DE102005023745B4 - Process for producing a continuous casting mold and continuous casting mold - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen einer Stranggießkokille (1), bei der zumindest eine Oberfläche (2) mechanisch bearbeitet wird, die bei der bestimmungsgemäßen Benutzung der Kokille Kontakt mit schmelzflüssigem Material hat, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Arbeitsschritt bei der Herstellung der Oberfläche (2) der Kokille (1) eine mechanische Bearbeitung durchgeführt wird, die eine anisotrop strukturierte Oberfläche erzeugt, derart, dass die Oberfläche (2) der Kokille (1) in Gießrichtung (G) eine größere Rauheit aufweist als in Richtung (Q) quer zur Gießrichtung (G) und zeilenförmig ausgebildete und orientierte Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, die in Richtung (Q) quer zur Gießrichtung (G) verlaufen und als Wellen ausgebildet sind, deren Wellenberge und Wellentäler in Richtung (Q) quer zur Gießrichtung (G) verlaufen, wobei die die Höhe (H) der Wellen zwischen 2 µm und 250 µm beträgt und wobei der letzte Arbeitsschritt ein Fräsverfahren ist.Method for producing a continuous casting mold (1), in which at least one surface (2) is mechanically processed which, when the mold is used as intended, comes into contact with molten material, characterized in that in the last work step in the production of the surface (2) the Mechanical processing is carried out on the mold (1), which produces an anisotropically structured surface such that the surface (2) of the mold (1) has a greater roughness in the casting direction (G) than in the direction (Q) transverse to the casting direction (G ) and linearly designed and oriented elevations and depressions, which run in direction (Q) transverse to the casting direction (G) and are designed as waves, the crests and troughs of which run in direction (Q) transverse to the casting direction (G), the the The height (H) of the waves is between 2 µm and 250 µm and the last step is a milling process.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Stranggießkokille, bei der zumindest eine Oberfläche mechanisch bearbeitet wird, die bei der bestimmungsgemäßen Benutzung der Kokille Kontakt mit schmelzflüssigem Material hat. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Stranggießkokille.The invention relates to a method for producing a continuous casting mold, in which at least one surface is mechanically processed which has contact with molten material when the mold is used as intended. Furthermore, the invention relates to a continuous casting mold.
Es sind Stranggießkokillen bekannt, die sich durch eine spezielle Oberflächenausgestaltung auszeichnen, um insbesondere den Wärmeübergang vom Stahl in die Kokillenwand in einer günstigen Weise zu beeinflussen.Continuous casting molds are known which are characterized by a special surface design in order in particular to influence the heat transfer from the steel into the mold wall in a favorable manner.
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Weitere Lösungen offenbaren die
Mit den vorbekannten Maßnahmen soll ein verbessertes thermodynamisches Verhalten der Kokille und insbesondere deren Wandungen sowie eine verbesserte Einsatzfähigkeit beim Stranggießen erreicht werden. Generell wird eine gute Haftung des Gießpulvers an der Kokillenplatte und eine gleichmäßige Verteilung des Wärmestroms über die gesamte Kokille angestrebt.With the previously known measures, an improved thermodynamic behavior of the mold and in particular its walls as well as an improved usability in continuous casting are to be achieved. In general, a good adhesion of the casting powder to the mold plate and an even distribution of the heat flow over the entire mold is aimed at.
