WO2010003695A1 - Stranggiesskokille - Google Patents

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WO2010003695A1
WO2010003695A1 PCT/EP2009/005047 EP2009005047W WO2010003695A1 WO 2010003695 A1 WO2010003695 A1 WO 2010003695A1 EP 2009005047 W EP2009005047 W EP 2009005047W WO 2010003695 A1 WO2010003695 A1 WO 2010003695A1
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continuous casting
grooves
casting mold
region
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Jörn HOFFMEISTER
Markus Reifferscheid
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Sms Siemag Ag
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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

Definitions

  • the invention relates to a continuous casting mold whose mold walls are provided with a plurality of extending in the vertical direction and connected to a water circulation cooling channels.
  • Molds of this type are well known in the art. They usually consist of copper plates. In order for them to have a sufficient service life, they must be cooled. For this purpose, fundamentally different types of measures are known. Various configurations can be provided for the cooling, wherein in particular cooling slots, cooling slots with filler pieces, deep-hole bores or area-effecting cooling are known and customary.
  • EP 0 968 779 B1 discloses grooves machined into the mold plate, which grooves are closed by a filling piece to form a cooling channel. A similar solution is shown in EP 1 757 385 A2 and DE 101 38 988 A1.
  • the invention is therefore the object of developing a mold of the type mentioned so that a particularly effective cooling possible
  • the cooling should be able to be targeted to desired areas, so that an intensive cooling effect can be generated in these areas, so that the thermally highly stressed areas of the copper plate of the continuous casting mold will have a longer service life be lent.
  • cooling channels are formed in an upper region of the mold by a number of holes and that the cooling channels are formed in a lower portion of the mold by incorporated into a part of the mold grooves, the formation of at least one filler a channel are closed.
  • the cooling channels are preferably formed in the upper or lower region of the mold exclusively by holes or grooves together with filler.
  • the upper region preferably extends over 25% to 75% of the total mold height, more preferably over 40% to 60% of the mold height.
  • the cooling channels of the upper region can merge into the cooling channels in the lower region in a transition region.
  • grooves closed by filling can be arranged parallel to the wall of the mold. It can also be arranged parallel to the wall of the mold more holes. At least in sections, two, three or more rows of bores can furthermore be arranged in a horizontal direction parallel to the wall of the mold.
  • the bores and / or at least a portion of the grooves can, seen in the vertical direction, run parallel to the wall of the mold.
  • the bores and / or at least a portion of the grooves can, viewed in the vertical direction, also run at an angle to the wall of the mold.
  • All holes can have the same diameter. However, it is proposed that at least two holes have different diameters.
  • the clear width of the grooves in the lower region of the mold is greater than the diameter of the bores in the upper region of the mold.
  • An improved cooling effect induces less thermal stress in the copper plates that make up the continuous casting mold.
  • the plate temperature distribution is therefore uniformed, in particular in the upper region of the plate or mold.
  • the temperature on the hot and on the cold side is reduced in the critical bath level range.
  • Manufacturing technology is advantageous that a favorable combination production is possible, consisting of the introduction of straight slots for the grooves and the downhole holes, due to the concept of the invention are much shorter than in the prior art, which is why the deep hole drilling is much easier to control.
  • the potential of the plate increases for a smaller plate thickness and for a high casting speed.
  • FIG. 2 shows the section A-B according to FIG. 1.
  • FIG. 1 the right side boundary for the metal to be cast is shown as a detail of a continuous casting mold 1.
  • the level is clarified by the pouring mirror 10. Accordingly, the wall 9 of the mold 1 is exposed to the hot metal and must be cooled.
  • the wall 9 forming plate consists in a known manner of copper.
  • the mold 1 is funnel-shaped, d. H. the upper area of the wall 9 is oriented at an angle ⁇ i to the vertical V.
  • cooling channels 2 For cooling the mold 1, this is provided with cooling channels 2. It is provided that in an upper region 3 of the mold 1, a different type of cooling or training of the coolant supply is made as in a lower region 5 of the mold 1, to improve the cooling intensity at the scene significantly.
