttemperatur 23 führt wiederum zu der Gefahr einer Überlastung der Rekristallisationstemperatur T-Cu-Re (31) des gewalzten Kupfers (vgl. Fig. 3c).This iso-construction or uniform construction of the mold cooling over the mold height leads, due to the tight fit of the strand shell, immediately below the casting level 30 and the subsequent shrinking process of the strand shell 5 over the mold height 13 to an increased heat flow and at the same time to a high " Hot-face "temperature of the copper plate 23. This high copper plate skin temperature 23 in turn leads to the risk of overloading the recrystallization temperature T-Cu-Re (31) of the rolled copper (cf. FIG. 3c).
Diese Gefahr der Überschreitung der Kokillenplatten- Rekristallisationstemperatur (T-Cu-Re) wird mit steigenden Gießgeschwindig- keiten immer größer. So ist in Fig. 2 eine Übersicht der Konstruktions- und verfahrenstechnischen Merkmale von Dünnbrammen und Standardbrammenkokillen tabellarisch dargestellt.This risk of exceeding the mold plate recrystallization temperature (T-Cu-Re) increases with increasing pouring speed. are getting bigger and bigger. 2 shows an overview of the constructional and procedural features of thin slabs and standard slab molds in tabular form.
Diese tabellarische Darstellung der charakteristischen Kokillendaten läßt erken- nen, daß die erhöhte Wärmebelastung der Kokille, angezeigt durch die Belastung von 2,2/3,2 MW/m2, die den Wärmestrom (2) bzw. die Wärmebelastung der Kokille kennzeichnet, im Falle der Dünnbramme (32) gegenüber der Standardbramme (33) durch eine größere prozentuale Wasserabdeckung (27.2) von 60 - 40%, eine höhere Wassergeschwindigkeit (10) von 12 - 8 m/s, eine gerin- gere Kupferplattendicke (18.1) von 25 - 15 mm und einen höheren Kokillen- kühlwasserdruck (26.6) von 12 - 8 bar begegnet wird. Diese erhöhte Wärmebelastung bzw. dieser erhöhte Wärmestrom der Kokille wird im Falle der Dünnbramme (32) verursacht durch die geringere Schlackenfilmdicke (18.2) von 0,4 - 0,2 mm, die höhere Gießgeschwindigkeit (14) der Dünnbramme (32) sowie die geringe Brammendicke (34/32) bzw. (34.1). Gleichzeitig ist zu erkennen, daß die Kokillenhauttemperatur auf der dem Stahl zugewandten Seite (23) je nach Gießgeschwindigkeit zwischen 300°C und 400°C liegt und einen geringeren Abstand zur Rekristallisationstemperatur (31) des kaltgewalzten Kupfers als die Standardbramme besitzt. Die Rekristallisationstemperatur der kaltgewalzten Kupferplatte liegt je nach der Kupferqualität zwischen 350°C (Cu-Ag) und 700° (Cu-CrZr) bzw. 500°C (Softening-Temperatur).This tabular representation of the characteristic mold data reveals that the increased heat load on the mold, indicated by the load of 2.2 / 3.2 MW / m 2 , which characterizes the heat flow (2) or the heat load on the mold, in Case of the thin slab (32) compared to the standard slab (33) due to a larger percentage water coverage (27.2) of 60-40%, a higher water speed (10) of 12-8 m / s, a smaller copper plate thickness (18.1) of 25 - 15 mm and a higher mold cooling water pressure (26.6) of 12 - 8 bar. This increased heat load or this increased heat flow of the mold is caused in the case of the thin slab (32) by the lower slag film thickness (18.2) of 0.4-0.2 mm, the higher casting speed (14) of the thin slab (32) and the low Slab thickness (34/32) or (34.1). At the same time it can be seen that the mold skin temperature on the side facing the steel (23) is between 300 ° C. and 400 ° C., depending on the casting speed, and is less close to the recrystallization temperature (31) of the cold-rolled copper than the standard slab. Depending on the copper quality, the recrystallization temperature of the cold-rolled copper plate is between 350 ° C (Cu-Ag) and 700 ° (Cu-CrZr) or 500 ° C (softening temperature).
Ein weiteres Absenken der Cu-Plattendicke (18.1) gestaltet sich wegen des hohen Wasserdruckes (am Kokillenwassereintritt) (26.6) in den Bohrungen (28) oder Kühlschlitzen (26) und damit wegen der möglichen mechanischen Ausbauchung der dem Stahl zugewandten Kupferplattenoberfläche, „hot face" (21.1), als schwierig.A further reduction in the copper plate thickness (18.1) is due to the high water pressure (at the mold water inlet) (26.6) in the bores (28) or cooling slots (26) and thus because of the possible mechanical bulging of the copper plate surface facing the steel, “hot face "(21.1), as difficult.
Figur 3 stellt eine bekannte Anordnung der Wasserkühlung für eine Brammen- oder Dünnbrammenkokille mit Kühlschlitzen 26 und Wasserleitblechen 26.7 dar. Fig. 3a zeigt die halbe Breitseite 7 einer Brammenkokille mit der Schmal- seite 7.1 und einen Tauchausguß 35 sowie der Stahlströmung 36 und den Strang 37 mit der Strangschale 5 am Kokillenausguß. Diese Fig. läßt die gleichförmig parallel verlaufenden Kühlschlitze 26 über die Kokillenhöhe 13 sowie die Lage des Gießspiegels 30 erkennen.Figure 3 shows a known arrangement of the water cooling for a slab or thin slab mold with cooling slots 26 and water baffles 26.7. Fig. 3a shows half the broad side 7 of a slab mold with the narrow page 7.1 and a dip spout 35 and the steel flow 36 and the strand 37 with the strand shell 5 on the mold spout. This figure shows the uniformly parallel cooling slots 26 over the mold height 13 and the position of the casting level 30.
