DE69617451T2

DE69617451T2 - Verfahren zur herstellung einer stranggiesskokille

Info

Publication number: DE69617451T2
Application number: DE69617451T
Authority: DE
Inventors: P. Lorento
Original assignee: SMS Schloemann Siemag Inc; Schloemann Siemag Inc
Current assignee: SMS Siemag LLC
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-10-04
Also published as: ES2168126T3; WO1997012708A1; MX9802572A; EP0859674A1; EP0859674A4; EP0859674B1; KR19990063997A; US5716510A; ATE209543T1; CA2233703C; JPH11504571A; DE69617451D1; AU7205796A; CA2233703A1; JP3023618B2

Description

STAND DER TECHNIK

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Form.

BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK

Formen zum Stranggießen von Stahlbrammen, großen Stahlträgerrohlingen, großen Stahlblöcken und dünnen Stahlstreifen bestehen normalerweise aus vier Wänden, welche zusammengeklemmt werden, um einen Gießkanal zu definieren. Jede der Wände umfaßt ein Stützelement aus Stahl und ein Kupferelement, welches an das Stützelement geschraubt ist.
Die Kupferelemente dienen, um einem Stranggußstrang, welcher sich durch den Gießkanal bewegt, Wärme zu entziehen. Zu diesem Ende kleiden die Kupferelemente den Gießkanal aus und sind mit Kühlkanälen für die Wasserzirkulation versehen.
Die Kupferelemente sind aus hochwertigem Kupfer hergestellt, welches teuer ist. Da während der Bildung der Kühlkanäle in den Kupferelementen erhebliche Kupfermengen als Abfall verloren gehen, erhöhen die Kühlkanäle die Kosten der Formen.
Außerdem ist ein großer Anteil jedes Kupferelements an der Seite des Kühlkanals angeordnet, welche vom Gießkanal entfernt ist. Dies ist nicht nur unwirtschaftlich, da die hohe thermische Leitfähigkeit von Kupfer in diesem Bereich nicht erforderlich ist, sondern auch weil die mechanischen Eigenschaften von Kupfer für einen derartigen Bereich nicht gut geeignet sind.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Form wird in US-Patent 4,949,773 beschrieben, in welchem zur Bildung von Kühlkanälen ein Schlitz im Stützelement vorgesehen ist, welcher mit Wachs aufgefüllt wird, bis eine gleichförmige Oberfläche hergestellt ist. Dann wird durch Galvanisieren eine Kupferschicht auf die gleichförmige Oberfläche aufgetragen. Das Wachs wird dann geschmolzen, um den Kühlkanal zu öffnen.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Form wird in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2-121752 beschrieben, in welcher feine Nuten auf der inneren Fläche der Form gebildet werden. Die Nuten werden mit Wachs gefüllt und dann durch das Auftragen einer Kupfer- und Nickelbeschichtung abgedeckt. Dann wird das Wachs geschmolzen, um es aus den Nuten zu entfernen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, welches es erlaubt, die Materialkosten für eine Form zu reduzieren.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, welches es ermöglicht, eine Form mit kleineren Mengen thermisch leitfähigen Materials zu erzeugen.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Form, welche erlaubt, die Materialkosten zu senken.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Form, welche mit geringeren Mengen thermisch leitfähigen Materials hergestellt werden kann.
Die vorangehenden Aufgaben, sowie andere, welche bei fortschreitender Beschreibung offensichtlich werden, werden durch die Erfindung erreicht.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Kokillenformwand bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger bereitgestellt wird, ein Kern an den Träger angelegt wird, ein thermisch leitfähiges Material in den Bereichen von gegenüberliegenden Stellen des Kerns auf den Träger aufgetragen wird und der Kern vom Träger entfernt wird, um dadurch einen Kanal zu bilden, welcher durch das thermisch leitfähige Material verläuft.