  • the cooling channels 2 are formed exclusively by holes 4, which are introduced as tie-holes in the copper plate, which forms the mold wall 9.
  • the cooling channels 2 are formed in the lower region 5 of the mold 1 by incorporated into a part of the mold 1 grooves 6, which are closed by at least one filler 7 to form a channel.
  • the holes 4 extend to the vertical V at an angle ⁇ j> 2 . Since this is the case in the region in which the wall 9 of the mold over a present at the same angle ⁇ -i to the vertical V, this has the result that the holes 4 here parallel to the wall 9 in the interior of the mold plate run.
  • the bores 4 on the one hand are not all provided with the same diameter and, on the other hand, are not only arranged in a single row. assigns.
  • FIG. 2 shows the section AB according to FIG. 1. It can be seen that a number of holes 4 are provided with a relatively large diameter D, but next to holes 4 with a smaller diameter d, the holes 4 with the smaller diameter more rows - in the present double row - are arranged.
  • the arrangement of the holes 4 may be two, three or more rows at least over parts of the mold extension.
  • grooves 6 slots
  • filling pieces 7 in the lower part of the mold and deep holes in the upper part of the mold plate below the mold level 10 can by a larger number in diameter smaller holes 4 (preferably diameter below 11 mm) and in depth limited holes a zone of high cooling intensity, ie an intensive cooling zone can be generated.
  • the holes 4 in the upper region 3 of the mold 1 can be made due to the relatively short extent with relatively small diameters and introduced with high precision. Furthermore, the bores 4 can be arranged and staggered in succession so that high water velocities can be achieved with a large covering surface. As a result, a plate is produced with a zone of high cooling intensity.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille (1), deren Formwände mit mehreren sich in vertikale Richtung erstreckenden und an einen Wasserkreislauf angeschlossenen Kühlkanälen (2) versehen sind. Um eine verbesserte Kühlung der Kokille zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass die Kühlkanäle (2) in einem oberen Bereich (3) der Kokille (1 ) durch eine Anzahl Bohrungen (4) gebildet werden und dass die Kühlkanäle (2) in einem unteren Bereich (5) der Kokille (1 ) durch in einen Teil der Kokille (1) eingearbeitete Nuten (6) gebildet werden, die von mindestens einem Füllstück (7) unter Bildung eines Kanals verschlossen sind.

Description

Stranggießkokille
Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille, deren Formwände mit mehreren sich in vertikale Richtung erstreckenden und an einen Wasserkreislauf angeschlossenen Kühlkanälen versehen sind.
Kokillen dieser Art sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie bestehen zumeist aus Kupferplatten. Damit sie eine hinreichende Standzeit haben, müssen sie gekühlt werden. Hierfür sind grundsätzlich verschiedene Arten von Maßnahmen bekannt. Für die Kühlung können verschiedene Ausgestaltungen vorgesehen werden, wobei insbesondere Kühlschlitze, Kühlschlitze mit Füllstücken, Tieflochbohrungen oder flächige wirkende Kühlungen bekannt und ge- bräuchlich sind.
Die EP 0 968 779 B1 stellt auf in die Kokillenplatte eingearbeitete Nuten ab, die unter Ausbildung eines Kühlkanals von einem Füllstück verschlossen sind. Eine ähnliche Lösung zeigt die EP 1 757 385 A2 und die DE 101 38 988 A1.
Bei der DE 41 27 333 A1 wird die Kokillenwandung von Bohrungen durchsetzt, durch die zur Kühlung der Kokille ein Kühlfluid geleitet wird. Entsprechendes offenbaren auch die EP 1 356 879 A2 und die EP 1 506 826 A1.
