EP1393837B1 - Kokillenrohr - Google Patents

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EP1393837B1
EP1393837B1 EP03018893A EP03018893A EP1393837B1 EP 1393837 B1 EP1393837 B1 EP 1393837B1 EP 03018893 A EP03018893 A EP 03018893A EP 03018893 A EP03018893 A EP 03018893A EP 1393837 B1 EP1393837 B1 EP 1393837B1
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EP
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wall thickness
longitudinal edge
edge regions
wall
regions
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Roland Hauri
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KME Special Products GmbH and Co KG
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KM Europa Metal AG
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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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • 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
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting

Definitions

  • the invention relates to a mold tube made of copper for the continuous casting of metals according to the features in the preamble of claim 1.
  • the state of the art includes mold tubes with rectangular inside and External cross sections and with rounded longitudinal edge areas, which a have nominal wall thickness that is 8% to 10% of the distance at the Mouth of each other is frontally opposite inner surfaces.
  • mold tubes the inner surfaces indirectly under the influence of heat dissipating, fed from the outside of the pipe wall To provide cooling media.
  • the mold tubes with the outer contours fitted coats which, together with the outer surfaces
  • the mold tubes form precisely defined gaps, passed through the cooling media become.
  • the cooling media can pass through vertically into the walls of the mold tubes introduced cooling channels flow.
  • the outer Apply cooling media to the surfaces of the mold tubes via spray nozzles.
  • DD 266 753 A counts a continuous casting mold to the prior art, which in their conicity is adjustable.
  • the wall thickness of the Kokillenkanten this is thinner than formed the wall thicknesses of the surfaces.
  • On one or more surfaces of the Continuous casting mold is a device for applying a force to the Outer surface provided so that the surfaces are moved against each other can. This is possible because the wall thickness of the edges is only 0.8 times up 0.05 times the wall thickness of the surfaces corresponds.
  • JP 61276749 A a mold tube is disclosed, which in a certain Height range has a reduced wall thickness to this height range Ultrasonic vibrations better on a molten steel introduced into the mold to be able to transfer.
  • the part reduced in wall thickness has a casting direction measured height, which is an integer multiple of half the wavelength of the applied vibration corresponds. The dimensions are therefore closely related Related to the frequency of the applied vibrations.
  • the invention is - based on the prior art - the object of a Molded copper tube for continuous casting of metals to create especially at casting speeds> 2.5 m / min a perfect transfer ensures the heat from the metal to be cast in a cooling medium.
  • the wall thickness of the rectangular mold tube is in the longitudinal edge regions opposite the wall thickness in the wall areas between the Long edge areas by 10% to 40% smaller sized. This action leads to ensure that the heat is generated even at casting speeds> 2.5 m / min can be properly transferred to the respective cooling medium, and indeed regardless of whether a cooling medium in a gap between a Kokillenrohr and a surrounding the mold tube jacket is performed, whether the Cooling medium flows in cooling channels in the wall of a Kokillenrohrs or whether the outer surfaces of a Kokillenrohrs sprayed directly with a cooling medium become.
  • the wall thickness reduction in the longitudinal edge areas is on a Height range limited, in which the respective bath level of the liquid metal lies.
  • the wall thickness according to the features of claim 2 in the Longitudinal edge areas opposite the wall thickness in the wall areas between the longitudinal edge areas by 25% to 30% smaller.
  • the bath level is in Mold tube in a height range extending from the filling end up to about 500 mm from the filling front side extends.
  • the height level of the bathroom mirror according to the characteristics of Patent claim 4 preferably between 80 mm and 180 mm below the Filling end.
  • FIGS. 1 and 2 1 denotes a mold tube made of copper for the continuous casting of Metals, in particular steel, called.
  • the mold tube 1 has a rectangular inner and outer cross section with inside and outside rounded longitudinal edge regions 2.
  • the so-called nominal Wall thickness WD of the wall portions 3 between the longitudinal edge regions 2 amounts 8% to 10% of the distance A at the muzzle 4 frontally opposite each other lying inner surfaces 5.
  • the wall thickness WD1 in the longitudinal edge regions 2 is opposite to the wall thickness WD in the wall regions 3 between the longitudinal edge regions 2 by 10% to 40% smaller.