Der Träger dient als eine Wärmeextraktionsvorrichtung und macht die Bildung von Kühlkanälen in der thermisch leitfähigen Schicht unnötig. Deshalb kann die thermisch leitfähige Schicht verhältnismäßig dünn sein und kann unter Verwendung von verhältnismäßig kleinen Mengen thermisch leitfähigen Materials erzeugt werden.
Zusätzliche Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
Fig. 1 und 9 bis 13 veranschaulichen verschiedene Stufen in der Erzeugung von Formwänden gemäß der Erfindung.
Fig. 2 bis 8 veranschaulichen verschiedene Stufen in der Erzeugung von bekannten Formwänden.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Erzeugung einer Formwand, welche einen Teil einer mehrteiligen Form zum Stranggießen darstellt. Mehrteilige Formen werden zum Beispiel zum Stranggießen von Stahlbrammen, Stahlträgerrohlingen, Stahlblöcken und Stahlstreifen verwendet. Derartige Formen bestehen aus einer Anzahl von getrennten Formwänden, z. B. vier Formwänden, welche zusammengeklemmt werden, um einen Gießhohlraum oder -kanal zu definieren.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist das Bezugszeichen 1 einen Träger oder eine Stütze aus, welche hier zwar die Form einer im allgemeinen rechteckigen Platte aufweist, in Abhängigkeit von der Art der herzustellenden Form aber auch andere Formen annehmen könnte. Die Platte 1, welche eine Stützplatte der Formwand, die erzeugt wird, darstellt und zum Beispiel aus Stahl hergestellt werden kann, weist eine Hauptfläche oder -seite 2 auf, welche dem Gießhohlraum gegenüberliegen soll.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 8 werden in einem früher bekannten Verfahren längslaufende Kühlkanäle oder -rinnen 3 in der Hauptseite 2 der Stützplatte 1 maschinell hergestellt, wie in Fig. 2 am besten zu erkennen ist. Die Kühlkanäle 3, welche an der Hauptseite 2 der Stützplatte 1 offen sind, können verhältnismäßig flach und breit gemacht werden, um eine höhere Kühlleistung zu erreichen. Aufgrund des Vorhandenseins der Kühlkanäle 3 dient die Hauptseite 2 der Stützplatte 1 als eine Wärmeextraktionsseite der Stützplatte 1 und die Stützplatte 1 dient als eine Wärmeextraktionsstützplatte.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird jeder der Kühlkanäle 3 mit einem Füllstoff 4 gefüllt. Der Füllstoff 4 besteht aus einem Material, welches nicht aus den Kühlkanälen 3 ausläuft, wenn die Stützplatte 1 zum Beschichten gehandhabt wird, welcher aber nach dem Beschichten leicht aus den Kühlkanälen 3 entfernt werden kann. Ein bevorzugtes Material für den Füllstoff 4 ist Wachs.
Der Füllstoff 4 ist im allgemeinen nicht elektrisch leitfähig. Infolgedessen wird der Füllstoff 4, wie in Fig. 4 dargestellt, mit einem elektrischen Leiter 5, wie beispielsweise einem elektrisch leitfähigen Lack oder einem elektrisch leitfähigen Band, beschichtet.
Die Wärmeextraktionsseite 2 der Stützplatte 1 wird nun mit einem thermisch leitfähigen Material, vorzugsweise Kupfer, beschichtet. Der Beschichtungsvorgang kann unter Verwendung von herkömmlichen Galvanisierungstechniken ausgeführt werden. Wenn erwünscht, können die Seiten der Stützplatte 1 außer der Wärmeextraktionsseite 2 maskiert werden, um die Abscheidung des thermisch leitfähigen Materials zu verhindern.