Besonders problematisch ist dabei die Kühlung der sog. „Wärmekeule" im Bereich unterhalb des Gießspiegels. Dieser Bereich ist nur schwer individuell gezielt kühlbar. Die vorbekannten Lösungen sind diesbezüglich noch nicht befriedigend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kokille der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine besonders effektive Kühlung möglich ist, insbesondere im kritischen Bereich der „Wärmekeule". Die Kühlung soll sich dabei auf gewünschte Bereiche gezielt ausrichten lassen, so dass in diesen Bereichen ein intensiver Kühleffekt erzeugt werden kann. Damit soll den thermisch besonders hoch belasteten Bereichen der Kupferplatte der Stranggießkokille eine höhere Standzeit verliehen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühlkanäle in einem oberen Bereich der Kokille durch eine Anzahl Bohrungen gebildet werden und dass die Kühlkanäle in einem unteren Bereich der Kokille durch in einen Teil der Kokille eingearbeitete Nuten gebildet werden, die von mindestens einem Füllstück unter Bildung eines Kanals verschlossen sind.
Die Kühlkanäle werden dabei bevorzugt im oberen bzw. unteren Bereich der Kokille ausschließlich durch Bohrungen bzw. Nuten samt Füllstücken gebildet.
Der obere Bereich erstreckt sich bevorzugt über 25 % bis 75 % der gesamten Kokillenhöhe, besonders bevorzugt über 40 % bis 60 % der Kokillenhöhe.
Die Kühlkanäle des oberen Bereichs können in die Kühlkanäle im unteren Bereich in einem Übergangsbereich ineinander übergehen.
Ferner können mehrere von Füllstücken verschlossene Nuten parallel zur Wandung der Kokille angeordnet sein. Es können auch mehrere Bohrungen parallel zur Wandung der Kokille angeordnet sein. Zumindest abschnittsweise können weiterhin zwei, drei oder mehr Reihen Bohrungen in horizontaler Richtung ge- sehen parallel zur Wandung der Kokille angeordnet sein.
Um einen speziellen Einfluss auf den Kühleffekt zu nehmen, können die Bohrungen und/oder zumindest ein Abschnitt der Nuten in vertikale Richtung gesehen parallel zur Wandung der Kokille verlaufen. Die Bohrungen und/oder zumindest ein Abschnitt der Nuten können in vertikale Richtung gesehen auch unter einem Winkel zur Wandung der Kokille verlaufen.
Alle Bohrungen können dabei den gleichen Durchmesser aufweisen. Allerdings wird vorgeschlagen, dass mindestens zwei Bohrungen unterschiedliche Durch- messer aufweisen.
Bevorzugt ist schließlich vorgesehen, dass die lichte Breite der Nuten im unteren Bereich der Kokille größer ist als der Durchmesser der Bohrungen im oberen Bereich der Kokille.
Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung gemäß der oben genannten Merkmale werden diverse Vorteile durch das Erfindungskonzept erreicht:
Durch einen verbesserten Kühleffekt werden weniger Thermospannungen in den Kupferplatten induziert, aus denen die Stranggießkokille besteht. Die Plat- tentemperaturverteilung vergleichmäßigt sich also, insbesondere in oberen Bereich der Platte bzw. Kokille.
Es ist weiterhin eine gezielte variable Kühlung auch innerhalb einer horizontalen Ebene durch eine engere und gestaffelte Anordnung der Bohrungen im oberen Bereich der Kokille möglich.
Die Temperatur auf der Heiß- und auf der Kaltseite wird im kritischen Badspiegelbereich verringert.
Es werden zudem Ablagerungen vermieden.
Herstellungstechnisch ist von Vorteil, dass eine günstige Kombinationsfertigung möglich ist, bestehend aus der Einbringung von geraden Schlitzen für die Nuten und den Tiefloch-Bohrungen, die aufgrund der erfindungsgemäßen Konzeption sehr viel kürzer sind, als im Stand der Technik, weshalb die Tiefloch-Bohrung sehr viel besser beherrschbar ist.
Schließlich steigt das Potential der Platte für eine geringere Plattendicke und für eine hohe Gießgeschwindigkeit.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 den Schnitt durch einen Teil einer Gießkokille mit integrierter Küh- lung; und
Rg. 2 den Schnitt A-B gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist als Ausschnitt einer Stranggießkokille 1 die rechte seitliche Begren- zung für das zu gießende Metall dargestellt. Der Füllstand wird durch den Gießspiegel 10 verdeutlicht. Demgemäß ist die Wandung 9 der Kokille 1 dem heißen Metall ausgesetzt und muss gekühlt werden. Die die Wandung 9 bildende Platte besteht in bekannter Weise aus Kupfer. Wie weiter zu sehen ist, ist die Kokille 1 trichterförmig ausgebildet, d. h. der obere Bereich der Wandung 9 ist unter ei- nem Winkel φi zur Vertikalen V ausgerichtet.
