AT512433A1 - Durchlaufkokille zum stranggiessen eines strangs mit knüppel- oder vorblockprofil - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Durchlaufkokille (1) zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockprofil. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Durchlaufkokille (1) zu schaffen, die eine höhere Kühlleistung zulässt und bei der die Kokille (1) eine hohe Steifigkeit aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Durchlaufkokille gelöst, aufweisend - ein Innenrohr (2), das einen entlang einer Längsachse (3) beidseitig offenen Formhohlraum (4) ausbildet; mehrere Kühlschlitze (5) in der äußeren Mantelfläche des Innenrohrs (2), die sich über einen Längenbereich (6) des Innerohrs (2) parallel zur Längsachse (3) erstrecken; - eine Manschette (7), die den Längenbereich (6) des Innenrohrs (2) quer zur Längsachse (3) umschließt, sodass ein Kühlfluid in einem Kühlschlitz (5) zwischen dem Innenrohr (2) und der Manschette (7) strömen kann; und ein Außenrohr (8), das das Innenrohr (2) und die Manschette (7) umschließt und fluiddicht abdichtet, sodass sich zwischen dem Innenrohr (2) und dem Außenrohr (8) ein Kühlmantel ausbilden kann.

Description

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Beschreibung

Durchlaufkokille zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppeloder Vorblockprofil 5

Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Durchlaufkokille zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockprofil, 10 aufweisend ein Innenrohr, das einen entlang einer Längsachse beidseitig offenen Formhohlraum ausbildet; mehrere Kühlschlitze in der äußeren Mantelfläche des Innenrohrs, die sich über einen Längenbereich des Innerohrs 15 parallel zur Längsachse erstrecken; und ein Außenrohr, das das Innenrohr mit den Kühlschlitzen umschließt und fluiddicht abdichtet, sodass sich zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Kühlmantel ausbilden kann. 20 Stand der Technik

Aus der GB 2 177 331 A ist eine gattungsgemäße Durchlaufkokille bekannt. Nachteilig daran ist, dass die Steifigkeit des Innenrohrs aufgrund der Kühlschlitze 25 reduziert wird und das Kühlfluid, das zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr strömen kann, die Kühlschlitze unzureichend durchströmt. Dadurch wird der gewünschte Effekt der Kühlschlitze, nämlich die Kühlleistung der Kokille durch das Heranführen des Kühlfluids an den flüssigen Stahl im 30 Formhohlraum, nur in unzureichendem Maße erreicht.

Wie die Kühlleistung weiter erhöht werden kann, kann der Schrift nicht entnommen werden. 35 Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine Durchlaufkokille zu

2 324 schaffen, die eine höhere Kühlleistung zulässt und bei der die Kokille eine hohe Steifigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Durchlaufkokille der eingangs 5 genannten Art gelöst, aufweisend eine Manschette, die das Innenrohr mit seinen Kühlschlitzen quer zur Längsachse umschließt, sodass ein Kühlfluid in einem Kühlschlitz zwischen dem Innerohr und der Manschette strömen kann; und 10 - ein Außenrohr, das das Innenrohr mit den Kühlschlitzen und die Manschette umschließt und fluiddicht abdichtet, sodass sich zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Kühlmantel ausbilden kann. 15 Durch diese rückblickend betrachtet einfache Modifikation der Kokille wird zum Einen sichergestellt, dass ein Kühlfluid -das vorteilhafterweise die Kokille entgegen der Gießrichtung des Strangs (d.h. im Gegenstrom zum sich ausbildenden Strang, konkret meist von unten nach oben) durchströmt wird - nicht 20 an den Kühlschlitzen vorbeiströmt, sondern mittels der

