Kokillenrohr

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Zum Stand der Technik zählen Kokillenrohre mit rechteckigen Innen- und Außenquerschnitten sowie mit gerundeten Längskantenbereichen, welche eine nominale Wanddicke aufweisen, die 8 % bis 10 % des Abstands der an der Rohrmündung einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen beträgt.

[0003] Des Weiteren ist es bei Kokillenrohren bekannt, die inneren Oberflächen indirekt unter den Einfluss von Wärme abführenden, von außen der Rohrwand zuführbaren Kühlmedien zu stellen. Hierbei können die Kokillenrohre mit den Außenkonturen angepassten Mänteln versehen sein, die zusammen mit den äußeren Oberflächen der Kokillenrohre genau definierte Spalte bilden, durch die Kühlmedien geleitet werden. Ferner können die Kühlmedien durch vertikal in die Wände der Kokillenrohre eingebrachte Kühlkanäle fließen. Schließlich ist es noch bekannt, die äußeren Oberflächen der Kokillenrohre über Sprühdüsen mit Kühlmedien zu beaufschlagen.

[0004] Durch die DD 266 753 A zählt eine Stranggießkokille zum Stand der Technik, die in ihrer Konizität einstellbar ist. Die Wanddicke der Kokillenkanten ist hierzu dünner als die Wanddicken der Flächen ausgebildet. An einer oder mehreren Flächen der Stranggießkokille ist eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Kraft auf die Außenfläche vorgesehen, so dass die Flächen gegeneinander verschoben werden können. Dies ist möglich, da die Wanddicke der Kanten nur dem 0,8fachen bis 0,05fachen der Wanddicke der Flächen entspricht.

[0005] In der JP 61276749 A wird ein Kokillenrohr offenbart, das in einem bestimmten Höhenbereich eine reduzierte Wanddicke besitzt, um in diesem Höhenbereich Ultraschallschwingungen besser auf eine in die Kokille eingebrachte Stahlschmelze übertragen zu können. Der in der Wanddicke reduzierte Teil hat eine in Gießrichtung gemessene Höhe, die einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der aufgebrachten Schwingung entspricht. Die Abmessungen hängen daher in engem Zusammenhang mit der Frequenz der aufgebrachten Schwingungen.

[0006] Im Zuge der Bestrebungen der Praxis, die Gießgeschwindigkeiten zu erhöhen, und zwar über 2,5 m/min hinaus, kann aufgrund der beschränkten Wärmedurchgangskapazität der Grundwerkstoffe der Kokillenrohre die dann anfallende Wärme nur noch zum Teil an die Wärme abführenden Kühlmedien übertragen werden. Die Folge sind partielle Überhitzungen und dabei Beschädigungen der inneren Oberflächen der Kokillenrohre. Dieser Sachverhalt ist insbesondere in den Höhenbereichen der im Niveau variierenden Badspiegel bzw. im Bereich der ersten Phasen der Primärerstarrungen der abzugießenden Metalle zu beobachten, weil dort das größte Wärmeangebot an das Kokillenmaterial herrscht.

[0007] Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen zu schaffen, das insbesondere bei Gießgeschwindigkeiten > 2,5 m/min eine einwandfreie Überführung der Wärme aus dem abzugießenden Metall in ein Kühlmedium gewährleistet.

[0008] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0009] Die Wanddicke des rechteckigen Kokillenrohrs ist in den Längskantenbereichen gegenüber der Wanddicke in den Wandbereichen zwischen den Längskantenbereichen um 10 % bis 40 % kleiner bemessen. Diese Maßnahme führt dazu, dass auch bei Gießgeschwindigkeiten > 2,5 m/min die anfallende Wärme einwandfrei an das jeweilige Kühlmedium überführt werden kann, und zwar unabhängig davon, ob nun ein Kühlmedium in einem Spalt zwischen einem Kokillenrohr und einem das Kokillenrohr umgebenden Mantel geführt wird, ob das Kühlmedium in Kühlkanälen in der Wand eines Kokillenrohrs strömt oder ob die äußeren Oberflächen eines Kokillenrohrs direkt mit einem Kühlmedium besprüht werden. Die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen ist auf einen Höhenbereich beschränkt, in welchem der jeweilige Badspiegel des flüssigen Metalls liegt.

[0010] Bevorzugt ist die Wanddicke gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 2 in den Längskantenbereichen gegenüber der Wanddicke in den Wandbereichen zwischen den Längskantenbereichen um 25 % bis 30 % kleiner bemessen.

[0011] Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 liegt der Badspiegel im Kokillenrohr in einem Höhenbereich, der sich von der Einfüllstirnseite aus bis zu etwa 500 mm von der Einfüllstirnseite erstreckt.

