EP3917700A1

EP3917700A1 - Kokillenplatte

Info

Publication number: EP3917700A1
Application number: EP20707544.1A
Authority: EP
Inventors: Gerhard HUGENSCHÜTT; Thomas Rolf
Original assignee: KME Special Products GmbH and Co KG
Current assignee: Cunova GmbH
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2040-01-08
Also published as: EP3917700B1; US20220143682A1; RS64564B1; ES2955012T3; KR20210110402A; DE102019102313B3; US11383292B2; WO2020156607A1; KR102392933B1; PL3917700T3; MX2021008501A; CN113348043A; CN113348043B; MY197206A; JP2022516385A; MX391424B; EP3917700C0; ZA202105340B; JP7105400B2

Abstract

Kokillenplatte mit einer Gießseite (2) und einer der Gießseite (2) abgewandten Rückseite (3), wobei in der Rückseite (3) wenigstens ein zur Rückseite (3) offener Kühlkanal (5) angeordnet ist mit einer Kühlfläche (9), die der Gießseite (3) gegenüberliegt, wobei in dem Kühlkanal (4, 5) ein Einsatz (6) angeordnet ist, um zwischen einer Innenfläche (7) des Einsatzes (6) und der Kühlfläche (9) einen Kühlspalt (4) auszubilden. Der Einsatz (6) über Befestigungsbolzen (17) mit Befestigungspunkten (15) in der Kühlfläche (9) verbunden ist.

Description

Kokillenplatte

Die Erfindung betrifft eine Kokillenplatte mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Wärmebelastung von Kupferkokillen beim kontinuierlichen Stranggießen kann zu erheblichen Materialspannungen innerhalb der Kupferlegierung führen, insbesondere bei Dünnbrammen-Stranggießanlagen. Kokillenplatten werden auf ihrer der Schmelze zugewandten Heißseite, d. h. der Gießseite, extrem wärmebeansprucht, während die dem Kühlwasser zugewandte Rückseite weitestgehend kalt bleibt. Innerhalb der wenige Millimeter dicken Kokillenplatte stellt sich ein Temperaturgradient von mehreren 100 Kelvin zwischen der Heißseite und der wassergekühlten Rückseite ein. Dies führt zu unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen im Dickenverlauf von der Gießseite zur Rückseite. Die Gießseite versucht sich auszudehnen, wird allerdings gleichzeitig von der dem Kühlwasser zugewandten Rückseite an der Ausdehnung gehindert. Daraus resultieren hohe innere Materialspannungen. Wenn die inneren Materialspannungen die Elastizitätsgrenze der Kupferlegierung übersteigen, führt dies zu einer plastischen Verformung der Gießseite, dem sogenannten Bulging. Neben einer Materialermüdung bewirkt die plastische Verformung auch eine Spaltbildung zwischen den Breitseiten und Schmalseiten einer Kokille. In dem entstehenden Spalt zwischen der Schmalseite und der Breitseite einer Kokille kann flüssiger Stahl eindringen. Dies kann zu Beschädigungen an den Kokillenplatten während einer Breitenverstellung führen. Im ungünstigen Fall kann die Strangschale unterhalb der Kokille im äußeren Eckbereich der Bramme aufreißen.

Es ist bekannt, einer Spaltbildung mittels vorbeugender Instandhaltung durch rechtzeitiges Nacharbeiten der Gießoberflächen entgegenzuwirken. Die aufgrund des Nacharbeitens reduzierten Wandstärken verringern die Reststandzeiten der Kokille. Das führt wiederum zu kürzeren Wartungsintervallen und zu reduzierter Verfügbarkeit der Stranggießanlage.

Um eine Verformung (Bulging) der Kokillenplatten auf der Gießseite zu unterbinden sind die Befestigungspunkte der Kokillenplatten zu den rückseitigen Stützplatten bzw. den sogenannten Wasserkästen in geringem Abstand zueinander angeordnet und in relativ großer Anzahl vorgesehen. Die in engem Abstand zueinander angeordneten Befestigungspunkte geben einen bestimmten Kühlkanalverlauf vor. Je nach Anordnung der Kühlkanäle kann die Wärmeabfuhr, über die gesamte Heißseite betrachtet, unerwünschte Inhomogenitäten aufweisen. Eine inhomogene Wärmeabfuhr bewirkt während des Gießens wiederum Materialspannungen, insbesondere im Meniskusbereich der Kokillenplatte. Die Materialspannungen können so hoch sein, dass sich plastische Verformungen ergeben. Im Extremfall kann die Kupferlegierung sogar erweichen. Weiterhin besteht die grundsätzliche Gefahr der elastischen Verformung der Kokillenplatte, hervorgerufen durch den Temperaturgradienten zwischen der Heiß- und Kaltseite der Kokillenplatte.

Es ist aus der DE 10 2016 124 801 B3 bekannt, die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers durch Einsätze in Kühlkanälen zu erhöhen. Dadurch werden Kühlspalte gebildet, durch die Wasser mit hohem Druck und hoher Strömungsgeschwindigkeit geleitet werden kann. Diese Einsätze, die den lokalen Querschnitt des Kühlkanals reduzieren, überbrücken teilweise relativ breite Kühlkanäle. Dadurch sind weniger einzelne Einsätze erforderlich. Auf der einen Seite sind zwar möglichst große Einsätze zweckmäßig, weil dadurch der Rückseite der Kühlplatte vereinfacht wird, andererseits nimmt die Gefahr des Bulging durch sehr breite Kühlkanäle und entsprechend breite Einsätze zu.