Manschette gezwungen wird, durch die Kühlschlitze zu strömen. Dadurch wird die Kühlleistung der Kokille signifikant erhöht. Zum Anderen versteift die Manschette, die das Innenrohr in einer Normalebene zur Längsachse umschließt, das Innenrohr, 25 sodass die bauliche Einheit, bestehend aus dem geschlitzten Innenrohr und der Manschette, zumindest keine signifikant niedrigere Steifigkeit aufweist. Einerseits ergibt sich durch die hohe Steifigkeit kombiniert mit der hohen Kühlleistung der Kokille bei gleicher Gießgeschwindigkeit eine dickere 30 Strangschale, sodass bei gleicher Gießgeschwindigkeit die Betriebssicherheit der Stranggießmaschine erhöht wird. Andererseits kann bei gleicher Soll-Strangdicke die Gießgeschwindigkeit erhöht werden, sodass es möglich ist, die Gießgeschwindigkeit in einer Stranggießmaschine weiter zu 35 steigern. Dies erhöht die Produktivität der

Stranggießmaschine bzw. einer Gieß-Walz-Verbundanlage. 3 324

Um eine einfache Zufuhr und Abfuhr des Kühlfluids zu erlauben, ist es vorteilhaft, wenn die Durchlaufkokille auf der unteren Stirnseite einen Anschluss zum Einführen des Kühlfluids in den Kühlmantel und auf der oberen Stirnseite 5 einen Anschluss zum Ausführen des Kühlfluids aus dem Kühlmantel aufweist. Diese Ausführungsform hat gegenüber seitlichen Anschlüssen den Vorteil, dass das Kühlfluid die Kokille entlang der gesamten Längserstreckung durchströmt. 10 Da die innere Mantelfläche des Innenrohrs hohen

Temperaturbelastungen ausgesetzt ist und um die Wärmeabfuhr durch das Innenrohr zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn das Innenrohr aus einer Kupferlegierung (gegebenenfalls mit einer Beschichtung aus einem harten, hochtemperaturfesten Material, 15 siehe z.B. http://en.wikipedia.org/wiki/Cermet) besteht.

Es ist zweckmäßig, die Manschette und das Außenrohr aus Stahl zu fertigen. 20 Da das Innenrohr einem Verschleiß unterworfen ist, ist es vorteilhaft, dass die Manschette lösbar, z.B. über zumindest ein Verbindungselement wie eine Schraubverbindung, mit dem Innenrohr verbunden ist. Dadurch ist die Wiederverwendung der Manschette nach einem Austausch des Innenrohrs möglich. 25 Alternativ ist es natürlich ebenfalls möglich, dass Innenrohr mit der Manschette nicht lösbar zu verbinden, z.B. durch verlöten, verschweißen oder verkleben.

Um den Strom des Kühlfluids sicher vom Kühlmantel in die 30 Kühlschlitze umzulenken, ist es vorteilhaft, dass die

Manschette auf deren äußerer Mantelfläche eine Abdichtung (z.B. einen sogenannten O-Ring) aufweist. Dadurch wird eine Leckage des Kühlfluids zwischen der Manschette und dem Außenrohr verhindert. 35

Um die Steifigkeit des Zusammenbaus, bestehend aus Innerohr und Manschette, zu erhöhen, ist es bei einer einstückig ausgeführten Manschette vorteilhaft, dass das Innenrohr mit

4 324 der Manschette bei einer Betriebstemperatur der Durchlaufkokille eine Presspassung ausbildet. Dadurch wird das Innenrohr an die Manschette gepresst, sodass die Steifigkeit der Durchlaufkokille erhöht wird. 5

Alternativ ist es ebenfalls möglich, die Manschette geteilt auszuführen, wobei ein Teil mit einem anderen Teil der Manschette verspannbar ausgebildet ist. Dabei kann die Spannkraft, z.B. über die Vorspannkraft bzw. das 10 Anzugsdrehmoment einer Schraube, die einen Teil gegen einen anderen Teil der Manschette verspannt, einfach eingestellt werden.

Bei einer geteilten Manschette ist es vorteilhaft, die 15 Manschette in einer Ebene, die durch die Längsachse des Innenrohrs verläuft, geteilt auszuführen.