Die Dicke und die Struktur der Gießpulverschicht zwischen der Kokillenwand und der Strangschale bestimmt maßgeblich die Höhe der Wärmestromdichte zwischen Stahl und Kokille und damit die thermische Belastung sowohl der Strangschale als auch des Kokillenmaterials. Durch lokale und zeitliche Änderungen der Gießpulverschicht besonders im Bereich des Gießspiegels können deshalb starke Spannungen in der Strangschale entstehen, die besonders bei rissempfindlichen Stahlsorten zu Längsrissen führen. Aber auch die Oberfläche der Kokille wird durch wechselnde thermische Beaufschlagung starken mechanischen Belastungen ausgesetzt. Daher soll der maximale Wärmestrom im Bereich des Gießspiegels niedrig und möglichst gleichmäßig sein, um so besonders bei längsrissempfindlichen Stahlsorten die Gefahr der Rissbildung zu verringern.The thickness and the structure of the casting powder layer between the mold wall and the strand shell largely determines the amount of heat flow density between the steel and the mold and thus the thermal load on both the strand shell and the mold material. Local and temporal changes in the mold powder layer, especially in the area of the meniscus, can therefore result in strong stresses in the strand shell, which lead to longitudinal cracks, especially in steel grades that are susceptible to cracking. However, the surface of the mold is also exposed to strong mechanical loads due to alternating thermal stresses. Therefore, the maximum heat flow in the area of the meniscus should be low and as uniform as possible in order to reduce the risk of crack formation, especially in steel grades that are sensitive to longitudinal cracks.
Zusätzlich wird angestrebt, dass die Reibung zwischen den Breitseiten und den Schmalseiten der Kokille während der Schmalseitenverstellung möglichst gering ist. Schließlich wird angestrebt, dass durch eine geringe Wärmestromdichte die thermische Belastung im Gießspiegel verringert wird, was sich positiv auf die Lebensdauer der Kokille auswirken soll.In addition, the aim is for the friction between the broad sides and the narrow sides of the mold to be as low as possible during the adjustment of the narrow sides. Finally, the aim is to reduce the thermal load in the meniscus by means of a low heat flow density, which should have a positive effect on the service life of the mould.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen erreichen dieses Ziel nur teilweise bzw. mit einem relativ hohen Fertigungsaufwand.The proposed measures achieve this goal only partially or with a relatively high production cost.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Stranggießkokille sowie eine Stranggießkokille zu schaffen, mit dem bzw. mit der die genannten angestrebten Eigenschaften möglichst gut erreicht werden, wobei dies mit möglichst geringem Fertigungsaufwand und damit mit geringen Kosten erreicht werden soll.The invention is therefore based on the object of creating a method for producing a continuous casting mold and a continuous casting mold with which or with which the mentioned are desired properties are achieved as well as possible, and this should be achieved with the least possible manufacturing effort and thus at low cost.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass als letzter Arbeitsschritt bei der Herstellung der Oberfläche der Kokille eine mechanische Bearbeitung durchgeführt wird, die eine anisotrop strukturierte Oberfläche erzeugt, derart, dass die Oberfläche der Kokille in Gießrichtung eine größere Rauheit aufweist als in Richtung quer zur Gießrichtung und zeilenförmig ausgebildete und orientierte Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, die in Richtung quer zur Gießrichtung verlaufen und als Wellen ausgebildet sind, deren Wellenberge und Wellentäler in Richtung quer zur Gießrichtung verlaufen, wobei die die Höhe der Wellen zwischen 2 µm und 250 µm beträgt und wobei der letzte Arbeitsschritt ein Fräsverfahren ist.The solution to this problem by the invention is characterized in that the last step in the production of the surface of the mold is mechanical processing, which produces an anisotropically structured surface such that the surface of the mold has a greater roughness in the direction of casting than in the direction transverse to the casting direction and line-shaped and oriented elevations and depressions, which run in the direction transverse to the casting direction and are designed as waves, the crests and troughs of which run in the direction transverse to the casting direction, the height of the waves being between 2 µm and 250 µm and the last step is a milling process.
Unter Anisotropie ist zu verstehen, dass sich Oberflächencharakteristika in Abhängigkeit der Oberflächenrichtung ändern, in denen sie bestimmt werden. Bei der hier in Rede stehenden Oberfläche der Kokille heißt dies insbesondere, dass Parameter wie z. B. Rauheit in Gießrichtung gemessen andere Werte aufweisen, als senkrecht dazu, d. h. in Querrichtung zur Gießrichtung.Anisotropy means that surface characteristics change depending on the surface direction in which they are determined. In the case of the surface of the mold in question, this means in particular that parameters such as B. Roughness measured in the casting direction have different values than perpendicular to it, d. H. in the transverse direction to the pouring direction.
