DE19716450A1 - Liquid-cooled mold - Google Patents
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Description
Eine flüssigkeitsgekühlte Kokille der in Rede stehenden Art wird zum Stranggießen von dünnen Stahlbrammen verwendet, deren Querschnittslänge ein Mehrfaches der Querschnittsbreite beträgt. Zumindest jede Breitseitenwand setzt sich aus einer den Formhohlraum begrenzenden Kupferplatte und einer stählernen Stützplatte zusam men. Die Kupferplatte ist mittels quer abstehender Metallbolzen an der Stützplatte befestigt. Dazu durchsetzen die Metallbolzen Bohrungen in der Stützplatte. Endsei tig der Bohrungen sind erweiterte Bereiche vorgesehen, in denen Muttern auf die Gewindeenden der Metallbolzen geschraubt werden können. Mit deren Hilfe wird die Kupferplatte fest an die Stützplatte herangezogen.A liquid-cooled mold of the type in question becomes continuous casting of thin steel slabs, the cross-sectional length of which is a multiple of the Cross-sectional width. At least every broad side wall is made up of one Mold cavity bounding copper plate and a steel support plate together men. The copper plate is on the support plate by means of transversely protruding metal bolts attached. To do this, the metal bolts penetrate the holes in the support plate. Final egg Extended areas are provided for the holes, in which nuts on the Threaded ends of the metal bolts can be screwed. With their help Copper plate pulled tight to the support plate.
Im Umfang der US-PS 3,709,286 ist es bekannt, die Metallbolzen aus Edelstahl zu bilden. Metallbolzen aus Edelstahl führen jedoch zu schlechten Schweißverbindun gen mit der Kupferplatte, da sich an den Schweißstellen grobkörnige Gefüge ausbil den. Diese sind wenig elastisch und daher sehr empfindlich gegen Biegebean spruchungen.In the scope of US Pat. No. 3,709,286, it is known that the metal bolts made of stainless steel form. Metal bolts made of stainless steel, however, lead to poor welded connections with the copper plate, since coarse-grained structures develop at the welds the. These are not very elastic and therefore very sensitive to bending beans sayings.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Kokille für hohe Gießgeschwindigkeiten, insbesondere für den endabmessungsnahen Stahlstrangguß, zu schaffen, bei welcher die Festigkeitspro bleme im Bereich der Verbindungen der Metallbolzen mit den Kupferplatten deutlich reduziert sind. Starting from the prior art, the invention is based on the object of a liquid-cooled mold for high casting speeds, especially for the End-dimensionally continuous steel casting, in which the strength pro problems in the area of the connections between the metal bolts and the copper plates are reduced.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des An spruchs 1.This object is achieved according to the invention in the features of the saying 1.
Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, die Metallbolzen gezielt aus einer CuNiFe-Legierung zu bilden. Aufgrund derartiger, insbesondere hartgezogener, Metallbolzen werden jetzt erhebliche Festigkeitssteigerungen mit nur geringer Fe stigkeitsstreuung in den Schweißverbindungen mit der Kupferplatte erzielt. Diese kann aus Reinkupfer, beispielsweise SF-Gu, oder aus einer hochtemperaturbestän digen Kupferlegierung, z. B. einer aushärtbaren Kupferlegierung mit Zusätzen von Chrom und/oder Zirkonium bestehen. Die bislang unsichere Handhabung und die vielen Einflußfaktoren während der Schweißung, die eine 100%-Prüfung mit sich bringen, entfallen.At the heart of the invention is the measure that specifically removes metal bolts from a Form CuNiFe alloy. Due to such, especially hard-drawn, Metal bolts are now significant strength increases with only a small Fe scatter in the welded joints with the copper plate. This can be made from pure copper, for example SF-Gu, or from a high temperature resistant material the copper alloy, e.g. B. a hardenable copper alloy with additives of Chromium and / or zirconium exist. The previously unsafe handling and the many influencing factors during welding that involve a 100% inspection bring, omitted.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bestehen gemäß An spruch 2 die Metallbolzen aus einem GuNi30Mn1Fe-Material.According to a particularly advantageous embodiment, according to An say 2 the metal bolts made of a GuNi30Mn1Fe material.
Zur Befestigung der Metallbolzen an den Kupferplatten wird zweckmäßig das an sich bekannte Bolzenschweißverfahren eingesetzt (Anspruch 3).To attach the metal bolts to the copper plates, this is useful in itself known stud welding processes used (claim 3).
Um die Festigkeit und Zähigkeit der Schweißverbindung zu verbessern, sind nach Anspruch 4 die Metallbolzen unter Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffs auf die Kupferplatten geschweißt.To improve the strength and toughness of the welded joint, according to Claim 4 the metal stud using a filler metal the copper plates welded.