Zur Kühlung der Kokille 1 ist diese mit Kühlkanälen 2 versehen. Dabei ist vorgesehen, dass in einem oberen Bereich 3 der Kokille 1 eine andere Art der Kühlung bzw. Ausbildung der Kühlmittelzuführung vorgenommen wird als in einem unteren Bereich 5 der Kokille 1 , um die Kühlintensität am Ort des Geschehens deutlich zu verbessern.
Im oberen Bereich 3 der Kokille 1 werden die Kühlkanäle 2 ausschließlich durch Bohrungen 4 gebildet, die als Tieflöcher in die Kupferplatte eingebracht sind, die die Kokillenwandung 9 bildet. Dem gegenüber ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle 2 in dem unteren Bereich 5 der Kokille 1 durch in einen Teil der Kokille 1 eingearbeitete Nuten 6 gebildet werden, die von mindestens einem Füllstück 7 unter Bildung eines Kanals verschlossen sind. Im unteren Bereich 5 ist die Kupferplatte, die die Kokillenwan- düng 9 bildet, also mechanisch ausgearbeitet, wobei sich die Nuten 6 (Kühlkanäle) bilden, was für diesen Bereich eine hinreichende Kühlwirkung erzeugt.
Durch das sich ausgebildete Kanalsystem wird Kühlwasser von unten nach oben geleitet, was durch die Pfeile angedeutet ist. Dabei verzweigt sich in ei- nem Übergangsbereich 8 der Fluss des Kühlwassers von den Nuten 6 im unteren Bereich 5 in die Bohrungen 4 im oberen Bereich 3.
Es ist im Ausführungsbeispiel zu erkennen, dass sich der obere Bereich 3 - in Richtung der Vertikalen V gemessen - etwa über 40 % der gesamten Höhe H der Kokille erstreckt, d. h. der untere Bereich 5 erstreckt sich über ca. 60 % der Höhe H der Kokille 1.
Zu erkennen ist femer folgendes: Die Bohrungen 4 verlaufen zur Vertikalen V unter einem Winkel <j>2. Da dies in dem Bereich der Fall ist, in dem die Wandung 9 der Kokille über einen vorliegend gleich großen Winkel φ-i zur Vertikalen V verläuft, hat das im Ergebnis zur Folge, dass die Bohrungen 4 hier parallel zur Wandung 9 im Inneren der Kokillenplatte verlaufen.
Dies muss jedoch nicht zwangsläufig so sein. Es kann auch vorgesehen wer- den, dass unterschiedliche Winkel φi, Φ2 vorliegen, so dass in diesem Falle über die vertikale Erstreckung der Kokille 1 die Bohrungen 4 ihren Abstand zur Wandung 9 ändern, was einen entsprechenden Einfluss auf den Kühleffekt hat.
Weiterhin sind im Ausführungsbeispiel die Bohrungen 4 zum einen nicht alle mit demselben Durchmesser versehen und zum anderen nicht nur einreihig ange- ordnet. Hierzu wird auf Fig. 2 verwiesen, die den Schnitt A-B gemäß Fig. 1 zeigt. Es ist zu erkennen, dass eine Anzahl Bohrungen 4 mit einem relativ großen Durchmesser D vorgesehen sind, daneben jedoch auch Bohrungen 4 mit kleinerem Durchmesser d, wobei die Bohrungen 4 mit dem kleineren Durchmesser mehrreihig - vorliegend zweireihig - angeordnet sind.
Die Anordnung der Bohrungen 4 kann dabei zumindest über Teile der Kokillenerstreckung zwei-, drei- oder mehrreihig sein.