Die Stranggießkokille, die zumindest eine mechanisch bearbeitete Oberfläche aufweist, die bei ihrer bestimmungsgemäßen Benutzung Kontakt mit schmelzflüssigem Material hat, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche zumindest teilweise eine anisotrope Struktur aufweist, derart, dass die Oberfläche der Kokille in Gießrichtung eine größere Rauheit aufweist als in Richtung quer zur Gießrichtung, wobei die Oberfläche zeilenförmig ausgebildete und orientierte Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, die in Richtung quer zur Gießrichtung verlaufen und als Wellen ausgebildet sind, deren Wellenberge und Wellentäler in Richtung quer zur Gießrichtung verlaufen und wobei die die Höhe der Wellen zwischen 2 µm und 250 µm beträgt.The continuous casting mold, which has at least one mechanically processed surface which, when used as intended, comes into contact with molten material, is characterized according to the invention in that the surface at least partially has an anisotropic structure such that the surface of the mold has greater roughness in the casting direction than in the direction transverse to the casting direction, with the surface having linearly formed and oriented elevations and depressions that run in the direction transverse to the casting direction and are formed as waves, the crests and troughs of which run in the direction transverse to the casting direction and the height of the waves between 2 µm and 250 µm.
Die Wellen haben dabei vorzugsweise im Querschnitt im Wesentlichen eine abgerundete Form. Bewährt hat es sich, wenn die Höhe der Wellen zwischen 10 µm und 50 µm beträgt.In this case, the corrugations preferably have a substantially rounded shape in cross section. It has proven itself when the height of the waves is between 10 µm and 50 µm.
Die Höhe der Wellen auf der Oberfläche kann in Gießrichtung und/oder quer zur Gießrichtung konstant bleiben oder variabel eingestellt werden.The height of the waves on the surface can remain constant in the pouring direction and/or transversely to the pouring direction or can be adjusted variably.
Der Erfindungsvorschlag stellt also darauf ab, dass die gewünschte anisotrope Oberflächenstruktur im letzten Schritt der formgebenden, mechanischen Bearbeitung der Kokillenoberfläche erzeugt wird. Die bearbeitete Oberfläche kann dabei vorteilhaft so gestaltet werden, dass in Gießrichtung eine andere makroskopische Struktur erzeugt wird als quer zur Gießrichtung. Gleichermaßen kann auch die mikroskopische Rauheit der Oberfläche in Gießrichtung und quer dazu unterschiedlich ausgebildet sein.The proposal of the invention is therefore based on the fact that the desired anisotropic surface structure is produced in the last step of the shaping, mechanical processing of the mold surface. The machined surface can advantageously be designed in such a way that a different macroscopic structure is produced in the casting direction than transversely to the casting direction. Equally, the microscopic roughness of the surface in the casting direction and transverse to it can also be different.
Mit einer größeren Rauheit in Gießrichtung sowie einer makroskopischen Struktur der Oberfläche mit zeilenförmig quer zur Gießrichtung verlaufenden Erhöhungen wird erreicht, dass die Gießpulverschicht besonders im Bereich des Gießspiegels besser an der Kokillenplatte haftet und nicht so leicht vom Strang - vollständig oder nur lokal - abgerieben wird. Gleichzeitig kommt es sowohl durch die erhöhte Rauheit als auch durch die makroskopische Struktur der Oberfläche zu einer Reduktion und Vergleichmäßigung des Wärmestroms, was ebenfalls zu einer Verringerung der Längsrissneigung führt. Durch die Reduzierung der Wärmestromdichte im Gießspiegel wird zusätzlich die thermische Belastung der Kokillenplatte verringert, was eine höhere Standzeit der Kokillenplatten zur Folge hat.Greater roughness in the casting direction and a macroscopic structure of the surface with lines of elevations running transversely to the casting direction ensure that the mold powder layer adheres better to the mold plate, especially in the area of the meniscus, and is not easily rubbed off the strand - completely or only locally. At the same time, both the increased roughness and the macroscopic structure of the surface lead to a reduction and smoothing of the heat flow, which also leads to a reduction in the tendency for longitudinal cracks. By reducing the heat flow density in the meniscus, the thermal load on the mold plate is also reduced, which results in a longer service life of the mold plates.
