VORRICHTUNG ZUM STRANGGIESSEN VON METALL, INSBESONDERE VON STAHL

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, mit einer Plattenkokille oder einer Rohrkokille mit kokillenwänden sowie mit einer Kokillenkühleinrichtung. Eine solche Vorrichtung dient zum Gießen von unterschiedlichen Strangformaten, wie zum Beispiel Brammen, Dünnbrammen, Vorblöcke oder Beam Blanks (Trägervorprofile). Hierbei kann die Kokille selbst oder der Strang - wie beim Horizontalstrangguß - oszillieren. Die Kokille selbst ist aber an einem Ort angeordnet und kann daher auch als Standkokille bezeichnet werden.

[0002] Solche Kokillen als Gießform für Stranggußanlagen bestehen entweder aus Kokillenplatten, und zwar zwei Platten für die Kokillenbreit- und zwei Platten für die Kokillenschmaiseiten, oder aus Kokillenrohren.

[0003] Diese Kokillenplatten oder Kokillenrohre bestehen aus Kupfer und weisen in der Regel eine Dicke von 10 bis 50 mm zwischen der Wasserkühlung und der der Stahlschmelze zugewandten Seite auf.

[0004] Die Wahl der Kupferplattendicke hängt von den Wärmebelastungen oder dem Wärmestrom, gemessen beispielsweise in MWh/m² oder MW/m², ab. So weisen Stranggießanlagen mit einer Kokille für Brammenformate von einer Dicke größer 150 mm und einer Breite bis 3 m, die mit einer Gießgeschwindigkeit von maximal etwa 2,5m/min gefahren werden, einen Wärmestrom von maximal 2 MW/m² auf. Die Dicke der Kupferplatten der Kokille liegt zwischen 25 bis 50 mm. Dagegen weisen Dünnbrammen, die mit Gießgeschwindigkeiten von bis zu 10 und in Zukunft bis 15 m/min gefahren werden, einen Wärmestrom von maximal 4-5 MW/m² auf sowie Kupferplattendicken von 10 bis 25 mm.

[0005] Um dem mit steigender Gießgeschwindigkeit steigenden Wärmestrom gerecht zu werden, müßte die Kupferwand immer dünner werden bei Intensivierung der Wasserkühlung. Dies ist schwierig, da dünner ausgebildete Kokiltenwände immer schlechter den hohen Wasserdrücken von 5-15 bar, die für eine entsprechende Wassergeschwindigkeit von 5-15m/s sorgen, ohne Deformation standhaften. Zudem ergibt sich der Nachteil, daß zu dünn ausgebildete Kupferplatten bei einer zu hohen thermischen Belastung des kaltgewalzten Kupfers durch Überschreiten der Rekristallisatianstemperatur an Festigkeit verlieren. Außerdem ergeben sich Probleme bei der Montage von sehr dünnen Kokitienkupferplatten auf dem Kokillenrahmen. Üblicherweise werden die Kokillenplatten auf die Wasserkästen bzw. den Kokillenrahmen mittels Bolzen montiert, die mittels eines Gewindes rückseitig in die Kupferplatte eingeschraubt werden. Dies ist bei sehr dünnen Platten nicht mehr möglich; hier müssen die Bolzen auf die Kupferplatten aufgeschweißt werden.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art derart weiterzubilden, daß die oben genannten Nachteile trotz Erhöhung der Gießgeschwindigkeiten nicht mehr auftreten. insbesondere soll eine Vorrichtung zum Stranggießen mit einer Kokille geschaffen werden, die hohe Wärmeströme abtransportieren kann und thermisch hoch belastbar ist. Auch soll die Montage verbessert werden.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0008] Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß mindestens eine Kokillenwand eine Stahlkokillenwand sowie ein Stützgitter für diese Stahlkokillenwand umfaßt, daß ein Magnetfelderzeuger vorhanden ist zur Erzeugung eines Magnetfeldes, das über das Stützgitter auf die Stahlkokillenwand einwirkt und so die Stahlkokillenwand auf das Stützgitter zieht, und daß die Kokilienkühleinrichtung eine Spritzkühlung umfaßt.