Insbesondere gelangt hierbei Nickel als Schweißzusatzwerkstoff zur Anwendung (Anspruch 5). Der Schweißzusatzwerkstoff kann als Folie zwischen die Metallbolzen und die Kupferplatten eingebracht werden. Ebenso ist es möglich, die Kupferplatten an den Verbindungsstellen mit dem Schweißzusatzwerkstoff zu versehen oder auch die Stirnseiten der Metallbolzen zu beschichten. Ferner ist es möglich, Nickelringe umfangsseitig der Metallbolzen als Schweißzusatzwerkstoff einzusetzen. In particular, nickel is used as a filler metal (Claim 5). The filler metal can be used as a foil between the metal studs and the copper plates are inserted. It is also possible to use the copper plates to be provided with the filler metal at the connection points or also to coat the end faces of the metal bolts. It is also possible to use nickel rings Use the metal studs on the circumference as a filler metal.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Grundgedankens weisen ent sprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 die Kupferplatten der Breitseitenwände parallel zur Gießrichtung verlaufende, durch die Stützplatten abgedeckte nutenartige Kühlmittelkanäle auf. Mit Hilfe derartiger Kühlmittelkanäle kann ein erhöhter Wärme transfer von der Gießseite zum Kühlwasser gewährleistet werden, so daß hohe Gießgeschwindigkeiten gefahren werden können. Rißbildungen in den Kupferplatten und Beschädigungen von gegebenenfalls vorhandenen Oberflächenbeschichtungen entfallen. Kühlmittelkanäle in den Kupferplatten gelangen insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Dicke der Kupferplatten ausreicht, um querschnittsmäßig ausrei chend große Kühlmittelkanäle einbringen zu können.In a further embodiment of the basic idea according to the invention ent speaking the features of claim 6, the copper plates of the broad side walls Groove-like grooves running parallel to the casting direction and covered by the support plates Coolant channels on. With the help of such coolant channels, increased heat can Transfer from the pouring side to the cooling water can be ensured, so that high Casting speeds can be driven. Cracks in the copper plates and damage to any surface coatings that may be present omitted. Coolant channels in the copper plates then reach in particular Use when the thickness of the copper plates is sufficient to be sufficient in cross-section to be able to introduce large coolant channels.
Um auch im Bereich der Metallbolzen die Wärme intensiv ableiten zu können, ist entsprechend Anspruch 7 vorgesehen, daß die Kupferplatten neben den Kühlmit telkanälen parallel zur Gießrichtung verlaufende und in den vertikalen Querschnitts ebenen der Metallbolzen sich erstreckende Kühlbohrungen aufweisen. Solche Kühl bohrungen können durch mechanisches Tiefbohren erzeugt werden. Durch diese Kühlbohrungen transferiertes Kühlmittel vermeidet im Stranggießbetrieb einen loka len Temperaturanstieg der Kupferplatten in der Nähe der Verbindungsbereiche der Metallbolzen mit der Kupferplatte.In order to be able to dissipate the heat intensively in the area of the metal bolts, too according to claim 7 provided that the copper plates in addition to the cooling telkanäle parallel to the casting direction and in the vertical cross-section Have planes of the metal bolt extending cooling holes. Such cool Drilling can be done by deep mechanical drilling. Through this Cooling holes transferred coolant avoids a loka in continuous casting operation len temperature rise of the copper plates near the connection areas of the Metal bolt with the copper plate.
Die Anordnung der Kühlbohrungen erfolgt gemäß Anspruch 8 bevorzugt im Bad spiegelbereich.The arrangement of the cooling holes is preferably carried out in the bathroom mirror area.
Im Falle des Einsatzes dünner Kupferplatten, die einen sehr guten Wärmedurch gang gewährleisten, sieht die Erfindung nach Anspruch 9 vor, daß die Stützplatten parallel zur Gießrichtung verlaufende, durch die Kupferplatten abgedeckte nutenar tige Kühlmittelkanäle aufweisen. In den Kupferplatten sind dann keine Kühlmittelka näle vorhanden. Gegebenenfalls kann auch eine Kombination von Kühlmittelkanälen in den Kupferplatten und in den Stützplatten zur Anwendung gelangen. In the case of using thin copper plates, which have a very good heat transfer ensure gear, the invention according to claim 9 provides that the support plates Nutenar running parallel to the casting direction and covered by the copper plates have coolant channels. There are then no coolant in the copper plates channels available. If necessary, a combination of coolant channels can also be used used in the copper plates and in the support plates.
Zur weiteren Erhöhung der Gießgeschwindigkeit ist nach Anspruch 10 der Quer schnitt des Formhohlraum am eingießseitigen Ende größer als am strangaustritts seitigen Ende bemessen.To further increase the casting speed is the cross according to claim 10 cut the mold cavity larger at the pouring end than at the strand exit dimensioned end.
