Stranggiesskokille zum senkrechten Bandgiessen von Metallen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum senkrech­ten Stranggießen von Metallen, insbesondere zum Bandgießen von Kupfer- und Kupferlegierungen, bei der ein Kokillenein­satz (1), der eine Gießöffnung (5) rechteckigen Querschnitts aufweist, mit einer äußeren Kühlvorrichtung (2) versehen ist.
Um insbesondere eine gleichmäßige Kühlung des Stranges zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Kühlvorrichtung (2) ausschließlich an den Breitseiten (3) des Kokilleneinsatzes (1) angeordnet ist und sich - ausge­hend von der Kokillenunterkante UK - etwa bis auf 55 - 75 % der Höhe der Breitseiten (3) erstreckt und daß die Schmal­seiten (4) ungekühlt sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum senk­rechten Stranggießen von Metallen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Beim Stranggießen großer, rechteckiger Formate werden u.a. Stranggießkokillen verwendet, deren Kokilleneinsatz von einer Kühlvorrichtung umgeben ist.

[0003] Die Verwendung von Stranggießkokillen der genannten Art beim Gießen von Bändern im Dickenbereich von etwa 6 - 30 mm ist nicht möglich, da insbesondere im Eckbereich des Kokillen­einsatzes die Kühlung zu stark ist, so daß im Eckbereich eine zu starke Vorerstarrung der Schmelze eintritt, während weiter im Zentrum des Kokilleneinsatzes die Schmelze noch flüssig ist, so daß insbesondere beim Anfahrvorgang die Gefahr des Durchbruchs des Stranges besteht.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießkokille der genannten Art so auszubilden, daß eine gleichmäßige Kühlung des Stranges gewährleistet ist.

[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlvorrichtung ausschließlich an den Breitseiten des Kokilleneinsatzes angeordnet ist und sich - ausgehend von der Kokillenunterkante UK - etwa bis auf 55 - 75 % der Höhe der Breitseite erstreckt und daß die Schmalseiten ungekühlt sind.

[0006] Es hat sich herausgestellt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Stranggießkokille eine Vergleichmäßigung der Kühlung eintritt, so daß über den Querschnitt der Gießöffnung eine annähernd gleiche Höhe der Erstarrungsfront erzielt wird.

[0007] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung er­streckt sich die Kühlvorrichtung etwa über die unteren zwei Drittel der Höhe der Breitseiten.

[0008] Vorzugsweise ist jeder Breitseite des Kokilleneinsatzes ein Zweikanal-Kühlsystem zugeordnet. Dabei empfiehlt es sich, daß jeweils ein unterer, horizontal verlaufender Zuführkanal für die Kühlflüssigkeit mit einem oberen, ebenfalls hori­zontal verlaufenden Abführkanal über zum Kokilleneinsatz weisende Bohrungen in den Kanalwänden und vertikale Kühlka­näle in der Außenwandung der Breitseite des Kokillenein­satzes in Verbindung steht.

[0009] Aus Gründen der einfacheren Herstellung wird die Ausbildung des Kokilleneinsatzes aus zwei die Breitseite bildenden Platten, und zwei die Schmalseite bildenden Platten bevor­zugt. Es werden vorzugsweise Platten aus metallischen Werkstoffen verwendet.

[0010] Um den gleichmäßigeren Kühleffekt weiterhin zu verstärken, empfiehlt es sich, daß auf der Innenseite des Kokillenein­satzes im oberen, ungekühlten Bereich B der die Breitseiten des Kokilleneinsatzes bildenden Platten jeweils isolierende Platten eingesetzt sind. Zur Erzielung desselben Effekts können alternativ die die Schmalseiten des Kokilleneinsatzes bildenden Platten aus einem nichtmetallischen Werkstoff bestehen. Diese Ausführungsform hat zugleich den Vorteil, daß eine induktive Regelung des Gießspiegels möglich ist.