[0009] Mittels dieser Merkmale wird eine Kokille geschaffen, die eine dünne Kokillenwand mit hoher und kontrollierter Wärmeabteitungseigenschaften auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten aufweist. Die Kokillenwand setzt sich einerseits aus einer zur Metallschmelze hinweisenden Stahlkokillenwand sowie andererseits aus einem Stützgitter zur Stabilisierung dieser Stahlkokillenwand zusammen. Aufgrund der magnetischen Anziehungskräfte kann die Stahlkokillenwand einfach montiert werden. Zudem weist eine solche Kokille den besonderen Vorteil auf, daß die durch die Stahlschmelze dem Verschleiß ausgesetzte Stahlkokillenwand anders als eine kostspieligere Kupferpfatte gegebenenfalls schnell und unkompliziert ohne hochwertige Bearbeitung ersetzt werden kann, indem die Gebrauchte "weggeworfen" wird, d.h. dem Stahlrecycling-Prozeß wieder zugeführt wird. Mit Hilfe der vorgeschlagenen doublierten Wand, bestehend aus dünner Stahlwand und Abstützgitter, kann eine einfache und weniger kostspielige Kokitlenspritzkühlung zum Einsatz kommen. Um keine hohen Kokillenkühlwasserdrücke, beispielsweise von bis zu 15 oder 20 bar aufbauen zu müssen, wirkt die Spritzkühlung in den von dem Stützgitter gelassenen offenen Kammern bzw. Durchlässen, d.h. die dünne Stahlkokillenwand wird unmittelbar gekühlt, erfährt aber trotzdem eine relativ hohe Abstützwirkung. Bei der Spritzkühlung ist der Einsatz von Spritzwasser möglich. Insgesamt ergibt sich bei hohen Wirkungsgraden hinsichtlich des Abtransportes von Wärme eine einfache Kokillenkonstruktion und deshalb eine relativ preisgünstige Kokille. Die erfindungsgemäße Lösung schafft eine Kokille, die eine Wärmeleitung aufweist, die ansonsten eine Kupferplattenstärke von etwa 10 mm oder mehr erfordern würde, die leicht auf einen Grundrahmen montierbar ist und die eine Kokillenkühlung wasserseitig zuläßt und gleichzeitig kostengünstig ist.

[0010] Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stahlkokillenwand weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,5 und 5 mm auf, sie entspricht in ihrer Wirkung einer Kupferplatte der Dicke von 10 mm, weist aber konstruktive Vorteile sowie Preisvorteile auf.

[0011] Bevorzugt weist das Stützgitter eine Stützwand mit darin eingebrachten. Kammern auf, d.h. die einzelnen Kammern oder Durchbrüche des Gitters sind von den Wandstegen der Stützwand umgeben, wobei über die Stützwände das Magnetfeld in die Kokillenwand eingeleitet wird.

[0012] Die Spritzkühlung zur Kühlung der Kokillenwände umfaßt vorzugsweise Spritzdüsen, die in den Kammern des Stützgitters rückseitig die Stahlkokillenwand, d.h. durch die frei zugänglichen Kammerbereiche oder Lücken im Gitter, kühlen. Diese Spritzdüsen der Kokillenspritzkühlung sowie die Zuführungen für das Kühlmedium, insbesondere Wasser, sind in den Stützwänden des Stützgitters ganz oder teilweise integriert. Insgesamt sind das Stützgitter bzw. die Stützwände im Verhältnis zu der Stahlkokillenwand dick ausgebildet.

[0013] Die vorgeschlagene Spritzkühlung hat den Vorteil, daß die Intensität der Spritzkühlung funktional zum Energieverlauf in der Kokillenwand über die Kokillenhöhe einstellbar ist. Dieser Energieverlauf weist etwa im oberen Drittel der Kokille eine Wärmemaximum auf. Durch eine Spritzkühlung mittels einzelner, übereinander angeordneter, Düsen kann die Intensität der Kühlung kontrolliert eingestellt werden und damit an einen Energieverlauf mit Energiemaximum bzw. eine Energiekeule angepaßt werden, indem gerade an dieser Stelle intensiver gekühlt wird.

[0014] Eine Weiterbildung der Vorrichtung schlägt vor, daß eine Einrichtung zur Kontrolle der Oberflächentemperatur der der Flüssigmetall zugewandten Seite der Stahlkokillenwand vorhanden ist, um gegebenenfalls die Spritzkühlungen über einen Regelmechanismus an Schwankungen der Oberflächentemperatur anzupassen.

[0015] Neben der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Fixierung der Stahlkokillenplatte an das Stützgitter kann die Kokillenplatte zusätzlich mechanisch fixiert werden. Hierzu wird eine Fixierungsvorrichtung vorgeschlagen zur Fixierung der Stahlkokillenwand beispielsweise einer Breitseite in der Mitte der Breitseite über der Kokillenhöhe. Zudem kann die Stahlkokillenwand am Kokilleneingang oder am Kokillenausgang horizontal fixiert werden. Neben den Breitseiten können ggf. auch die Schmalseiten, wenn sie ebenfalls mit einem Stützgitter stabilisiert sind, fixiert sein.

[0016] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Stützwände des Stützgitters an ihren zur Stahlkokillenwand weisenden Enden, d.h. kopfseitig oder an ihrem Kopf, mit Kugeln ausgestattet sind, die als (Kugel-)Lager für eine freie, thermisch bedingte, Bewegung der Stahlkokillenwand dienen. Zum Aufbau eines Fluid-Lagers werden die Kugeln mit einem Fluidmedium, beispielsweise Wasser oder Gas, versorgt. Hierzu sind Leitungen in die Stützwände eingebracht, die sich senkrecht zur Stahlkokillenwand erstrecken und die die Kugeln bzw. die Kugelkäfige an den Stirnseiten der Stützwände mit Wasser oder Gas versorgen.