In diesem Zusammenhang ist es dann ferner von Vorteil, wenn nach Anspruch 11 der Formhohlraum eine mehrfache Konizität aufweist.In this context, it is also advantageous if according to claim 11 the mold cavity has multiple taper.
Schließlich kann nach Anspruch 12 am eingießseitigen Ende des Formhohlraums eine Ausbauchung vorgesehen sein, die sich in Gießrichtung verkleinert. Diese Ausbauchung dient insbesondere der Aufnahme eines Tauchrohrs.Finally, according to claim 12 at the pour-side end of the mold cavity a bulge may be provided which decreases in size in the casting direction. This Bulging serves in particular to hold a dip tube.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the embodiment shown in the drawings tion examples explained in more detail. Show it:
Fig. 1 im Schema im vertikalen Längsschnitt eine flüssigkeitsgekühlte Kokille; Figure 1 in the schematic in vertical longitudinal section, a liquid-cooled mold.
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Teilansicht auf die Rückseite einer Kupferplatte der Kokille der Fig. 1 gemäß dem Pfeil II der Fig. 3; . Fig. 2 shows an enlarged partial view of the back of a copper plate of the mold of Figure 1 according to the arrow II of FIG. 3;
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Teil-Horizontalschnitt durch eine Breit seitenwand der Kokille der Fig. 1 und Fig. 3 in an enlarged scale, a partial horizontal section through a wide side wall of the mold of FIGS. 1 and
Fig. 4 ebenfalls in vergrößertem Maßstab einen Teil-Horizontalschnitt durch eine Breitseitenwand gemäß einer weiteren Ausführungsform. Fig. 4 also on an enlarged scale, a partial horizontal section through a broad side wall according to another embodiment.
Mit 1 ist in der Fig. 1 eine nur schematisch veranschaulichte flüssigkeitsgekühlte Kokille zum Stranggießen von nicht näher dargestellten dünnen Stahlbrammen be zeichnet, deren Querschnittslänge ein Mehrfaches der Querschnittsbreite beträgt. Die Kokille 1 weist zwei einander gegenüberliegende mehrlagige Breitseitenwände 2 und zwei ebenfalls einander gegenüberliegende Schmalseitenwände 3 auf, welche einem Formhohlraum 4 bilden. 1 1 is an only schematically illustrated liquid-cooled mold is shown in Fig. For continuous casting of thin steel slabs not shown in detail be distinguished, whose cross-section length is a multiple of the cross-sectional width. The mold 1 has two opposing multi-layer broad side walls 2 and two likewise opposing narrow side walls 3 , which form a mold cavity 4 .
Die Breitseitenwände 2 sind am eingießseitigen Ende 5 des Formhohlraums 4 mit Ausbauchungen 6 versehen, die entlang einer Teilhöhe der Kokille 1 nach unten stetig zurückgeformt werden. Am strangaustrittsseitigen Ende 7 ist der Querschnitt des Formhohlraums 4 rechteckig und auf den gewünschten Dünnbrammenquer schnitt ausgerichtet. Der Zweck der beiden gegenüberliegenden Ausbauchungen 6 besteht darin, den erforderlichen Platz für ein nicht näher veranschaulichtes Tauch rohr für die Zufuhr der Metallschmelze zu schaffen.The broad side walls 2 are provided at the pouring end 5 of the mold cavity 4 with bulges 6 which are continuously deformed downwards along a partial height of the mold 1 . At the strand exit end 7 , the cross section of the mold cavity 4 is rectangular and aligned with the desired thin slab cross section. The purpose of the two opposite bulges 6 is to create the space required for a dip tube, not shown, for the supply of the molten metal.
Wie aus der Fig. 3 näher hervorgeht, weist jede Breitseitenwand 2 eine den Form hohlraum 4 begrenzende Kupferplatte 8 und eine stählerne Stützplatte 9 auf. In der Kupferplatte 8 sind, wie auch die ohne die Stützplatte 8 gezeichnete Fig. 2 erken nen läßt, parallel zur Gießrichtung GR verlaufende, durch die Stützplatte 9 abge deckte und mit Kühlwasser beaufschlagbare nutenartige Kühlmittelkanäle 10 vorge sehen.As is apparent from FIG. 3, each broad side wall 2 has a copper plate 8 delimiting the shape of the cavity 4 and a steel support plate 9 . In the copper plate 8 are, as can be seen without the support plate 8 Fig. 2 Erken NEN, parallel to the pouring direction GR, covered by the support plate 9 and abge acted upon with cooling water groove-like coolant channels 10 see easily.
