WO2008049398A1 - Stranggiesskokille - Google Patents

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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 continuous casting mold with the casting cross-section surrounding Kokillenplatten in which run cooling channels, wherein the mold plates are connected by means of screw elements with a water tank and the screw elements of fastening bolts with a threaded shaft, which can be screwed into mounting thread in the mold plate.
  • molds for the continuous casting of steel consist of several mold plates, which form a cavity when combined. In this cavity, the liquid steel is filled, partially solidified and is discharged downward. Depending on the shape of this cavity, a distinction is made between slab, Dünnbrammen-, Vorblock- or beam blank formats.
  • the mold plates which are almost without exception made of copper alloys, have very high thermal and mechanical loads. So that the mold retains its shape despite the forces acting during casting, the mold plates are attached to the back of a water tank. In particular, this should prevent the formation of larger gaps in the contact area between the individual mold plates of a mold. Also, the cooling water of the mold must not escape uncontrollably and come into contact with the liquid steel.
  • the mounting threads or tapped holes In order to ensure sufficient strength against the tearing of the fasteners from the copper, the mounting threads or tapped holes must be sufficiently deep and have a sufficiently large diameter.
  • the back of the mold plates is also required to dissipate the extremely high amounts of heat released by the solidification and cooling of steel.
  • the fastening threads may be behind the cooling level.
  • the production of drilled chill plates in comparison with mold plates with milled cooling channels is relatively expensive.
  • the depth of milled cooling channels and thus the distance between the cooling channels and the Kokillenvorderseite be changed over the length and width of Kokillenplatte and so adapted to the thermal stresses occurring.
  • a mold arrangement is known in which coolant holes are provided in the copper plate parallel to each other.
  • the fastening bolts are each arranged with their central longitudinal axes extending centrally between two adjacent coolant holes.
  • the distance between the respective outer walls of the adjacent cooling medium bores is greater than the outer diameter of the fastening bolts or the threaded bore, into which the shank of the fastening bolt is screwed.
  • the supporting threaded portion is in this arrangement in the wall between the adjacent coolant holes.
  • fastening bores and cooling channels are located next to one another in the prior art.
  • cooling holes In the direction of the heat flow in front of the threaded holes still cooling holes can be located or the cooling channels do not extend perpendicular to the height of the mold plate, but at least the next channels next to the rows of mounting holes drive around the fortifications with the smallest possible distance (slalom slot).
  • the object of the invention is to arrange or form the mounting holes and the milled cooling channels on the backs of mold plates so that a nearly uniform cooling is achieved.
  • This object is achieved according to the invention with a continuous casting mold with the casting cross-section surrounding Kokillenplatten in which run cooling channels, wherein the mold plates are connected by means of screw elements with a water tank and the screw elements of fastening bolts with a threaded shaft which can be screwed into mounting thread in the mold plate, wherein the Fixing thread with its central longitudinal axes are each arranged between two adjacent coolant channels extending, the diameter of each threaded hole is greater than the distance between two adjacent cooling channels (4) and the holes for the fastening threads at a distance from the sole of the cooling channels, limiting the depth of engagement of the fastening bolts, end up.
  • the holes for the fastening threads are no longer separate next to the cooling channels, but overlap partially with the cooling channels or are cut by these.
  • the fastening bolts protrude a little way into the cooling channels when they have been screwed into the fastening threads. In the area of the cooling channels, however, the fastening bolts are not in engagement with the fastening thread because it is missing there.
  • the fastening thread is also in the mutually remote wall regions of the adjacent cooling channels, so that in this way the tear resistance is greater in comparison to the centrally arranged fastening threads in cooling holes.
  • the load-bearing surface x of the thread depth is defined as the bearing surface.
  • the bearing circumference is the circumference of the thread minus the circular arcs cut out of the cooling channels.
  • cooling channels are deeper than the holes for the fastening threads.
  • the channel cross-section above / below and laterally of the fastening thread can be reduced by filling pieces. In the area of the fasteners then remain islands for receiving the threaded inserts.
  • Fig. 1 shows schematically the arrangement or design of fastening threads in the back of a mold plate
  • Fig. 2 sections A-A and B-B of Figure 1.
  • the mold plate is designated 1.
  • the fastening threads 2 are covered by the cooling channels 4, so surrounded slalomartig.
  • fastening threads 5 which are located outside the cooling channels and thus in the solid material, are shown on the far right in FIG.
  • fastening threads 5 which are located outside the cooling channels and thus in the solid material.
  • the section B-B in Fig. 2 shows a cross section through the solid material of the mold, where the bore 3 is not cut from the cooling channel 4. In the solid material, the remaining there fastening thread 2 can be seen.