[0017] Damit das Spritzwasser nach dem Aufspritzen auf die freien Rückwandbereiche der Stahlkokillenwand nicht unkontrolliert abließt, soll nach einer Weiterbildung der Erfindung das Stützgitter einen das Gitter umgreifenden äußeren Rahmen mit einer Dichtung umfassen.

[0018] Nach hinten, d.h. zu der von der Stahlschmelze wegweisenden Seite, kann das verbrauchte Kühlmedium entweder frei abließen, d.h. an offener Atmosphäre abfließen, oder gerichtet abfließen. Im zweiten Fall ist vorzugsweise eine Sammelkammer am unteren Teil der Kokillenwand vorgesehen, die in einen Abfluß mündet, um das Kühlwasser ggf. zu einer Aufbereitungsanlage zu bringen. In der Sammelkammer wird das über die Stützgitterwände, hier insbesondere über einen jeweils zu einer Spritzdüse unten angeordneten Wandteil des Stützgitters, zurückgeflossene Kühlmedium gesammelt und über den Ablauf abgeführt.

[0019] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind neben den oben aufgeführten Kombinationen von Merkmalen auch Merkmale alleine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich. Es zeigen:

Fig. 1a

eine Seitenansicht auf eine Kokillenwand einer Kokille, hier eine Breitseite einer Kokille zum Gießen von Strängen in Rechteckformat, gesehen von der Seite der Stahlschmelze;

Fig. 1 b

eine Queransicht der Kokillenwand der Fig. 1a;

Fig. 2a

eine Queransicht einer Kokillenwand mit Spritzkühlung, die an die Energiestromverteilung über die Kokillenhöhe angepaßt ist,

Fig. 2b

die Darstellung des Wärmestromverlaufs über die Kokillenhöhe;

Fig. 3a

eine Schnittansicht einer Kokille mit Schmafseitenwand sowie mit einem Schmalseitenkörper zur Breiten- sowie zur Konizitätsverstellung;

Fig. 3b

eine Detailansicht der Kugellagerlösung im kopfseitigen Ende der Stützwände zur Lagerung der Stahlkokillenwand auf dem Stützgitter.

[0020] Mit Fig. 1a ist die Breitseite 1 einer Kokille, die zwei Breit- und zwei Schmalseiten aufweist, und zum Gießen von Rechteckformaten, wie Brammen oder Dünnbrammen geeignet ist, gezeigt. Diese Kokillenbreitseite besteht beispielhaft aus einer 2 mm dicken Stahlkokillenwand 2. Die Stahlkokillenwand 2, die Teil einer Gesamtkokillenwand ist, wird mit Hilfe eines Magnetfeldes 3.1, das von einem Magnetfelderzeuger 3.2 aufgebaut wird und das über ein Stützgitter 3 mit Stützwänden 11 auf die Stahlkokillenwand 2 einwirkt, auf das Stützgitter 3 gezogen. Die Stahlkokillenwand 2 ist vorzugsweise eine geschichtete Stahlkokillenwand 2.1, die beispielsweise aus den Schichten Staht/Kupfer oder auch Kupfer/Stahl/Kupfer oder anderer Metalle anstelle des Kupfers besteht. Der Magnetfelderzeuger kann vorzugsweise ein Permanentmagnet 3.4 sein.

[0021] Die Stahlkokillenwand 2 von 2 mm Dicke entspricht mit ihrer spezifischen Wärmeleitfähigkeit einer Kupferwand von etwa 14 mm. Zur zusätzlichen Fixierung ist eine Vorrichtung 4.1 (hier schematisch dargestellt) vorgesehen, die die Breitseite mit der Breite 17 und einer Höhe 16 in der Senkrecht-Mittellinie 4 fixiert, wodurch eine Wärmeausdehnung symmetrisch in beide horizontalen Richtungen (hier mit Pfeilen und dem Bezugszeichen 5 versehen) hälftig wandern kann.

[0022] Weiterhin ist die Stahlkokillenwand an ihrer Oberkante 6 oder Unterkante 7 der Kokille ebenfalls fixiert, um sich gleichförmig thermisch in vertikaler Richtung (hier mit einem vertikalen Pfeil sowie dem Bezugszeichen 8 bezeichnet) ausdehnen zu können. Bei der hier gezeigten Ausführungsform handelt es sich um stabförmige Elemente, die um ihre Längsachse drehbar sind.