Es wird vorgeschlagen, die Einsätze über Klammern oder Befestigungsbolzen mit Befestigungspunkten in der Kühlfläche zu verbinden. Es wird ferner vorgeschlagen, Hot Spots in denjenigen Bereichen zu vermeiden, in denen die Kokillenplatte über Befestigungsbolzen mit einer Stützplatte oder einem Wasserkasten verbunden ist. Hierzu soll sich wenigstens ein Kühlkanal aus Sicht eines Befestigungspunktes zur Stützplatte bzw. zum Wasserkasten der Rückseite gegenüberliegenden Gießseite der Kokillenplatte bis unter den Befestigungspunkt erstrecken. Dadurch kann die Kühlung im Sockelbereich der Befestigungspunkte verbessert werden.

Die JP 2006 320 925 A offenbart einen zusätzlichen Kühlkanal unterhalb eines Befestigungspunktes. Der Befestigungspunkt dient zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens zur Verbindung einer Kokillenplatte mit einer Stützplatte. Im Unterschied zu der DE 10 2016 124 801 B3 werden nicht die außen angrenzenden Kühlkanäle verbreitert, sodass sie sich unter den Befestigungspunkt erstrecken, sondern es wird unterhalb des Befestigungspunktes ein weiterer Kühlkanal erzeugt. Die Herstellung ist jedoch vergleichsweise aufwändig.

Die DE 10 2004 001 928 A1 offenbart eine flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggießen von Metallen, wobei die Kokillenplatten mittels Befestigungsbolzen mit einer Stützkonstruktion verbunden sind. Die Kokillenplatten bzw. das Kokillenrohr und die Stützkonstruktion sind klemmungsfrei miteinander verbunden, wobei zwischen der Stützkonstruktion und den Kokillenplatte bzw. dem Kokillenrohr ein Arbeitsspalt vorhanden ist. Der Arbeitsspalt befindet sich seitlich der Befestigungspunkte und insbesondere seitlich eines dort angeordneten Gewindeeinsatzes, der Teil des Befestigungspunktes ist bzw. diesen bildet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kokillenplatte aufzuzeigen, bei welcher die Gefahr des Bulging verringert ist. Deformationen der Kokillenplatte beim Stranggießen sollen minimiert werden.

Diese Aufgabe ist bei einer Kokillenplatte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Kokillenplatte besitzt eine Gießseite und eine der Gießseite abgewandte Rückseite. Die Kokillenplatte besteht aus einer Kupferlegierung. Sie kann mit weiteren konkreten Platten zu einer Kokille zusammengesetzt werden, wie sie beim Stranggießen von Metallschmelzen zum Einsatz kommt. In der Rückseite ist wenigstens ein zur Rückseite offener Kühlkanal angeordnet. Er besitzt eine Kühlfläche, die der Gießseite gegenüberliegt. In dem Kühlkanal ist ein Einsatz angeordnet, um zwischen einer Innenfläche des Einsatzes und der Kühlfläche einen Kühlspalt auszubilden. Im Gießbetrieb wird Kühlwasser durch diesen Kühlspalt geleitet, um die Kokillenplatte über die Kühlfläche und dadurch auch die Gießseite zu kühlen. Der Einsatz ist über Befestigungsbolzen mit Befestigungspunkten in der Kühlfläche verbunden. Der Bereich der Kühlfläche kann auch als Nutgrund einer Kühlung bezeichnet werden. Die Erfindung schließt nicht aus, dass weitere Verbindungspunkte zwischen dem Einsatz und der Kokillenplatte vorhanden sind. Vorzugsweise ist der Einsatz ausschließlich über die Befestigungspunkte in der Kühlfläche, d. h. innerhalb des Kühlkanals mit der Kokillenplatte verbunden.

