Stranggiesskokille und Verfahren zum Erzeugen dünner Metallbänder

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille (10) zum Gießen relativ dünner Stränge aus Metall, insbesondere aus Stahl, mit vergleichsweise hohen Gießgeschwindigkeiten. Die Stranggießkokille ist gekennzeichnet durch zwei den Gußstrang formende, kühlbare Breitseitenplatten (1, 1') in vertikaler Position mit einer kühlbaren, bodenseitigen Abschlußplatte (2), sowie mit wenigstens einer den formgebenden Hohlraum (5) abschließenden, insbesondere heizbaren Seitenplatte (3) und einem von oben in den Hohlraum (5) der Kokille (10) hineinragenden Tauchgießrohr (4), sowie mit einem der Seitenplatte (3) entgegengesetzt angeordneten Austrittsspalt (12) für den Gußstrang (11) und Mitteln (13), um diesen seitwärts aus der Kokille (10) herauszuziehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum Gießen relativ dünner Stränge aus Metall, insbesondere aus Stahl mit vergleichsweise hohen Gießgeschwindigkeiten und ein Verfahren zur Erzeugung von dünnen Metallbändern mit dieser Stranggießkokille.

[0002] Die Evolution des Stranggießens hat in den letzten Jahren zur Entwicklung einer Reihe von Verfahren zur Erzeugung dünner Bänder, insbesondere aus Stahl, geführt. Der Vorteil von Verfahren zur Erzeugung dünner Metallbänder aus der Schmelze besteht in den geringen Investitionskosten und den vergleichsweise geringen Verarbeitungskosten, vor allem Dank der Energieeinsparung.

[0003] Für das Vergießen dünner Bänder mit einer Dicke von 1,5 - 3,0 mm verwendet man die unter dem Oberbegriff des Gießwalzens zusammengefaßten Verfahren. Sie beruhen auf dem Einsatz von zwei horizontal angeordneten wassergekühlten Rollen, deren Abstand die Dicke des Bandes vorgibt. Die Schmelze wird in den Spalt zwischen den Rollen zugeführt. Die Breite des Bandes wird durch die Position der beiden aus Feuerfest-Material gefertigten Seitenabdichtungen eingestellt.

[0004] Der Vorteil des Gießwalzverfahrens besteht darin, dass das Band für eine Reihe von Anwendungen bereits einsatzfähig ist. Das Warmwalzen des Bandes kann entfallen. Das Gefüge des Bandes gewährleistet für eine Reihe von Anwendungen die erforderlichen mechanischen Eigenschaften. Von weiterem Vorteil sind die geringen Abmessungen der Gießmaschine und die Möglichkeit, das Band aufwikkeln zu können.

[0005] Von Nachteil ist insbesondere ein schneller Verschleiß der Seitenabdichtungen und die Schwierigkeit, die erforderliche geometrische Genauigkeit des Bandes einzuhalten, weil sich die Rollen aufgrund der hohen thermischen Belastung verformen.

[0006] Zum Vergießen von dünnen Brammen mit einer Dicke von 40 - 150 mm hat sich das Dünnbrammengießen durchgesetzt. Wesentliches Merkmal ist die Kokille mit trichterförmigem Eingießbereich, der zu den Seiten hin auf das Format des gegossenen Stranges reduziert ist. In Gießrichtung kann der Eingießbereich mindestens bis zur Unterkante der Kokille reichen. Durch Einsatz von Quetschrollen in der Strangführung kann die Strangdicke bspw. bis auf 40 mm und weniger reduziert werden.

[0007] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, eine Stranggießkokille und ein Verfahren zu benennen, die es ermöglichen, Bänder aus Stahl mit einer Dicke zwischen etwa 5 und etwa 40 mm direkt im Stranggießverfahren zu vergießen.

[0008] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch zwei den Gußstrang formende, kühlbare Breitseitenplatten in vertikaler Position mit einer kühlbaren, bodenseitigen Abschlußplatte sowie mit wenigstens einer den formgebenden Hohlraum abschließenden Seitenplatte und einem von oben in den Hohlraum der Kokille hineinragenden Tauchgießrohr sowie mit einem der Seitenplatte entgegengesetzt angeordneten Austrittsspalt für den Gußstrang und Mitteln, um diesen seitwärts aus der Kokille herauszuziehen.