Fig. 5 zeigt die Stützplatte 1 mit einer galvanisch aufgetragenen Schicht oder Beschichtung 6 thermisch leitfähigen Materials. Die Schicht 6 kann zum Beispiel eine Dicke von 3/32 Zoll aufweisen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 kann eine Schicht oder Beschichtung 7 auf die thermisch leitfähige Schicht 6 durch Galvanisieren aufgetragen werden, um als eine Basis für eine verschleißbeständige Schicht oder Beschichtung 8, welche in Fig. 7 dargestellt ist, zu dienen. Für die Basisschicht 7 wird bevorzugt, daß sie aus Nickel besteht, und für die verschleißbeständige Schicht 8, daß sie aus Chrom besteht, und der Nickel und das Chrom können in Dicken aufgetragen werden, welche für Stranggußformen üblich sind. Die verschleißbeständige Schicht 8 kann auf die Basisschicht 7 galvanisch aufgetragen werden. Das galvanische Auftragen der Basisschicht 7 und der verschleißbeständigen Schicht 8 kann unter Verwendung herkömmlicher Techniken erfolgen.
Nach dem Auftragen der verschleißbeständigen Schicht 8 wird der Füllstoff 4 aus den Kühlkanälen 3 entfernt. Wenn der Füllstoff 4 ein Material wie beispielsweise Wachs ist, das bei einer Temperatur schmilzt, welche weder die Stützplatte 1 noch eine der Schichten 6, 7, 8 beeinträchtigt, kann die Entfernung des Füllstoffs 4 aus den Kühlkanälen 3 durch Schmelzen des Füllstoffs 4 bewerkstelligt werden. Der Füllstoff 4 kann dann aus den Kühlkanälen 3 ausfließen.
Die Formwand, welche erhalten wird, wenn der Füllstoff 4 aus den Kühlkanälen 3 entfernt wurde, ist durch 9 in Fig. 8 ausgewiesen. Die Formwand 9 kann zum Beispiel mit drei anderen Formwänden zusammengebaut werden, um eine Stranggußform mit einem zentralen Gießhohlraum zu bilden. Die verschleißbeständige Schicht 8 der Form 9 begrenzt eine Seite des Gießhohlraums. Die Kühlkanäle 3 der Form 9 sind mit einem umlaufenden Wassersystem auf die übliche Weise verbunden, so daß die Stützplatte 1 einem Stranggußstrang, welcher in dem Gießhohlraum gebildet wird, Wärme entziehen kann.
Da die Kühlkanäle 3 eher in der Stützplatte 1 als in der thermisch leitfähigen Schicht 6 angeordnet sind, kann die thermisch leitfähige Schicht 6 verhältnismäßig dünn sein. Dadurch können die Materialkosten um so viel reduziert werden, als die thermisch leitfähige Schicht 6 normalerweise aus einer hochwertigen Substanz besteht, wogegen die Stützplatte 1 aus einer verhältnismäßig minderwertigen Substanz hergestellt werden kann. Außerdem beseitigt die Erfindung durch Auftragen der thermisch leitfähigen Schicht 6 auf die Stützplatte 1 die Notwendigkeit, daß die thermisch leitfähige Schicht 6 an die Stützplatte 1 angeschraubt werden muß. Dies ist auch von Bedeutung dabei, die Dicke der thermisch leitfähigen Schicht 6 gering zu halten, da die thermisch leitfähige Schicht 6 nicht als eine Verankerung für Schrauben dienen muß.
Maschinelles Herstellen der Kühlkanäle 3 in der Stützplatte 1 vor dem Beschichten vereinfacht die Erzeugung der Kühlkanäle 3 im Gegensatz zum Ausbohren oder Aushöhlen durch einen festen Körper wie beim Stand der Technik. Überdies können die Kühlkanäle 3. durch maschinelles Herstellen der Kühlkanäle 3 vor dem Beschichten verhältnismäßig breit und flach gemacht werden, wodurch die Kühlleistung erhöht werden kann.
In Übereinstimmung mit der Erfindung können die Kühlkanäle 3 ohne maschinelles Herstellen gebildet werden. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Kerne 10, welche Negative der Kühlkanäle 3 darstellen, an den beabsichtigten Stellen der Kühlkanäle 3 an die Hauptseite 2 der Stützplatte 1 angelegt. Dies wird in Fig. 9 veranschaulicht. Die Breiten und Höhen der Kerne 10 entsprechen den erwünschten Breiten und Höhen der Kühlkanäle 3. Die Kerne 10, welche vorzugsweise nicht elektrisch leitfähig sind, können durch Kleben an der Stützplatte 1 befestigt werden. Die Kerne 10 können zum Beispiel aus Kunststoffstreifen bestehen.
