Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille und ein Verfahren zum senkrechten Stranggießen von Metallen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 15.
Eine solche kokille bzw. ein solches Verfahren sind allgemein bekannt.
Beim Stranggießen großer, rechteckiger Formate werden u.a. Stranggießkokillen verwendet, deren Kokilleneinsatz von einer Kühlvorrichtung umgeben ist.
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.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießkokille der genannten Art so auszubilden, daß eine gleichmäßige Kühlung des Stranges gewährleistet ist.
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.
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.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Kühlvorrichtung etwa über die unteren zwei Drittel der Höhe der Breitseiten.
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.
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.
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.
Um den Wärmefluß vom oberen, ungekühlten Bereich B zum unteren, gekühlten Bereich BK 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.
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 BK 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 BK 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 BK eingepreßt. Wiederum aus Gründen der einfacheren Herstellung sind die Bauteile des ungekühlten Bereichs B von vier Platten oder zwei L-Formen gebildet.
Zur Verstärkung der Kühlung des aus der Kokille austretenden Stranges kann eine Sekundärkühlung mit Flachstrahldüsen nachgeschaltet sein.
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.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
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.
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 BK gekennzeichnet, der obere, ungekühlte Bereich mit B. Die in diesem Bereich B dargestellte Abstützung des Einsatzes 1 erfolgt lediglich aus Stabilitätsgründen.
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.
Um den Wärmefluß vom oberen, ungekühlten Bereich B der Breitseiten zum unteren, gekühlten Bereich BK zu reduzieren, ist auf der Außenseite der Platten 3 jeweils ein horizontaler Trennschlitz 11 angeordnet.
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.
Bei Bedarf kann der Stranggießkokille eine Sekundärkühlung 15 mit Flachstrahldüsen 16 nachgeschaltet werden.
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:
Mit einer Stranggießkokille der beschriebenen Art wurden Messing-Bänder (CuZn30) der Abmessung 25 x 400 mm gegossen.
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.
Die Kühlung erfolgte mittels Wasser durch eine Kühlvorrichtung 2, die sich über 250 mm erstreckte (gekühlter Bereich BK), und durch nachgeschaltete Sekundärkühlung 15 mit Flachstrahldüsen 16.
Der Gießspiegel 14 wurde im oberen (ungekühlten) Drittel der Kokille gehalten, und zwar etwa 20 - 50 mm unterhalb der Kokillenoberkante OK.
Die Abzugsgeschwindigkeit betrug etwa 500 - 1000 mm/Min.
Das Anfahren des Gießvorgangs ließ sich dabei problemlos durchführen. Es wurden Messingbänder mit einwandfreier Oberflächenqualität erhalten.