Üblicherweise werden die Einsätze nicht im Bereich der Kühlfläche mit der Kokillenplatte verbunden, sondern außerhalb des Bereichs der Kühlfläche. Mit der Anordnung der Befestigungspunkte unmittelbar an bzw. in der Kühlfläche wird jedoch der Bereich zwischen den benachbarten Wänden des Kühlkanals überbrückt. Im Bereich der Wände der Kühlkanäle sind Fixierpunkte angeordnet, über welche die Kokillenplatte mit einer tragenden Stützplatte aus Stahl oder mit einem Wasserkasten verschraubt werden kann. Zur besseren Unterscheidung werden bei dieser Erfindung die Punkte zur Verbindung der Kokillenplatte mit der Stützplatte als Fixierpunkte bezeichnet während die Punkte zur Verbindung des Einsatzes mit der Kokillenplatte als Befestigungspunkte bezeichnet werden. In beiden Fällen erfolgt die Verbindung auf gleiche Art und Weise, nämlich über die Befestigungsbolzen bzw. Fixierbolzen, also über Schraubverbindungen. Bei der Erfindung können die Befestigungsbolzen als Stehbolzen an der Kokillenplatte angeordnet sein, sodass Muttern auf die Befestigungsbolzen geschraubt werden müssen. Es kann sich aber auch in der Umkehrung um Befestigungsbolzen handeln, die einen Schraubenkopf besitzen und in Gewindeaufnahmen an den Befestigungspunkten bzw. Fixierpunkten eingeschraubt werden. Mischkonstellationen von Stehbolzen und Schraubbolzen sind möglich.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Befestigungspunkte ist, dass die Einsätze, die sich ohnehin rückwärtig an der Stützplatte abstützen, nicht nur dazu genutzt werden, den Querschnitt der Kühlspalte zu bestimmen und die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen, sondern vielmehr dazu beitragen, plastische Verformungen durch Bulging im Bereich des Kühlspaltes zu verhindern. Die Befestigungspunkte bzw. die Befestigung im Bereich der Kühlfläche verbessert die Formstabilität der gesamten Kokillenplatte während des Gießeinsatzes ganz erheblich, insbesondere wenn eine Vielzahl von Befestigungspunkten vorgesehen ist. Bevorzugt sind mindestens so viele Befestigungspunkte vorgesehen, wie Fixierpunkte. Die Verdopplung der Anzahl der Verbindungspunkte (Befestigungspunkte einschließlich Fixierpunkte) bewirkt, dass die Kokillenplatte extrem ausgesteift ist, ohne dass die Wanddicke der Kokillenplatte zur Gießseite erhöht werden muss. Dadurch kann eine große Wärmemenge nach wie vor in sehr kurzer Zeit abgeführt werden, wobei die Gefahr plastischer Verformungen reduziert wird, wie auch die Gefahr der Spaltbildung zwischen Breit- und Schmalseiten einer Stranggusskokille. Wenn es zur geringerer oder keiner Spaltbildung kommt, ist eine vorbeugende Instandhaltung nicht oder nicht mehr in diesem Umfang erforderlich. Die Nacharbeitungen an der Gießoberfläche können bei Bedarf in größeren Intervallen erfolgen. Die Standzeit der Kokille ist dadurch insgesamt größer, sodass die Verfügbarkeit der Stranggießanlage verbessert wird.

In praktischer Ausgestaltung sind die Befestigungspunkte insbesondere inselartige Erhöhungen gegenüber der Kühlfläche. Die Kühlfläche ist vorzugsweise eine im Wesentlichen ebene Fläche. Innerhalb der Kühlfläche können einzelne Stege angeordnet sein, die zur Innenfläche des Einsatzes weisen. Zwischen diesen Stegen bzw. der Kühlfläche und der Innenfläche werden die einzelnen Kühlspalte gebildet die von Kühlwasser durchströmt werden. Die Befestigungspunkte befinden sich vorzugsweise im Bereich der Stege, sodass der jeweilige Kühlspalt nach wie vor im Wesentlichen gerade verlaufen kann. Auch die einzelnen Stege in der Kühlfläche verlaufen vorzugsweise gerade und parallel zueinander, d. h. in Längsrichtung des jeweiligen Kühlkanals. Innerhalb eines Kühlkanals sind vorzugsweise zwei oder drei Stege angeordnet. Entsprechend der Anzahl der Stege, befinden sich innerhalb eines Kühlkanals Befestigungspunkte im Bereich eines jeden Steges. Der Abstand der Befestigungspunkte in Querrichtung des Kanals entspricht daher dem Abstand der Stege. Die Abstände sind jeweils auf den Mittenabstand bezogen. Bevorzugt gibt es zwei in Querrichtung zueinander beabstandete Befestigungspunkte.

Die inselartigen Erhöhungen in der Kühlfläche haben ferner den Vorteil, dass die Befestigung nicht über einen Eingriff in die Kühlfläche erfolgt, sondern über Befestigungspunkte an der Kühlfläche. Die Dicke der Kokillenplatte zwischen der Gießseite und der Kühlfläche im Bereich der Befestigungspunkte wird dadurch zumindest nicht kleiner als in den anderen Bereichen dieses Kühlkanals. Es kommt daher im Bereich der Befestigungspunkte nicht zu Materialschwächungen. Dies hat wiederum Vorteile im Hinblick auf die Kraftübertragung und auch Vorteile im Hinblick auf die Homogenisierung der Wärmeübertragung. Die Materialreserve für ein Nacharbeiten der Gießseite bleibt erhalten.