Desweiteren lassen die Fig. 2 und 3 erkennen, daß sich parallel zu den Kühlmit telkanälen 10 ebenfalls mit Kühlwasser beaufschlagbare Kühlbohrungen 11 er strecken. Die Kühlbohrungen 11 verlaufen in den vertikalen Querschnittsebenen QE von Metallbolzen 12 aus CuNi30Mn1Fe, welche mittels des Bolzenschweißverfah rens unter Verwendung von Nickelringen 13 als Schweißzusatzwerkstoff an der Rückseite 14 der Kupferplatte 8 befestigt sind. Die Metallbolzen 12 durchsetzen Bohrungen 15 in der Stützplatte 9. Durch Aufschrauben von Muttern 16 auf die Ge windeenden 17 der Metallbolzen 12 wird die Kupferplatte 8 an die Stützplatte 9 her angezogen und an dieser festgelegt. Die Muttern 16 liegen in erweiterten Endab schnitten 18 der Bohrungen 15.Furthermore, Figs. 2 and 3 can be seen that parallel to the Kühlmit telkanäle 10 also acted upon with cooling water cooling holes 11 he stretch. The cooling bores 11 run in the vertical cross-sectional planes QE of metal studs 12 made of CuNi30Mn1Fe, which are fastened to the rear side 14 of the copper plate 8 by means of the stud welding process using nickel rings 13 as welding filler material. The metal bolts 12 pass through bores 15 in the support plate 9 . By screwing nuts 16 on the Ge threaded ends 17 of the metal bolt 12 , the copper plate 8 is tightened to the support plate 9 and fixed to it. The nuts 16 are in extended Endab cut 18 of the holes 15th
Die Kühlmitteleinspeisung in die Kühlbohrungen 11 erfolgt über die Kühlmittelkanäle 10, und zwar zweckmäßig, wie die Fig. 2 zeigt, über einen Abzweig 19 zwischen einer Kühlbohrung 11 und dem benachbarten Kühlmittelkanal 10. The coolant is fed into the cooling bores 11 via the coolant channels 10 , and expediently, as shown in FIG. 2, via a branch 19 between a cooling bore 11 and the adjacent coolant channel 10 .
Die Fig. 3 läßt ferner erkennen, daß die Kühlmittelkanäle 10 neben den Quer schnittsebenen QE der Metallbolzen 12 tiefer als die anderen Kühlmittelkanäle 10 ausgebildet sind. Fig. 3 also shows that the coolant channels 10 are formed next to the cross-sectional planes QE of the metal bolts 12 deeper than the other coolant channels 10 .
Die Anordnung von Kühlmittelkanälen 10 und Kühlbohrungen 11 in einer Kupfer platte 8 erfolgt dann, wenn die Kupferplatte 8 eine ausreichende Dicke D besitzt.The arrangement of coolant channels 10 and cooling holes 11 in a copper plate 8 takes place when the copper plate 8 has a sufficient thickness D.
Gelangt hingegen eine demgegenüber dünnere Kupferplatte 8a zur Anwendung werden Kühlmittelkanäle 10a gemäß Fig. 4 in die Stützplatte 9a eingearbeitet und durch die Kupferplatte 8a beim Festlegen der Kupferplatte 8a an der Stützplatte 9a mit Hilfe der Metallbolzen 12 abgedeckt. If, on the other hand, a thinner copper plate 8 a is used, coolant channels 10 a according to FIG. 4 are incorporated into the support plate 9 a and covered by the copper plate 8 a when the copper plate 8 a is fixed to the support plate 9 a with the help of the metal bolts 12 .
11
Kokille
Mold
22nd
Breitseitenwände
Broad sidewalls
33rd
Schmalseitenwände
Narrow side walls
44th
Formhohlraum
Mold cavity
55
eingießseitiges Ende v. pour end v.
44th
66
Ausbauchungen
Bulges
77
strangaustrittsseitiges Ende v. end of strand exit end
44th
88th
Kupferplatte
Copper plate
88th
a Kupferplatte
a copper plate
99
Stützplatte
Support plate
99
a Stützplatte
a support plate
1010th
Kühlmittelkanäle
Coolant channels
1010th
a Kühlmittelkanäle
a Coolant channels
1111
Kühlbohrungen
Cooling holes
1212th
Metallbolzen
Metal bolt
1313
Nickelringe
Nickel rings
1414
Rückseiten v. Reverse side v.
88th
1515
Bohrungen in Holes in
99
1616
Muttern
Nuts
1717th
Gewindeenden v. Thread ends v.
1212th
1818th
Endabschnitte v. End sections v.
1515
1919th
Abzweig zw. Branch between
1010th
und and
1111
D Dicke v. D thickness of
88th
GR Gießrichtung
QE Querschnittsebene.
GR pouring direction
QE cross-sectional level.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |