Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum Gießen von Strängen, vorzugsweise aus Stahl, bestehend aus Kokillenplatten und Wasserkasten, die miteinander verbunden sind und zwischen denen eine Wasserkühlung mit Hilfe von Wasserführungskanälen aufgebaut ist, wobei die Wasserführungskanäle in der der Kokillenplatte zugewandten Seite des Wasserkastens angeordnet sind und nicht in der Kokillenplatte.
Kokillenplatten - vorzugsweise bestehend aus Kupfer für das Stranggießen von Brammen, Dünnbrammen, Vorblöcken und Profilen - werden auf ihrer Rückseite mit Wasser gekühlt und sind auf einen Stahlwasserkasten aufgeschraubt.
So wird das Wasser z.B. bei Dünnbrammenkokillen durch Kanäle einer Breite von ca. 5 mm vom Ausgang der Kokille (Boden) in Richtung Gießspiegel vertikal zur Oberkante der Kokille geleitet. Das Wasser wird mit einem Druck zwischen 5 bis 15 bar und Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 15 m/s durch die Wasserführungskanäle geleitet, um den Wärmestrom von bis zu 4 MW/m2 an der Phasengrenze Cu-Platte/Wasser ohne eine Störung des Wärmeübergangs durch Gasblasenbildung aufnehmen und abtransportieren zu können.
Diese Wasserkanäle werden in der Regel in die Cu-Platte auf der dem Wasser zugewandten Cu-Plattenseite eingearbeitet. Dies geschieht in den mechanischen Werkstätten mit NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen, die viel Zeit dafür benötigen und sehr kostenintensiv sind.
Außerdem ist zu bemerken, daß speziell im Falle von Dünnbrammen Kokillen nach DE 34 00 220 C2 - mit einer auf der dem Stahl zugewandten Seite konkaven Form bzw. mit einer auf der dem Wasser zugewandten Seite konvexen Form - das Einbringen von Wasserführungskanälen noch maschinen- und kostenaufwendiger ist als bei planparallelen Cu-Platten, wie sie bei konventionellen Brammenkokillen zum Einsatz kommen.
Das Einbringen der Wasserführungskanäle ist zudem aus Sicht der Lebensdauer der Cu-Platten, die als Schleißteile anzusehen sind, ökonomisch gesehen nicht sinnvoll.
In dem japanischen Dokument JP-A-61 146 444 wird eine Kokillenplatte zum kontinuierlichen Gießen von Strängen bestehend aus Stahl gezeigt. Die Kokillenplatte ist in Sandwich-Bauweise aufgebaut, bestehend aus der den Gießstrang führenden Kupferplatte, die mit einer Trageplatte über eine Schraubverbindung in Verbindung steht. In der Trageplatte sind Wasserführungskanäle angeordnet. Zwecks Verbindung der Kupferplatte mit der Trageplatte sind auf der der Trageplatte zugewandten Seite der Kupferplatte Verdickungen vorgesehen, die in entsprechende Einformungen in der Trageplatte eingreifen. In diese Verdickungen werden Schrauben eingeschraubt, um Kupferplatte und Trageplatte miteinander fest zu verbinden. Die Wasserführungskanäle sind in der Trageplatte angeordnet und nicht in der Kupferplatte.
In dem PCT-Dokument WO-A-9521036, insbesondere Fig. 11, wird eine Kupferplatte in Sandwichbauart dargestellt. Auf einer Stahlplatte befindet sich eine Kupferplatte, auf der der Gießstrang geführt wird. In der Stahlplatte und nicht in der Kupferplatte sind Kühlkanäle eingelassen. Die Kühlkanäle werden von der Kupferplatte abgedeckt und die Verbindung zwischen Stahlplatte und Kupferplatte wird mittels einer Schraubverbindung hergestellt. Das Abdichten zwischen der Stahlplatte und der Kupferplatte erfolgt mittels Weichlot.
Ausgehend vom zuvor genannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine technisch sinnvollere Lösung zu finden, die es erlaubt, die Cu-Platten, die als Verschleißteile anzusehen sind, einfacher und kostengünstiger zu gestalten und insbesondere die Verbindung der Kupferplatte mit dem Wasserkasten aus Stahl zu optimieren.
Eine unerwartete Lösung für diese beschriebene Aufgabe stellen die in den Patentansprüchen 1 bis 11 beschriebenen Merkmale dar.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine Gestaltung der Stranggießkokille aus, bei der der Wasserkasten und die Verbindungsplatte des Wasserkastens mit Hilfe von Schrauben, die in die Kokillenplatte eingelassen sind, und mittels am Wasserkasten angeordneten Muttern zusammengefügt sind und bei der die Verbindungsschrauben mit innen- oder außenliegenden Kühlkanälen versehen sind, die mit den Wasserführungskanälen verbunden sind.
Figur 1 und Figur 2 dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften Beschreibung der Erfindung.
Die Figur 1 stellt einen Horizontalschnitt durch die Breitseite 1 einer Dünnbrammenkokille mit Gießtrichter 2 oder mit einer dem flüssigen Stahl zugewandten konkaven Kokillenform dar.