Für eine optimale Kühlleistung ist es wünschenswert, wenn die Dicke der Kokillenplatte unterhalb der Kühlfläche nicht zu sehr schwankt. Insbesondere sollen möglichst keine Hotspots entstehen, d. h. Punkte, in denen die Wärmeabfuhr reduziert ist. Theoretisch könnten bei sehr großflächigen, inselartigen Erhöhungen solche Hotspots entstehen, da das Kühlwasser den Kernbereich einer inselartigen Erhöhung nicht erreicht. Die Wärmeabfuhr unterhalb eines solchen Befestigungspunktes könnte daher verringert sein. Erfindungsgemäß ist allerdings vorgesehen, dass sich wenigstens ein Kühlspalt aus Sicht des Befestigungspunktes zur Gießseite bis unter den Befestigungspunkt erstreckt. Der Befestigungspunkt ist gewissermaßen hinterschnitten. Die Hinterschneidung kann ein- oder beidseitig erfolgen. Wenn der Befestigungspunkt zentral an einem Steg angeordnet ist, kann die Hinterschneidung so ausgeführt sein, dass der Steg mit gleichbleibender Breite und/oder Höhe auch unterhalb des Befestigungspunktes verläuft, während der Befestigungspunkt selber erst oberhalb des Steges beginnt. Dadurch wird der Steg unterhalb des Befestigungspunktes in gleicher Weise gekühlt wie außerhalb des Befestigungspunktes. Es entstehen keine Hotspots. Die Wärmeabfuhr bleibt über die gesamte Länge des Steges gleichmäßig und homogen.

Die mehreren Befestigungspunkte sind vorzugsweise nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Querrichtung des Kühlkanals zueinander versetzt angeordnet. Wie vorstehend erläutert befinden sie sich insbesondere in fluchtender Anordnung in Bezug auf die jeweiligen Stege. Die Befestigungspunkte zweier benachbarter Stege müssen nicht zwangsläufig im selben Längenabschnitt, d. h. in Querrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sein. Sie können insbesondere in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Ausgehend von zwei Stegen ergibt sich daher eine Anordnung von Befestigungspunkten, die nicht nur die Erhöhung der Anzahl der Befestigungspunkte in Querrichtung mit sich bringt, sondern auch in Längsrichtung. Die jeweiligen Befestigungspunkte befinden sich insbesondere in Längsrichtung betrachtet im Abstand von den Fixierungspunkten über welche die Kokillenplatte an der Stützplatte befestigt wird. Die Befestigungspunkte können beispielsweise in einem Zickzackmuster oder Trapezmuster angeordnet sein. Das Ziel ist es, eine möglichst gleichmäßige Abstützung der dünnwandigen Kokillenplatte im Bereich des Kühlkanals zu bewirken. Bei Bedarf können hierfür einzelne Befestigungspunkte auf der gleichen Höhe, d. h. in demselben Längenabschnitt angeordnet sein.

Es ist Stand der Technik, dass die Einsätze sich in der Einbaulage an der Stützplatte abstützen. Sie besitzen daher in an Stützvorsprüngen ihrem Randbereich zumindest abschnittsweise eine Höhe bzw. Dicke, die sich über die gesamte Tiefe des Kühlkanals von der Rückseite der Kokillenplatte bis zur Kühlfläche erstreckt.

Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass rückwärtige Stützvorsprünge, die bis zur Rückseite der Kokillenplatte reichen, bevorzugt in dem Längenabschnitt des Kühlkanals angeordnet sind, indem sich ein Befestigungspunkt befindet. Dadurch kann sich die Kokillenplatte unmittelbar über die Stege bzw. die Befestigungspunkte an der rückseitig angeordneten Stützplatte abstützen. Wenn die Einsätze einen den Kühlkanal begrenzenden Steg, oder in allgemeiner Form eine Wand des Kühlkanals übergreifen, kann der Einsatz Zugkräfte aufnehmen, die durch thermische Dehnung in der Gießseite entstehen. Die Kokille kann sich durch den Befestigungspunkt im Kühlkanal nicht von dem Einsatz abheben und dieser kann wiederum nicht in Richtung zur Gießseite verlagert werden, weil er sich auf dem Steg oder der Wand abstützt. Die Stützvorsprünge können die Stege oder die Wand übergreifen. Sie können einen Bereich geringerer Höhe des Steges übergreifen oder in eine rückseitige Tasche der Kokillenplatte fassen, so dass sie nicht über die Rückseite vorstehen. Die Stützvorsprünge haben in diesem Fall eine doppelte Funktion, indem sie Zugkräfte und Druckkräfte aufnehmen und je nach Lage (Vorderseite der Stützplatte/Rückseite des Stegs) der angrenzenden Flächen auf benachbarte Bauteile (Kokillenplatte, Stützplatte) übertragen können.

Insbesondere befinden sich an beiden Längsseiten eines Einsatzes einander unmittelbar gegenüberliegende Stützvorsprünge und zwar in Höhe eines Befestigungspunktes. Bei sehr nah beieinander liegenden Befestigungspunkten, d. h. bei Befestigungspunkten, die einen geringen Abstand in Längsrichtung haben, können die Stützvorsprünge miteinander verschmelzen bzw. es kann ein einziger, entsprechend breiter Stützvorsprung vorgesehen sein.

Durch die einander gegenüberliegenden Stützvorsprünge können die an den Befestigungspunkten wirkenden Kräfte, gleichmäßig linksseitig und rechtsseitig des Einsatzes von der Kokillenplatte über den Einsatz in die rückwärtige Stützplatte eingeleitet werden. Vorzugsweise ist der Bereich zwischen zwei sich unmittelbar gegenüberliegenden Stützvorsprüngen als verdicktes Joch ausgebildet, in welchem ein oder zwei Befestigungsbolzen angeordnet sind. Daher besitzt der Einsatz zwischen den längsseitig gegenüberliegenden Stützvorsprüngen bevorzugt eine größere Dicke, als die in Längsrichtung neben den Stützvorsprüngen angeordneten Bereiche. Durch die größere Dicke wird eine höhere Biegesteifigkeit des Einsatzes im Bereich der Befestigungsbolzen bzw. im Bereich der Befestigungspunkte erzielt.

