DE4007647C2 - Verfahren zur Herstellung einer Kokille für das Stranggießen von Stahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kokille mit rechteckigem Innenformat sowie mit gebrochenen Innen­ kanten für das Stranggießen von Stahl entsprechend der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Ein derartiges Verfahren ist nach der DE 33 36 373 A1 bekannt. Bei diesem, vor allem für die Herstellung von Brammen vorgesehenen Ver­ fahren kommt es vor allem darauf an, daß zwischen einem mit Nickel beschichteten, unteren Abschnitt der Kokille und einem oberen, nicht beschichteten Abschnitt ein stufenloser Obergang besteht, so daß zwischen Beschichtung und der Kupferwand insbesondere kein flüssiger Stahl eindringen kann. Die galvanische Vernickelung wird dabei nach ihrer Aufbringung auf das vorgesehene Innenmaß der Kokille zurückgeschliffen. Die verbesserten Verschleißeigenschaften der Beschichtung sowie deren angepaßtes thermisches Verhalten kön­ nen bei diesem Verfahren vorteilhaft auf die Qualität des Strang­ gußerzeugnisses einerseits und die Haltbarkeit der Kokille anderer­ seits abgestimmt werden.

Die Innenkanten der mit rechteckigem Querschnitt ausgeführten Kokillen werden nach dem bekannten Stand der Technik gebrochen, so daß die. Kokillenecken von jeweils zwei stumpfen Winkelkanten ge­ bildet werden. Dazwischen liegt ein Kokillenrand, dessen Abmessung vor allem bei Kokillen für das Gießen von Vorblock-Formaten wegen deren geringen Kantenlängen auf die Querschnittsabmessungen von er­ heblichem Einfluß ist. Die Schmalseiten und Breitseiten sind mit ihren Ecken ineinander gefugt, wobei in der Regel die Schmalseiten eine Nut haben, auf welcher eine Feder der Breitseiten aufliegen kann. Mittels eckseitiger Schraubverbindungen werden die Kokillen­ wände gegeneinander derart verspannt, daß sie gegen den Austritt von Stahl zuverlässig abgedichtet sind. Ohne Ausbildung der Seiten­ ränder durch Kantenbruch wäre die Gefahr des Austretens von flüs­ sigem Stahl bzw. der Ablösung der Nickelbeschichtung erheblich. Andererseits verursacht der Kantenbruch aber auch Probleme bei der Vernickelung, denn im Bereich der Knickkante wird die Vernickelung nur sehr schwer angenommen. Dies führt dazu, daß bei Vernickelung der hierfür vorgesehenen Fläche eine gleichmässige Dicke erreicht wird, von der indes der Bereich der Knickkante abweicht, indem hier nur eine unvollständige Beschichtung zustandegekommen ist.

Sofern die Beschichtung im Bereich der Winkelkante nur unzureichend stark ist, läßt sich eine solche Kokille im Betrieb nicht ein­ setzen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zu Grunde, das einleitend bezeichnete Verfahren dahingehend weiterzu­ entwickeln, daß auch im Bereich der Knickkante eine von der me­ chanischen Abtragung erfaßte Nickelschicht derart besteht, daß ins­ gesamt, also unter Einschluß der Bereiche der Knickkanten, zu den Innenwandseiten bzw. den abgewinkelten Rändern planparallele Ober­ flächen bei der mechanischen Abtragung entstehen. Diese genau definierten Innenflächen sollen einerseits zu einem Strangguß­ material mit sauberer Oberfläche führen, während andererseits hier­ durch die Haltbarkeit der Kokille erheblich gesteigert werden soll.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch die in den Patent­ ansprüchen gemachten Vorschläge.

Da die Bedingung einzuhalten ist, daß die Innenflächen der be­ schichteten Kokille planparallel zu den entsprechenden Seiten- und Randflächen verlaufen, führt dies notwendigerweise zunächst dazu, daß sich in den Randbereichen, die in der erfindungsgemäßen Weise "angehoben" sind, zumindest nach der mechanischen Abtragung dünnere Schichten ergeben als in den darin angrenzenden Abschnitten. Das Auftreten derartiger Dickenunterschiede stellt sich dem Fachmann zunächst als eine unerwünschte Erscheinung da, die er eher bemüht ist zu vermeiden. Demzufolge erscheinen auch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Merkmale, die zu einer derartigen Änderung im Dickenmaß der Nickelschicht führt, zunächst wenig geeignet, die Aufgabenstellung der Erfindung zu lösen.