[0023] Um keinen hohen Kokillenkühlwasserdruck von bis zu 15 oder 20 bar aufbauen zu müssen, wird in den Kammern 9 des Stützgitters 3 bzw. den Lücken oder Durchbrüchen, mit Hilfe einer Kokillenspritzkühlung 10, die Spritzdüsen umfaßt, die Rückseite der Stahlkokillenwand 2 gekühlt, wie Fig. 1b zeigt. Das aufgeheizte Kühlwasser oder Rücklauf-Spritzwasser 10.2 kann frei über die Stützgitterwände 11 bzw. Stützwandstreben, abfließen. Hierzu kann das Spritzwasser in einem geschlossenen Raum oder einer Sammelkammer 12 gesammelt werden, um über einen Abfluß 12.1 abgeführt zu werden, oder an offener Atmosphäre 13 abgeführt werden (vgl. Fig. 3a).

[0024] Der äußere Rahmen des rechteckigen, magnetisierten, Stützgitters 3.1 ist ringsherum mit einer Gummidichtung 3.3 versehen, um das Kokillenspritzwasser 10 an einem unkontrollierten Austritt zu hindern.

[0025] Die Stützwände 11 des Stützgitters 3 sind in den Kopfbereichen 11.1 mit Kugeln 11.2 ausgestattet, die als Normal-Lager oder als Fluid-Lager für die freie thermisch bedingte Bewegung der Stahlkokillenwand 2 dienen. Beispiele der Lagerpunkte bzw. Kugeln 11.2 sind aus Fig. 1a ersichtlich. Anstelle der Ausstattung mit Kugeln können die Stützgitterköpfe 11.1 auch aus abgerundeten Graphitköpfen 11.1.1 bestehen, die den thermisch bedingten Gleitvorgang fördern sollen.

[0026] Eine Detailansicht der Ausführungsform der Kugellagerung zeigt Fig. 3b. Es ist ein Ausschnitt einer Stützwand 11 mit Stützwandkopf 11.1 mit von dem Kopf 11.1 aufgenommener Kugel 11.2 zur Lagerung der Stahlkokillenwand 2 bzw. 2.1 dargestellt. Der Kugellagerkäfig wird über eine Leitung mit einem Fluid 11.3, wie Wasser oder Gas, versorgt, das zum Aufbau eines Fluid-Lagers oder Hydro-Lagers dient. Die zwischen den Stützwänden 11 bzw. den Stegen des Gitters 3 wirkenden Spritzdüsen 10.1 sind ebenfalls dargestellt.

[0027] Fig. 2a verdeutlicht den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stranggießen bzw. Kokille mit einem Tauchausguß 23.2, der in die Kokille ragt. Mit 24 ist Gießschlacke, mit 24.1 Gießpulver bezeichnet. Der flüssige Stahl 23.1 wird über den Tauchausguß 23.2 in die Kokille gegossen, wobei die Erstarrung mit Bildung einer Strangschale 23 an den Kokillenwänden beginnt. Die Gießgeschwindigkeit v_c ist mit 25 gekennzeichnet. Das durch den Magnetfelderzeuger 3.2 bzw. 3.4 erzeugte Magnetfeld 3.1 kann so ausgebildet sein, daß es die Stahlströmung in der Kokille im Sinne einer elektromagnetischen Bremse 3.1.1 beeinflußt.

[0028] In Fig. 2a ist mit 15 die Kokillenwandtemperatur auf der dem flüssigen Stahl zugewandten Seite der Kokille dargestellt. Zur Messung der Temperatur ist eine entsprechende Meß- bzw. Kontrolleinrichtung vorgesehen. In Fig. 2a sind ebenfalls die Ausführungsformen der Lagerung mit in dem Kopf der Stützwände 3 integrierten Kugeln 11.2 oder mit abgerundeten Köpfen, vorzugsweise aus Graphit 11.1.1, ersichtlich. Vorzugsweise kommt eine Art der Lagerung zu Anwendung, es ist aber auch von der Erfindung erfaßt, daß die Stützwand mit beiden Lagerungsarten versehen ist. Bei der in Fig. 2a gezeigten Kokille mit Spritzkühlung wird das Rücklauf-Spritzwasser 10.2 nicht aufgefangen, sondern strömt offen nach unten, wobei es dann unterhalb der Kokille ggf. aufgefangen wird.

[0029] Es ist ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung, daß die Spritzkühlung bzw. die Parameter der einzelnen Spritzdüsen an die jeweils notwendigen Kühlbedürfnisse der Kokille anpaßbar sind. In Gegenüberstellung zu Fig. 2a zeigt daher Fig. 2b die anfallende Energiekeule 14 über die Kokillenhöhe, d.h. ein Maximum an freiwerdender Wärme im oberen Drittel der Kokille. Zur Regelung wird die Kokillenwandtemperatur 15 gemessen und die Spritzkühlung über die Kokillenhöhe entsprechend angepaßt.