Figur 3b zeigt den Schnitt durch die Kokillenbreitseite 7 mit einem Wasserkasten 38 sowohl für den Wasservorlauf 38.1 als auch für den Wasserrücklauf bzw. Wasserkasteneinlauf 38.2. Mit 38.1.1 bzw. 38.2.1 ist der Übergang für das Kokillenkühlwasser vom Wasserkasten (38.1) in die Kühlschlitze (26) oder Kühlbohrungen (28-nicht gezeigt) bezeichnet.FIG. 3b shows the section through the mold broadside 7 with a water box 38 both for the water flow 38.1 and for the water return or water box inlet 38.2. The transition for the mold cooling water from the water tank (38.1) into the cooling slots (26) or cooling bores (28 - not shown) is designated by 38.1.1 or 38.2.1.
Außerdem wird aus Fig. 3b eine mehrteilige Kokille mit Spannbolzen 39 deutlich, entweder für den Verbund der Kupferplatte mit Kühlschlitzen 40 mit dem Wasserkasten 38 oder dem Verbund der Kupferplatte ohne Kühlschlitze 40.1 mit dem Wasserkasten 38, dann aber mit einer Zwischenplatte 41 , die mit Kühl- schlitzen 26.3 versehen ist (vgl. hierzu Fig. 3d). Auch kann die Zwischenplatte 41 direkt die Wand des Wasserkastens 41.1 (Fig. 4) bilden.In addition, from Fig. 3b, a multi-part mold with clamping bolts 39 is clear, either for the connection of the copper plate with cooling slots 40 to the water box 38 or the connection of the copper plate without cooling slots 40.1 to the water box 38, but then with an intermediate plate 41, which with cooling - slots 26.3 is provided (cf. Fig. 3d). The intermediate plate 41 can also directly form the wall of the water box 41.1 (FIG. 4).
In Fig. 3c sind als Stand der Technik die Profile der Kokillenhauttemperatur („hot face") 23, des Wärmestromes J (2) und der Rekristallisationstemperatur, T-Cu-Re (31 ), über die Kokillenhöhe (13) dargestellt.In FIG. 3c, the profiles of the mold skin temperature (“hot face”) 23, the heat flow J (2) and the recrystallization temperature, T-Cu-Re (31), over the mold height (13) are shown as prior art.
Fig. 3c läßt erkennen, daß die beiden Profile (23.1) (Hauttemperatur-Profil) und (2.1) (Wärmestromprofil) sich funktional ähnlich sind und die thermische Belastung (23) nahe an die Rekristallisationstmperatur 31 des Kupfers, besonders bei hohen Gießgeschwindigkeiten 14, kommt und damit die Kupferplatte eine relativ kurze Standzeit im Gießspiegelbereich 30 aufweist.3c shows that the two profiles (23.1) (skin temperature profile) and (2.1) (heat flow profile) are functionally similar and the thermal load (23) is close to the recrystallization temperature 31 of the copper, especially at high casting speeds 14, comes and thus the copper plate has a relatively short service life in the casting area 30.
Die Fig. 3d stellt einen horizontalen Schnitt durch die Kokille dar und läßt dieFig. 3d shows a horizontal section through the mold and leaves the
Anordnung der parallelen Kühlschlitze 26 mit Wasserleitblechen 26.7 und Übergängen (38.1.1/38.2.1) des Kühlwassers 9 vom Wasserkastenvorlauf 38.1 in die Kühlschlitze 26 und von den Kühlschlitzen durch den Kokillenwas- serübergang 38.2.1 in den Wasserrücklauf 38.2 erkennen.Arrangement of the parallel cooling slots 26 with water baffles 26.7 and transitions (38.1.1 / 38.2.1) of the cooling water 9 from the water tank inlet 38.1 into the cooling slots 26 and from the cooling slots through the mold water transition 38.2.1 into the water return 38.2.
In der Figur 3e sind die parallelen Kühlschlitze 26 im horizontalen Schnitt dargestellt. Das Bild läßt die Schlitzbreite 26.1 , die prozentuale Wasserbedeckung 27.2, die sich aus dem Verhältnis Kühlkanalbreite zum Abstand Kühlkanal/Kühlkanal 27 ergibt, den Kühlkanalquerschnitt 26.3, die Wasserleitbleche 26.7, den Abstand Kühlkanal/Kühlkanal 27 sowie die Kupferplattendicke 8 erkennen. Die konstruktiven Merkmale sind über die Kokillenhöhe dargestellt in den Schnitten A -A1- A" und B -B' - B', wobei sich ein konstanter Leitungsquer- schnitt F (20) und ein konstanter Grenzflächenwiderstand (22) über die Kokillenhöhe, bedingt durch das gleichförmige Strömungsprofil des Kokillenkühlwassers 9 mit konstantem Nemst'schen-Phasenbereich (Strömungsgeschwindigkeit = 0), der bei steigender Strömungsgeschwindigkeit (10) kleiner wird, einstellen.In Figure 3e, the parallel cooling slots 26 are shown in horizontal section. The figure shows the slot width 26.1, the percentage water coverage 27.2, which results from the ratio of the cooling channel width to the distance between cooling channel / cooling channel 27, the cooling channel cross section 26.3, the water guide plates 26.7, the distance between cooling channel / cooling channel 27 and the copper plate thickness 8. The design features are shown over the mold height in sections A-A 1 - A "and B -B '- B', whereby a constant line cross section F (20) and a constant interface resistance (22) result from the mold height by means of the uniform flow profile of the mold cooling water 9 with a constant Nemst phase range (flow rate = 0), which becomes smaller as the flow rate (10) increases.
