Stranggiesskokille

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille zum Herstellen von Brammen, die wassergekühlte Schmal- und Breitseitenwände aufweist, insbesondere zum Herstellen von Dünnbrammen, wobei dann in deren aus Kupferplatten bestehenden Breitseitenwänden einerseits innen, zwischen einem zu den beiden Schmalseiten hin jeweils parallel auslaufenden Bereich, ein Eingießtrichter ausgebildet ist und andererseits außen bzw. rückseitig Kühlnuten vorgesehen sind.

[0002] Die auf Stranggießanlagen hergestellten Dünnbrammen dienen als Vorbänder zur-Erzeugung von Warmbreitband mit Enddicken zwischen beispielsweise 1 bis 12 mm. Dies geschieht in einer Hitze auf bekannten, sogenannten CSP-(Compact Strip Production) Anlagen, bei denen die Gießmaschine mit einem Ausgleichsofen und einer nachgeschaiteten Walzstraße in einer Linie kombiniert wird (vgl. z.B. DE-Z "Stahl u. Eisen 108 (1988), Nr. 3, Seiten 99 bis 109"). Hierbei stellt die trichterförmige Kokille mit dem in den Eingießtrichter eintauchenden Tauchrohr das Kernstück des CSP-Gießprozesses dar. Der Wärmeabfuhr im Badspiegelbereich und der Standzeit der Kokille kommt hierbei eine besondere Bedeutung zu, da in der Kokille mit der dort einsetzenden ersten Erstarrung der über das Tauchrohr zugeführten flüssigen Stahlschmelze die Oberflächenqualität des Dünnbrammenstranges maßgeblich beeinfußt wird. Diese Kriterien gelten in gleichem Maße bei der Erzeugung von Brammen des Abmessungsbereiches 320 bis 150 x 3.000 bis 800 mm mit Hilfe einer dann in der Regel keinen Eingießtrichter erfordernden Plattenkokille.

[0003] Das Strangschalenwachstum wird im wesentlichen vom Gießpulver, der Kupferwandstärke zwischen dem Kühlkanal und der Arbeitsseite sowie der Strömungsgeschwindigkeit in den Kühlkanälen bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß die wesentiche Ursache für das Entstehen von Längsrissen in der Strangschale eine ungieichmäßige und/oder zu hohe Wärmeabfuhr über die Breite und Höhe im oberen Kokillenbereich ist. Die ungleiche Wärmeabfuhr ist durch unterschiedliche Dicken des Schmierfilms zwischen der Strangschale und der Kupferwand bedingt..

[0004] Aus Qualitätsgründen werden auf CSP-Anlagen für die Kokillen Kupferwände mit einer Dicke von z.B. 25 mm und 15 mm eingesetzt; die jeweilige Auslegung hängt wesentlich von den Strangabmessungen und der Gießgeschwindigkeit. ab, aus denen sich die für die Strangschalenbildung erforderliche Wärmeabfuhr ergibt.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießkokille der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich die Oberflächenqualität der zu gießenden Dünnbramme verbessern, insbesondere das Auftreten von Längsrissen vermeiden, zumindest minimieren läßt.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückseiten der Breitseitenwände ausgehend von unterhalb der tiefsten Badspiegellage durch eine dort größte, in Stranggießrichtung sich zunehmend verjüngende Wand-Aufpanzerung verstärkt sind. Beim Stranggießen führt die in die Kokille eingeleitete; an den Kokillenwänden erstarrende Stahlschmelze zu dem bekannten Temperaturprofil, dem sogenannten Temperaturbauch in der Kokillenplatte. Im Gegensatz zu einem ansonsten über die Höhe sehr schnellen Temperaturabfall im Anschluß an diesen Temperaturbauch im Bereich bis etwa 100 mm unterhalb des Badspiegels läßt sich durch die erfindungsgemäße Aufpanzerung, deren Ausgangspunkt unter Berücksichtigung der Kontur des von der Gießgeschwindigkeit abhängigen Badspiegels festgelegt wird und die nach einem vorherigen Anstieg bzw. Übergang über eine kurze Strecke in Gießrichtung etwa 20 bis 50 mm unter dem Meniskus mit ihrer größten Dicke beginnt, der recht schnelle Temperaturabfall unterhalb des Temperaturbauches verringern.

[0007] Durch die Erhöhung der Kupferwanddicke unterhalb des Badspiegels wird dort die Wärmeabfuhr reduziert und der Entstehung von Längsrissen durch eine geringere thermische Belastung der Strangschale entgegengewirkt. Die schon im Abschnitt des Temperaturbauches einsetzende Aufpanzerung bzw. dickere Wandstärke verhindert dort nämlich eine übermäßig hohe Wärmeabfuhr, die erst mit der sich zunehmenden, nach unten keilförmig auslaufenden Verjüngung und der dort dünner werdenden Platten- bzw. Wanddicke entsprechend stetig wieder vergrößert wird, so daß sich insgesamt eine Angleichung im Sinne eines für den Längsrißbefall unschädlichen Temperaturunterschieds erreichen läßt.