In vorteilhafter Weiterbildung ist die Verbindung zwischen der Kokillenplatte und dem Einsatz so gestaltet, dass die Kokillenplatte aufgrund der hohen thermischen Einflüsse nicht an einer Ausdehnung unter Gießbedingungen gehindert wird. Dies kann bei einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass im Bereich des Befestigungspunktes ein Arbeitsspalt zwischen der Kokillenplatte und dem Einsatz angeordnet ist. Der Arbeitsspalt ist sehr klein. Es soll erreicht werden, dass die Kokillenplatte an den Befestigungspunkten schwimmend gegenüber dem Einsatz gelagert ist. Hierbei soll der Befestigungspunkt, d. h. die Kokillenplatte quer zum Kühlkanal, d. h. lateral in Längsrichtung und Querrichtung des Kühlkanals klemmungsfrei verlagerbar sein. Die schwimmende Lagerung ist nicht so zu verstehen, dass die Kokillenplatte durch die zusätzlichen Freiheitsgrade zum Bulging neigt und daher plastischen Verformungen ausgesetzt ist. Es soll lediglich verhindert werden, dass zusätzliche Spannungen innerhalb der Kokillenplatte aufgebaut werden. Daher befindet sich der Befestigungsbolzen in einer hinreichend großen Durchgangsbohrung, die so groß ist, dass sich die Kokillenplatte mit dem daran angeordneten Befestigungsbolzen lateral zum Einsatz, aber nur begrenzt senkrecht zum Einsatz verschieben kann. Die Position des Einsatzes relativ zur Kokillenplatte ist fest vorgegeben durch die Anlage an der Rückseite der Stützplatte.

Der Befestigungsbolzen ist in einer Weiterbildung der Erfindung unter Eingliederung eines Schraubensicherungselements mit dem Befestigungspunkt verschraubt. Insbesondere stützt sich das Schraubensicherungselement auf einer Hülse ab, die sich zwischen einem Bolzenkopf und dem Befestigungspunkt befindet. In diesem Fall bildet der Befestigungsbolzen mit der Hülse und dem Schraubensicherungselement, sowie der Kokillenplatte eine Einheit, wobei diese Einheit gegenüber dem Einsatz lateral verlagerbar ist.

Die Durchgangsbohrung, in welcher der Befestigungsbolzen angeordnet ist, besitzt vorzugsweise eine Abstufung im Durchmesser, sodass eine Anlagefläche für den Bolzenkopf oder eine ausweisenden Kragen einer Hülse besteht, an welcher sich der Bolzenkopf abstützt. Die Anlagefläche in Kombination mit einem Arbeitsspalt definiert den Freiheitsgrad der Kokillenplatte senkrecht zur Kühlfläche. Hier reicht bereits ein minimaler Spalt aus, um eine laterale Verlagerung der Kokillenplatte relativ zum Einsatz zu ermöglichen, ohne dass die Gefahr des Bulging erhöht ist. Die Breite des Arbeitsspaltes ist vorzugsweise kleiner als 0,2 mm. Selbst wenn Kühlmittel in den Arbeitsspalt eindringen kann, ist der Arbeitsspalt im Sinne der Erfindung nicht als Kühlmittelkanal ausgebildet, sondern besitzt eine wesentlich geringere Breite. Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung der Arbeitsspalt unterschiedlich eingestellt werden, wie auch die Anordnung und die Anzahl der Befestigungspunkte variiert werden kann, um eine möglichst homogene Kühlung und gleichbleibende Steifigkeit der Kokillenplatte zu erreichen.

Im Rahmen der Erfindung ist der Ausdruck„klemmungsfreie Verbindung zwischen der Kokillenplatte und dem Einsatz“ so zu verstehen, dass nur geringe Materialspannungen in dem Kupferwerkstoff der Kokillenplatte entstehen, wenn diese sich aufgrund thermischer Einflüsse sich in Längsrichtung oder Querrichtung zu dem Einsatz verlagert. Eine Berührung des Einsatzes und des Befestigungspunktes bei gleichzeitig geringen Reibwerten sind unkritisch. Lediglich Klemmungen Blockierungen durch hohe Vorspannungen zwischen dem Einsatz und der Kokillenplatte in diesem Bereich sollen bevorzugt vermieden werden.

Schließlich wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Bolzenköpfe der Befestigungsbolzen vollständig versenkt in einer abgestuften Durchgangsbohrung in dem Einsatz angeordnet sind. Die etwas größere Dicke der Einsätze im Bereich der Durchgangsbohrungen ist dadurch bedingt, dass die Stützvorsprünge längsseitig des Einsatzes angeordnet sind und eine hohe Torsionssteifigkeit des Einsatzes zwischen den Befestigungspunkten und den Stützvorsprüngen gegeben sein soll. Der Einsatz fungiert in diesem Bereich als Joch. Das bedeutet jedoch nicht, dass besonders lange Schraubbolzen verwendet werden müssen. Aus Gründen der Materialersparnis können die Bolzenköpfe vollkommen in der Durchgangsbohrung versenkt angeordnet sein.