[0011] Um den Wärmefluß vom oberen, ungekühlten Bereich B zum unteren, gekühlten Bereich B_K zu reduzieren, ist vorzugs­weise in der Außenwandung der Breitseite des Kokillenein­satzes jeweils ein horizontaler Trennschlitz angeordnet. Zur Steuerung des thermischen Verzugs des ungekühlten metallischen Bereichs B empfiehlt es sich, daß in den horizontalen Trennschlitz eine Leiste aus einem nicht­metallischen Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit und relativ großem Ausdehnungskoeffizient eingepreßt ist.

[0012] Bei einem metallischen ungekühlten Bereich B besteht die Gefahr, daß sich dieser so aufweitet, so daß bei hohem Füllstand und niedriger Gießgeschwindigkeit der Strang zu dick wird und nicht durch den gekühlten Bereich B_K paßt. Die Folge wäre ein Strangabriß. Nach einer Alternative der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, daß der obere unge­kühlten Bereich B des Kokilleneinsatzes aus nichtmetalli­schen Werkstoffen geringer Wärmeleitfähigkeit und daß der untere, gekühlte Bereich B_K aus metallischen Werkstoffen besteht. Um das eventuelle Eindringen flüssiger Schmelze zu verhindern, sind die Bauteile des ungekühlten Bereichs B vorzugsweise in die Bauteile des gekühlten Bereichs B_K eingepreßt. Wiederum aus Gründen der einfacheren Herstellung sind die Bauteile des ungekühlten Bereichs B von vier Platten oder zwei L-Formen gebildet.

[0013] Zur Verstärkung der Kühlung des aus der Kokille austretenden Stranges kann eine Sekundärkühlung mit Flachstrahldüsen nachgeschaltet sein.

[0014] Die Erfindung betrifft gleichzeitig ein Verfahren zum Bandgießen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Strang­gießkokille. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gießspiegel während des Gießens etwa innerhalb des oberen, ungekühlten Drittels der Kokille gehalten wird. Dabei wird der Gießspiegel bevorzugt auf einer Höhe etwa 20 - 50 mm unterhalb der Kokillenoberkante OK gehalten.

[0015] Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 einen Vertikalschnitt,

Figur 2 kombiniert Draufsicht und einen Horizontalschnitt - gemäß Linie I-I in Figur 1 - durch eine erfindungsgemäße Stranggießkokille und

Figur 3 eine Seitenansicht der Breitseite der Kokille.

[0016] Die Stranggießkokille zum senkrechten Bandgießen nach den Figuren 1 bis 3 besteht im wesentlichen aus einem metalli­schen Kokilleneinsatz 1 (im folgenden kurz als "Einsatz" bezeichnet) und einer Kühlvorrichtung 2. Der Einsatz 1 ist aus Platten 3 bzw. 4 zusammengesetzt, die jeweils die Breitseiten bzw. Schmalseiten des Einsatzes 1 bilden. Die Platten 3, 4 werden durch nicht dargestellte Bolzen zusam­mengehalten. Es ergibt sich damit eine Gießöffnung 5 recht­eckigen Querschnitts zur Aufnahme der Metallschmelze. Die Platten 3, 4 können beispielsweise aus Kupfer bestehen, weitere Möglichkeiten werden im folgenden besprochen.

[0017] Die Kühlvorrichtung 2 ist ausschließlich an den Breitseiten des Einsatzes 1 angeordnet, und zwar derart, daß sie sich - ausgehend von der Kokillenunterkante UK - etwa bis auf 55 - 75 % der Höhe der Breitseiten erstreckt, vorzugsweise über die unteren zwei Drittel der Höhe der Breitseiten. Der verbleibende obere Bereich der Breitseiten (also vorzugsweise das obere Drittel) sowie die Schmalseiten des Einsatzes 1 bleiben ungekühlt. Der untere, gekühlte Bereich der Breitseiten ist in Fig. 1 mit B_K gekennzeichnet, der obere, ungekühlte Bereich mit B. Die in diesem Bereich B dargestellte Abstützung des Einsatzes 1 erfolgt lediglich aus Stabilitätsgründen.