Figur 4 stellt mögliche bekannte Aufbauten einer Kokillenbreitseite 7, bestehend aus der Kupferplatte und dem Wasserkasten 38 dar. Die Kokille kann sich aus einer Kupferplatte mit Kühlschlitzen 40 und Wasserkasten 38 (Teilfigur 4a) oder aus einer Kupferplatte ohne Kühlschlitze 40.1 und einer Zwischenplatte 41 mit Kühlschlitzen (Sandwich) und Wasserkasten 38 (Teilfigur 4b) oder aus einer Kupferplatte ohne Kühlschlitze 40.1 , die auf die Zwischenplatte 41.1 , die gleichzeitig die Wand des Wasserkastens bildet, montiert ist (Teilfigur 4c), zusammensetzen. Die Teilfigur 4d stellt nochmals die Profile des Wärmestromes J (2.1) und der thermischen Belastung über die Kokillenhöhe sowie die Rekristallisationstemperatur (31) der kaltgewalzten Kupferplatte (31) dar.Figure 4 shows possible known constructions of a mold broad side 7, consisting of the copper plate and the water box 38. The mold can be made of a copper plate with cooling slots 40 and water box 38 (part 4a) or a copper plate without cooling slots 40.1 and an intermediate plate 41 with cooling slots (Sandwich) and water box 38 (part 4b) or from a copper plate without cooling slots 40.1, which is mounted on the intermediate plate 41.1, which also forms the wall of the water box (part 4c). Sub-figure 4d again shows the profiles of the heat flow J (2.1) and the thermal load over the mold height as well as the recrystallization temperature (31) of the cold-rolled copper plate (31).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stranggießkokille zu schaffen, bei der die thermische Belastung über die Kokillenhöhe, d.h. das thermische Profil über die Kokillenhöhe, vergleichmäßigt und somit die Kokillenhauttemperatur im Gießspiegel gesenkt werden kann. Diese Aufgabe wird mit einer Stranggießkokille mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.The object of the invention is to provide a continuous casting mold in which the thermal load over the mold height, ie the thermal profile over the mold height, is evened out and thus the mold skin temperature in the mold level can be reduced. This object is achieved with a continuous casting mold with the features of claim 1. Advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.
Es wird vorgeschlagen, eine gattungsgemäße Stranggießkokille dahingehend weiterzuentwickeln, daß sich die Breite der Kühlmediumkanäle in Gießrichtung in Abhängigkeit vom Wärmestromprofil über die Kokillenhöhe vom Kokilleneingang zum Kokillenausgang verkleinert.It is proposed to develop a generic continuous casting mold in such a way that the width of the cooling medium channels in the casting direction is reduced depending on the heat flow profile over the mold height from the mold inlet to the mold outlet.
Mit Breite ist das Maß der Erstreckung der Kanalwand bezeichnet, die (im wesentlichen) längs zur heißen Platteninnenwand verläuft. Hierbei ist die Querschnittsfläche der Kühlkanäle vorzugsweise rechteckig. Elliptische Formen sind ebenfalls denkbar.Width is the measure of the extent of the channel wall, which runs (essentially) along the hot plate inner wall. The cross-sectional area of the cooling channels is preferably rectangular. Elliptical shapes are also conceivable.
Erfindungsgemäß verringert sich die Phasengrenzfläche zwischen der Kokillen- plattenwand und dem Kokillenwasser vom Kokilleneingang zum Kokillenausgang.According to the invention, the phase interface between the mold plate wall and the mold water from the mold inlet to the mold outlet is reduced.
Nach einer ersten Ausführungsform verkleinert sich die Breite der Kuhlmediumkanale in 1. Näherung funktional zum Wärmestromprofil über die Kokillenhöhe zwischen Kokilleneingang und Kokillenausgang in Gießrichtung, wobei die Bregrenzungslinien oder -flächen eines Kühlmediumkanals oder benachbarter Kühlmediumkanäle nicht parallel verlaufen.According to a first embodiment, the width of the cooling medium channels is reduced in a first approximation to the heat flow profile via the mold height between the mold inlet and the mold outlet in the casting direction, the breeding boundary lines or surfaces of a cooling medium channel or adjacent cooling medium channels not running parallel.
Nach einer zweiten Ausführungsform verkeinert sich die Breite der Kühlmedi- umkanäle in 1. Näherung linear in Gießrichtung, wobei die Bregrenzungslinien oder -flächen eines Kühlmediumkanals oder benachbarter Kühlmediumkanäle nicht parallel, sondern in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen.According to a second embodiment, the width of the cooling medium channels narrows linearly in the first approximation in the casting direction, the border lines or surfaces of a cooling medium channel or adjacent cooling medium channels not running parallel but at an acute angle to one another.
Dies bedeutet, daß sich die jeweiligen Breiten eines Kühlkanals über die Kokil- lenhöhe linear verkleinern, wobei die Begrenzungsflächen benachbarter vomThis means that the respective widths of a cooling channel decrease linearly over the height of the mold, the boundary surfaces being adjacent from
Querschnitt rechteckiger Kanäle in einem definierten Winkel auseinanderlaufen oder die Linien benachbarter vom Querschnitt elliptischer Kanäle, gesehen in einer Schnittebene, die die gemeinsamen Mittelpunkte der Kanäle parallel zur Kühlplattenoberfläche schneidet, einen definierten Winkel zueinander ausbilden.Cross-section of rectangular channels diverge at a defined angle or the lines of adjacent channels of elliptical cross-section, seen in a sectional plane that intersects the common centers of the channels parallel to the cooling plate surface, form a defined angle to one another.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Kühlkanäle so ausgeführt, daß sich die Tiefe der Kühlkanäle über die Kokillenhöhe vom Kokilleneingang zum Kokillenausgang in Gießrichtung vergrößert.According to a particularly preferred embodiment, the cooling channels are designed so that the depth of the cooling channels increases over the mold height from the mold inlet to the mold outlet in the casting direction.