[0008] Wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein in seiner Länge begrenztes Kopfende der Wand-Aufpanzerung parallel zur Kokillenwand verläuft, läßt sich die Milderung des Temperaturabfalls weiter begünstigen. Denn dieser nach dem kurzen Anstieg erste, etwa 20 bis 100 mm lange Abschnitt mit maximaler Dicke der Aufpanzerung, die je nach Anforderung 3 bis 15 mm betragen kann, liegt damit dort, wo die Wärmeabfuhr ansonsten zu hoch ist, und die hier dickere Aufpanzerung verhindert somit, daß die Wärmeabfuhr von der Kühlwasserseite her über Gebühr forciert wird.

[0009] Eine Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Wand-Aufpanzerung bis hin zum Übergang vom Eingießtrichter zu dem sich diesem in Stranggießrichtung anschließenden, formatbestimmenden Kokillenendabschnitt abnimmt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kupferwandstärke vor Wasser über die Länge der Kühlnuten abnimmt und damit die Wärmeabfuhr über die Kokillenhöhe gezielt beeinflußt werden kann.

[0010] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung variiert die Dicke der Wand-Aufpanzerung über die Kokillenbreite und -höhe entsprechend der Temperaturverteilung in der Kokille. Der somit unterschiediche Verlauf der Nutgeometrie in der Kupferplatte begünstigt die angestrebte Temperatur-Vergleichmäßigung über die Höhe und Breite der Kokille durch eine entsprechend der Temperaturabnahme in Abhängigkeit der Gießparameter ausgelegte Aufpanzerung.

[0011] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung mit einer Kokille zum Herstellen von Dünnbrammen näher erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch eine Breitseitenwand einer Stranggießkokille;

Fig. 2

als Einzelheit den in Fig. 1 strichpunktiert eingekreisten oberen Teil der Kokillenwand; und

Fig. 3

die Kokillen-Breitseitenwand gemäß Fig 1 von links her gesehen mit darüber abgesetzt als Einzelheit schematisch dargestellten rückseitigen Kühlnuten.

[0012] Von einer als solche hinlänglich bekannten Stranggießkokille 1 einer Gießmaschine zum Herstellen von Dünnbrammen ist in Fig 1 eine der beiden sich komplementär gegenüberliegenden Breitseitenwände 2 schematisch dargestellt. Diese sind zur Aufnahme eines nicht dargestellten Tauchrohres an den Innenseiten mit einem Eingießtrichter 3 ausgebildet und an ihren Außenseiten mit von Wasser durchströmten Kühlnuten 4 versehen (vgl. auch Fig. 3). Die sich neben dem Eingießtrichter 3 jeweils zu den Schmalseiten hin erstreckenden Randbereiche 5 der beiden komplementären Breitseitenwände 2 verlaufen parallel zueinander. In Stranggießrichtung 6 unterhalb des Eingießtrichters 3 gehen die Kokillenwände in den formatbestimmenden Gießquerschnitt 7 (vgl. Fig. 3) über.

[0013] Die in die Stranggießkokille 1 bis zum Badspiegel 8 eingeleitete flüssige Stahlschmelze erkaltet über die Höhe der Kokille mit einem sehr schnellen Temperaturabfall, der zu Spannungen in der sich in Stranggießrichtung 6 zunehmend ausbildenden Strangschale führt, die Längsrisse verursachen, die in der Strangschale vorrangig bis etwa 150 mm unterhalb der Badspiegels 8 festzustellen sind. Der Badspiegel 8 befindet sich je nach Gießparameter in einem Abstand von z.B. 20 bis 60 mm von der Oberkante der Kokille, und ausgehend davon charakterisiert sich das Abkühlverhalten der flüssigen Stahlschmelze, die in den Kokillenplatten zu einem sogenannten, in Fig. 2 schematisch eingezeichneten Temperaturbauch 9 führt, wobei der diesen kennzeichnenden Kurve der darunter deutliche Temperaturabfall zu entnehmen ist.

[0014] Um eine bei herkömmlichen Stranggießkokillen gemäß der Kurve im Anschluß an den Temperaturbauch 9 deutlich abfallende Kokillentemperatur zu vermeiden und eine Temperatur-Vergleichmäßigung, d.h. eine über die Höhe der Stranggießkokille 1 angenähert gleiche Wärmeabfuhr zu erreichen, sind die Rückseiten 10 der Breitseitenwände 2 gegenüber der bisher üblichen, in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Kontur durch eine Wand-Aufpanzerung 11 verstärkt worden, die sich in Stranggießrichtung verjüngt und mit ihrer Keilspitze etwa im Übergang 12 (vgl. Fig. 3) vom Eingießtrichter 3 zu dem sich anschließenden formatbestimmenden Gießquerschnitt 7 endet. Die Wand-Aufpanzerung 11 setzt etwa 20 bis 50 mm unterhalb dertiefsten Badspiegellage 8 an, wie in Fig. 3 entsprechend dem sich ausbildenden Meniskus des Badspiegels verdeutlicht, und wird dessen Verlauf über die Breite der Kokille angepaßt. Das Kopfende 11 a - dem ein über eine kurze Strecke ansteigender Übergang vorgeschaltet ist - der Wandaufpanzerung 11 ragt damit noch in den Bereich des Temperaturbauches 9 hinein und erstreckt sich in diesem obersten Abschnitt über eine Streckenlänge 13 von ca. 20 bis 100 mm parallel zur Kokillenwand, bevor sie dann in den sich verjüngenden Neigungsverlauf übergeht.