  • the different wall thicknesses WD and WD1 of the mold tube 1 of FIGS and 2 are present over the entire height H (length) of the mold tube 1.
  • the cooling of the mold tube 1 can according to one indicated in the figure 2 first embodiment carried by a cooling medium having a gap. 6 flows through the between the outer surface 7 of the mold tube 1 and a Sheath 8 is formed, which encloses the mold tube 1 with a defined distance A1.
  • a second embodiment shown in FIG. 2 looks into the wall regions 3 of the mold tube 1 introduced longitudinal channels 9, which with a suitable Be applied cooling medium.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a cooling method which the outer surfaces 7 of the mold tube 1 in partial areas or be cooled in total by means of a cooling medium, which on these surfaces. 7 is sprayed from nozzles 10.
  • FIG. 3 shows a mold tube 1a made of copper for the continuous casting of metals, in which the wall thickness reduction in the longitudinal edge regions 2 on a Height range 11 is limited, in which the level of the not closer illustrated bath level of the liquid metal is located.
  • This altitude range 11 usually extends between the filling end 12 of the mold tube 1a and an area which is about 500 mm below the Ein sparnseite 12.
  • the cooling of the mold tube 1a can be done as the cooling of the mold tube 1. In this respect, a further explanation is unnecessary.
  • the liquid metal bath level illustrated WD2 wall thickness Pipe wall 16 over the entire circumference by 10% to 40% of the nominal Wall thickness WD3 reduced.
  • This height range 14 extends from the Ein Schollstirnseite 12a from about 500 mm in the direction of the pipe mouth 4a.
  • the Badspiegel as such is usually in a height range 15 between 80 mm and 180 mm below the filler end 12a.
  • the nominal wall thickness WD3 is 8% to 10% of the distance A2 of the pipe mouth 4a frontally opposite each other inner surfaces 5a.
  • FIGS. 4 and 5 of a mold tube 1b can thus be cooled be as explained with reference to FIG 2. Insofar can on a repeated description will be omitted.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Stand der Technik zählen Kokillenrohre mit rechteckigen Innen- und Außenquerschnitten sowie mit gerundeten Längskantenbereichen, welche eine nominale Wanddicke aufweisen, die 8 % bis 10 % des Abstands der an der Rohrmündung einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen beträgt.
Des Weiteren ist es bei Kokillenrohren bekannt, die inneren Oberflächen indirekt unter den Einfluss von Wärme abführenden, von außen der Rohrwand zuführbaren Kühlmedien zu stellen. Hierbei können die Kokillenrohre mit den Außenkonturen angepassten Mänteln versehen sein, die zusammen mit den äußeren Oberflächen der Kokillenrohre genau definierte Spalte bilden, durch die Kühlmedien geleitet werden. Ferner können die Kühlmedien durch vertikal in die Wände der Kokillenrohre eingebrachte Kühlkanäle fließen. Schließlich ist es noch bekannt, die äußeren Oberflächen der Kokillenrohre über Sprühdüsen mit Kühlmedien zu beaufschlagen.
Durch die DD 266 753 A zählt eine Stranggießkokille zum Stand der Technik, die in ihrer Konizität einstellbar ist. Die Wanddicke der Kokillenkanten ist hierzu dünner als die Wanddicken der Flächen ausgebildet. An einer oder mehreren Flächen der Stranggießkokille ist eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Kraft auf die Außenfläche vorgesehen, so dass die Flächen gegeneinander verschoben werden können. Dies ist möglich, da die Wanddicke der Kanten nur dem 0,8fachen bis 0,05fachen der Wanddicke der Flächen entspricht.
In der JP 61276749 A wird ein Kokillenrohr offenbart, das in einem bestimmten Höhenbereich eine reduzierte Wanddicke besitzt, um in diesem Höhenbereich Ultraschallschwingungen besser auf eine in die Kokille eingebrachte Stahlschmelze übertragen zu können. Der in der Wanddicke reduzierte Teil hat eine in Gießrichtung gemessene Höhe, die einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der aufgebrachten Schwingung entspricht. Die Abmessungen hängen daher in engem Zusammenhang mit der Frequenz der aufgebrachten Schwingungen.