Dennoch führt die Erfindung zu einer erheblichen Verbesserung im Vergleich zu einer Nickelbeschichtung bei in herkömmlicher Weise abgekanteten Randbereichen der Kokillenwände, denn dabei ist die Nickelbeschichtung in den Kantenbereichen so stark eingeschnürt, daß selbst nach der mechanischen Abtragung die Kantenbereiche noch keine füllende Abscheidungsdicke besitzen. Das erfindungsgemäße "Anheben" der Kantenbereiche führt zur Aufhebung der genannten Ein­ schnürung in einem solchen Ausmaß, daß eine füllende Beschichtungs­ dicke auch nach der Abtragung im benannten Kantenbereich besteht.

Die Anhebung kann einerseits durch einen nochmaligen Kantenbruch herbeigeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, hierfür eine Anrundung mit einem entsprechend großen Rundungsradius zu wählen. Zweckmäßig ist der Rundungsradius 1,5-fach größer als die Rundungsradien, die sonst im Eckbereich verwendet werden. Bei­ spielsweise bestehen Innenkanten bei angrenzenden Kokillenwänden, an welche die durch den Kantenbruch erzeugten Randkanten dazuge­ hörigen Kokillenwände dichtend angepreßt werden müssen. Ein an dieser Stelle vorgesehener Rundungsradius von 10 mm würde also be­ dingen, daß die Anrundung der Winkelkanten in der erfindungsgemäßen Weise mit einem Rundungsradius von 15 mm durchgeführt werden müßte.

Die Beziehung eines 1,5-fach größeren Rundungsradius besteht auch gegenüber den Anrundungen, die bei einer nur teilweise vorgenom­ menen Nickelbeschichtung den Übergang von der abgetragenen Kokil­ lenfläche, die also zu beschichten ist, zu der unbehandelt ge­ bliebenen Fläche bilden.

Da in der erfindungsgemäßen Weise Anrundungsflächen mit unter­ schiedlichen Radien aneinanderangrenzen können, wird dieser Über­ gang nach einem weiteren Merkmal allmählich derart ausgebildet, daß sich stoßfreie Flächenübergänge ergeben.

Der größere Rundungsradius, wie er vorstehend angesprochen ist, führt im Ergebnis dazu, daß die Auskehlung der Knickkante ent­ sprechend flacher ausfällt. Dank dieser geringeren Tiefenlage wird die sich abscheidende Nickelschicht auf das höhere Niveau ange­ hoben, so daß sie nach der mechanischen Abarbeitung zwar örtlich dünner ist, oberflächlich aber auf gleichem Niveau wie die übrige Oberbeschichtung liegt.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt bei einer Nickelbeschichtung im Bereich einer üblichen Winkelkante,

Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt wie Fig. 1, jedoch bei einer erfindungsgemäß gestalteten Winkelkante,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Kokille mit Quer­ schnittsansichten A-A, B-B und C-C, und

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine beschichtete Ko­ kille.

Fig. 1 stellt im stark vergrößerten Maßstab die mit der Feder 1 ausgeführte Kokillenplatte 2 dar. Die Kokillenseite 3 ist mit Nickel zu beschichten und danach dem flüssigen Stahl zugekehrt. Der abge­ schrägte Rand 4 schließt sich an sie an. Zwischen der Kokillenseite 3 und dem abgeschrägten Rand 4 verläuft die Winkelkante 5. Der Zu­ sammenbau mit einer anderen Kokillenwand setzt voraus, daß eine Nut besteht, die zur Feder 1 paßt. Schematisch ist dies in Fig. 4 ver­ anschaulicht. Man erkennt die beiden sich gegenüberliegenden Kokil­ lenwände 2, von deren Federn eine mit 1 bezeichnet ist. Die Feder 1 wird auf ihrer Innenseite vom Rand 4 begrenzt, während die Kanten der angrenzenden Kokillenwände 6 mit Nuten 7 versehen sind, die den Federn 1 entsprechen. Mittels Schraubverbindungen 8 sind die Kokil­ lenwände gegeneinander verspannt, so daß sich ein abgedichteter Kokilleninnenraum ergibt.

Innenseitig sind die Kokillenseiten mit einer Nickelschicht 9 ver­ sehen, deren Aufbau in vergrößertem Maßstab die Fig. 1 und 2 zeigen. Zunächst sei auf die Ausbildung der Nickelschicht bei in üblicher Weise abgekanteten Seitenrändern 4 Bezug genommen.

