DE19606291A1 - Kokillenrohr - Google Patents
KokillenrohrInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kokillenrohr zum Stranggießen von
Metallen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kokillenrohre werden zur Herstellung von Vollprofilen in ei
nem kontinuierlichen Gießprozeß verwendet. Durch Kühlung des
Kokillenrohrs erstarrt der flüssige Stahl in den Randberei
chen unter Bildung einer in der Dicke permanent anwachsenden
Strangschale. Aufgrund der Erstarrung des Stahls verändert
sich die Querschnittsgeometrie des Strangs durch Schrumpfung.
Da bei den bislang bekannten Kokillenrohren - unabhängig von
ihrem jeweiligen Querschnitt - in den zwei Seitenflächen je
weils verbindenden, über die gesamte Länge des Formhohlraums
gleich bleibenden Eckbereichen bei Abkühlung des Stahls eine
höhere Wärmeabfuhr als an den Seitenflächen auftritt, unter
liegen folglich auch die den Eckbereichen des Formhohlraums
gegenüberliegenden Eckbereiche des Strangs im Vergleich zu
den den Seitenflächen des Formhohlraums gegenüberliegenden
Strangbereichen einer stärkeren Schrumpfung. Das Ergebnis
dieser stärkeren Schrumpfung ist, daß in der Strangschale in
den Eckbereichen Spannungen erzeugt werden, die zu Oberflä
chen- und Gefügefehlern führen können.
Beim Stranggießen bildet sich die Strangschale etwa in Gieß
spiegelhöhe durch hohe Wärmeabfuhr. Die Eckenwinkel des Form
hohlkörpers und der Strangschale sind hier noch gleich. Im
etwa mittleren Höhenbereich des Formhohlraums treten durch
den größeren Schrumpf in den Eckbereichen die oben genannten
Fehler auf und die Wärmeabfuhr wird durch die Spaltbildung
zwischen Strang und Formhohlraum stark reduziert. Das Strang
schalenwachstum wird behindert. Der Eckenwinkel des Strangs
wird größer. Am Austritt aus dem Formhohlraum ist dann das
Strangschalenwachstum in den Eckbereichen völlig unterbro
chen. Es sind Entmischungen und Spannungen in den Eckberei
chen zu befürchten.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Auf
gabe zugrunde, ein Kokillenrohr zu schaffen, bei dem nicht
nur durch eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den
Querschnitt des Strangs eine bessere Strangqualität erzielt,
sondern auch eine höhere Gießleistung erreicht werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkma
len.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Grundgedankens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.
In Höhe des Gießspiegels beginnt zunächst in bekannter Weise
aufgrund der Kühlung des Kokillenrohrs, das heißt durch hohe
Wärmeabfuhr die Bildung der Strangschale. Die zunächst noch
dünne Strangschale weist Eckenwinkel auf, die den Eckenwin
keln des Formhohlraums entsprechen. Um nun das überproportio
nale Schrumpfen der Eckbereiche des Strangs zu vermeiden und
über den gesamten Querschnitt des Strangs eine in der Dicke
gleichmäßig anwachsende Strangschale zu erzielen, wird jetzt
erfindungsgemäß dafür Sorge getragen, daß in den Eckbereichen
ein Wärmeübergang erfolgt, der dem Wärmeübergang im Bereich
der Seitenflächen entspricht. Dies wird dadurch erreicht, daß
mit einer Veränderung der Geometrie der Eckbereiche des Form
hohlraums hier bewußt ein Spalt zwischen der Strangschale und
der Eckwandung des Formhohlraums erzeugt wird. Dieser Spalt
führt zwangsläufig zu einem geringeren Wärmeübergang mit dem
Ergebnis, daß in jedem Längenabschnitt des Formhohlraums die
Strangschale gleichmäßig wächst. Spannungen in den Eckberei
chen werden dadurch vermieden. Oberflächen- und Gefügefehler
werden ausgeschlossen. Die Qualität des abgegossenen Metall
strangs wird deutlich verbessert mit der Folge, daß die wei
tere Verarbeitung des Metallstrangs zu qualitativ höherwerti
gen Produkten führt.
Die Eckbereiche des Formhohlraums können kreisförmig gekrümmt
sein, wobei die Mittelpunkte der Radien konstant bleiben oder
sich auch verändern können. Desweiteren können die Eckberei
che des Formhohlraums nach vorgegebenen Kurven verlaufen, wie
z. B. Ellipsen oder Parabeln. Aber auch hierbei ist sicherge
stellt, daß sich diese Kurven in Richtung zum strangaus
trittsseitigen Stirnende des Formhohlraums hin stets stärker
krümmen und ihre Lage verändern, um den Spalt zur Verringe
rung des Wärmeübergangs in den Eckbereichen zu erzeugen. Die
Spaltbreite kann über die Variation von Mittelpunkt und Größe
der Radien bzw. bei Kurven über Größe und Lage verändert wer
den.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen
veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 in der Draufsicht ein Kokillenrohr;
Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung
der Fig. 1 entlang der Linie II-II;
Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt durch einen Eckbe
reich des Kokillenrohrs entlang der Linie III-III
der Fig. 2;
Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt durch einen Eckbe
reich des Kokillenrohrs entlang der Linie IV-IV der
Fig. 2;
Fig. 5 einen horizontalen Querschnitt durch das Kokillen
rohrs entlang der Linie V-V der Fig. 2 und
Fig. 6 in perspektivischer schematischer Darstellung einen
Eckbereich des Kokillenrohrs am strangaustrittssei
tigen Stirnende.
Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen ein Kokillenrohr 1 zum
Stranggießen von Stahl mit einem quadratischen Strangquer
schnitt. Das Kokillenrohr 1 besitzt einen Formhohlraum 2,
dessen Querschnitt am eingießseitigen Stirnende 3 größer als
am strangaustrittsseitigen Stirnende 4 bemessen ist.
Im Höhenbereich A weist der Formhohlraum 2 seitenparallele
Wände 5 auf. Unterhalb des Höhenbereichs A beginnt eine Koni
zität der Seitenflächen 6. Dieser Höhenbereich B erstreckt
sich bis zum Stirnende 4 des Kokillenrohrs 1.
Die seitenparallelen Wände 5 und die konischen Seitenflächen
6 sind, wie die Fig. 1 erkennen läßt, durch gerundete Eckbe
reiche 7, 8 miteinander verbunden. Diese Eckbereiche 7, 8 ha
ben über den Höhenbereich C, der sich bis unterhalb des Gieß
spiegels 9 erstreckt, ein und denselben Radius R. Siehe
hierzu auch die Fig. 3.
Unter der Annahme, daß das in Fig. 2 dargestellte Kokillen
rohr 1 etwa 800 mm lang ist, so beginnt die Konizität etwa
100 mm von dem oberen Stirnende 3. Der Gießspiegel 9 befindet
sich ca. 120 mm von dem Stirnende 3 entfernt.
Über den Höhenbereich D, der etwa 140 mm unterhalb des oberen
Stirnendes 3 des Kokillenrohrs 1 beginnt und sich bis zum un
teren Stirnende 4 hin erstreckt, nimmt der Radius R der Eck
bereiche 8 stetig ab (siehe auch Fig. 4 bis 6). Wenn bei
spielsweise der Radius R über den Höhenbereich C 5 mm be
trägt, so verringert sich dieser im Verlaufe des Höhenbe
reichs D von 5 mm auf etwa 3,46 mm. Die Mittelpunkte der Ra
dien werden so verschoben, daß das Diagonalmaß des Formhohl
raums konstant bleibt.
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, wird in Höhe des Gießspiegels
9 die Strangschale 10 an dem das Kokillenrohr 1 durchströmen
den Strang 11 durch erhöhte Wärmeabfuhr mittels intensiver
Kühlung des Kokillenrohrs 1 gebildet. Hierbei erstarrt die
Strangschale 10 mit einem Radius R1 im Eckbereich 8 von 5 mm.
Der Eckenwinkel des Formhohlraums 2 und des Strangs 11 sind
somit gleich.
Durch den kleiner werdenden Radius R2 der Eckbereiche 8 un
terhalb des Gießspiegels 9 (siehe Fig. 4), wobei das Diago
nalmaß des Formhohlraums konstant bleibt, bildet sich folg
lich bei gleich bleibendem Radius R1 der Strangschale 10, wo
bei das Diagonalmaß des Formhohlraums durch den Schrumpf ab
nimmt, in den Eckbereichen 8 ein Spalt 12. Dieser Spalt 12
reduziert die Wärmeabfuhr in den Eckbereichen 8 und verteilt
diese auf die Seitenflächen 6. Das Einziehen des Strangs 11
wird verringert.
Im weiteren Verlauf des Formhohlraums 2 vergrößert sich die
ser Spalt 12 (siehe Fig. 5 und 6), da sich der Radius R3
der Eckbereiche 8 ständig verringert, das heißt bei gleich
bleibendem Diagonalmaß wandert der Mittelpunkt des Radius R3
nach außen. Die Wärmeabfuhr wird weiter auf die Seitenflächen
6 verlagert. Entmischung und Spannungen in den Eckbereichen 8
werden deutlich verringert. Hierbei wird ergänzend zu der Fig. 6
erläutert, daß die unterbrochene Linienführung 13 die
Innenkontur des Formhohlraums 2 am Eingießende 3 verkörpert,
während die durchgezogene Linienführung 14 die Innenkontur
des Formhohlraums 2 am strangaustrittsseitigen Ende 4 dar
stellt. Beide Linienführungen 13, 14 lassen somit auch die
absolute Konizität 15 deutlich erkennen.