Die erfindungsgemäße Durchlaufkokille ist gleichermaßen anwendbar für gerade Rohrkokillen, d.h. wenn das Innenrohr 20 und das Außenrohr eine gerade Längsachse aufweisen, als auch für gebogene Rohrkokillen, d.h. wenn das Innenrohr und das Außenrohr eine gebogene Längsachse aufweisen.

Bezüglich der Wahl der Dimensionen der Kühlschlitze ist es 25 vorteilhaft, wenn sämtliche Kühlschlitze in einer Normalebene zur Längsachse eine erste durchströmbare Fläche aufweisen, wenn der Kühlmantel zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr (d.h. außerhalb des Längenbereichs des Innenrohrs, der Kühlschlitze aufweist) in einer Normalebene zur Längsachse 30 eine zweite durchströmbare Fläche aufweist, wobei die erste durchströmbare Fläche zwischen 50 und 200% der zweiten durchströmbaren Fläche beträgt. Alternativ wäre es ebenfalls möglich, den hydraulischen Durchmesser der Kühlschlitze im Wesentlichen gleich zum hydraulischen Durchmesser des 35 Kühlmantels zu wählen.

Da die flüssige Metallschmelze im Bereich des Meniskus die höchste Temperatur aufweist, ist es vorteilhaft, wenn im

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Betrieb der Stranggießmaschine der Meniskus im Längsbereich angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen 5

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes zeigen: 10

Fig 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Durchlaufkokille

Fig 2 eine perspektivische Darstellung eines Innenrohrs 15 mit einer Manschette nach Fig 1

Fig 3 eine perspektivische Darstellung des Außenrohrs nach Fig 1 20 Fig 4 ein Aufriss zu Fig 2

Fig 5 ein Auf- und ein Grundriss zu Fig 1

Fig 6 eine geschnittene Darstellung entlang der 25 Schnittlinie B-B der Fig 5

Fig 7 eine geschnittene Darstellung entlang der Schnittlinie C-C der Fig 5 30 Fig 8 eine geschnittene Darstellung entlang der Schnittlinie D-D der Fig 5

Fig 9 ein Schnitt entlang der Schnittlinie E-E der Fig 7 35 Fig 10 eine Darstellung der Strömungsrichtungen beim Durchströmen eines Kühlschlitzes

Beschreibung der Ausführungsformen 6 324

Die Fig 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Durchlaufkokille 1, die zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockprofil aus 5 Stahlschmelze geeignet ist. In den nachfolgenden Figuren wurden stets gerade Kokillen dargestellt, die Erfindung ist aber keineswegs darauf beschränkt und kann uneingeschränkt auch bei einer gebogenen Kokille angewendet werden. 10 Die Durchlaufkokille 1 weist ein gerades Innenrohr 2 auf, das einen entlang der Längsachse 3 beidseitig offenen Formhohlraum mit Knüppel- oder Vorblockprofil aufweist. Die Kühlschlitze 5 im Innenrohr 2 und die Manschette 7 werden in Fig 1 durch das Außenrohr 8 abgedeckt, sodass diese nicht 15 dargestellt sind. Gemäß Fig 1 ist das Innenrohr 2 in seine vier Quadranten geteilt, wobei die Teilungsebenen jeweils durch die Längsachse 3 verlaufen.