Mit Tiefe ist das Maß der Kühlkanäle gemeint, daß im Zusammenhang mit der Breite zur Berechnung des Flächeninhalts benötigt wird.Depth means the dimension of the cooling channels that is required in connection with the width to calculate the area.
Dann wird nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß sich in Abhängigkeit der Breitenreduzierung die Vergrößerung des Tiefenmaßes über die Kokillenhöhe entsprechend so verändert, daß der Betrag der jeweiligen Querschnittsfläche eines Kühlkanals vom Kokilleneingang bis zum Kokillenausgang konstant bleibt und somit die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in den Kühlwasserkanälen zwischen Kokilleneingang und Kokillenausgang konstant ist.Then, according to a particularly preferred embodiment, it is proposed that, depending on the width reduction, the increase in the depth dimension over the mold height changes accordingly such that the amount of the respective cross-sectional area of a cooling channel remains constant from the mold inlet to the mold outlet and thus the flow rate of the cooling medium in the cooling water channels between the mold entrance and the mold exit is constant.
Aufgrund des konstanten Widerstandes des Kühlkanals zwischen Kokillenwas- sereintritt und Kokillenwasseraustritt bleibt die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers unverändert.Due to the constant resistance of the cooling channel between the mold water inlet and the mold water outlet, the flow rate of the cooling water remains unchanged.
Vorzugsweise dienen Wasserkästen zur Versorgung der in die Kokillenwand- platten eingebrachten Kühlkanäle. Hierbei ist der Wasserkastenauslauf auf Höhe des Kokilleneingangs und der Wasserkasteneinlauf auf Höhe des Kokillenausgangs angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Wasservorlauf oberhalb des Gießspiegels am Kokilleneingang und der Wasserrücklauf am Kokillenausgang angeordnet, damit im Gießspiegelbereich, unter dem sich die höchste thermi- sehe Belastung entwickelt, kaltes, thermisch unbelastetes, Wasser mit der größten Kühlkapazität bzw. dem größten Abstand zum Verdampfungspunkt von Wasser bei Drücken zwischen 1 und 25 bar zur Wirkung kommt.Water boxes are preferably used to supply the cooling channels introduced into the mold wall plates. The water box outlet is arranged at the level of the mold inlet and the water box inlet at the level of the mold outlet. Advantageously, the water supply is arranged above the pouring level at the mold inlet and the water return at the mold exit, so that cold, thermally unloaded water with the water in the pouring level area under which the highest thermal load develops greatest cooling capacity or the greatest distance from the evaporation point of water at pressures between 1 and 25 bar.
Weitere bevorzugte Merkmale sind in den Ansprüche 7 bis 12 enthalten.Further preferred features are contained in claims 7 to 12.
Bei den Kühlkanälen kann es sich um Kühlschlitze oder um Bohrungen handeln. Die Kühlschlitze werden von der dem Forminneren abgewandten Seite der Platten in diese eingebracht oder in separate Zwischenplatten. Zur Einstellung der gewünschten Querschnittsflächen sind die Kühlschlitze über die Kokillenhöhe mit entsprechend ausgeformten Wasserleitblechen verschlossen, de- ren Breite über die Kokillenhöhe vom Kühlwassereintritt zum Kühlwasseraustritt an die Breitenänderung des Kühlkanalverlaufs angepaßt ist, d.h. sich verringert, und deren Dicke über die Kokillenhöhe vom Kühlwassereintritt zum Kühlwass- reaustritt vorzugsweise entsprechend abnimmt bei bündigem Abschließen mit der abgewandten Seite der Platte.The cooling channels can be cooling slots or bores. The cooling slots are introduced from the side of the plates facing away from the inside of the mold or into separate intermediate plates. To set the desired cross-sectional areas, the cooling slots are closed over the mold height with appropriately shaped water baffles, the width of which is adapted to the change in width of the cooling channel profile over the mold height from the cooling water inlet to the cooling water outlet. decreases, and its thickness preferably decreases correspondingly over the mold height from the cooling water inlet to the cooling water outlet when flush with the opposite side of the plate.
Die Figuren 1 bis 4 stellen den Stand der Technik und die Figuren 5 und 6 die Erfindung beispielhaft dar. Der Stand der Technik wurde bereits im Detail beschrieben. Die Erfindung wird nun beispielhaft im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Fig. 5 und 6 beschrieben. Gleiche Bauteile zu den in den Fig. 1 - 4 gezeigten Kokillen sind mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.Figures 1 to 4 represent the prior art and Figures 5 and 6 exemplify the invention. The prior art has already been described in detail. The invention will now be described by way of example in comparison with the prior art with reference to FIGS. 5 and 6. The same components as the molds shown in FIGS. 1-4 are provided with corresponding reference numerals.