  • the fastening threads 2 and the holes for these threads are of lesser depth than the depth of the cooling channels 4, to allow a coolant flow through the cooling channel even with a screwed fastening bolts.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille mit den Gießquerschnitt umschließenden Kokillenplatten, in denen Kühlkanäle verlaufen, wobei die Kokillenplatten mittels Schraubenelementen mit einem Wasserkasten verbunden sind und die Schraubenelemente aus Befestigungsbolzen mit einem Gewindeschaft bestehen, der in Befestigungsgewinde in der Kokillenplatte einschraubbar ist. Um eine gleichmäßig Kühlung bei einer derartigen Stranggießkokille zu erreichen, sind die Befestigungsgewinde mit ihren Mittellängsachsen jeweils zwischen zwei benachbarten Kühlmittelkanälen verlaufend angeordnet, wobei der Durchmesser jeder Gewindebohrung größer ist als der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Kühlkanälen und die Bohrungen für die Befestigungsgewinde im Abstand von der Sohle der Kühlkanäle, die Einschraubtiefe der Befestigungsbolzen begrenzend, enden.

Description

Stranggießkokille
Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille mit den Gießquerschnitt umschließenden Kokillenplatten, in denen Kühlkanäle verlaufen, wobei die Kokillenplatten mittels Schraubenelementen mit einem Wasserkasten verbunden sind und die Schraubenelemente aus Befestigungsbolzen mit einem Gewindeschaft bestehen, der in Befestigungsgewinde in der Kokillenplatte einschraubbar ist.
Mit Ausnahme von Rohrkokillen für Knüppelformate bestehen Kokillen für das Stranggießen von Stahl aus mehreren Kokilienplatten, die zusammengesetzt einen Hohlraum bilden. In diesen Hohlraum wird der flüssige Stahl eingefüllt, erstarrt teilweise und wird nach unten abgeführt. Je nach der Form dieses Hohlraums unterscheidet man zwischen Brammen-, Dünnbrammen-, Vorblock- oder Beam Blank-Formaten.
Während des Gießbetriebes wirken auf die Kokillenplatten, die fast ausnahmslos aus Kupferlegierungen gefertigt sind, sehr hohe thermische und mechanische Belastungen. Damit nun die Kokille trotz der wirkenden Kräfte während des Gießens ihre Form behält, werden die Kokillenplatten rückseitig an einem Wasserkasten befestigt. Insbesondere soll dadurch verhindert werden, dass im Kontaktbereich zwischen den einzelnen Kokillenplatten einer Kokille größere Spalte entstehen. Auch das Kühlwasser der Kokille darf nicht unkontrolliert austreten und mit dem flüssigen Stahl in Kontakt kommen.
Je nach Bauform und Abmaßen der Kokillen wird die Befestigung der Kokillenplatten auf den rückwärtigen Wasserkästen unterschiedlich realisiert.
Beispiele für die Ausbildung der Kokillenplatten sind in der EP 1 398 099 B1 und der WO 02/07915 offenbart. Üblicherweise befinden sich auf der Rückseite der Kokillenplatten Bohrungen mit Gewinden, in die Bolzen oder Schrauben eingeschraubt werden.
Um eine ausreichende Festigkeit gegen das Ausreißen der Befestigungselemente aus dem Kupfer sicherstellen zu können, müssen die Befestigungsgewinde oder Gewindebohrungen ausreichend tief sein und einen genügend großen Durchmesser haben.
Abmessungen, Anzahl und Abstand der Gewindebohrungen hängen u. a. von der Festigkeit des Kokillenmaterials, den Abmessungen und Form der Kokillenplatte und den Belastungen während des Betriebs ab.
Neben der Befestigung wird die Rückseite der Kokillenplatten auch zur Abfuhr der extrem hohen Wärmemengen, die bei der Erstarrung und Abkühlung von Stahl freigesetzt werden, benötigt.
Dementsprechend befinden sich auf der Kokillenrückseite Kühlkanäle oder Kühlbohrungen, durch welche das Kühlwasser mit hohem Druck und großer Geschwindigkeit gepumpt wird.
Aus Gründen der Produktqualität und wegen der Lebensdauer der eingesetzten Kokillenplatten ist es notwendig, eine in der Fläche möglichst gleichmäßige Kühlung zu gewährleisten, damit nicht einzelne Bereiche der Kokillenvorderseite eine erheblich höhere Temperatur aufweisen als andere Bereiche direkt nebenan.