[0018] Die Kühlvorrichtung 2 besteht aus zwei identisch aufgebauten Zweikanal-Kühlsystemen, die an den Breitseiten (Platten 3) des Einsatzes 1 angeordnet sind, und zwar wird die Kühl­flüssigkeit (insbesondere Wasser) durch einen unteren, horizontalen Zuführkanal 6 zugeleitet und durch einen oberen, horizontalen Abführkanal 7 abgeleitet. Vom Kanal 6 gelangt die Kühlflüssigkeit über zum Einsatz 1 weisende Bohrungen 8 in der Kanalwand 6′, über senkrechte Kühlkanäle 9 in der Außenwandung der Platte 3 und über zum Einsatz 1 weisende Bohrungen 10 in der Kanalwand 7′ in den Kanal 7. Die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit ist jeweils durch Pfeile gekennzeichnet. In Fig. 3 bezeichnen die Pfeile den Zulauf der Kühlflüssigkeit zum Kanal 6 und den Ablauf der Kühlflüssigkeit aus dem Kanal 7.

[0019] Um den Wärmefluß vom oberen, ungekühlten Bereich B der Breitseiten zum unteren, gekühlten Bereich B_K zu reduzieren, ist auf der Außenseite der Platten 3 jeweils ein horizon­taler Trennschlitz 11 angeordnet.

[0020] Zur Durchführung des Gießverfahrens wird der Stranggießko­kille Metallschmelze aus einer - nicht dargestellten - Verteilervorrichtung zugeführt. Der sich bildende Metall­strang 12 wird durch schematisch angedeutete Abzugsorgane 13 abgeführt. Während des Gießvorgangs wird der Gießspiegel 14 vorzugsweise in dem oberen (ungekühlten) Drittel der Strang­gießkokille gehalten.

[0021] Bei Bedarf kann der Stranggießkokille eine Sekundärkühlung 15 mit Flachstrahldüsen 16 nachgeschaltet werden.

[0022] Aufgrund des beschriebenen Aufbaus des Einsatzes 1 ist es leicht möglich, die die Schmalseiten bildenden Platten 4 auszutauschen, um unterschiedliche Banddicken zu gießen. Zudem können metallische Platten 4 durch Platten 4 aus nichtmetallischen Werkstoffen (beispielsweise aus Graphit) ersetzt werden, was insbesondere eine induktive Regelung des Gießspiegels 14 ermöglicht.

Ausführungsbeispiel:

[0023] Mit einer Stranggießkokille der beschriebenen Art wurden Messing-Bänder (CuZn30) der Abmessung 25 x 400 mm gegossen.

[0024] Dazu wurde auf etwa 1050° C erhitzte Messingschmelze einem aus Kupferplatten bestehenden Kokilleneinsatz 1 zugeführt. Die Abmessungen der Gießöffnung betrugen 25 x 400 x 360 mm.

[0025] Die Kühlung erfolgte mittels Wasser durch eine Kühlvorrich­tung 2, die sich über 250 mm erstreckte (gekühlter Bereich B_K), und durch nachgeschaltete Sekundärkühlung 15 mit Flachstrahldüsen 16.

[0026] Der Gießspiegel 14 wurde im oberen (ungekühlten) Drittel der Kokille gehalten, und zwar etwa 20 - 50 mm unterhalb der Kokillenoberkante OK.

[0027] Die Abzugsgeschwindigkeit betrug etwa 500 - 1000 mm/Min.

[0028] Das Anfahren des Gießvorgangs ließ sich dabei problemlos durchführen. Es wurden Messingbänder mit einwandfreier Oberflächenqualität erhalten.