[0009] Die Vorteile der Erfindung sind:

• Geringe Durchbruchgefahr wegen geringem ferrostatischem Druck,
• die Strömung der Schmelze hat praktisch keinen Einfluß auf die Oberflächenqualität des gegossenen Bandes,
• sehr geringe Bauhöhe,
• die Kokillenoszillation entfällt,
• keine aufwendigen Rollensegmente,
• das Band ist so dünn, dass es unmittelbar nach der Kokille aufgewickelt werden kann.

[0010] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0011] Die erfindungsgemäße Kokille wird zur weiteren Erläuterung anhand von Zeichnungen beschrieben.

Figur 1

zeigt die Kokille räumlich mit Tauchgießrohr, entfernter Seitenplatte und seitlich austretendem Gußstrang.

Figur 2

zeigt die Breitseitenplatten der Kokille mit Schmalseitenteilen zum Aufbringen von Klemmkräften.

Figur 3

zeigt die Draufsicht einer Variante der Kokille mit zwei seitlichen Austrittsspalten für den Gußstrang.

[0012] Figur 1 zeigt, dass der formgebende Kokillenhohlraum 5 der Kokille 10 durch zwei gekühlte Breitseitenplatten 1, 1', eine gekühlte Abschlußplatte 2 und eine gegebenenfalls beheizbare Seitenplatte 3 gebildet wird. Die Breitseiten 1, 1' und die Abschlußplatte 2 bestehen aus einem der bekannten Kokillenwerkstoffe wie z.B. Kupfer mit Legierungszusätzen wie z.B. Silber, Chrom, Zirkonium, Beryllium. Die Seitenplatte 3 besteht aus einem Werkstoff mit vergleichsweise geringer Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Keramik.

[0013] Zur Aufnahme des Tauchrohres 4 weisen die Breitseitenplatten 1, 1' im oberen seitlichen, zur Seitenplatte 3 zugewendeten Bereich eine trichterförmige Erweiterung 18 auf. Diese Erweiterung 18 kann durch eine beliebige Kontur sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung vorgegeben werden. Die äußeren Konturlinien 8, 9 der Erweiterung 18 können einen beliebigen Verlauf aufweisen. Die Erweiterung kann sich bis an das Ende der Kokille erstrecken, welche den Austrittsspalt 12 bildet.

[0014] Das Stranggießverfahren mit der erfindungsgemäßen Kokille sieht vor, dass die Schmelze über das am Ausgangspunkt 15 senkrecht zur Gießrichtung angeordnete Tauchgießrohr 4 in die Kokille eingeführt wird. An den Breitseitenwänden 1, 1' und an der Abschlußplatte 2 bildet sich aufgrund der hohen Wärmeabfuhr eine Strangschale, welche am Kokillenaustritt 12 die Form des Gießstranges bestimmt. Dieser Strang wird seitlich aus der Kokille durch eine geeignete Vorrichtung 13, z.B. ein angetriebenes Rollenpaar, herausgezogen.

[0015] Die Breite des Gießstranges wird durch die Lage des Badspiegels und die in ihrer Höhe einstellbare Position der Abschlußplatte 2 bestimmt. Höhe und Neigung der Abschlußplatte 2 können sowohl vor als auch während des Gießvorganges veränderlich eingestellt werden.

[0016] Aufgrund der trichterförmigen Erweiterung 18 des Hohlraumes 5 weisen die Breitseitenplatten 1, 1' über die Höhe eine veränderliche Länge der horizontalen Innenkontur auf. Für eine fehlerfreie Entstehung der Strangschale muß eine über die Höhe der Kokille unveränderliche Länge der horizontalen Innenkontur gewährleistet sein. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist deshalb die Neigung der Kanten 6, 6' in Gießrichtung in zumindest einem Höhenbereich der Kokille, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Neigung kann über die Höhe der Kokille sowohl veränderlich als auch unveränderlich sein.