Wird das Kühlwasser in der Kokillenplatte durch Kühlbohrungen geleitet, können sich die Befestigungsgewinde hinter der Kühlebene befinden. Allerdings ist die Herstellung von gebohrten Kokillenplatten im Vergleich mit Kokillenplatten mit gefrästen Kühlkanälen relativ aufwendig. Außerdem kann die Tiefe von gefrästen Kühlkanälen und damit der Abstand zwischen den Kühlkanälen und der Kokillenvorderseite über die Länge und Breite der Kokillenplatte verändert und so den auftretenden thermischen Belastungen angepaßt werden.
Aus der oben genannten WO 02/07915 ist eine Kokillenanordnung bekannt, bei der in der Kupferplatte parallel untereinander Kühlmittelbohrungen vorgesehen sind. Die Befestigungsbolzen sind mit ihren Mittellängsachsen jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Kühlmittelbohrungen verlaufend angeordnet. Bei dieser Ausbildung ist der Abstand der jeweils außen liegenden Wandungen der benachbarten Kühimittelbohrungen voneinander größer als der Außendurchmesser der Befestigungsbolzen bzw. der Gewindebohrung, in die der Schaft des Befestigungsbolzens eingeschraubt ist.
Der tragende Gewindeabschnitt befindet sich bei dieser Anordnung in der Wandung zwischen den benachbarten Kühlmittelbohrungen.
Bei Kokillen mit gefrästen Kühlkanälen befinden sich im Stand der Technik Befestigungsbohrungen und Kühlkanäle nebeneinander.
Um dennoch eine möglichst gleichmäßige Kühlung der Kokillenplatte zu erreichen, gibt es verschiedene Möglichkeiten.
In Richtung des Wärmestroms vor den Gewindebohrungen können sich noch Kühlbohrungen befinden oder die Kühlkanäle verlaufen nicht senkrecht über die Höhe der Kokillenplatte, sondern zumindest die nächsten Kanäle neben den Reihen der Befestigungsbohrungen umfahren die Befestigungen mit einem möglichst geringen Abstand (Slalom Slot).
Aufgabe der Erfindung ist es, die Befestigungsbohrungen und die gefrästen Kühlkanäle auf den Rückseiten von Kokillenplatten so anzuordnen bzw. auszubilden, dass eine nahezu gleichmäßige Kühlung erreicht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Stranggießkokille mit den Gießquerschnitt umschließenden Kokillenplatten, in denen Kühlkanäle verlaufen, wobei die Kokillenplatten mittels Schraubenelementen mit einem Wasserkasten verbunden sind und die Schraubenelemente aus Befestigungsbolzen mit einem Gewindeschaft bestehen, der in Befestigungsgewinde in der Kokillenplatte einschraubbar ist, wobei die Befestigungsgewinde mit ihren Mittellängsachsen jeweils zwischen zwei benachbarten Kühlmittelkanälen verlaufend angeordnet sind, der Durchmesser jeder Gewindebohrung größer ist als der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Kühlkanälen (4) und die Bohrungen für die Befestigungsgewinde im Abstand von der Sohle der Kühlkanäle, die Einschraubtiefe der Befestigungsbolzen begrenzend, enden.
Somit befinden sich die Bohrungen für die Befestigungsgewinde nicht mehr separat neben den Kühlkanälen, sondern überlappen sich partiell mit den Kühlkanälen bzw. werden von diesen durchschnitten. Die Befestigungsbolzen ragen, wenn sie in die Befestigungsgewinde eingeschraubt worden sind, ein Stück weit in die Kühlkanäle hinein. Im Bereich der Kühlkanäle stehen die Befestigungsbolzen allerdings nicht mit dem Befestigungsgewinde in Eingriff, weil dieses dort fehlt. Andererseits befindet sich das Befestigungsgewinde auch in den voneinander abgewandten Wandbereichen der benachbarten Kühlkanäle, so dass hierdurch die Ausreißfestigkeit im Vergleich zu den mittig angeordneten Befestigungsgewinden bei Kühlbohrungen größer ist.
Es wurden Versuche durchgeführt, die gezeigt haben, dass die Herstellung dieser Befestigungsgewinde problemlos möglich ist und sich nicht von der Herstellung von Befestigungsgewinden in Vollmaterial unterscheidet. Außerdem wurde untersucht, ob die Befestigungsgewinde eine ausreichende Ausreißfestigkeit besitzen. Die durchgeführten Versuche zeigen, dass die Kanalgewinde bei Belastung eine vergleichsbare Ausreißfestigkeit aufweisen wie Gewinde in Vollmaterial.