Ansprüche

1. Stranggießkokille zum senkrechten Stranggießen von Metallen, insbesondere zum Bandgießen von Kupfer- und Kupferlegierungen, bei der ein Kokilleneinsatz (1), der eine Gießöffnung (5) rechteckigen Querschnitts aufweist, mit einer äußeren Kühlvorrichtung (2) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlvorrichtung (2) ausschließlich an den Breitseiten (3) des Kokilleneinsatzes (1) angeordnet ist und sich - ausgehend von der Kokillenunterkante UK - etwa bis auf 55 - 75 % der Höhe der Breitseiten (3) erstreckt und daß die Schmalseiten (4) ungekühlt sind.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet,
daß sich die Kühlvorrichtung (2) etwa über die unteren zwei Drittel der Höhe der Breitseiten (3) erstreckt.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Breitseite (3) des Kokilleneinsatzes (1) ein Zweikanal(6, 7)-Kühlsystem zugeordnet ist.

4. Stranggießkokille nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet,
daß jeweils ein unterer, horizontal verlaufender Zuführkanal (6) für die Kühlflüssigkeit mit einem oberen, ebenfalls horizontal verlaufenden Abführkanal (7) über zum Kokilleneinsatz (1) weisende Bohrungen (8, 10) in den Kanalwänden (6′, 7′) und vertikale Kühlka­näle (9) in der Außenwandung der Breitseite (3) des Kokilleneinsatzes (1) in Verbindung steht.

5. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprü­che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kokilleneinsatz (1) aus zwei die Breitseiten bildenden Platten (3) und zwei die Schmalseiten bil­denden Platten (4) besteht.

6. Stranggießkokille nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet,
daß die Platten (3, 4) aus metallischen Werkstoffen bestehen.

7. Stranggießkokille nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Innenseite des Kokilleneinsatzes (1) im oberen, ungekühlten Bereich B der die Breitseiten des Kokilleneinsatzes (1) bildenden Platten (3) jeweils isolierende Platten eingesetzt sind.

8. Stranggießkokille nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet,
daß die die Schmalseiten des Kokilleneinsatzes (1) bildenden Platten (4) aus einem nicht metallischen Werkstoff bestehen.

9. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprü­che 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Außenwandung der Breitseite [3) des Kokil­leneinsatzes (1) jeweils ein horizontaler Trennschlitz (11) angeordnet ist, der den oberen, ungekühlten Bereich B teilweise von dem unteren, gekühlten Bereich B_K trennt.

10. Stranggießkokille nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet,
daß in den horizontalen Trennschlitz (11) eine Leiste aus einem nichtmetallischen Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit und relativ großem Ausdehnungskoef­fizient eingepreßt ist.

11. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprü­che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der obere, ungekühlte Bereich B des Kokillenein­satzes (1) aus nichtmetallischen Werkstoffen geringer Wärmeleitfähigkeit und daß der untere, gekühlte Bereich B_K aus metallischen Werkstoffen besteht.

12. Stranggießkokille nach Anspruch 11, dadurch gekenn­zeichnet,
daß die Bauteile des ungekühlten Bereichs B in die Bauteile des gekühlten Bereichs B_K eingepreßt sind.

13. Stranggießkokille nach Anspruch 12, dadurch gekenn­zeichnet,
daß die Bauteile des ungekühlten Bereichs B von vier Platten oder von zwei L-Formen gebildet sind.

14. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprü­che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kokille in der Abzugsrichtung des Stranges (12) eine Sedundärkühlung (15) mit Flachstrahldüsen (16) nachgeschaltet ist.

15. Verfahren zum Bandgießen unter Verwendung einer Strang­gießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießspiegel (14) während des Gießens etwa innerhalb des oberen, ungekühlten Drittels der Kokille gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießspiegel (14) auf eine Höhe etwa 20 - 50 mm unterhalb der Kokillenoberkante OK gehalten wird.

Zeichnung