[0012] Erfahrungsgemäß liegt das Höhenniveau des Badspiegels nach den Merkmalen des Patentanspruchs 4 bevorzugt zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite.

[0013] Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Figuren 1 und 2 lediglich der Illustrierung der Erfindung dienen und nicht Ausführungsformen der Erfindung sind, für die Schutz beansprucht wird. Es zeigen:

Figur 1

in der Perspektive ein Kokillenrohr;

Figur 2

in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf das Kokillenrohr der Figur 1 mit drei verschiedenen Kühlvarianten;

Figur 3

in der Perspektive eine weitere Ausführungsform eines Kokillenrohrs;

Figur 4

in der Perspektive eine dritte Ausführungsform eines Kokillenrohrs und

Figur 5

in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf das Kokillenrohr der Figur 4.

[0014] In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, insbesondere Stahl, bezeichnet.

[0015] Das Kokillenrohr 1 weist einen rechteckigen Innen- und Außenquerschnitt mit innen und außen gerundeten Längskantenbereichen 2 auf. Die sogenannte nominale Wanddicke WD der Wandbereiche 3 zwischen den Längskantenbereichen 2 beträgt 8 % bis 10 % des Abstands A der an der Rohrmündung 4 einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen 5.

[0016] Die Wanddicke WD1 in den Längskantenbereichen 2 ist gegenüber der Wanddicke WD in den Wandbereichen 3 zwischen den Längskantenbereichen 2 um 10 % bis 40 % kleiner bemessen.

[0017] Die unterschiedlichen Wanddicken WD und WD1 des Kokillenrohrs 1 der Figuren 1 und 2 sind über die gesamte Höhe H (Länge) des Kokillenrohrs 1 vorhanden.

[0018] Die Kühlung des Kokillenrohrs 1 kann gemäß einer in der Figur 2 angedeuteten ersten Ausführungsform durch ein Kühlmedium erfolgen, das einen Spalt 6 durchströmt, der zwischen der äußeren Oberfläche 7 des Kokillenrohrs 1 und einem Mantel 8 gebildet ist, welcher das Kokillenrohr 1 mit definiertem Abstand A1 umhüllt.

[0019] Eine in der Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsform sieht in die Wandbereiche 3 des Kokillenrohrs 1 eingebrachte Längskanäle 9 vor, die mit einem geeigneten Kühlmedium beaufschlagt werden.

[0020] Schließlich zeigt die Figur 2 noch eine Ausführungsform einer Kühlmethode, bei welcher die äußeren Oberflächen 7 des Kokillenrohrs 1 in Teilbereichen oder insgesamt mittels eines Kühlmediums gekühlt werden, das auf diese Oberflächen 7 aus Düsen 10 gesprüht wird.

[0021] Die der Figur 3 zeigt ein Kokillenrohr 1a aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, bei welchem die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen 2 auf einen Höhenbereich 11 beschränkt ist, in welchem sich das Niveau des nicht näher veranschaulichten Badspiegels des flüssigen Metalls befindet. Dieser Höhenbereich 11 erstreckt sich in der Regel zwischen der Einfüllstirnseite 12 des Kokillenrohrs 1a und einem Bereich, der etwa 500 mm unterhalb der Einfüllstirnseite 12 liegt.

[0022] Die Kühlung des Kokillenrohrs 1a kann wie die Kühlung des Kokillenrohrs 1 erfolgen. Insofern erübrigt sich eine nochmalige Erläuterung.

[0023] Aus der gemeinsamen Betrachtung der Figuren 2 und 3 ist noch ersichtlich, wie die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen 2 erfolgt. Der ursprüngliche Verlauf des Außenumfangs des Kokillenrohrs 1a im unteren Höhenbereich ist in der Figur 2 in unterbrochener Linienführung 13 veranschaulicht.

[0024] Bei der Ausführungsform eines Kokillenrohrs 1b aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen gemäß den Figuren 4 und 5 ist im Höhenbereich 14 des nicht näher veranschaulichten Badspiegels des flüssigen Metalls die Wanddicke WD2 der Rohrwand 16 über den gesamten Umfang um 10 % bis 40 % der nominalen Wanddicke WD3 reduziert. Dieser Höhenbereich 14 erstreckt sich von der Einfüllstirnseite 12a aus etwa 500 mm in Richtung zur Rohrmündung 4a. Der Badspiegel als solcher liegt meistens in einem Höhenbereich 15 zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite 12a.

[0025] Auch bei dieser Ausführungsform beträgt die nominale Wanddicke WD3 8 % bis 10 % des Abstands A2 der an der Rohrmündung 4a einander frontal gegenüberliegenden inneren Oberflächen 5a.