Die Durchgangsbohrung besitzt vorzugsweise von beiden Seiten her Abstufungen. Einerseits kann der Bolzenkopf in der Durchgangsbohrung versenkt sein. Im mittleren Bereich besitzt die Durchgangsbohrung eine Anlagefläche, in Form eines nach innen gerichteten Kragens. Auf der gegenüberliegenden Seite der Durchgangsbohrung bzw. des Kragens ist der inselartig erhöhte Befestigungspunkt angeordnet. Der Befestigungspunkt greift vorzugsweise vollständig in den Einsatz ein. Umfangseitig des Befestigungspunktes befindet sich ein hinreichend breiter Spalt, sodass die Kokillenplatte lateral zu Durchgangsbohrung verlagerbar ist.

Die Figur 1 zeigt den Stand der Technik und dient zur Erläuterung des technologischen Hintergrundes. Sie ist keine Ausführungsform, für die Schutz begehrt wird. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Figur 2 rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Teilbereich einer Kokillenplatte 1 , teilweise im Schnitt. Die Bezugszeichen, die zur Erläuterung der Kokillenplatte 1 der Figur 1 verwendet werden, werden für im Wesentlichen inhaltsgleiche Komponenten bei der erfindungsgemäßen Kokillenplatte 1 gemäß Figur 2 weiter verwendet.

Die Kokillenplatte 1 der Figur 1 besitzt eine Gießseite, die dem Betrachter abgewandt ist und eine Rückseite 2, die dem Betrachter zugewandt ist. In der Einbaulage stützt sich die Rückseite 2 an einer nicht näher dargestellten Stützplatte ab. Während des Gießbetriebes soll heiße Schmelze auf der Gießseite 2 dadurch abgekühlt werden, dass Wärme von der Kokillenplatte 1 aufgenommen wird und über Kühlwasser abgeleitet wird, dass durch Kühlspalte 4 geleitet wird, die sich wiederum innerhalb von Kühlkanälen 5 befinden. Die Gießrichtung bei dieser Kokillenplatte 1 entspricht der senkrechten Richtung. Die Kühlkanäle 5 erstrecken sich daher parallel zur Gießrichtung von oben nach unten. Sie verlaufen parallel zueinander.

Innerhalb der Kühlkanäle 5 befinden sich jeweils Einsätze 6, welche die Kühlspalte 4 zur Rückseite 3 hin begrenzen. Die Einsätze 6 sind im Querschnitt U-förmig konfiguriert. Ihre den Kühlspalten 4 zugewandte Innenfläche 7 liegt an Stegen 8 an, die von einer Kühlfläche 9 der Kühlkanäle 5 in Richtung zur Rückseite 3 der Kokillenplatte 1 weisen. Die Stege 8 bestimmen die Höhe der Kühlspalte 4. Der Abstand der Stege 8 zueinander bestimmt die Breite der Kühlspalte 4 und damit insgesamt die Querschnittsfläche der Kühlspalte 4. In den Kühlspalten 4 herrscht während des Gießbetriebs ein hoher Druck. Die Einsätze 6 stützen sich während des Betriebs daher an einer nicht näher dargestellten Stützplatte ab. Hierzu besitzen sie mehrere, im Abstand zueinander angeordnete Stützvorsprünge 10, die bis zur Rückseite 3 der Kokillenplatte 1 reichen. Die Einsätze 6 sind an ihren Längsseiten konturiert und besitzen Stützvorsprünge 11 , die zur Längsseite hin so profiliert sind, dass sie an die Kontur der Wände der Kühlkanäle 5 angepasst sind, sodass die Einsätze 6 sowohl in Längsrichtung L als auch in Querrichtung Q innerhalb der Kühlkanäle 5 lageorientiert sind. Die Einsätze 6 können nur zur Rückseite 3 hin aus den Kühlkanälen 5 herausgenommen werden.

Zwei benachbarte Kühlkanäle 5 sind über Stege 12 voneinander getrennt. Innerhalb der Stege zwölf befinden sich im Abstand zueinander Fixierpunkte 13. Sie besitzen Gewindeeinsätze 14, über welche die Kokillenplatte 1 zusammen mit den Einsätzen 6 an der rückseitig anzuordnenden Stützplatte anschraubbar ist. Dadurch wird auch der jeweilige Einsatz 6 innerhalb der Kühlkanäle exakt lageorientiert und gehalten.