[0017] Zur Anpassung an den Schrumpf des Gießstranges kann die Abschlußplatte 2 eine Verjüngung vom Ausgangspunkt 15 in Gießrichtung 16 aufweisen. Zum selben Zweck können die vertikalen Konturen der Breitseiten 1, 1' von der Senkrechten geneigt werden.

[0018] Damit die sich an der Kante (6, 6') bildende Stranghaut nicht an den Breitseitenplatten 1, 1' und an der Abschlußplatte 2 anklebt, wird ein Schmiermittel, vorzugsweise Mineralöl, Graphit oder Wachs oder deren Gemisch ständig an diese Kante zugeführt. Dies erfolgt durch Bohrungen 7 in den Breitseitenplatten 1, 1' und/oder in der Seitenplatte 3.

[0019] Zur Vermeidung eines Kontaktes der Schmelze mit Luftsauerstoff kann auf den Badspiegel 17 in regelmäßigen Abständen ein herkömmliches Gießpulver aufgegeben werden. Die sich bildende Schlacke wird mit dem Strang in Gießrichtung transportiert und kann außerhalb der Kokille durch einen Luft- oder Wasserstrahl weggeblasen werden.

[0020] Zur Vermeidung des Anbackens von Stahl an der Seitenplatte 3 wird diese vor und gegebenenfalls auch während des Gießvorgangs erwärmt, z.B. elektrisch oder durch einen gas- bzw. ölbetriebenen Brenner.

[0021] Die Seitenplatte 3 kann aus verschiedenen Schichten bzw. Bereichen mit unterschiedlicher Zusammensetzung und unterschiedlichen Eigenschaften bestehen.

[0022] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht gemäß Fig. 2 vor, dass über dem Badspiegel zumindest ein weiteres Schmalseitenteil 14 plaziert wird, das zum Klemmen der Breitseitenplatten 1, 1' verwendet wird. Die Länge dieser als Bestandteil einer Klemmvorrichtung benutzten Schmalseitenteile 14 ist geringer als die der Abschlußplatte 2. Da die Schmalseitenteile 14 nicht mit der Schmelze kontaktieren, sieht die Erfindung vor, dass diese vorzugsweise nicht mit einer Kühlung versehen werden und aus einem preiswerten Material mit ausreichender Festigkeit angefertigt sind.

[0023] Eine weitere Ausgestaltung der Kokille 10 sieht gemäß Fig. 3 vor, dass die Kokille aus zwei der beschriebenen Kokillen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 mit einer gemeinsamen Seitenwand 3 besteht. Daraus ergeben sich zusätzliche Vorteile:

• die Gießleistung verdoppelt sich,
• es können zwei unterschiedlich dicke und breite Bänder gleichzeitig vergossen werden.

Bezugszeichenliste

[0024] 

1, 1'

Breitseitenplatte

2

Abschlußplatte (Boden)