Nach dem Anlegen der Kerne 10 an die Stützplatte 1 wird thermisch leitfähiges Material, welches einen Teil der thermisch leitfähigen Schicht 6 darstellt, auf die Hauptseite 2 der Stützplatte 1 um die Kerne 10 aufgetragen. Wenn die Dicke des thermisch leitfähigen Materials der Höhe der Kerne 10 gleicht, wird der Beschichtungsvorgang eingestellt, Fig. 10 zeigt den Zustand der Stützplatte 1 zu diesem Zeitpunkt. Die Kerne 10 werden nun entfernt, wie in Fig. 11 veranschaulicht, um die Kühlkanäle 3 zu bilden. Unter Bezugnahme auf Fig. 12 werden die Kühlkanäle 3 mit denn Füllstoff 4 gefüllt, welcher mit dem elektrischen Leiter 5 beschichtet ist, wie bereits beschrieben.
Das Auftragen des thermisch leitfähigen Materials wird wieder aufgenommen und fortgesetzt, bis die thermisch leitfähige Schicht 6 ausgebildet ist. Die Basisschicht 7 und die verschleißbeständige Schicht 8 werden darüber hintereinander über der thermisch leitfähigen Schicht 6 aufgetragen, wie bereits dargestellt. Wenn das Beschichten abgeschlossen ist, wird der Füllstoff 4 aus den Kühlkanälen 3 entfernt, um die Formwand 11 zu ergeben, welche in Fig. 13 dargestellt ist.
Die Erfindung kann nicht nur verwendet werden, um neue Formwände zu erzeugen, sondern auch um gebrauchte Formwände zu erneuern. Infolgedessen können, wenn die thermisch leitfähige Schicht einer Formwand bis auf eine vorbestimmte Dicke, unter welcher eine Formwand nicht mehr im Betrieb sein sollte, abgenutzt wurde, frisches thermisch leitfähiges Material, sowie eine frische Basisschicht und eine frische verschleißbeständige Schicht über der abgenutzten thermisch leitfähigen Schicht aufgetragen werden.
Verschiedene Abänderungen können innerhalb der Absicht und des Bereichs von Entsprechung der anhängigen Patentansprüche vorgenommen werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Kokillenformwand, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger (1) bereitgestellt wird, ein Kern (10) an den Träger (1) angelegt wird, ein thermisch leitfähiges Material (6) in den Bereichen von gegenüberliegenden Stellen des Kerns (10) auf den Träger (1) aufgetragen wird und der Kern (10) vom Träger (1) entfernt wird, um dadurch einen Kanal (3) zu bilden, der durch das thermisch leitfähige Material (6) verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein verschleißbeständiges Material über dem thermisch leitfähigen Material aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basismaterial für das verschleißbeständige Material über dem thermisch leitfähigen Material aufgetragen wird und das verschleißbeständige Material über dem Basismaterial aufgetragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichten des thermisch leitfähigen Materials unterbrochen wird, bevor das Beschichten des thermisch leitfähigen Materials abgeschlossen ist, und daß der Kern vom Träger entfernt wird, nachdem das Beschichten des thermisch leitfähigen Materials unterbrochen wurde, ein Füllstoff nach dem Entfernen des Kerns vom Träger in den Kanal eingebracht wird und das Beschichten des thermisch leitfähigen Materials wieder aufgenommen wird, nachdem der Füllstoff in den Kanal eingebracht ist, und der Füllstoff aus dem Kanal entfernt wird, nachdem das Beschichten des thermisch leitfähigen Materials abgeschlossen ist.