Die Teilfigur 5a kennzeichnet die Erfindung, bei der benachbarte Kühlschlitze 29 bzw. ihre Begrenzungslinien nicht parallel verlaufen, sondern sich vom Ko- killeneingang 13.1 bzw. vom Gießspiegel 30 bis zum Kokillenausgang 13.2 in ihrer Breite verringern und somit sich der Kanalquerschnitt bzw. die Grenzfläche F (20) zur Wärmestromdichte bzw. zum Wärmestromprofil 2.1 funktional verhält. Gleichzeitig kann durch die entsprechende Vergrößerung der Kühlkanaltiefe 26.2 (Figur 5b) der Strömungsquerschnitt Q (26.3) für das Kühlwasser und damit die Strömungsgeschwindigkeit 26.5 des Wassers in 1. Näherung konstant gehalten werden. Die Begrenzungsflächen der Kühlkanäle in Form von Kül- schlitzen 29 verlaufen nicht mehr parallel, sondern bilden einen spitzen Winkel 29.2 zueinander. Die prozentuale Wasserbedeckung 27.2 oder auch der Leitungsquerschnitt 20 liegt so beispielsweise im Gießspiegel 30 bei max. 100% im Falle des Gießens einer Dünnbramme und am Kokillenaustritt bei minimal 30%.The partial figure 5a characterizes the invention, in which adjacent cooling slots 29 or their boundary lines do not run in parallel, but rather decrease in width from the cot entrance 13.1 or from the mold level 30 to the mold exit 13.2 and thus the channel cross section or the interface F (20) is functionally related to the heat flow density or to the heat flow profile 2.1. At the same time, by appropriately increasing the cooling channel depth 26.2 (FIG. 5b), the flow cross section Q (26.3) for the cooling water and thus the flow velocity 26.5 of the water can be kept constant in the first approximation. The boundary surfaces of the cooling channels in the form of cooling slots 29 no longer run parallel, but form an acute angle 29.2 to each other. The percentage water coverage 27.2 or the line cross section 20 is thus, for example, in the casting level 30 at max. 100% in the case of casting a thin slab and at the mold outlet at a minimum of 30%.
In der Figur 5c ist die hierdurch vergleichmäßigte thermische Belastung 23.2 der Kokillenplatte über die Kokillenhöhe 13 im Vergleich zum Wärmestromprofil 2.1 und der Rekristallisationstemperatur 31 dargestellt. Die Fig. läßt erkennen, daß die "hot face" Temperatur 23.2 der Kupferplatte 7 geringer ist, regelmäßi- ger verläuft und gleichzeitig die Standzeit der Kupferplatte verlängert wird.FIG. 5 c shows the thermal load 23.2 of the mold plate that is evened out over the mold height 13 in comparison to the heat flow profile 2.1 and the recrystallization temperature 31. The figure shows that the "hot face" temperature 23.2 of the copper plate 7 is lower, runs more regularly and at the same time the service life of the copper plate is extended.
Die Teilfigur 5d stellt die Schnitte A-A'-A" und B-B'-B" durch die Breitseiten 7 vom Kokilleneingang 13.1 und Kokillenausgang 13.2 sowohl für die Kokillenplatte (40) mit nicht parallelen Kühlschlitzen als auch für die Sandwich-Lösung, d.h. eine Kokillenplatte mit einer Zwischenplatte 41 , in die erfindungsgemäß die nicht parallelen Kühlschlitze 29 eingebracht sind, dar.The partial figure 5d shows the cuts A-A'-A "and B-B'-B" through the broad sides 7 of the mold inlet 13.1 and mold outlet 13.2 both for the mold plate (40) with non-parallel cooling slots and for the sandwich solution, ie a mold plate with an intermediate plate 41, into which the non-parallel cooling slots 29 are introduced according to the invention.
Diese Figur macht auch beispielhaft deutlich, daß die Strömungsgeschwindigkeit trotz der größeren Wasserbedeckung im Gießspiegelbereich 30 konstant bleibt, da der Strömungsquerschnitt Q (26.3) durch entsprechende Vergrößerung der Kühlkanaltiefe 26.2 über die Kokillenhöhe vom Kokilleneingang bis zum Kokillenausgang konstant bleibt.This figure also makes it clear, by way of example, that the flow rate remains constant despite the greater water coverage in the casting area 30, since the flow cross-section Q (26.3) remains constant through a corresponding increase in the cooling channel depth 26.2 over the mold height from the mold inlet to the mold outlet.
Die Teilfigur 5e zeigt die Kühlkanäle 29 am Kokilleneingang 13.1 und Kokillen- ausgang 13.2 mit ihren Leitblechen 29.1 , die sich in der Breite und Tiefe verändern.The partial figure 5e shows the cooling channels 29 at the mold inlet 13.1 and mold outlet 13.2 with their guide plates 29.1, which vary in width and depth.
Die Figur 6 stellt die erfinderische Lösung (Teilfigur 6b) dem Stand der TechnikFIG. 6 represents the inventive solution (sub-figure 6b) according to the prior art
(Teilfigur 6a) gegenüber. Grundsätzlich ist die vorgeschlagene Lösung hinsicht- lieh der Kühlschlitze 29 mit Leitblechen 29.1 auf Kokillen mit Kühlbohrungen(Sub-figure 6a) opposite. Basically, the proposed solution is for the cooling slots 29 with guide plates 29.1 on molds with cooling bores
(nicht gezeigt) übertragbar, wobei die Bohrquerschnitte über die Kokillenlänge mittels des Einsatzes konischer Verdrängerstäbe (nicht gezeigt) verändert werden können. (not shown) transferable, the drilling cross sections over the mold length can be changed by using conical displacement rods (not shown).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 oszillierende Kokille1 oscillating mold
2 Wärmestrom, J2 heat flow, J
2.1 Profil des Wärmestroms über die Kokillenhöhe, ("Wärmekeule") 3 Potentialgefälle, U2.1 Profile of the heat flow over the mold height, ("heat lobe") 3 potential gradient, U
4 Kokillen- bzw. Strangmitte4 center of the mold or strand
5 Strangschale5 strand shell
6 Schlackenfilm6 slag film
7 Kokillenplatte - Breitseite 7.1 Kokillenplatte - Schmalseite7 Mold plate - broadside 7.1 Mold plate - narrow side
8 Kupferplattendicke zwischen Schlacke und Wasser oder "hot" und "cold" face8 copper plate thickness between slag and water or "hot" and "cold" face
9 Kokillenkühlwasser9 mold cooling water
10 Kokillenkühlwassergeschwindigkeit in m/s 11 Kokillenkühlwasserdruck am Kokillenkühlwassereinlauf, gemessen in bar10 Mold cooling water speed in m / s 11 Mold cooling water pressure at the mold cooling water inlet, measured in bar
12 Kokillenkühlwassertemperatur am Kokillenkühlwassereinlauf, T-0, gemessen in °C12 Mold cooling water temperature at the mold cooling water inlet, T-0, measured in ° C
13 Kokillenhöhe parallel zur Gießgeschwindigkeit im Sinne von Strangabzugsrichtung bzw. Kokillenlänge13 Mold height parallel to the casting speed in the sense of the strand withdrawal direction or mold length
13.1 Kokilleneingang13.1 Mold entrance
13.2 Kokillenausgang13.2 Mold exit
14 Stranggießrichtung mit Gießgeschwindigkeit in m/min (max. 15 m/min) 15 Gesamtwiderstand, R-total14 Continuous casting direction with casting speed in m / min (max. 15 m / min) 15 total resistance, R-total
16 Einzelmedien wie Zwischenkokillenmitte (4) und Kokillenwasser (9) wie beispielsweise flüssiger Stahl, Feuerfest-Material, Strangschale, Schlacke, Kokillenplatte beispielsweise aus Kupfer16 individual media such as intermediate mold center (4) and mold water (9) such as liquid steel, refractory material, strand shell, slag, mold plate made of copper, for example
17 Einzelwiderstände, Ri 18 Widerstandslänge I in m17 individual resistors, Ri 18 resistance length I in m
18.1 Kupferplattendicke I-Cu, hot/cold face, gemessen in mm 18.2 Schlackenfilmdicke I-Schlacke, gemessen in mm18.1 Copper plate thickness I-Cu, hot / cold face, measured in mm 18.2 Slag film thickness I slag, measured in mm
19 Spezifische Wärmeleitfähigkeit gemessen, λ in W/K x m19 Specific thermal conductivity measured, λ in W / K x m
20 Leitungsquerschnitt, F20 cable cross section, F
20.1 Massenstromgleichung U = ΣRi x J; ΣRi = (l/λxF)i20.1 mass flow equation U = ΣRi x J; ΣRi = (l / λxF) i
21 Phasengrenze Kupferplatte (7)/Kokillenkühlwasser (9), "cold face" 21.1 Phasengrenze Kupferplatte (7), Schlackenfilm (6) oder Strangschale (5), "hot face"21 phase boundary copper plate (7) / mold cooling water (9), "cold face" 21.1 phase boundary copper plate (7), slag film (6) or strand shell (5), "hot face"
22 Grenzflächenwiderstand Kupfer/Wasser, Nemst'sche- Grenzschicht22 Interface resistance copper / water, Nemst interface
23 Hauttemperatur Kupfer/Gießschale ("hot face") der parallelen Kühlschlitze (26)23 skin temperature copper / casting dish ("hot face") of the parallel cooling slots (26)
23.1 Profil der Hauttemperatur über Kokillenhöhe23.1 Profile of skin temperature over mold height
23.2. "hot face" -Temperatur der nicht parallelen Kühlschlitze23.2. "hot face" temperature of the non-parallel cooling slots
23.2.1 Thermoprofil der nicht parallelen Kühlschlitze (29)23.2.1 Thermo profile of the non-parallel cooling slots (29)
24 Hauttemperatur Kupfer/Wasser ("cold face") 24.1 Profil der Hauttemperatur Kupfer/Wasser ("cold face")24 Skin temperature copper / water ("cold face") 24.1 Profile of the skin temperature copper / water ("cold face")
25 Temperaturgradient Kupferplatte25 Temperature gradient copper plate
26 Kühlkanäle, ausgebildet als Kühlschlitze, die parallel über die Kokillenhöhe verlaufen26 cooling channels, designed as cooling slots that run parallel over the mold height
26.1 Kühlkanalbreite 26.2 Kühlkanaltiefe26.1 Cooling channel width 26.2 Cooling channel depth
26.3 Kühlkanalquerschnitt bzw. Strömungsquerschnitt, Q26.3 Cooling channel cross section or flow cross section, Q
26.4 Kühlkanallänge entsprechend der Kokillenhöhe (13)26.4 Cooling channel length according to the mold height (13)
26.5 Strömungswiderstand26.5 flow resistance
26.6 Wasserdruck am Kokillenwassereintritt 26.7 Wasserleitbleche26.6 Water pressure at the mold water inlet 26.7 Water baffles
27 Abstand Kühlkanal/Kühlkanal27 Distance cooling duct / cooling duct
27.1 Stegbreite27.1 web width