3

Seitenplatte

4

Tauchgießrohr

5

trichterförmig erweiterter Hohlraum

6

Kanten

7

Bohrungen für Schmiermittel

8

Kontur horizontal

9

Kontur vertikal

10

Kokille

11

Strang

12

Austrittsspalt

13

Ausziehmittel

14

Schmalseiten zum Aufbringen von Klemmkräften

15

Ausgangspunkt

16

Gießrichtung

17

Badspiegel

18

Erweiterung

Ansprüche

1. Stranggießkokille zum Gießen relativ dünner Stränge aus Metall, insbesondere aus Stahl, mit vergleichsweise hohen Gießgeschwindigkeiten,
gekennzeichnet durch
zwei den Gußstrang formende, kühlbare Breitseitenplatten (1, 1') in vertikaler Position mit einer kühlbaren, bodenseitigen Abschlußplatte (2), sowie mit wenigstens einer den formgebenden Hohlraum (5) abschließenden Seitenplatte (3) und einem von oben in den Hohlraum (5) der Kokille (10) hineinragenden Tauchgießrohr (4), sowie mit einem der Seitenplatte (3) entgegengesetzt angeordneten Austrittsspalt (12) für den Gußstrang (11) und Mitteln (13), um diesen seitwärts aus der Kokille (10) herauszuziehen.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausbildung eines Aufnahmeraumes für das Tauchgießrohr (4) die Breitseitenplatten (1, 1') im der Seitenplatte (3) zugewendeten Bereich eine Erweiterung (18) des Formhohlraumes (5) aufweisen.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erweiterung (18) des Formhohlraumes (5) durch eine beliebige Kontur, einschließlich linearer, bogenförmiger, konkaver, konvexer und konkav-konvexer Teilbereiche sowohl in vertikaler, als auch horizontaler Richtung vorgebbar ist.

4. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die seitlichen Begrenzungslinien (8) und (9) der Erweiterung (18) des Kokillenhohlraumes (5) durch eine beliebige Kontur, einschließlich linearer, bogenförmiger, konkaver, konvexer und konkav-konvexer Teilbereiche vorgebbar sind.

5. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breitseitenplatten (1, 1') und die Abschlußplatte (2), aus einem Werkstoff mit sehr guter Wärmeleitfähigkeit, und die Seitenplatte (3) aus einem Werkstoff mit deutlich geringerer Wärmeleitfähigkeit besteht.

6. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konturen der die Erweiterung des Formhohlraumes (5) begrenzenden Kanten (6, 6') zumindest in einem Höhenbereich der Kokille (10) in Gießrichtung mit veränderlichem Verlauf geneigt sind.

7. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konturen der die Erweiterung des Formhohlraumes (5) begrenzenden Kanten (6, 6') zumindest in einem Höhenbereich der Kokille (10) in Gießrichtung mit unveränderlichem Verlauf geneigt sind.

8. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Erweiterung (5) bis an die Austrittsseite (12) der Kokille (10) erstreckt.

9. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Anpassung an den Schrumpf des Gußstranges (1) die Abschlußplatte (2) des Bodenbereichs eine Verjüngung in Gießrichtung, und/oder die Breitseitenplatten (1, 1') eine Neigung aus der Senkrechten aufweisen.

10. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breitseitenplatten (1, 1') jeweils aus zwei oder mehreren Platten mit gemeinsamem oder unterteiltem Kühlkreislauf bestehen.

11. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seitenplatte (3) und/oder Breitseitenplatten (1, 1') Bohrungen (7) aufweisen, durch welche ein Schmiermittel für den Strang wie Mineralöl, Graphit oder Wachs, bzw. deren Gemische an die Kokillenplatten zuführbar ist.

12. Stranggießkokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Aufbringen von Klemiktäften auf die Breitseitenplatten (1, 1') zumindest ein Schmalseitenteil (14) zum Aufbringen von Klemmkräften diesen zugeordnet ist.

13. Stranggießkokille nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie mit wenigstens zwei sich von einem insbesondere mittig angeordneten Tauchgießrohr (4') nach beiden Seiten erstreckenden Formhohlräumen (5, 5') ausgebildet ist, die sich in entgegengesetzte Richtungen gegen die Austrittsspalte (12, 12') erstrecken.

14. Verfahren zum Stranggießen von relativ dünnen Strängen aus Metall, insbesondere aus Stahl, unter Verwendung der Vorrichtung nach den vorgenannten Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass Höhe und Neigung der den Kokillenboden ausbildenden Abschlußplatte (2) sowohl vor, als auch während des Gießvorganges veränderbar in Gießrichtung eingestellt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seitenplatte (3) vor und/oder während des Gießvorganges elektrisch oder mit Brennem beheizt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Vermeidung eines Kontaktes der Schmelze mit Luftsauerstoff auf den Badspiegel (17) ein herkömmliches Gießpulver aufgegeben wird, wobei die sich bildende Schlacke mit dem Strang (11) in Gießrichtung (16) transportiert und außerhalb der Kokille (10) durch einen Luft- oder Wasserstrahl abgeblasen wird.

Zeichnung