Kokille mit Beschichtung

Die Erfindung betrifft eine Kokille mit trichterförmigem Eingießbereich zum Gießen von flüssigem Metall, mit einer Kokillenwand, die eine Heißseite aufweist, die mit dem flüssigen Metall in Kontakt steht, und einer Beschichtung auf der Heißseite.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Beschichten einer derartigen Kokille.

Stranggießkokillen werden auf der Kokillenheißseite und insbesondere im Badspiegelbereich hohen Temperaturbeanspruchungen unterworfen. Bei Dünnbrammenanlagen mit Gießgeschwindigkeiten bis zu 10 m/min führen zu hohen und unterschiedlichen Kokillenwandtemperaturen auf der Heißseite über die Gießbreite insbesondere im Badspiegelbereich der Trichterkokille zu einer ver- kürzten Kokillenstandzeit. Zur Erhöhung der Standzeit gehört es zum Stand der Technik, Kokillen auf der ganzen Fläche, die mit dem flüssigen Metall in Kontakt kommt, z.B. mit Nickel zu beschichten. Bedingt durch die hohe Temperaturbelastung entstehen in der Beschichtung Risse und die Beschichtung platzt ab.

Die DE 100 03 827 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Kokille aus Kupferwerkstoffen für Stahlstranggießanlagen mit einer verschleißfesten Beschichtung auf den den Formhohlraum begrenzenden, formgebenden Flächen, wobei die verschleißfeste Schicht aus zumindest einer amorphen Kohlenstoffschicht besteht.

Stranggießkokillen zum Stranggießen von Stahl oder anderen Metallen mit einer Beschichtung oder einer Verstärkung sind in DE 37 27 424 A1 , DE 26 25 914 B2, DE 34 15 050 A1 , DE 32 18 100 C2, DE 100 62 490 A1

In der DE 40 39 230 C2 ist ein Verfahren zum Beschichten einer in einer

Stranggießanlage eingesetzten Durchlaufkokille mit einem oberflächenharten

Material angegeben, insbesondere zum Beschichten einer Kokille für eine Brammen - Stranggießanlage bis zu 300 mm Brammendicke bzw. für eine Band - Stranggießanlage bis zu 60 mm Banddicke, deren Konstruktionswerkstoff aus Kupfer oder eine Kupferlegierung besteht, wobei die die Metallschmelze führenden Innenflächen der Kokille vom Eingießbereich bis zum Austrittsbe- reich und ggfs. quer dazu in Flächenbereichen bzw. in Flächensegmenten nach Maßgabe der schleißenden Beanspruchung und / oder nach Maßgabe der Wärmeleitfähigkeit und / oder nach Maßgabe des thermischen Ausdehnungskoeffizienten beschichtet werden, wobei das oberflächenharte Material Platin ist, welches auf die Kokilleninnenflächen mittels Sprengplattieren aufgetragen wird.

Aus der DE 44 02 046 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Kupferwerkstoffen mit einer Schutzschicht bekannt, wobei der Kupferwerkstoff mit einer Deckschicht versehen wird. Anschließend wird im Bereich einer Auftragfläche die Schutzschicht durch Zufuhr von Schutzschichtkomponenten und deren Aufschmelzen mit Laserstrahlung aufgetragen und durch ein im wesentlichen im Bereich der Auftragfläche erfolgendes Anschmelzen des Kupferwerkstoffes mit diesem verbunden.

DE 195 20 149 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein thermisches Beschichtungsverfahren zur Herstellung von millimeterhohen Schichten auf Werkzeugen, Bauteilen oder Substraten, bei dem einem Substratwerkstoff ein Zusatzwerkstoff zugefügt und mit Hilfe eines Laserstrahls aufgeschmolzen wird, um eine fest haftenden Bindung zwischen Substrat und Zu- satzwerkstoff zu erzielen. Dabei wird zusätzlich zum Substrat eine glattwandige Kokille verwendet, die gemeinsam mit dem Substrat den schmelzflüssigen Zusatzwerkstoff in mindestens zwei, in der Regel vier Seiten gegen ein Verlaufen stützt, wobei durch eine / oder zwei der verbleibenden Seiten der Zusatzwerkstoff und die Laserstrahlung zugeführt werden und durch Relativbewegung zwi- sehen dem Laserstrahl und der Zusatzwerkstoffzufuhr einerseits und dem Sub-

strat andererseits eine endkonturnahe, glatte Beschichtung auf dem Substrat entsteht.

Kokillen, deren Seitenwände eine Beschichtung aufweisen, sind weiterhin aus JP 04 157 181 , JP 08 013 134, JP 61 272 364, JP 09 248 828, JP 10 030 154 und JP 05 104 536 bekannt.

Aus der DE 197 56 164 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kokillenkörpers mit einer Verschleißschutzschicht bekannt, bei der die Verschleißschutzschicht in Gießrichtung eine konstante Dicke aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die Dicke der Verschleißschutzschicht in Gießrichtung zunimmt. Hierdurch wird aber die Wärmeabfuhr ungünstig beeinflusst.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kokille mit einer Beschichtung anzugeben, bei der die Kokillenwandtemperatur auf der Heißseite über die Gießbreite insbesondere im Badspiegelbereich vergleichmäßigt wird, wodurch die Oberflächenqualität weiter verbessert wird, und die Kokillenstandzeit weiter erhöht und die Kokillenkosten pro Tonne Stahl gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Kokille mit einer Beschichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 in einem übergangsbereich von dem trichterförmigen Eingießbereich zu den Parallelbereichen die Dicke der Beschichtung geringer als im Eingießbereich und im Parallelbereich ist.

Weitere Ausgestaltungen der Kokille ergeben sich aus den diesbezüglichen Unteransprüchen.

Durch die im übergangsbereich vom Trichter zu den seitlichen Parallelbereichen dünner werdende Dicke der Beschichtung wird die Temperatur der Heißseite der Kokille insbesondere horizontal vergleichmäßigt und die Oberflächen- qualität des gegossenen Bandes weiter verbessert und die Standzeit der Kokille erhöht.

Als Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass im übergangsbereich von dem trichterförmigen Eingießbereich zu den seitlichen Parallelbereichen die Dicke der Beschichtung geringer als im Eingießbereich und im Parallelbereich sind. Damit wird die strömungsbedingte höhere Oberflächentemperatur im über- gangsbereich vergleichmäßigt. Bei gleicher Dicke der Beschichtung ist im Ll- bergangsbereich eine höhere Oberflächentemperatur vorhanden. Eine gleichmäßige horizontale Oberflächentemperaturverteilung ist eine Voraussetzung für eine fehlerfreie Strangoberfläche.

Vorteilhaft ist ferner, wenn die Beschichtung im Badspiegelbereich eine

Schichtdicke von 2 bis 30 μm aufweist und / oder die Beschichtung aus mindestens zwei Beschichtungslagen mit unterschiedlichen Eigenschaften - wie sehr geringe Wärmeleitfähigkeit, sehr hohe Haftfähigkeit, Thermoschock beständig - besteht.

Die Beschichtung kann mit unterschiedlichen Verfahren wie dem Flammspritzen, welches sich differenziert in das Drahtflammspritzen u.a. für Nickelschichten und das Pulverflammspritzen u.a. für keramische Schichten, aufgebracht werden.

Auch ist es möglich, diese Beschichtung mit Hilfe des gasstabilisierten Plasmaspritzen, welches sich u.a. für hochschmelzende Materialien oder keramische Werkstoffe eignet oder das wasserstabilisierte Plasmaspritzen, welches u.a. für dickere keramische Schichten bis zu 10 mm angewandt wird, aufzubrin- gen.

Außerdem kann auch das Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren angewandt werden, welches u.a besonders für Spritzwerkstoffe mit hartmetallischen Zusatzwerkstoffen geeignet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von schematischen

Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht den trichterförmigen Eingießbereich einer Kokille;

Fig. 2 in Vorderansicht eine Kokillenwand mit Eingießbereich mit einer rechteckign Trichterform; und

Fig. 4 in geschnittener Seitenansicht eine Kokillenwand mit Beschich- tung.

Eine Kokille 1 besteht gemäß Fig. 1 aus vier Kokillenwänden 2, 3, 4, 5, beispielsweise zwei gegenüberliegenden Breitseitenwänden 2, 3 und zwei seitlich zwischen den Breitseitenwänden 2, 3 angeordneten Schmalseitenwänden 3, 4. Die Breitseitenwände 2, 3 weisen einen an der Kokillenoberkante 6 beginnen- den gewölbten trichterförmigen Eingießbereich 7 auf, der zu den Schmalseiten 3, 4 und in Gießrichtung 8 (siehe Figur 2) auf das Format des gegossenen Stranges reduziert ist.

Figur 2 zeigt eine Kokillenwand 2 in Vorderansicht. Der Eingießbereich 7 besitzt die Form eines Rechtecks. Andere Formen wie Trapez, Parabel usw. sind denkbar. Der trichterförmige Eingießbereich 7 geht in einen Parallelbereich 11 über und bildet dabei einen übergangsbereich 10. Die Gießrichtung 8 erstreckt sich von der Kokillenoberkante 6 zur Kokillenunterkante 9.

Eine Beschichtung 12 der Kokille 1 ist in geschnittener Seitenansicht in Figur 3 dargestellt. Die Beschichtung 12 erfolgt auf der Kokillenwand 2 an der Oberfläche, die mit dem heißen Metall in Berührung kommt.

Bezugszeichenliste

1 Kokille

2 Breitseitenwand

3 Beitseitenwand

4 Schmalseitenwand

5 Schmalseitenwand

6 Kokillenoberkante

7 Eingießbereich

8 Gießrichtung

9 Kokillenunterkante

10 übergangsbereich

11 Parallelbereich

12 Beschichtung