Die erfindungsgemäßen Kokillenplatte 1 hat den wesentlichen Unterschied, dass an den jeweiligen Kühlflächen 9 der Kühlkanäle 5 Befestigungspunkte 15 mit Gewindeeinsätzen 16 angeordnet sind. Die Befestigungspunkte 15 zeigen zur Rückseite 3 der Kokillenplatte 1. Befestigungsbolzen 17 sind in Durchgangsbohrungen 18 in dem jeweiligen Einsatz 6 angeordnet und in die Gewindeeinsätze 16 der Befestigungspunkte 15 geschraubt. Über eine Hülse 19 sowie ein Schraubensicherungselement 20 liegt der Bolzenkopf 21 des Befestigungsbolzens 17 auf dem Befestigungspunkt 15 an. Ein Kragen 22 in der Durchgangsbohrung 18 ist mit Spiel zwischen dem Befestigungspunkt 15 und der Hülse 19 gehalten. In nicht näher dargestellter Weise befindet sich ein schmaler Arbeitsspalt von weniger als 2/10 mm Breite zwischen dem Befestigungspunkt und der Hülse 19. Zudem ist der Durchmesser der Durchgangsbohrung 18 in allen seinen Längenbereich so groß bemessen, dass eine geringe seitliche Verschiebung des Befestigungspunktes 15 relativ zu dem Einsatz 6 erfolgen kann. Auf diese Weise werden thermisch induzierte Spannungen zwischen dem Einsatz 6 und der Kokillenplatte 1 vermieden.

Die Befestigungspunkte 15 befinden sich jeweils im Bereich der Stege 8. Da zwei Stege 8 im parallelen Abstand zueinander vorhanden sind, gibt es zwei Reihen von Befestigungspunkten 15. Die Befestigungspunkte 15 der einander benachbarten Reihen sind in Längsrichtung L des Kühlkanals 5 zueinander versetzt angeordnet. Da die Stege 8, welche die Kühlspalte 4 begrenzen, etwa in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind, befinden sich die jeweiligen Befestigungspunkte 15 etwa im gleichen Abstand von einer linken und einer rechten Wand des jeweiligen Kanals 5 und damit etwa im selben Abstand von den dort angeordneten Fixierpunkten 13. Dadurch gibt es eine hohe Dichte von Befestigungspunkten 15 bzw. Fixierpunkten 13, über welche die Kokillenplatte 1 mit den Einsätzen 6 bzw. einer Stützplatte verbunden werden kann.

Die Befestigungspunkte 15 sind inselartige Erhebungen. Sie beginnen im Abstand von der Kühlfläche 17, d. h. dort, wo die Stege 8 enden. Da die Befestigungspunkte 15 eine größere Breite haben als die Stege 8, sind die Befestigungspunkte 15 aus senkrechter Blickrichtung von der Rückseite zur Gießseite hinterschnitten. Der jeweils benachbarte Kühlspalt 4 erstreckt sich bis unter den jeweiligen Befestigungspunkt 15, allerdings nur soweit, wie es die Breite des Stegs 18 vorgibt. In der Schnittdarstellung der Figur 2 erscheinen die Befestigungspunkte 15 als seitlich eingeschnürt. Diese Einschnürungen unter den Befestigungspunkten 15 haben daher die Form von Segmenten, die sich diametral gegenüber liegen und durch den Steg voneinander getrennt sind Der Steg 8 ist gewissermaßen das Verbindungsglied zwischen dem Befestigungspunkt 15 und der Kühlfläche 9.

Die Durchgangsbohrungen 18 befinden sich zwischen zwei diametral angeordneten Stützvorsprüngen 10, die jeweils an einer Längsseite des Einsatzes 6 angeordnet sind. Es gibt weitere Stützvorsprünge 11 im Abstand von den zuvor genannten Stützvorsprüngen 10. Die Stützvorsprünge 10,11 dienen wie bei der Ausführungsform zum Stand der Technik zur rückwärtigen Abstützung der Einsätze 6 an der nicht näher dargestellten Stützplatte. Die breiteren Stützvorsprünge 11 befinden sich dort, wo der jeweilige Einsatz 6 eine größere Dicke besitzt als die in Längsrichtung L benachbarten Bereiche des Einsatzes 6. Mit anderen Bereichen sind diejenigen Längenabschnitte gemeint, in denen sich keine Befestigungspunkte 15 bzw. Durchgangsbohrungen 18. befinden. Die dickeren Bereiche zwischen den sich gegenüberliegenden, breiteren Stützvorsprüngen 10 dienen als Joch und sind dazu vorgesehen Kräfte aufzunehmen, die von der Kokillenplatte 1 im Bereich der Kühlfläche 9 und über die Befestigungspunkte 15 auf die Einsätze 6 ausgeübt werden. Die Bereiche zwischen den genannten Stützvorsprüngen 10 sind besonders biegesteif und massiv. In den übrigen Bereichen, in denen die Einsätze 6 lediglich die Funktion haben die Kühlspalte 4 zu begrenzen, ohne jedoch Kräfte über zusätzliche Befestigungspunkte 15 aufzunehmen, erfordern keine solche massive Abstützung. Dementsprechend sind die dortigen Stützvorsprüngen 11 im Querschnitt kleiner bemessen.