Die Kokillenbreitseite besteht aus
Der Wasserkasten 6 besteht aus einer Stahlplatte 9, die mit den Wasserführungskanälen 7, einer Wanddicke oder Kammdicke 7.1 und einer Kanalbreite 7.2 versehen ist, und dem eigentlichen Wasserführungskasten mit seinen Stegen 10.
Die Stege 10 können entweder mit der Stahlplatte 9 verschweißt 11 sein oder z.B. mit Schrauben 12, die in die Cu-Breitseitenplatte 3 eingelassen sind, verbunden sein, die beispielsweise über Muttern 13 oder gefederte Keile mit der Rückseite 14 des Wasserkastens verspannt sind.
Diese Vorrichtungsanordnung gilt selbstverständlich auch für planparallele Kokillenplatten von konventionellen Brammenkokillen sowie Vorblockkokillen und Kokillen für Profile, wie z.B. "Dogbones" oder ähnliche Stranggießformate.
Vorteile der Endung sind eine konstruktive Vereinfachung des Verschleißteiles "Cu-Platte" und die Verlagerung des "intelligenten" (regelbaren bzw. steuerbaren) Teils der Kokille mit ihren Wasserführungskanälen 7 auf dem nicht verschleißenden Kokillenteil des Stahlwasserkastens 6 mit seiner Stahlplatte 9.
Weitere Vorteile sind darin zu sehen, daß das Einbringen der Ankerschrauben 12 in die Cu-Platte 3 für die nötige Kraftübertragung nicht so tief erfolgen muß, da die Wasserführungskanäle in der Stahlplatte 9 des Stahlwasserkastens 6 und nicht in die Cu-Platte 3 eingelassen sind.
Hierdurch kann der Cu-Plattenrohling dünner und/oder die Kupferplattendicke kleiner bzw. die Lebensdauer der Cu-Platte über mehr Bearbeitungszyklen länger werden, wodurch zusätzlich die Materialbeschaffungskosten bemerkenswert gesenkt werden können.
Außerdem gibt die erfinderische Lösung die Möglichkeit, daß die Wasserführungskanäle 7, bedingt durch die besseren Werkstoffeigenschaften des Stahles gegenüber Kupfer, breiter werden können, wodurch eine bessere und gleichförmigere Kühlung der Cu-Platte 3 sichergestellt wird.
Die Wasserkanäle im Kupfer haben beispielsweise bisher eine Breite von 5 mm und eine Kammdicke von 5 mm und führen damit zu einer Wasserbedeckung von 50%. Eine höhere Wasserbedeckung, d.h. eine geringere relative Kammdicke 7.1, kann mit dem Werkstoff Stahl in der Stahlplatte 9 des Wasserkastens erreicht werden, da die Gefahr des Wegknickens des Stahlkamms 7.1 einmal durch die geringere thermomechanische Belastung und zum zweiten durch die höhere mechanische Belastbarkeit von Stahl wesentlich geringer wird. So kann die Wasserkanalbreite 7.2 beispielsweise 16 mm und die Kammdicke 4 mm betragen. Diese Anordnung würde zu einer Wasserbedeckung von 80% führen, die wiederum zu einer verbesserten und gleichmäßigeren Kühlung führt, und die es erlaubt, die Kühlwassergeschwindigkeiten und/oder den Kühlwasserdruck zu reduzieren.
Eine Reduktion des Kühlwasserdruckes würde wiederum dünnere Cu-Plattendicken zulassen, da die Gefahr des Ausbauchens der Cu-Platte 3 bzw. der Cu-Plattenoberfläche aufgrund des reduzierten Wasserdruckes geringer wird. Die geringe Cu-Plattendicke führt wiederum zu geringeren Oberlächentemperaturen in der dem flüssigen Stahl zugewandten Seite 4 - hot face - der Cu-Platte 3, die die Lebenszeit der Cu-Platte erhöht.
Figur 2 bezieht sich mit allen wesentlichen Merkmalen und Vorteilen auf Figur 1 mit dem Unterschied, daß die Verbindungsplatte 9 nicht aus Stahl, sondern aus einer Sandwichplatte in der Weise aufgebaut ist, daß auf der Stahlplatte 9.1 des Wasserkastens 6 eine Zwischenplatte 9.2 aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung aufliegt, in die ihrerseits die Wasserführungskanäle 7 eingearbeitet sind. Die Zwischenplatte 9.2 ist mittels der Spannschrauben 12 zwischen Kokillenplatte 3. und Wasserkasten 6 so eingespannt, daß keine Nachteile bezgl. Der Wärmeübertragung entstehen können.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A aus Figur 2 mit einer Kühlverbindung 16 zu den Wasserführungskanälen 7 und mit einem in der Verbindungsschraube 12 angeordnetem Kühlkanal 15, die jeweils nur eine Prinzipdarstellung sein sollen, dessen Detailausführung vom Fachmann ohne weitere ausgeführt werden kann.
Die Erfindung hat somit einen unerwartete, multiplizierende, positive Wirkung auf die Strangqualität, die Kokillenhaltbarkeit und die Betriebskosten.