[0015] Aufgrund der Wand-Aufpanzerung 11, die nicht nur über die Höhe sondern auch über die Breite der Stranggießkokille variiert und in Stranggießrichtung 6 stetig abnimmt, wird die Arbeitstemperatur in den Abschnitten mit einer dickeren Wand-Aufpanzerung angehoben und damit insbesondere der schroffe Temperaturabfall unterhalb der "Keule" des Temperaturbauches 9 deutlich abgeschwächt, d.h. die Wärmeabfuhr über die Höhe und Breite der Stranggießkokille 1 wird vergleichmäßigt.

Ansprüche

1. Stranggießkokille zum Herstellen von Brammen, die wassergekühlte Schmal- und Breitseitenwände aufweist, insbesondere zum Herstellen von Dünnbrammen, wobei dann in deren aus Kupferplatten bestehenden Breitseitenwänden (2) einerseits innen, zwischen einem zu den beiden Schmalseiten hin jeweils parallel auslaufenden Bereich, ein Eingießtrichter (3) ausgebildet ist und andererseits außen bzw. rückseitig Kühlnuten (4) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückseiten (10) der Breitseitenwände (2) ausgehend von unterhalb einer tiefsten Badspiegellage (8) durch eine dort größte, in Stranggießrichtung (6) sich zunehmend verjüngende Wand-Aufpanzerung (11) verstärkt sind.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand-Aufpanzerung (11) bis hin zum Übergang (12) vom Eingießtrichter (3) zu dem sich diesem in Stranggießrichtung (6) anschließenden Kokillenendabschnitt (7) abnimmt.

3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand-Aufpanzerung (11) über die Kokillenbreite und -höhe entsprechend der Temperaturverteilung in der Kokille variiert.

4. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein in seiner Länge begrenztes Kopfende (11a) der Wand-Aufpanzerung (11) parallel zur Kokillenwand verläuft.

Claims

1. Continuous casting mould for producing slabs, which has water-cooled narrow and wide side walls, particularly for producing thin slabs, wherein in the wide side walls (2) thereof, which consist of copper plates, then a pouring funnel (3) is formed on the one hand at the inside between a respective region running parallelly towards the two narrow sides and cooling grooves (4) are provided on the other hand at the outside or rear side, characterised in that the rear sides (10) of the wide side walls (2) are reinforced, going out from below a deepest bath level position (8), by a wall cladding (11) which is largest there and increasingly tapers in strand pouring direction (6).

2. Continuous casting mould according to claim 1, characterised in that the wall cladding (11) decreases up to the transition (12) from the pouring funnel (3) to the mould end section (7) adjoining this in strand pouring direction (6).

3. Continuous casting mould according to claim 1 or 2, characterised in that the wall cladding (11) varies over the mould width and mould height in correspondence with the temperature distribution in the mould.

4. Continuous casting mould according to one of claims 1 to 3, characterised in that a head end (11a), which is limited in its length, of the wall cladding (11) extends parallel to the mould wall.

Revendications

1. Lingotière de coulée continue pour la fabrication de brames, qui présente des parois latérales étroites et larges refroidies à l'eau, notamment pour la fabrication de brames minces, dans laquelle il est prévu, dans ses parois latérales larges (2) consistant en plaques de cuivre, d'une part à l'intérieur, entre une zone s'étendant respectivement en direction des deux côtés étroits, un entonnoir de remplissage (3) et d'autre part, à l'extérieur ou sur le côté arrière, des gorges de refroidissement (4), caractérisée en ce que les côtés arrière (10) des parois latérales larges (2), en partant du dessous d'un niveau de bain le plus bas (8), sont renforcées par un blindage de paroi (11) qui atteint là son maximum et se rétrécit de plus en plus dans le sens de la coulée continue (6).

2. Lingotière de coulée continue selon la revendication 1, caractérisée en ce que le blindage de la paroi (11) diminue jusqu'à la transition (12) de l'entonnoir de remplissage (3) vers la section terminale de lingotière (7) se raccordant à celui-ci dans le sens de la coulée continue (6).

3. Lingotière de coulée continue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le blindage de la paroi (11) varie sur la largeur et la hauteur de la lingotière en fonction de la répartition de la température dans la lingotière.

4. Lingotière de coulée continue selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une extrémité sommitale (11a) limitée dans sa longueur du blindage de la paroi (11) s'étend parallèlement à la paroi de la lingotière.

Zeichnung