Im Zuge der Bestrebungen der Praxis, die Gießgeschwindigkeiten zu erhöhen, und zwar über 2,5 m/min hinaus, kann aufgrund der beschränkten Wärmedurchgangskapazität der Grundwerkstoffe der Kokillenrohre die dann anfallende Wärme nur noch zum Teil an die Wärme abführenden Kühlmedien übertragen werden. Die Folge sind partielle Überhitzungen und dabei Beschädigungen der inneren Oberflächen der Kokillenrohre. Dieser Sachverhalt ist insbesondere in den Höhenbereichen der im Niveau variierenden Badspiegel bzw. im Bereich der ersten Phasen der Primärerstarrungen der abzugießenden Metalle zu beobachten, weil dort das größte Wärmeangebot an das Kokillenmaterial herrscht.
Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen zu schaffen, das insbesondere bei Gießgeschwindigkeiten > 2,5 m/min eine einwandfreie Überführung der Wärme aus dem abzugießenden Metall in ein Kühlmedium gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Wanddicke des rechteckigen Kokillenrohrs ist in den Längskantenbereichen gegenüber der Wanddicke in den Wandbereichen zwischen den Längskantenbereichen um 10 % bis 40 % kleiner bemessen. Diese Maßnahme führt dazu, dass auch bei Gießgeschwindigkeiten > 2,5 m/min die anfallende Wärme einwandfrei an das jeweilige Kühlmedium überführt werden kann, und zwar unabhängig davon, ob nun ein Kühlmedium in einem Spalt zwischen einem Kokillenrohr und einem das Kokillenrohr umgebenden Mantel geführt wird, ob das Kühlmedium in Kühlkanälen in der Wand eines Kokillenrohrs strömt oder ob die äußeren Oberflächen eines Kokillenrohrs direkt mit einem Kühlmedium besprüht werden. Die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen ist auf einen Höhenbereich beschränkt, in welchem der jeweilige Badspiegel des flüssigen Metalls liegt.
Bevorzugt ist die Wanddicke gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 2 in den Längskantenbereichen gegenüber der Wanddicke in den Wandbereichen zwischen den Längskantenbereichen um 25 % bis 30 % kleiner bemessen.
Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 liegt der Badspiegel im Kokillenrohr in einem Höhenbereich, der sich von der Einfüllstirnseite aus bis zu etwa 500 mm von der Einfüllstirnseite erstreckt.
Erfahrungsgemäß liegt das Höhenniveau des Badspiegels nach den Merkmalen des Patentanspruchs 4 bevorzugt zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Figuren 1 und 2 lediglich der Illustrierung der Erfindung dienen und nicht Ausführungsformen der Erfindung sind, für die Schutz beansprucht wird. Es zeigen:
Figur 1
in der Perspektive ein Kokillenrohr;
Figur 2
in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf das Kokillenrohr der Figur 1 mit drei verschiedenen Kühlvarianten;
Figur 3
in der Perspektive eine weitere Ausführungsform eines Kokillenrohrs;
Figur 4
in der Perspektive eine dritte Ausführungsform eines Kokillenrohrs und
Figur 5
in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf das Kokillenrohr der Figur 4.
In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, insbesondere Stahl, bezeichnet.
Das Kokillenrohr 1 weist einen rechteckigen Innen- und Außenquerschnitt mit innen und außen gerundeten Längskantenbereichen 2 auf. Die sogenannte nominale Wanddicke WD der Wandbereiche 3 zwischen den Längskantenbereichen 2 beträgt 8 % bis 10 % des Abstands A der an der Rohrmündung 4 einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen 5.
Die Wanddicke WD1 in den Längskantenbereichen 2 ist gegenüber der Wanddicke WD in den Wandbereichen 3 zwischen den Längskantenbereichen 2 um 10 % bis 40 % kleiner bemessen.
Die unterschiedlichen Wanddicken WD und WD1 des Kokillenrohrs 1 der Figuren 1 und 2 sind über die gesamte Höhe H (Länge) des Kokillenrohrs 1 vorhanden.
Die Kühlung des Kokillenrohrs 1 kann gemäß einer in der Figur 2 angedeuteten ersten Ausführungsform durch ein Kühlmedium erfolgen, das einen Spalt 6 durchströmt, der zwischen der äußeren Oberfläche 7 des Kokillenrohrs 1 und einem Mantel 8 gebildet ist, welcher das Kokillenrohr 1 mit definiertem Abstand A1 umhüllt.