In Fig 2 ist die Manschette 7 aus Fig 1 und eine ungeteilte 20 Variante des Innenrohrs 2 dargestellt. Ungeachtet einer ungeteilten oder geteilten Ausführung, weist das Innenrohr 2 mehrere Kühlschlitze 5 auf, die sich parallel zur Längsachse 3 über einen Längenbereich 6 des Innenrohrs 2 erstrecken. Konkret weist der in Fig 5 dargestellte Formhohlraum 4 der 25 Kokille einen quadratischen Querschnitt von 130 x 130 mm auf. Die Kühlschlitze weisen eine Breite von 10 mm und eine Tiefe von 8 mm auf den Grund auf. Der Abstand zwischen zwei Kühlschlitzen 5 beträgt 18 mm. Die Dicke des Innenrohrs ist über die Längsachse 3 betrachtet nicht konstant und beträgt 30 zwischen 13 und 15 mm; im Bereich der Kühlschlitze 5 weist das Innenrohr eine Dicke von 13 mm auf, sodass der minimale Abstand zwischen dem Formhohlraum und dem Kühlschlitz ca. 5 mm beträgt. Die dargestellte Manschette 7 ist einstückig aufgebaut und weist bei Betriebstemperatur er Kokille 35 zwischen der inneren Mantelfläche der Manschette 7 und der äußeren Mantelfläche des Innenrohrs 2 eine Presspassung auf, sodass das durch die Kühlschlitze 5 geschwächte Innenrohr 2 über die Manschette 7 gestützt wird.

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Fig 3 zeigt das Außenrohr 8 von Fig 1 in einer separaten Darstellung. Wie im oberen Bereich ersichtlich, weist das Außenrohr 8 eine glatte innere Mantelfläche auf.

Fig 4 zeigt eine Aufrissdarstellung zu Fig 2.

Fig 5 zeigt einen Aufriss und einen Grundriss zur Durchlaufkokille 1. 10

Fig 6 zeigt eine erste geschnittene Darstellung der Durchlaufkokille 1 entlang der Schnittlinie B-B von Fig 5. In diesem Fall, wird das Innenrohr 2 aus vier Quadranten gebildet. Zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 8 findet 15 der Kühlmantel (da meistens das Kühlfluid Wasser verwendet wird, auch Wassermantel genannt) platz. Die durchströmbare Fläche zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 8 beträgt hier ca. 2700 mm2. 20 In der Fig 7 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie C-C gezeigt. Daraus ist zu erkennen, dass zum Einen die Manschette 7 das Innenrohr 2 mit den Kühlschlitzen 5 umschließt. Zum Anderen wird die Manschette 7 vom Außenrohr 8 umschlossen, sodass sich diese drei Bauteile 2,7,8 25 gegenseitig abstützen. Durch die Ausführung der Kühlschlitze mit einem halbkreisförmigen Grund, werden übermäßige Kerbspannungen im Innenrohr 2 vermieden. Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 4 zu erkennen ist, ist es günstig, einen kontinuierlichen Übergang parallel zur Längsachse 3 zwischen 30 dem Innenrohr 2 ohne Kühlschlitze, dem Längenbereich des Innenrohrs 2 mit Kühlschlitzen 5, und dem Innenrohr 2 ohne Kühlschlitze vorzusehen. Auch diese Maßnahme trägt zur Reduktion von Kerbspannungen bei. Die Summe der durchströmbaren Flächen der Kühlschlitze 5 zwischen dem 35 Innenrohr 2 und dem Außenrohr 8 beträgt hier ca. 2200 mm2. Auch die hydraulischen Durchmesser des Kühlmantels dH-Kühimantei und der Kühlschlitze dH-Kühischiitze sind in etwas vergleichbar, Wobei d]j-Kuhlschlitze = 0.93 * dn-Kühlmantel · 8 324

Die Fig 8 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie D-D von Fig 5. 5 Die Fig 9 zeigt einen Längsschnitt entlang der Schnittlinie E-E der Fig 7. Ein Detail dazu ist in der Fig 10 vergrößert darstellt/ woraus ersichtlich wird, wie das Kühlfluid im Wesentlichen von unten nach oben, d.h. entgegengesetzt zur Gießrichtung die senkrecht von oben nach unten verläuft, den 10 Kühlmantel durchströmt. Im unteren Bereich der Kokille verläuft das Kühlfluid senkrecht nach oben bis es durch die Manschette 7 in die Kühlschlitze 5 umgelenkt wird. Im Längsbereich des Innenrohrs 2, der Kühlschlitze 5 aufweist, strömt das Fluid wieder im Wesentlichen senkrecht nach oben, 15 bis es nach Abschluss der Manschette wieder in den ursprünglichen Kühlmantel zwischen Innenrohr 2 und Außenrohr 8 umgelenkt wird. Die Strömungsrichtungen des Fluids sind in dieser Figur durch Pfeile 10 dargestellt.