Ferner zeigt die Fig. 6 mit R den Radius der Eckbereiche 7,
8 im Höhenbereich C, mit R1 den gleich bleibenden Radius des
in der Fig. 6 strichpunktiert angedeuteten Strangs 11 und
mit R3 den Radius des Formhohlraums 2 am strangaustrittssei
tigen Stirnende 4.
Durch die in der Fig. 6 vorgenommene zeichnerische Überlage
rung der Linienführung 13 am eingießseitigen Stirnende 3 und
der Linienführung 14 am strangaustrittsseitigen Stirnende 4
ist in der Fig. 6 auch deutlich der Spalt 12 im Eckbereich 8
zu erkennen.
Bezugszeichenliste
1 Kokillenrohr
2 Formhohlraum
3 eingießseitiges Stirnende
4 strangaustrittsseitiges Stirnende
5 seitenparallele Wände
6 konische Seitenflächen
7 Eckbereiche in A
8 Eckbereiche in D
9 Gießspiegel
10 Strangschale
11 Strang
12 Spalt
13 Linienführung
14 Linienführung
15 absolute Konizität
A Höhenbereich
B Höhenbereich
C Höhenbereich
D Höhenbereich
R Radius v. 8
R1 Radius v. 10 in Höhe v. 9
R2 Radius v. 8 in Höhe v. IV-IV
R3 Radius v. 8 in Höhe v. V-V
2 Formhohlraum
3 eingießseitiges Stirnende
4 strangaustrittsseitiges Stirnende
5 seitenparallele Wände
6 konische Seitenflächen
7 Eckbereiche in A
8 Eckbereiche in D
9 Gießspiegel
10 Strangschale
11 Strang
12 Spalt
13 Linienführung
14 Linienführung
15 absolute Konizität
A Höhenbereich
B Höhenbereich
C Höhenbereich
D Höhenbereich
R Radius v. 8
R1 Radius v. 10 in Höhe v. 9
R2 Radius v. 8 in Höhe v. IV-IV
R3 Radius v. 8 in Höhe v. V-V
Claims (8)
1. Kokillenrohr zum Stranggießen von Metallen, das einen an
einander gegenüberliegenden Stirnenden (3, 4) offenen
Formhohlraum (2) besitzt, dessen Querschnitt am eingieß
seitigen Stirnende (3) größer als am strangaustrittssei
tigen Stirnende (4) bemessen ist und dessen Seitenflä
chen (5, 6) durch bogenförmig gekrümmte Eckbereiche (7,
8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eck
bereiche (8) von einem knapp unterhalb des Gießspiegels
(9) liegenden Höhenbereich des Formhohlraums (2) aus in
Richtung zum strangaustrittsseitigen Stirnende (4) des
Formhohlraums (2) einen sich verkleinernden Radius (R,
R2, R3) mit konstant bleibendem oder sich veränderndem
Mittelpunkt oder einen sich stärker krümmenden Kurven
verlauf aufweisen.
2. Kokillenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Formhohlraum (2) einen polygonalen Querschnitt
aufweist.
3. Kokillenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Formhohlraum (2) einen I-förmigen Querschnitt
besitzt.
4. Kokillenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konizität des Formhohlraums (2)
linear ausgeführt ist.
5. Kokillenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konizität mehrfach linear ausge
führt ist.
6. Kokillenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konizität des Formhohlraums (2)
parabolisch ausgeführt ist.
7. Kokillenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittenachse des Formhohlraums
(2) gerade ausgebildet ist.
8. Kokillenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittenachse des Formhohlraums
(2) in Gießrichtung gebogen ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1996106291 DE19606291C5 (de) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | Kokillenrohr |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996106291 DE19606291C5 (de) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | Kokillenrohr |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19606291C5 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TR199901216A3 (tr) * | 1999-06-01 | 2001-01-22 | Europa Metalli S.P.A | Erimis metalin sürekli dökümü için kütük kalip. |
EP1757384A3 (de) * | 2005-08-24 | 2007-09-12 | SMS Demag AG | Kokille für eine Stranggiessanlage |
CN111250668A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-09 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种结晶器铜管 |
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JPS57134243A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-19 | Nippon Steel Corp | Mold for casting beam blank |
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DE59200159D1 (de) * | 1991-02-06 | 1994-06-23 | Concast Standard Ag | Kokille zum Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl. |
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1996
- 1996-02-21 DE DE1996106291 patent/DE19606291C5/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111250668A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-09 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种结晶器铜管 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19606291C5 (de) | 2010-01-21 |
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KME GERMANY AG, 49074 OSNABRUECK, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KME GERMANY AG & CO. KG, 49074 OSNABRUECK, DE |
|
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8392 | Publication of changed patent specification | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PIETRZYKOWSKI, ANJA, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PIETRZYKOWSKI, ANJA, DE Effective date: 20130122 |
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