Allerdings muß ihr Durchmesser im Vergleich mit Vollgewinden etwas größer sein, damit sie die gleiche tragende Fläche besitzen. Als tragende Fläche wird der tragende Umfang x der Gewindetiefe definiert. Der tragende Umfang ist der Umfang des Gewindes abzüglich der Kreisbögen, die von den Kühlkanälen ausgeschnitten sind.
Wesentlich ist, dass die Kühlkanäle tiefer sind als die Bohrungen für die Befestigungsgewinde.
Damit wird erreicht, dass sich Kühlwasser unterhalb der Gewinde (zwischen Kokillenheißseite und dem Grund der Befestigungsgewinde) befindet und damit auch hier eine Kühlwirkung ergibt.
Zur Verqleichmäßigung der Strömung in den Kanälen bzw. zur Erzielung von höheren Strömungsgeschwindigkeiten kann der Kanalquerschnitt oberhalb / unterhalb und seitlich der Befestigungsgewinde durch Füllstücke reduziert werden. Im Bereich der Befestigungen bleiben dann Inseln zur Aufnahme der Gewindeeinsätze stehen.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigt: Fig. 1 schematisch die Anordung bzw. Ausbildung von Befestigungsgewinden in der Rückseite einer Kokillenplatte und
Fig. 2 Schnitte A-A und B-B aus Figur 1.
In der Figur 1 ist die Kokillenplatte mit 1 bezeichnet.
Linksseitig ist eine bekannte Anordnung der Befestigungsgewinde dargestellt, wobei diese vorstehend mit dem Begriff "Slalom Slots" bereits erwähnt worden ist.
Hierbei sind die Befestigungsgewinde 2 von den Kühlkanälen 4 umfasst, also slalomartig umgeben.
Im Gegensatz dazu ist bei der mittleren Darstellung die Anordnung der Befestigungsgewinde
3 so, dass diese von den Kühlkanälen 4 geschnitten werden bzw. mit diesen teilweise überlappen.
In dem Bereich, wo die Kühlkanäle 4 die Bohrungen 3 schneiden, befindet sich natürlich kein
Befestigungsgewinde, wie dies auch aus der Figur 2, Schnitt A-A ersichtlich ist.
Zum Vergleich sind in der Figur 1 ganz rechts noch Befestigungsgewinde 5 dargestellt, die sich außerhalb der Kühlkanäle und damit im Vollmaterial befinden. Zur Realisierung einer gleichen Ausreißfestigkeit bzw. gleicher tragender Flächen benötigen sie nur einen kleineren Durchmesser als die von den Kühlkanälen geschnittenen Befestigungsgewinde, weil bei letzteren im Bereich der Kühlkanäle tragendes Befestigungsgewinde fehlt.
Der Schnitt B-B in Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Vollmaterial der Kokille, wo die Bohrung 3 nicht von dem Kühlkanal 4 geschnitten wird. In dem Vollmaterial ist das dort verbliebende Befestigungsgewinde 2 zu erkennen.
Wie der Schnitt A-A in Fig. 2 zeigt, sind die Befestigungsgewinde 2 bzw. die Bohrungen für diese Gewinde von geringerer Tiefe als die Tiefe der Kühlkanäle 4, um einen Kühlmitteldurchfluss durch den Kühlkanal auch bei eingeschraubtem Befestigungsbolzen zu ermöglichen.

Claims

Patentansprüche:
1. Stranggießkokille mit den Gießquerschnitt umschließenden Kokillenplatten (1 ), in denen Kühlkanäle (4) verlaufen, wobei die Kokillenplatten mittels Schraubenelementen mit einem Wasserkasten verbunden sind und die Schraubenelemente aus Befestigungsbolzen mit einem Gewindeschaft bestehen, der in Befestigungsgewinde (2,3) in der Kokillenplatte (1 ) einschraubbar ist, wobei die Befestigungsgewinde mit ihren Mittellängsachsen jeweils zwischen zwei benachbarten Kühlmittelkanälen verlaufend angeordnet sind, der Durchmesser jeder Gewindebohrung größer ist als der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Kühlkanälen (4) und die Bohrungen für die Befestigungsgewinde im Abstand von der Sohle der Kühlkanäle, die Einschraubtiefe der Befestigungsbolzen begrenzend, enden.
2. Stranggießkokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Befestigungsgewinde (3) im Vergleich mit Befestigungsgewinden (5) in Vollmaterial größer ausgebildet ist, so dass sie die gleiche tragende Fläche besitzen.
3. Stranggießkokille nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verqleichmäßigung der Strömung in den Kühlkanälen bzw. zur Erzielung von höheren Strömungsgeschwindigkeiten deren Kanalquerschnitt oberhalb und/oder unterhalb sowie seitlich der Befestigungsgewinde (3) durch Füllstücke reduziert ist.
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