Von Vorteil ist es weiterhin, dass die gewünschte Oberflächenstruktur während der mechanischen, spanabhebenden Bearbeitung der Kokillenoberfläche entsteht. Das bedeutet, dass weitere Bearbeitungsschritte, wie z. B. das Einbringen von Nuten in die Oberfläche, das Beschichten der Oberfläche im Gießspiegelbereich oder das Aufrauen der Oberfläche durch Sand- oder Kugelstrahlen, nicht erforderlich sind, was den Erfindungsvorschlag wirtschaftlich macht. Damit kann die vorteilhafte anisotrope Oberflächenstruktur ohne großen Aufwand nicht nur bei der Fertigung der Kokillen, sondern auch bei jeder Überarbeitung der Kokillenoberfläche erzeugt werden, was in gewissen zeitlichen Abständen zu erfolgen hat.It is also advantageous that the desired surface structure is created during the mechanical, chip-removing processing of the mold surface. This means that further processing steps, such as B. the introduction of grooves in the surface, the coating of the surface in the meniscus area or the roughening of the surface by sand or shot blasting, are not required, which makes the proposed invention economical. In this way, the advantageous anisotropic surface structure can be produced without great effort not only during manufacture of the molds, but also whenever the mold surface is reworked, which has to be done at certain time intervals.
Durch die Gestaltung der Kokillenoberflächen in der beschriebenen Weise mit quer zur Gießrichtung orientierten makroskopischen Erhöhungen bzw. durch eine Rauheit, die in Gießrichtung größer ist als quer zu ihr, wird bei Kokillen, die aus einzelnen Kokillenplatten bestehen (z. B. Bramme, Dünnbramme) zusätzlich auch die Reibung zwischen Breit- und Schmalseiten bei der Schmalseitenverstellung reduziert.Due to the design of the mold surfaces in the manner described with macroscopic elevations oriented transversely to the casting direction or through a roughness that is greater in the casting direction than transversely to it, in the case of molds that consist of individual mold plates (e.g. slabs, thin slabs) in addition, the friction between the wide and narrow sides is reduced when the narrow side is adjusted.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawing an embodiment of the invention is shown.
Es zeigen:
-
1 schematisch eine Kokillenplatte mit anisotroper Oberfläche sowie die Oberflächentopologie in vergrößerter Darstellung, -
2 schematisch das Profil der Oberfläche der Kokillenplatte in dreidimensionaler Darstellung und -
3 den vergrößert dargestellten Schnitt A-B gemäß1 .
-
1 schematic of a mold plate with an anisotropic surface and the surface topology in an enlarged view, -
2 schematically the profile of the surface of the mold plate in three-dimensional representation and -
3 according to the section AB shown enlarged1 .
In
Die Kokillenplatte ist hierbei mit einer Vielzahl von Erhöhungen und Vertiefungen versehen, die in
Alternativ kann die gewünschte Oberflächenstruktur auch durch ein Schleifverfahren hergestellt werden. Hierzu kann ähnlich wie beim Fräsen die Oberfläche zeilenförmig geschliffen werden. Die Form der wellenartigen Erhöhungen und Vertiefungen kann dabei durch die Oberflächenkontur der Schleifscheibe oder durch den Anstellwinkel der Schleifscheibe zur Plattenoberfläche erzeugt werden.Alternatively, the desired surface structure can also be produced using a grinding process. Similar to milling, the surface can be sanded in rows for this purpose. The shape of the wave-like elevations and depressions can be generated by the surface contour of the grinding wheel or by the angle of the grinding wheel to the plate surface.
Die Höhe H der zeilenförmig orientierten Erhöhungen und Vertiefungen ist in
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Stranggießkokillecontinuous casting mould
- 22
- Oberflächesurface
- 33
- Wellenstruktur wave structure
- GG
- Gießrichtungpouring direction
- Richtung quer zur GießrichtungDirection transverse to the pouring direction
- HH
- Höhe der Wellenheight of the waves
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