[0030] Fig. 3a stellt eine Ausführungsform der Kokille mit Blick auf eine Schmalseite 18 dar. Bei dieser Ausführungsform sind die Breitseiten der Kokille erfindungsgemäß ausgebildet, während die Schmalseiten zwar aus Stahl bestehen, aber kein Stützgitter aufweisen. Es ist aber ebenso von der Erfindung erfaßt, daß sowohl die Breit- als auch Schmalseiten oder nur die Schmalseiten der Kokille erfindungsgemäß ausgebildet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform bestehen die Schmalseiten 18 aus Stahl. Die Schmalseite 18 erlangt durch eine leicht konkave und/oder innere Konvexität 18.1 eine hohe Stabilität. Sie ist auf den eigentlichen Schmalseitenkörper 19, der eine Breitenverstellung 20 und Konizitätsverstellung 21 der Kokille zuläßt, montiert. Diese Art der Konstruktion läßt einen Wasserdruck von bis zu 20 bar im Bereich der konventionell ausgebildeten Schmalseitenkokillenwasserkühlung, hier mit 22 gekennzeichnet, zu. Mit 22.1 ist ein wasserverdrängender Körper gekennzeichnet. Nach einer anderen Ausführungsform können die Schmalseiten der Kokille auch dem Stand der Technik entsprechen und aus wassergekühlten Kupferplatten bestehen. Die bereits in den anderen Fig. erläuterten Bauteile weisen in Fig. 3a entsprechende Bezugszeichen auf.

[0031] Zurückkommend auf die erfindungsgemäß vorgeschlagene Wandkonstruktion einer Gießkokille für den Strangguß mit entsprechender Kühlung können die Kammern 9 bzw. Durchbrüche des Stützgitters 3 jede beliebige Form annehmen, gezeigt sind rechteckige Formen, vorzugsweise weisen diese Kammern eine Wabenform auf, wobei diese Kammern 9 bzw. 12 sich zwischen den Stützwänden 11 erstrecken.

[0032] Insgesamt wird eine Kokille zum Stranggießen geschaffen, die eine hohe kontroltierte Wärmeleitung erlaubt sowie eine einfache Montage, insbesondere Montage der Stahlkokillenwand. Eine Kontrolle der Stahlkokillentemperatur kann in Gießrichtung (vertikal) als auch quer zur Gießrichtung (horizontal) erfolgen. Die Stahlkokillenwand kann als Art einer Wegwerfstahlplatte dienen, die eine hochwertige und teure Wartungsbearbeitung bei Verschleiß überflüssig macht. Eine relativ einfache Kokillenspritzkühlung kann zum Einsatz kommen, die über die Kokillenhöhe funktional zur Energiekeule in ihrer Wirkung bzw. Intensität einstellbar ist. Es kann normales Spritzwasser verwendet werden, die Kokille weist eine einfache Konstruktion auf bei im Verhältnis geringen Kosten.

Bezugszeichenliste:

[0033] 

1

Breitseite einer Brammenkokille

2

Stahlkokillenwand, beispielsweise die Breitseite einer Bramme

2.1

geschichtete Stahlkokillenwand beispielsweise aus Staht/Cu, Cu/Stahl/Cu oder Me/Stahl/me

3

Stützgitter, Grid

3.1

Magnetfeld

3.1.1

elektromagnetische Bremse für die Beruhigung der Strömung des Stahles in der Kokille, EMBR

3.2

Magnetfelderzeuger

3.3

Dichtung, beispielsweise eine Gummidichtung

3.4

Permanentmagnet

4

senkrechte Mittenlinie der Breitseite

4.1

Vorrichtung zur Fixierung der Stahlkokillenwand (2)

5

horizontale Richtung

6

Oberkante der Kokille, Kokilleneingang

7

Unterkante der Kokille, Kokillenausgang

8

vertikale Richtung, Gießrichtung einer Brammenanlage

9

Lücken, Kammern des Stützgitters (3)

10

Kokillenspritzkühlung

10.1

Spritzdüsen, Düsenkopf

10.2

Rücklauf-Spritzwasser

11

Stützwände des Stützgitters (3) mit Kammern (9)

11.1

Kopf der Stützwand

11.1.1

Kopf der Stützwand aus Graphit

11.2

Kugeln, die als Lager für die freie thermisch bedingte Bewegung der Stahlkokillenwand (2) dienen

11.3

Fluid wie z. B. Gas oder Wasser, das zum Aufbau eines Fluid-Lagers oder Hydro-Lagers dient

12

geschlossener Raum, Kammer der Kokillenspritzkühlung (10)

12.1

Spritzwasserablauf

13

offene Atmosphäre der Kökillenspritzkühlung (10)

14

Energiekeule

15

Kokillenwandtemperatur auf der dem flüssigen Stahl zugewandten Seite

16

Kokillenhöhe

17

Kokillenbreite

18

Schmalseite

18.1

konkave und/oder innen konvexe Form der wärmeabführenden Schmalseitenwand

19

Schmalseitenkörper

20

Breitenverstellung

21

Konizitätsverstellung

22

Konventionelle Schmalseiten-Kokillenwasserkühlung mit Wasserdrücken von max. 20 bar