Eine in der Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsform sieht in die Wandbereiche 3 des Kokillenrohrs 1 eingebrachte Längskanäle 9 vor, die mit einem geeigneten Kühlmedium beaufschlagt werden.
Schließlich zeigt die Figur 2 noch eine Ausführungsform einer Kühlmethode, bei welcher die äußeren Oberflächen 7 des Kokillenrohrs 1 in Teilbereichen oder insgesamt mittels eines Kühlmediums gekühlt werden, das auf diese Oberflächen 7 aus Düsen 10 gesprüht wird.
Die der Figur 3 zeigt ein Kokillenrohr 1a aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, bei welchem die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen 2 auf einen Höhenbereich 11 beschränkt ist, in welchem sich das Niveau des nicht näher veranschaulichten Badspiegels des flüssigen Metalls befindet. Dieser Höhenbereich 11 erstreckt sich in der Regel zwischen der Einfüllstirnseite 12 des Kokillenrohrs 1a und einem Bereich, der etwa 500 mm unterhalb der Einfüllstirnseite 12 liegt.
Die Kühlung des Kokillenrohrs 1a kann wie die Kühlung des Kokillenrohrs 1 erfolgen. Insofern erübrigt sich eine nochmalige Erläuterung.
Aus der gemeinsamen Betrachtung der Figuren 2 und 3 ist noch ersichtlich, wie die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen 2 erfolgt. Der ursprüngliche Verlauf des Außenumfangs des Kokillenrohrs 1a im unteren Höhenbereich ist in der Figur 2 in unterbrochener Linienführung 13 veranschaulicht.
Bei der Ausführungsform eines Kokillenrohrs 1b aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen gemäß den Figuren 4 und 5 ist im Höhenbereich 14 des nicht näher veranschaulichten Badspiegels des flüssigen Metalls die Wanddicke WD2 der Rohrwand 16 über den gesamten Umfang um 10 % bis 40 % der nominalen Wanddicke WD3 reduziert. Dieser Höhenbereich 14 erstreckt sich von der Einfüllstirnseite 12a aus etwa 500 mm in Richtung zur Rohrmündung 4a. Der Badspiegel als solcher liegt meistens in einem Höhenbereich 15 zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite 12a.
Auch bei dieser Ausführungsform beträgt die nominale Wanddicke WD3 8 % bis 10 % des Abstands A2 der an der Rohrmündung 4a einander frontal gegenüberliegenden inneren Oberflächen 5a.
Die Ausführungsform der Figuren 4 und 5 eines Kokillenrohrs 1b kann so gekühlt werden, wie es anhand der Figur 2 erläutert wurde. Insofern kann auf eine nochmalige Beschreibung verzichtet werden.

Claims (4)

  1. Kokillenrohr aus Kupfer zum Stranggießen von Metallen, das einen rechteckigen Innen- und Außenquerschnitt mit gerundeten Längskantenbereichen (2) sowie eine nominale Wanddicke (WD) aufweist, die 8 % bis 10 % des Abstands (A) der an der Rohrmündung (4) einander frontal gegenüber liegenden inneren Oberflächen (5) beträgt, wobei die inneren Oberflächen (5) indirekt unter den Wärme abführenden Einfluss eines von außen der Rohrwand (2, 3) zuführbaren Kühlmediums gestellt sind, wobei die Wanddicke (WD1) in den Längskantenbereichen (2) gegenüber der Wanddicke (WD) der Wandbereiche (3) zwischen den Längskantenbereichen (2) um 10 % bis 40 % kleiner bemessen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddickenreduzierung in den Längskantenbereichen (2) auf den Höhenbereich (11) beschränkt ist, in welchem das Niveau des Badspiegels des flüssigen Metalls liegt.
  2. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke (WD1) in den Längskantenbereichen (2) gegenüber der Wanddicke (WD) in den Wandbereichen (3) zwischen den Längskantenbereichen (2) um 25 % bis 30 % kleiner bemessen ist.
  3. Kokillenrohr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Badspiegel in einem Höhenbereich (11, 14) bis zu 500 mm unterhalb der Einfüllstirnseite (12, 12a) liegt.
  4. Kokillenrohr nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Badspiegel in einem Höhenbereich (15) zwischen 80 mm und 180 mm unterhalb der Einfüllstirnseite (12a) liegt.
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