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Bezugszeichenliste 1 Durchlaufkokille 2 Innenrohr 3 Längsachse 4 Formhohlraum 5 Kühlschlitz 6 Längenbereich 7 Manschette 8 Außenrohr 9 Dichtung 10 Strömungsrichtung Kühlfluid

Claims (14)

10 324 Ansprüche 1. Durchlaufkokille (1) zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockprofil, aufweisend 5 - ein Innenrohr (2), das einen entlang einer Längsachse (3) beidseitig offenen Formhohlraum (4) ausbildet; - mehrere Kühlschlitze (5) in der äußeren Mantelfläche des Innenrohrs (2), die sich über einen Längenbereich (6) des Innerohrs (2) parallel zur Längsachse (3) erstrecken; 10 - eine Manschette (7), die den Längenbereich (6) des Innenrohrs (2) quer zur Längsachse (3) umschließt, sodass ein Kühlfluid in einem Kühlschlitz (5) zwischen dem Innerohr (2) und der Manschette (7) strömen kann; und ein Außenrohr (8), das das Innenrohr (2) und die 15 Manschette (7) umschließt und fluiddicht abdichtet, sodass sich zwischen dem Innenrohr (2) und dem Außenrohr (8) ein Kühlmantel ausbilden kann.

2. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 20 dass die Durchlaufkokille (1) auf der unteren Stirnseite einen Anschluss zum Einführen eines Kühlfluids in den Kühlmantel aufweist.

3. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 25 dass die Durchlaufkokille (1) auf der oberen Stirnseite einen Anschluss zum Ausführen eines Kühlfluids aus dem Kühlmantel aufweist.

4. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 30 dass das Innenrohr (2) aus einer Kupferlegierung besteht.

5. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (7) und das Außenrohr (8) aus Stahl bestehen. 35

6. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (7) lösbar mit dem Innenrohr (2) verbunden ist. 11 324

7. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (7) auf deren äußerer Mantelfläche eine Abdichtung (9) aufweist. 5

8. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (6) einstückig ausgeführt ist, wobei das Innenrohr (2) mit der Manschette (7) bei einer Betriebstemperatur der Durchlaufkokille (1) eine Presspassung 10 ausbildet.

9. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (7) geteilt ausgeführt ist, wobei ein Teil gegen einen anderen Teil der Manschette verspannbar 15 ausgebildet ist.

10. Durchlaufkokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (7) in einer Ebene, die durch die Längsachse (3) des Innenrohrs (2) verläuft, geteilt 20 ausgeführt ist.

11. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (2) und das Außenrohr (8) eine gerade Längsachse (3) aufweisen. 25

12. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (2) und das Außenrohr (8) eine gebogene Längsachse (3) aufweisen.

13. Durchlaufkokille nach Anspruch 1, wobei sämtliche Kühlschlitze (5) in einer Normalebene zur Längsachse (3) eine erste durchströmbare Fläche aufweisen; wobei der Kühlmantel zwischen dem Innenrohr (2) und dem 35 Außenrohr (8) in einer Normalebene zur Längsachse (3) eine zweite durchströmbare Fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste durchströmbare Fläche zwischen 50 und 200% der zweiten durchströmbaren Fläche beträgt. 12 324

14. Stranggießmaschine mit einer Durchlaufkokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Stranggießmaschine der Meniskus einer flüssigen 5 Metallschmelze in dem Längsbereich angeordnet ist. 12 324