22.1

wasserverdrängender Körper

23

Strangschale

23.1

flüssiger Stahl

23.2

Tauchausguß

24

Gießschlacke

24.1

Gießpulver

25

Gießgeschwindigkeit, V_C

26

Wabenform der Stützgitter (3)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Stranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, mit einer Plattenkokille oder einer Rohrkokille mit Kokillenwänden (1, 18) sowie mit einer Kokillenkühleinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Kokillenwand (1, 18) eine Stahlkokillenwand (2) sowie ein Stützgitter (3) für diese Stahlkokillenwand umfaßt,
daß ein Magnetfelderzeuger (3.2) vorhanden ist zur Erzeugung eines Magnetfeldes (3.1), das über das Stützgitter (3) auf die Stahlkokillenwand (2) einwirkt und so die Stahlkokillenwand (2) auf das Stützgitter (3) zieht, und
daß die Kokillenkühleinrichtung eine Spritzkühlung (10) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stahlkokillenwand (2) eine Dicke zwischen 0,5 und 5 mm aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet
daß die Stahlkokillenwand (2.1) aus Metallschichten besteht mit mindestens einer Stahlschicht, vorzugsweise aus der Schichten Stahl/Kupfer oder Metall/Stahl/Metall, wobei das Metall beispielsweise Kupfer ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützgitter (3) eine Stützwand (11) mit darin eingebrachten Kammern (9) umfaßt, wobei über die Stützwände (11) das Magnetfeld (3.1) in die Stahlkokillenwand (2) eingeleitet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spritzkühlung (10) Spritzdüsen 10.1) umfaßt, die in den Kammern (9) des Stützgitters (3) rückseitig die Stahlkokillenwand (2) kühlen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Intensität der Spritzkühlung (10) funktional zum Energieverlauf in der Kokillenwand über die Kokillenhöhe einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Einrichtung zur Kontrolle der Oberflächentemperatur (15) der der Flüssigmetall zugewandten Seite der Stahlkokillenwand (2) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kokillenwand (1), die eine Stahlkokillenwand (2) sowie ein Stützgitter (3) für diese Stahlkokillenwand (2) umfaßt, eine oder beide der Breitseiten (1) einer Kokille zum Gießen von Rechteckformaten, insbesondere Brammen- oder Dünnbrammenformaten, ist, und
daß die jeweilige Stahlkokillenwand (2) einer Breitseite (1) in der Mitte der Breitseite über der Kokillenhöhe (16) mittels einer Fixierungsvorrichtung (4.1) fixiert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kokille einen Kokilleneingang (6) sowie einen Kokillenausgang (7) aufweist und
daß die Stahlkokillenwand (2) am Kokilleneingang (6) oder am Kokillenausgang (7) horizontal fixiert ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß Stützwände (11) des Stützgitters (3) an ihren zur Stahlkokillenwand (2) weisenden Enden mit Kugeln (11.2) ausgestattet sind, die als Lager für eine freie, thermisch bedingte, Bewegung der Stahlkokillenwand (2) dienen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugeln (11.2) des Kugellagers mit Hilfe eines Fluidmediums betreibbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützwände (11 ) des Stützgitters (3) an ihren zur Stahlkokillenwand (2) weisenden Enden Stützgitterköpfe aus Graphit (11.1.1) aufweisen, die vorzugsweise abgerundet ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützgitter (3) einen das Stützgitter umgreifenden äußeren Rahmen umfaßt und daß dieser äußere Rahmen eine Dichtung (3.3) zur Kontrolle des Rücklaufs des Kokillenspritzkühlmediums (10.2) , insbesondere Wasser, aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum gerichteten Abführen des auf die Stahlkokillenwand (2) aufgespritzten Kühlmediums (10.2) eine Sammelkammer (12) und ein Ablauf (12.1) vorhanden sind, wobei in der Sammelkammer (12) das über die Stützgitterwände (11) zurückgeflossene Kühlmedium (10.2) gesammelt wird und über den Ablauf (12.1) abgeführt wird, oder
daß das aufgespritzte Kühlmedium (10.2) an offener Atmosphäre (13) abgeführt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die Schmalseiten (18) der Kokille bildenden Kokillenwände eine Stahlwand umfassen, die eine innere Konvexität (18.1) zur mechanischen Stabilisierung aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die Schmalseiten der Kokille bildenden Kokillenwände aus Kupferplatten bestehen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Stahlschmalseite (18) auf einem Schmalseitenkörper (19) montiert ist, der eine Einstellung der Breite des Brammenformates und der Konizität der Schmalseiten zuläßt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spritzdüsen (10.1) der Kokillenspritzkühlung (10) sowie die Zuführungen für das Kühlmedium (11.3), insbesondere Wasser, in den Stützwänden (11 ) des Stützgitters (3) ganz oder teilweise integriert sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammern (9) des Stützgitters (3) eine Wabenform aufweisen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Magnetfelderzeuger (3.2) ein Permanentmagnet (3.4) ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß das durch den Magnetfelderzeuger (3.2) erzeugte Magnetfeld (3.1) auch als elektromagnetische Bremse (3.1.1) auf den strömenden Metallschmelzestrahl 23.1) in der Kokille wirkt.

Claims

1. Device for continuous casting of metal, particularly steel, with a plate mould or a tube mould, with mould walls (1, 18), as well as with a mould cooling device, characterised in that at least one mould wall (1, 18) comprises a steel mould wall (2) as well as a support grid (3) for this steel mould wall, that a magnetic field generator (3.2) is present for generating a magnetic field (3.1), which acts by way of the support grid (3) on the steel mould wall (2) and thus draws the steel mould wall (2) onto the support grid (3), and that the mould cooling device comprises spray cooling means (10).

2. Device according to claim 1, characterised in that the steel mould wall (2) has a thickness between 0.5 and 5 mm.

3. Device according to claim 1 and 2, characterised in that the steel mould wall (2.1 ) consists of metal layers with at least one steel layer, preferably of the layers steel/copper or metal/steel/metal, wherein the metal is, for example, copper.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterised in that the support grid (3) comprises a support wall (11) with chambers (9) formed therein, wherein the magnetic field (3.1) is introduced into the steel mould wall (2) by way of the support walls (11).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterised in that the spray cooling means (10) comprises spray nozzles (10.1 ) which, in the chambers (9) of the support grid (3), cool the steel mould wall (2) at the rear side.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterised in that the intensity of the spray cooling means (10) is settable functionally with respect to the energy path in the mould wall over the mould height.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterised in that it comprises a device for checking the surface temperature (15) of the sides of the steel mould wall (2) facing the liquid metal.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterised in that the mould wall (1), which comprises a steel mould wall (2) as well as a support grid (3) for this steel mould wall (2), is one or both of the wide sides (1 ) of a mould for casting rectangular formats, particularly slab formats or thin slab formats, and that the respective steel mould wall (2) of a wide side (1) is fixed in the centre of the wide side over the mould height (16) by means of a fixing device (4.1 ).

9. Device according to one of claims 1 to 9, characterised in that the mould has a mould inlet (6) as well as a mould outlet (7) and that the steel mould wall (2) is horizontally fixed at the mould inlet (6) or at the mould outlet (7).

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterised in that the support walls (11 ) of the support grid (3) are equipped at the ends thereof facing the steel mould wall (2) with balls (11.2), which serve as bearings for a free, thermally induced movement of the steel mould wall (2).

11. Device according to claim 10, characterised in that the balls (11.2) of the ball bearing are operable with the help of a fluid medium.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterised in that the support walls (11 ) of the support grid (3) have at the ends thereof facing the steel mould wall (2) support grid heads of graphite (11.1.1), which are preferably formed to be rounded.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterised in that the support grid (3) comprises an outer frame engaging around the support grid and that this outer frame comprises a seal (3.3) for controlling the return of the mould spray coolant (10.2), particularly water.

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterised in that a collecting chamber (12) and a drain (12.1) are present for directed discharge of the coolant (10.2) sprayed onto the steel mould wall (2), wherein the coolant (10.2) which has flowed back by way of the support grid walls (11) is collected in the collecting chamber (12) and is discharged by way of the drain (12.1), or that the sprayed-on coolant (10.2) is discharged into the free atmosphere (13).

15. Device according to one of claims 1 to 14, characterised in that the mould walls forming the narrow sides (18) of the mould comprise a steel wall which has an inner convexity (18.1 ) for mechanical stability.

16. Device according to one of claims 1 to 14, characterised in that the mould walls forming the narrow sides of the mould consist of copper plates.

17. Device according to claim 15 or 16, characterised in that the respective steel narrow side (18) is mounted on a narrow side body (19), which allows setting of the width of the slab format and the conicity of the narrow sides.

18. Device according to one of claims 4 to 17, characterised in that the spray nozzles (10.1) of the mould spray cooling means (10) as well as the feeds for the coolant (11.3), particularly water, are wholly or partly integrated into the support walls (11 ) of the support grid (3).

19. Device according to one of claims 4 to 18, characterised in that the chambers (9) of the support grid (3) have a honeycomb shape.

20. Device according to one of claims 1 to 19, characterised in that the magnetic field generator (3.2) is a permanent magnet (3.4).

21. Device according to one of claims 1 to 20, characterised in that the magnetic field (3.1) generated by the magnetic field generator (3.2) also acts as an electromagnetic brake (3.1.1 ) on the flowing metal melt stream (23.1) in the mould.

Revendications

1. Dispositif de coulée continue de métal, notamment d'acier, comportant une lingotière en plaque ou une lingotière tubulaire (1, 18) ainsi qu'un dispositif de refroidissement de la lingotière,
caractérisé en ce que
au moins une paroi de la lingotière (1, 18) comprend une paroi de lingotière en acier (2) ainsi qu'une grille de support (3) pour cette paroi de lingotière en acier, qu'un générateur de champ magnétique (3.2) est disponible pour générer un champ magnétique (3.1) qui agit par l'intermédiaire de la grille de support (3) sur la paroi de lingotière en acier (2) et attire ainsi la paroi de lingotière en acier (2) sur la grille de support (3), et que
le dispositif de refroidissement de la lingotière comporte un refroidissement par aspersion (10).

2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la paroi de lingotière en acier (2) présente une épaisseur allant de 0,5 à 5 mm.

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que
la paroi de lingotière en acier (2.1) consiste en couches métalliques comprenant au moins une couche d'acier, choisie de préférence parmi les couches acier/cuivre ou métal/acier/métal, le métal étant par exemple du cuivre.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
la grille de support (3) présente une paroi de support (11) où sont intégrées des chambres (9), le champ magnétique (3.1) étant introduit dans la paroi de lingotière en acier (2) par le biais des parois de support (11).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que
le refroidissement par aspersion (10) comprend des buses d'aspersion (10.1) qui refroidissent la paroi de la lingotière en acier (2) sur son côté arrière dans les chambres (9) de la grille de support (3).

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que
l'intensité du refroidissement par aspersion (10) est réglable fonctionnellement par rapport à l'évolution énergétique dans la paroi de la lingotière par la hauteur de la lingotière.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que
il présente un dispositif de contrôle de la température de surface (15) du côté de la paroi de la lingotière en acier (2) tourné vers le métal liquide.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que
la paroi de la lingotière (1), qui comprend une paroi de lingotière en acier (2) ainsi qu'une grille de support (3) pour cette paroi de lingotière en acier (2), est constituée par un ou deux des côtés larges (1) d'une
lingotière servant à couler des formats rectangulaires, notamment des formats de brames ou brames minces, et que la paroi de la lingotière en acier respective (2) d'un côté large (1) est fixée au centre du côté large au dessus de la hauteur de la lingotière (16) au moyen d'un dispositif de fixation (4.1).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que
la lingotière présente une entrée de lingotière (6) ainsi qu'une sortie de lingotière (7) et que la paroi de la lingotière en acier (2) est fixée horizontalement à l'entrée de la lingotière (6) ou à la sortie de la lingotière (7).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que
les parois de support (11) de la grille de support (3) sont équipées à leurs extrémités tournées vers la paroi de la lingotière (2) de billes (11.2) qui servent de palier pour un mouvement libre d'origine thermique de la paroi de lingotière en acier (2).

11. Dispositif selon la revendication 10,
caractérisé en ce que
les billes (11.2) du roulement à billes peuvent être actionnées à l'aide d'un fluide.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce que
les parois de support (11) de la grille de support (3) présentent, à leurs extrémités tournées vers la paroi de la lingotière en acier (2), des têtes de grilles de support en graphite (11.1.1) qui ont de préférence une conformation arrondie.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12,
caractérisé en ce que
la grille de support (3) comprend un cadre extérieur entourant la grille de support et que ce cadre extérieur présente un joint (3.3) servant à contrôler le reflux du fluide de refroidissement par aspersion de la coquille (10.2), notamment de l'eau.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que
il est prévu, pour l'évacuation dirigée du fluide de refroidissement (10.2) projeté sur la paroi de la lingotière en acier (2), une chambre collectrice (12) et une évacuation (12.1), le fluide de refroidissement (10.2) refoulé dans la chambre collectrice (12) par les parois de la grille de support (11) étant accumulé et évacué par le biais de l'évacuation (12.1), ou
que le fluide de refroidissement projeté (10.2) est évacué à l'air libre (13).

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14,
caractérisé en ce que
les parois de la lingotière formant les côtés étroits (18) de la lingotière comportent une paroi en acier qui présente une convexité interne (18.1) pour la stabilisation mécanique.

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14,
caractérisé en ce que
les parois de la lingotière formant les côtés étroits de la lingotière sont composées de plaques de cuivre.

17. Dispositif selon les revendications 15 ou 16,
caractérisé en ce que
le côté étroit en acier respectif (18) est monté sur un corps à côtés étroits (19) qui permet un réglage de la largeur du format de brame et de la conicité des côtés étroits.

18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 17,
caractérisé en ce que
les buses d'aspersion (10.1) du refroidissement par aspersion de la lingotière (10) ainsi que les accès pour le produit de refroidissement (11.3), notamment de l'eau, sont intégrés totalement ou partiellement dans les parois de support (11 ) de la grille de support (3).

19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 18,
caractérisé en ce que
les chambres (9) de la grille de support (3) présentent une forme en nid d'abeilles.

20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19,
caractérisé en ce que
le générateur de champ magnétique (3.2) est un aimant permanent (3.4).

21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20,
caractérisé en ce que
le champ magnétique (3.1) généré par le générateur de champ magnétique (3.2) agit aussi comme un frein électromagnétique (3.1.1) sur le jet de coulée métallique s'écoulant (23.1) dans la lingotière.

Zeichnung