27.2 Prozentuale Wasserbedeckung über die Kokillenbreite, definiert als Differenz zwischen maximaler gekühlter Kokillenbreite abzüg- lieh der nicht direkt gekühlten Kokillenbreite dividiert durch ge- kühlte Kokillenbreite oder auch in 1. Näherung als Abstand Kühlkanal/Kühlkanal abzüglich der Stegbreite dividiert durch den Abstand Kühlkanal/Kühlkanal, entspricht dem Leitungsquerschnitt, F (20) im Sinne der Massenstromgleichung (20) 28 Kühlbohrungen27.2 Percentage water coverage over the mold width, defined as the difference between the maximum chilled mold width minus the not directly chilled mold width divided by the cooled mold width or, in a first approximation, the distance between cooling duct / cooling duct minus the web width divided by the distance between cooling duct / cooling duct, corresponds to the line cross-section, F (20) in the sense of the mass flow equation (20) 28 cooling holes
28.1 Verdrängephase, Verdrängekörper28.1 Displacement phase, displacement body
29 Kühlschlitze, Verdrängerstäbe, nicht parallel verlaufend über die Kokillenhöhe (13)29 cooling slots, displacement rods, not running parallel over the mold height (13)
29.1 Wasserleitbleche 29.2 Winkel der linear verlaufenden nicht parallelen Kühlschlitze (29)29.1 Water baffles 29.2 Angle of the linear, non-parallel cooling slots (29)
30 Gießspiegelbereich, Gießspiegel30 Casting level area, casting level
31 Rekristallisationstemperatur der kalt gewalzten Kokillen- Kupferplatte T-Cu-Re31 Recrystallization temperature of the cold-rolled mold copper plate T-Cu-Re
32 Dünnbramme, Thin Slab 40 - 150 mm Dicke 33 Standard-Bramme, Slab 400 - 150 mm Dicke32 thin slab, thin slab 40 - 150 mm thick 33 standard slab, slab 400 - 150 mm thick
34 Brammendicke, Strangdicke34 slab thickness, strand thickness
34.1 Dünnbramme von 150 bis 40 mm34.1 Thin slab from 150 to 40 mm
34.2 Standardbramme von 400 bis 150 mm34.2 Standard slab from 400 to 150 mm
35 Tauchausguß, SEN 35.1 Gießpulver35 Immersion spout, SEN 35.1 Powder
35.2 Gießschlacke35.2 pouring slag
36 Stahlströmung36 steel flow
37 Strang37 strand
38 Wasserkasten 38.1 Wasservorlauf, Wasserkastenauslauf38 Water box 38.1 Water flow, water box outlet
38.1.1 Übergang für das Kokillenkühlwasser vom Wasserkasten (38.1) in die Kühlschlitze (26) oder (29)38.1.1 transition for the mold cooling water from the water tank (38.1) into the cooling slots (26) or (29)
38.2 Wasserrücklauf, Wasserkasteneinlauf38.2 Water return, water box inlet
38.2.1 Übergang für das Kokillenwasser von Kühlschlitzen (26) oder (29) in den Wasserkasten (38.2)38.2.1 transition for the mold water from cooling slots (26) or (29) into the water tank (38.2)
39 Spannbolzen Wasserkasten/Kupferplatte 40 Kupferplatte mit Kühlschlitzen39 Clamping bolts water box / copper plate 40 copper plate with cooling slots
40.1 Kupferplatte ohne Kühlschlitze und mit einer Zwischenplatte (41)40.1 copper plate without cooling slots and with an intermediate plate (41)
41 Zwischenplatte, mit Kühlschlitzen (Sandwich)41 intermediate plate, with cooling slots (sandwich)
41.1 Zwischenplatte (41) mit Kühlschlitzen, die direkt die Wand des41.1 Intermediate plate (41) with cooling slots that directly cover the wall of the
Wasserkastens bildet Water box forms

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Gekühlte Stranggießkokille (1) zum Gießen von Metall, insbesondere von Stahl, in Brammenformat und hier insbesondere mit einer Dicke zwi- sehen 40 bis 400 mm und einer Breite von 200 bis 3.500 mm, mit1. Cooled continuous casting mold (1) for casting metal, in particular steel, in slab format and here in particular with a thickness between 40 to 400 mm and a width of 200 to 3,500 mm, with
Kokillenwänden aus Platten (7, 7.1) sowie mit Kühlmediumkanälen zurMold walls made of plates (7, 7.1) and with cooling medium channels for
Kühlung, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite (26.1) der Kühlmediumkanäle (29) in Gießrichtung in Abhängigkeit vom Wärmestromprofil (2.1) über die Kokillenhöhe (13) vom Kokilleneingang (13.1) zum Kokillenausgang (13.2) verkleinert.Cooling, characterized in that the width (26.1) of the cooling medium channels (29) decreases in the casting direction depending on the heat flow profile (2.1) over the mold height (13) from the mold inlet (13.1) to the mold outlet (13.2).
2. Gekühlte Stranggießkokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite (26.1) der Kühlmediumkanäle in 1. Näherung funktional zum Wärmestromprofil über die Kokillenhöhe (13) zwischen Kokilleneingang (13.1) und Kokillenausgang (13.2) in Gießrichtung verkleinert.2. Chilled continuous casting mold according to claim 1, characterized in that the width (26.1) of the cooling medium channels in the first approximation functionally to the heat flow profile over the mold height (13) between the mold inlet (13.1) and mold outlet (13.2) in the casting direction.
3. Gekühlte Stranggießkokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite (16.1) der Kühlmediumkanäle in 1. Näherung linear in Gießrichtung verkleinert, wobei die Bregrenzungslinien oder -flächen eines Kühlmediumkanals oder benachbarter Kühlmediumkanäle nicht parallel, sondern in einem spitzen Winkel (29.2) zueinander verlaufen.3. Cooled continuous casting mold according to claim 1, characterized in that the width (16.1) of the cooling medium channels is reduced linearly in the casting direction in the first approximation, the breeding lines or surfaces of a cooling medium channel or adjacent cooling medium channels not parallel, but at an acute angle (29.2 ) run to each other.
4. Gekühlte Stranggießkokille nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tiefe (26.2) der Kühlmediumkanäle über die Kokillenhöhe (13) vom Kokilleneingang (13.1 ) zum Kokillenausgang (1.2) in Gießrich- tung vergrößert. 4. Chilled continuous casting mold according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the depth (26.2) of the cooling medium channels increases over the mold height (13) from the mold inlet (13.1) to the mold outlet (1.2) in the casting direction.