Durch die Kombination von Nuten 6 (Schlitzen) mit Füllstücken 7 im unteren Teil der Kokille und Tieflochbohrungen im oberen Teil der Kokillenplatte unterhalb des Gießspiegels 10 kann durch eine größere Anzahl im Durchmesser kleinerer Bohrungen 4 (vorzugsweise Durchmesser unterhalb von 11 mm) sowie in der Tiefe begrenzter Bohrungen eine Zone hoher Kühlintensität, also eine Intensivkühlzone erzeugt werden.
Die Bohrungen 4 im oberen Bereich 3 der Kokille 1 können aufgrund der relativ kurzen Erstreckung mit relativ kleinen Durchmessern gefertigt und mit hoher Präzision eingebracht werden. Ferner können die Bohrungen 4 angeordnet und hintereinander gestaffelt angeordnet werden, so dass hohe Wassergeschwin- digkeiten bei einer großen bedeckenden Oberfläche gefahren werden können. Hierdurch wird eine Platte mit einer Zone hoher Kühlintensität erzeugt.
Wie bereits erwähnt, kann durch Variation der Winkel φ ein Einfluss der einzelnen Bohrungen auf den Kühleffekt genommen werden. Bezugszeichenliste:
1 Stranggießkokille
2 Kühlkanal
3 oberer Bereich der Kokille
4 Bohrung
5 unterer Bereich der Kokille
6 Nut
7 Füllstück
8 Übergangsbereich
9 Wandung der Kokille
10 Gießspiegel
H Kokillenhohe
Φ Winkel
Φl Winkel φ2 Winkel
D Durchmesser der Bohrung d Durchmesser der Bohrung
V Vertikale

Claims

Patentansprüche:
1. Stranggießkokille (1 ), deren Formwände mit mehreren sich in vertikale Richtung erstreckenden und an einen Wasserkreislauf angeschlossenen
Kühlkanälen (2) versehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlkanäle (2) in einem oberen Bereich (3) der Kokille (1 ) durch eine Anzahl Bohrungen (4) gebildet werden und
dass die Kühlkanäle (2) in einem unteren Bereich (5) der Kokille (1) durch in einen Teil der Kokille (1) eingearbeitete Nuten (6) gebildet werden, die von mindestens einem Füllstück (7) unter Bildung eines Kanals verschlossen sind.
2. Stranggießkokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (2) im oberen (3) bzw. unteren (5) Bereich der Kokille ausschließlich von Bohrungen (4) bzw. Nuten (6) samt Füllstücken (7) gebildet sind.
3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der obere Bereich (3) über 25 % bis 75 % der gesamten Kokillenhöhe (H) erstreckt.
4. Stranggießkokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der obere Bereich (3) über 40 % bis 60 % der gesamten Kokillenhöhe (H) erstreckt.
5. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kühlkanälen (2) im oberen Bereich (3) und den Kühl- kanälen (2) im unteren'Bereich (5) ein Übergangsbereich (8) vorgesehen ist.
6. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere von Füllstücken verschlossene Nuten (6) parallel zur Wandung (9) der Kokille (1 ) angeordnet sind.
7. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bohrungen (4) parallel zur Wandung (9) der Kokille (1) angeordnet sind.
8. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest abschnittsweise zwei, drei oder mehr Reihen Bohrungen (4) in horizontaler Richtung gesehen parallel zur Wandung (9) der Kokille (1) angeordnet sind.
9. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (4) und/oder zumindest ein Abschnitt der Nuten (6) in vertikale Richtung gesehen parallel zur Wandung (9) der Kokille (1 ) ver- laufen.
10. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (4) und/oder zumindest ein Abschnitt der Nuten (6) in vertikale Richtung gesehen unter einem Winkel (φ) zur Wandung (9) der Kokille (1) verlaufen.
11. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Bohrungen (4) unterschiedliche Durchmesser (D, d) aufweisen.
12. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Breite der Nuten (6) im unteren Bereich (5) der Kokille (1 ) größer ist als der Durchmesser (D, d) der Bohrungen (4) im oberen Bereich (3) der Kokille (1).
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