[0026] Die Ausführungsform der Figuren 4 und 5 eines Kokillenrohrs 1b kann so gekühlt werden, wie es anhand der Figur 2 erläutert wurde. Insofern kann auf eine nochmalige Beschreibung verzichtet werden.

Ansprüche

1. Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, das einen rechteckigen Innen- und Außenquerschnitt mit gerundeten Längskantenbereichen (2) sowie eine nominale Wanddicke (WD) aufweist, die 8 % bis 10 % des Abstands (A) der an der Rohrmündung (4) einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen (5) beträgt, wobei die inneren Oberflächen (5) indirekt unter den Wärme abführenden Einfluss eines von außen der Rohrwand (2, 3) zuführbaren Kühlmediums gestellt sind, wobei die Wanddicke (WD1) in den Längskantenbereichen (2) gegenüber der Wanddicke (WD) der Wandbereiche (3) zwischen den Längskantenbereichen (2) um 10 % bis 40 % kleiner bemessen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen (2) auf den Höhenbereich (11) beschränkt ist, in welchem das Niveau des Badspiegels des flüssigen Metalls liegt.

2. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke (WD1) in den Längskantenbereichen (2) gegenüber der Wanddicke (WD) in den Wandbereichen (3) zwischen den Längskantenbereichen (2) um 25 % bis 30 % kleiner bemessen ist.

3. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Badspiegel in einem Höhenbereich (11, 14) bis zu 500 mm unterhalb der Einfüllstirnseite (12, 12a) liegt.

4. Kokillenrohr nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Badspiegel in einem Höhenbereich (15) zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite (12a) liegt.

Claims

1. Mould pipe made of copper for the continuous casting of metals, which has a rectangular inner and outer cross-section with rounded longitudinal edge regions (2) as well as a nominal wall thickness (WD), which is 8% to 10% of the spacing (A) between the inner surfaces (5) located opposing one another frontally at the tube opening (4), the inner surfaces (5) being placed indirectly under the heat-removing influence of a cooling medium which can be supplied from outside to the pipe wall (2, 3), the wall thickness (WD1) in the longitudinal edge regions (2) being smaller in dimension by 10% to 40% compared to the wall thickness (WD) of the wall regions (3) between the longitudinal edge regions (2), characterised in that the wall thickness reduction in the longitudinal edge regions (2) is limited to the height range (11), in which the level of the bath level of the liquid metal is located.

2. Mould pipe according to claim 1, characterised in that the wall thickness (WD1) in the longitudinal edge regions (2) is smaller in dimension by 25% to 30% compared to the wall thickness (WD) in the wall regions (3) between the longitudinal edge regions (2).

3. Mould pipe according to claim 1 or 2, characterised in that the bath level in a height range (11, 14) is up to 500 mm below the filling end face (12, 12a).

4. Mould pipe according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the bath level in a height range (15) is between 80 mm and 180 mm below the filling end face (12a).

Revendications

1. Tube de lingotière en cuivre pour la coulée continue de métaux, qui présente une section intérieure et une section extérieure rectangulaires, avec des régions d'arêtes longitudinales arrondies (2), ainsi qu'une épaisseur de paroi nominale (WD) qui vaut 8 % à 10 % de la distance (A) des surfaces intérieures (5) opposées mutuellement face à face à la bouche (4) du tube, les surfaces intérieures (5) étant indirectement soumises à l'influence d'évacuation de la chaleur d'un agent de refroidissement qui peut être acheminé de l'extérieur à la paroi tubulaire (2, 3), l'épaisseur de paroi (WD1) étant inférieure de 10 % à 40 %, dans les régions des arêtes longitudinales (2), à l'épaisseur de paroi (WD) des régions de paroi (3) situées entre les régions d'arêtes longitudinales (2),
caractérisé en ce que
la réduction de l'épaisseur de paroi dans les régions des arêtes longitudinales (2) est limitée à la région de hauteur (11) dans laquelle se trouve le niveau de la surface libre du bain de métal liquide.

2. Tube de lingotière selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
dans les régions des arêtes longitudinales (2), l'épaisseur de paroi (WD1) est inférieure de 25 % à 30 % à l'épaisseur de paroi (WD) dans les régions de paroi (3) situées entre les régions des arêtes longitudinales (2).

3. Tube de lingotière selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la surface libre du bain se trouve dans une région de hauteur (11, 14) allant jusqu'à 500 mm au-dessous du côté frontal de chargement (12, 12a).

4. Tube de lingotière selon une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
le niveau du bain se trouve dans une région de hauteur (15) comprise entre 80 mm et 180 mm au-dessous du côté frontal de chargement (12a).

Zeichnung