5. Gekühlte Stranggießkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Abhängigkeit der Breitenreduzierung die Erhöhung der Tiefe (26.2) über die Kokillenhöhe (13) entsprechend so verändert, daß der Betrag der jeweiligen Querschnittsfläche (26.3) eines Kühlkanals vom Kokilleneingang (13.1) bis zum Kokillenausgang (13.2) konstant bleibt und somit die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in den Kühlmediumkanälen zwischen Kokilleneingang (13.1) und Kokillenausgang (13.2) konstant ist.5. Chilled continuous casting mold according to claim 4, characterized in that depending on the width reduction, the increase in depth (26.2) over the mold height (13) changes accordingly so that the amount of the respective cross-sectional area (26.3) of a cooling channel from the mold entrance (13.1) remains constant up to the mold outlet (13.2) and thus the flow rate of the cooling medium in the cooling medium channels between the mold inlet (13.1) and the mold outlet (13.2) is constant.
6. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Platten (7, 7.1) der Kokillenwände, insbesondere Kupferplatten, Wasserkästen (38) zur Versorgung der Kühlkanäle anschließen, wobei der Wasserkastenauslauf (38.1 ) auf Höhe des Kokilleneingangs ( 3.1) und der Wasserkasteneinlauf (38.2) auf Höhe des Kokillenausgangs (13.2) angeordnet ist.6. Chilled continuous casting mold according to one of claims 1 to 5, characterized in that connect to the plates (7, 7.1) of the mold walls, in particular copper plates, water boxes (38) for supplying the cooling channels, the water box outlet (38.1) at the level of The mold inlet (3.1) and the water box inlet (38.2) are arranged at the level of the mold outlet (13.2).
7. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die prozentuale Kühlmediumbedeckung, insbesondere Wasserbedeckung (27.2), die definiert ist durch das Verhältnis der Differenz zwischen maximaler gekühlter Kokillenbreite und der nicht direkt gekühlten Kokillenbreite zur gekühlten Kokillenbreite, am Kokilleneingang (13.1), insbesondere auf Höhe des Gießspiegels (30), maximal 100%, insbe- sondere 100%, und am Kokillenausgang (13.2) minimal 30%, insbesondere minimal 10%, beträgt.7. Chilled continuous casting mold according to one of claims 1 to 6, characterized in that the percentage cooling medium coverage, in particular water coverage (27.2), which is defined by the ratio of the difference between the maximum cooled mold width and the not directly cooled mold width to the cooled mold width, at the mold entrance (13.1), in particular at the level of the pouring level (30), a maximum of 100%, in particular 100%, and at the mold exit (13.2) is a minimum of 30%, in particular a minimum of 10%.
8. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium Kühlwasser ist mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 25 und 2 m/s über die Kanallänge.8. Chilled continuous casting mold according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cooling medium is cooling water at a flow rate between 25 and 2 m / s over the channel length.
9. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke einer Kupferplatte (7, 7.1 ) zwischen der Schmelze und dem Kühlwasserkanalverlauf nicht weniger als 5 mm ist.9. Chilled continuous casting mold according to one of claims 1 to 8, characterized in that the thickness of a copper plate (7, 7.1) between the melt and the course of the cooling water channel is not less than 5 mm.
10. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenkühlwasserdruck (11) am Wasserkastenausgang (38.1) zwischen 2 und 25 bar beträgt.10. Chilled continuous casting mold according to one of claims 1 to 9, characterized in that the mold cooling water pressure (11) at the water box outlet (38.1) is between 2 and 25 bar.
11. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießgeschwindigkeit VG (14) zwischen 1 und 15m/min be- trägt.11. Cooled continuous casting mold according to one of claims 1 to 10, characterized in that the continuous casting speed VG (14) is between 1 and 15 m / min.
12. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie betrieben wird durch Einbringen der Stahlschmelze mittels eines Tauchausgusses (SEN) (35) sowie Aufbringen von Gießpulver (35.1) und daß es sich um eine oszillierende Standkokille (1) handelt.12. Chilled continuous casting mold according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that it is operated by introducing the molten steel by means of an immersion spout (SEN) (35) and applying casting powder (35.1) and that it is an oscillating standing mold (1 ) acts.
13. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle Kühlschlitze (29) sind, die von der dem Forminneren abgewandten Seite der Platten (7, 7.1) in diese eingebracht sind, und daß die Kühlschlitze (29) zur Einstellung der gewünschten Querschnittsflächen über die Kokillenhöhe (13) mit entsprechend ausgeformten Wasserleitblechen (29.1) verschlossen sind, deren Breite über die Kokillen- höhe (13) vom Kühlwassereintritt (13.1) zum Kühlwasseraustritt (13.2) an die Breitenänderung des Kühlkanalverlaufs angepaßt ist. 13. A cooled continuous casting mold according to one of claims 1 to 12, characterized in that the cooling channels are cooling slots (29) which are introduced into the plate (7, 7.1) from the side facing away from the interior of the mold, and in that the cooling slots (29) To set the desired cross-sectional areas via the mold height (13), they are sealed with appropriately shaped water baffles (29.1), the width of which is adapted to the change in width of the cooling channel profile over the mold height (13) from the cooling water inlet (13.1) to the cooling water outlet (13.2).
14. Gekühlte Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle Kühlbohrungen sind, in die konische Verdrängerstäbe eingebracht sind. 14. Cooled continuous casting mold according to one of claims 1 to 12, characterized in that the cooling channels are cooling bores, are introduced into the conical displacement rods.
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