Die Einsätze 6 können nicht nur von den Stegen 8 an der Kühlfläche 9 in Richtung auf die Einsätze 6 wirkenden Kräfte aufnehmen und diese auf die Stützplatte übertragen, sondern Kräfte aufnehmen, die in die entgegengesetzte Richtung weisen. Hierzu übergreifen die Stützvorsprünge 10 den Steg 12 zwischen zwei Kühlkanälen 5. In diesem Bereich ist der Einsatz 6 breiter als der Kühlkanal 5. Der Steg 12 besitzt in diesem Bereich eine etwas geringerer Höhe. Dadurch steht der Stützvorsprung 10 nicht über die Rückseite 3 vor, sondern endet in derselben Ebene, wie die Fixierpunkte 13 und die übrigen Bereiche des Steges 12. Wenn kein Steg vorhanden ist, wie bei einem randseitigen Kühlkanal 5, kann der Stützvorsprung 10 in eine rückseitige Tasche 23 fassen, die eine Vertiefung in der Rückseite 3 ist. Der Stützvorsprung 10 steht daher nicht über die Rückseite 3 vor.

Ferner ist zu erkennen, dass die Bolzenköpfe 21 der Befestigungsschrauben 17 vollständig versenkt in den abgestuften Durchgangsbohrungen 18 des Einsatzes 6 angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Kokillenplatte 1 besitzt aufgrund der Vielzahl der Befestigungspunkte 15 zwischen den Einsätzen 6 eine höhere Biegesteifigkeit, um plastische Verformungen aufgrund thermischer Einflüsse zu vermeiden. Im Vergleich zum Stand der Technik bleibt die Homogenität der Wärmeabfuhr erhalten.

Bezuqszeichen:

1 - Kokillenplatte

2 - Gießseite von 1

3 - Rückseite von 1

4 - Kühlspalt in 5

5 - Kühlkanal in 1

6 - Einsatz in 5

7 - Innenfläche von 6

8 - Steg an 7

9 - Kühlfläche von 5

10 - Stützvorsprung

11 - Stützvorsprung

12 - Steg von 1

13 - Fixierpunkt

14 - Gewindeeinsatz in 13

15 - Befestigungspunkt

16 - Gewindeeinsatz in 15

17 - Befestigungsbolzen in 15

18 - Durchgangsbohrung

19 - Hülse

20 - Schraubensicherungselement

21 - Bolzenkopf von 17

22 - Kragen in 18

23 - Tasche in 3

L - Längsrichtung von 5

Q - Querrichtung von 5

Claims

Patentansprüche

1. Kokillenplatte mit einer Gießseite (2) und einer der Gießseite (2) abgewandten Rückseite (3), wobei in der Rückseite (3) wenigstens ein zur Rückseite (3) offener Kühlkanal (5) angeordnet ist mit einer Kühlfläche (7), die der Gießseite (3) gegenüberliegt, wobei in dem Kühlkanal (4, 5) ein Einsatz (6) angeordnet ist, um zwischen einer Innenfläche (7) des Einsatzes (6) und der Kühlfläche (9) einen Kühlspalt (4) auszubilden, wobei der Einsatz (6) über Befestigungsbolzen (17) mit Befestigungspunkten (15) in der Kühlfläche (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Kühlspalt (4) aus Sicht des Befestigungspunktes (15) zur Gießseite (3) bis unter den Befestigungspunkt (15) erstreckt.

2. Kokillenplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspunkte (15) inselartige Erhöhungen gegenüber der Kühlfläche (9) sind,

3. Kokillenplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Kokillenplatte (1 ) zwischen der Gießseite (2) und der Kühlfläche (9) im Bereich der Befestigungspunkte (15) nicht kleiner ist als in den anderen Bereichen dieses Kühlkanals (5).

4. Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehren Befestigungspunkte (15) in Längsrichtung (L) und in Querrichtung (Q) des Kühlkanals (5) zueinander versetzt angeordnet sind.

5. Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Längsrichtung (L) des Kühlkanals (5) im Längenabschnitt eines Befestigungspunktes (15) ein rückwärtiger Stützvorsprung (10) an dem Einsatz (6) angeordnet ist.

6. Kokillenplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Längsseiten des Einsatzes (6) einander unmittelbar gegenüberliegende Stützvorsprünge (10) angeordnet sind.

7. Kokillenplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (6) zwischen den längsseitig gegenüberliegenden Stützvorsprüngen (10) eine größere Dicke besitzt als in Längsrichtung neben den Stützvorsprüngen (10).

8. Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Befestigungspunktes (15) ein Arbeitsspalt zwischen der Kokillenplatte (1 ) und dem Einsatz (6) angeordnet ist, so dass die Kokillenplatte (1 ) an den Befestigungspunkten (15) schwimmend gegenüber dem Einsatz (6) gelagert ist, wobei der Befestigungspunkt (15) gegenüber dem Einsatz (6) lateral in Längsrichtung (L) und Querrichtung (Q) des Kühlkanals (5) klemmungsfrei verlagerbar ist.

9. Kokillenplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsspalt kleiner als 2/10 mm ist.

10. Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (6) unter Eingliederung eines Schraubensicherungselements (20) mit dem Befestigungspunkt (15) verschraubt ist.

1 1. Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspunkte (15) Gewindeeinsätze (16) aufweisen.

12. Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Bolzenköpfe (21 ) der Befestigungsschrauben (17) vollständig versenkt in einer abgestuften Durchgangsbohrung (18) in dem Einsatz (6) angeordnet sind.

13. Kokillenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (6) einen den Kühlkanal (5) begrenzenden Steg (12) übergreift und/oder in eine rückseitige Tasche (23) in einer Wand eines Kühlkanals (5) fasst.