Die sich in Durchlaufrichtung des flüssigen Stahls erstreckende Winkelkante 5 führt bei der Beschichtung mit Nickel zu einer Ein­ schnürung 10, die sich auch auf den an die Winkelkante 5 an­ schließenden Bereich erstreckt. Die Nickelbeschichtung steigt im Beschichtungsabschnitt 11 jedoch kissenartig an, um schließlich in größerer Entfernung von der Winkelkante 5 die vorgesehene Abschei­ dungsstärke 12 zu erreichen. Wenn sodann eine mechanische Abtragung auf die Sollstärke 13 vorgenommen wird, um die Arbeitsfläche 14 auszubilden, ergibt sich im Bereich der Winkelkante 5 eine Be­ schichtungslücke 15. Lediglich durch weitergehendes Zurückschleifen der Arbeitsfläche oder aber durch eine erheblich stärkere Beschich­ tung mit Nickel könnte die Beschichtungslücke 15 vermieden werden. Im einem Falle wäre jedoch die verbleibende Stärke der Beschichtung zu dünn, während sie im anderen Falle zwar nicht zu dünn wäre, aber mit beträchtlichen Materialverlust und Zeitaufwand verbunden wäre.

An dieser Stelle schafft die Erfindung Abhilfe, indem entsprechend Fig. 2 der Bereich der Winkelkante 5, wie er jetzt lediglich ge­ strichelt wiedergegeben wurde, eine Anhebung 16 erfährt, so daß sich zwar im Vergleich zur übrigen Beschichtung eine dünnere Ab­ scheidung ergibt, jedoch gestattet es diese Abscheidungsstärke, daß eine anschließende mechanische Abtragung mit herabgesetztem Material- und Zeitaufwand durchgeführt werden kann, die im Bereich des Übergangs in Form der Kokillenseite 3 in den Rand 4 keine Be­ schichtungslücken mehr aufweist.

Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt bei einer Kokillenwand die Kokillenseite 3 mit den angrenzenden, abgekanteten Rändern 4. Die Höhe der Beschichtung reicht bis zur Linie 16, jedoch kann die Kokillenwand auch im Umfang ihrer gesamten Höhe der Beschichtung unterzogen werden. Die Winkelkante 5 erstreckt sich in vertikaler Richtung. Ihre Anrundung ist mit einem Rundungsradius vom 1,5-fachen Betrag des sonst bei der Anrundung vorgesehenen Run­ dungsradius ausgeführt. Dies ergibt sich aus den zu Fig. 3 ge­ hörenden Querschnittsdarstellungen A-A, B-B und C-C, wie sie im rechten Teil der Fig. 3 wiedergegeben sind. Während A-A die Anrun­ dung der horizontalen Übergangskante vom beschichteten Bereich in den unbeschichteten Bereich am Rand 4 der Kokillenseite 3 dar­ stellt, zeigt der Querschnitt B-B den Übergang vom beschichteten zum unbeschichteten Abschnitt bei der Kokillenseite 3. Für beide Übergänge findet eine Anrundung mit dem Radius 10 r statt. Die im Kreisbild wiedergegebene Querschnittsdarstellung C-C bezieht sich indes auf die vertikal verlaufende Winkelkante 5. Für diese ist eine Anrundung mit dem Betrag 15 r erfolgt, wie die Querschnitts­ darstellung C-C zeigt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer Kokille von rechteckigem Format mit gebrochenen Innenkanten für das Stranggießen von Stahl, wo­ bei mindestens der auslaufseitige Teil in einem mechanisch abge­ tragenen Abschnitt der Innenwandung eine galvanische Nickelbe­ schichtung erfährt, deren Dicke geringfügig über der für den be­ trieblichen Einsatz vorgesehenen, endgültigen Dicke liegt, auf deren Maß die Nickelbeschichtung mechanisch abgearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei den mit durch Kantenbruch abgeschrägten Rändern ausgeführten Kokillenseiten der Bereich der Winkelkante zwischen Kokillenseite und abgeschrägtem Rand mit der Maßgabe in Richtung auf das Innere der Kokille angehoben ist, daß sich im Bereich der Winkelkante nach der Ab­ tragung der Nickelschicht eine geringere Dicke als in den darin angrenzenden Bereichen der Kokillenseite und des Randes ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Winkelkanten durch Anrundung ange­ hoben wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anrundung mit einem Rundungsradius ausgeführt wird, der 1,5-fach über den Rundungsradien der Innen­ kanten liegt, welche die angrenzenden Kokillenwände mit der zur dichtenden Anpressung an die Ränder der gleichen Kokillenseiten anrunden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anrundung mit einem Rundungsradius ausgeführt ist, der 1,5-fach über dem Rundungsradius liegt, mit welchem bei einer Nickelbeschichtung bis nur zu einem Teil der Kokillenhöhe der Übergang von der hierzu abge­ tragenen Fläche in die unbehandelt gebliebene Fläche an­ gerundet ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von mit unterschiedlichem Krümmungs­ radius angerundeten Flächen der Wechsel des Krümmungs­ radius allmählich derart ausgeführt wird, daß sich stoß­ freie Flächenübergänge ergeben.