Beim Stranggiessen von Knüppel-und kleinen Vorblockformaten werden heute fast ausschliesslich Rohrkokillen verwendet, deren Formhohlraum durch ein Ko- killenrohr definiert ist. Solche Kokillenrohre bestehen in der Regel aus einem durch eine Vielzahl kostspieliger Operationen hergestellten Rohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer Wandstärke von 8-25 mm. Kokillenrohre aus Kupfer oder einer Kupferlegierung werden in der Regel kaltgezogen, um ei- ne Verfestigung zu erzielen, die dem Kokillenrohr die erforderliche Festigkeit gibt. Neben den Materialkosten treiben insbesondere die Massnahmen zur Ver- festigung des Werkstoffs und zur Formgebung die Herstellungskosten in die Hö- he. Das Kokillenrohr ist im Formhohlraum mit einem Giesskonus versehen und ist auf der Aussenseite mit einer glatten Wand bzw. mit glatten Wänden verse- hen. Der Formhohlraum ist in vielen Fallen mit galvanisch aufgetragenen Ueber- zügen aus Chrom und Nickel ausgestattet.

Zur Kühlung solcher Rohrkokillen wird Wasser mit hoher Geschwindigkeit, z. B. mit 6-14 m/s, auf der Aussenseite des Kupferrohres in einem Wasserspalt durchgepresst. Für eine gleichmässige Kühlung des Kupferrohres ist ein Was- serspalt mit regelmässiger Wasserspaltbreite erforderlich. Der Wasserspalt wird einerseits durch das Aussenmass des Kupferrohres und anderseits durch einen auf dieses Aussenmass abgestimmten Wassermantel bestimmt.

Die Kupferrohre stellen beim Stranggiessen von Knüppel-und Vorblockformaten Verschleissteile dar, die nach 120-200 Güssen wegen Kratzern, Verzug etc. er- setzt werden müssen. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit sind verschiedene Verfahren bekannt geworden, die alle zum Ziel haben, solche kostspielige Kup- ferrohre einer zweiten und eventuell dritten Verwendung zuzuführen.

Das Verschleissbild solcher Kokillen ist in der Regel im Badspiegelbereich durch Verzug und Rissbildung, hervorgerufen durch die hohe thermische Beanspru- chung, und in der unteren Kokillenhälfte durch abrasiven Verschleiss und Krat- zer gekennzeichnet. Werden solche Fehler im Formhohiraum durch spanabhe- bende Bearbeitung entfernt, so vergrössert sich der Formhohlraum, und das Querschnittmass der gegossenen Stränge wird grösser.

Um solche Vergrösserungen des Strangquerschnittes zu vermeiden, ist das Ex- plosionsverformen von Kokillenrohren auf einen auf das Formhohlraummass ab- gestimmten Dorn bekannt geworden. Auch andere Pressverfahren zum Zurück- formen der ausgeweiteten Rohre sind bekannt geworden. Alle diese Rückfor- mungsverfahren, wie Explosions-oder Pressrekalibrierung, weisen als gemein- samen Nachteil eine Verkleinerung des Aussenquerschnittes des Kokillenrohres auf. Durch diese Querschnittsverkleinerung wird der Wasserspalt zwischen Ko- killenrohr und Wassermantel unkontrolliert vergrössert, was wiederum einen nachteiligen Einfluss auf die Kühlung der Kokille ausübt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik beschriebe- nen Nachteile auszuschalten und insbesondere den Kokillenaufbau für Rohrko- killen neu so zu gestalten, dass die kostspielige Herstellung von Knüppel-und Vorblockkokillen mit kaltgezogenen Rohren aus Kupfer oder Kupferlegierungen vermieden werden kann. Ein weiteres Ziel wird in einem Kokillenaufbau ge- sehen, der eine wesentlich längere Lebensdauer aufweist und durch Rekalibrie- rung wieder auf Soll-Abmessungen im Bereich des Formhohlraums bringbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die Summe der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemässen Kokille ist es möglich, die im Stand der Technik be- schriebenen Nachteile bei Rohrkokillen zu überwinden und die kostspielige Her- stellung von Knüppel-und Vorblockkokillen aus kaltgezogenen Kupferrohren zu vermeiden. Falls die Beschichtung erneuerbar ist, so ist es möglich, den Be- schichtungsträger so oft wie gewünscht neu zu beschichten, ohne dabei Giess- parameter wie Strangformat oder Wasserspalt zu verändern. Durch die gegebe- ne Freiheit in der Gestaltung und der Werkstoffwahl des Beschichtungsträgers kann die Wärmeleistung der Kokille spezifischen Bedürfnissen leicht angepasst werden. Auch die Beschichtung, die als Dickschicht eingebracht und mit einer vorzugsweise spanabhebenden Bearbeitung auf das Formhohtraum-Sotimass gebracht wird, kann, bezüglich Kühlleistung und, wenn erwünscht, auch bezüg- lich Verschleiss den spezifischen Erfordernissen beim Stranggiessen in Abhän- gigkeit von den Stranggiessparametern, beispielsweise der Giesstemperatur bzw. der Stahlzusammensetzung, angepasst werden. Es ist vorausgesetzt, dass die Beschichtung bei der Giesstemperatur eine angemessene Warmfestigkeit aufweist.

Bei den Rohrkokillen hat das Kokillenrohr einerseits eine hohe Wärmeleistung und andererseits die erforderliche Standfestigkeit zu gewährieisten. Als Mass für die Standfestigkeit wird die Standzeit während des Giessbetriebes angesehen.

Zur Standfestigkeit eines Kokillenrohres tragen zumindest zwei Faktoren bei. Die Standfestigkeit eines Kokillenrohres wird zum einen bestimmt durch sein Vermö- gen, der hohen thermischen Belastung im Giessbetrieb, bedingt durch den Kon- takt mit einer Schmeize auf der Innenseite bei einer gleichzeitigen intensiven Kühlung auf der Aussenseite, zu widerstehen. Die Standfestigkeit eines Kokillen- rohres ist weiterhin bestimmt durch sein Vermögen, den mechanischen Bean- spruchungen im Giessbetrieb zu widerstehen. Um eine hinreichende Formstabi- litât des Kokillenrohres zu ermöglichen, muss seine Druckfestigkeit so dimensio- niert sein, dass es dem Druck des Kühlwassers standhält, zumal der Druck des Kühiwassers praktisch auf den gesamten äusseren Mantel des Kokillenrohres einwirkt, während auf der Formhohlraumseite oberhalb des Giessspiegels kein entsprechender Gegendruck vorhanden ist und lediglich von der Schmelze ein mit dem Abstand vom Giessspiegel wachsender Gegendruck bewirkt wird. Kup- ferrohre, die trotz der thermischen und mechanischen Belastungen im Giessbe- trieb eine akzeptable Standfestigkeit zeigen sollen, haben gewöhnlich-je nach Giessformat-Wandstärken von 8-25 mm. Mit zunehmender Wandstärke wird auch bei hochwärmeleitfähigen Werkstoffen die Wärmeleistung reduziert. Bei der erfindungsgemässen Kokille besteht die Freiheit, die Erfordernisse hinsicht- lich der Wärmeabfuhr und der Standfestigkeit des den Formhohlraum bildenden inneren Körpers unabhängig voneinander zu optimieren durch die Wahl geeig- neter Materialien für den Beschichtungsträger einerseits und die Beschichtung andererseits. Beispielsweise kann der Beschichtungsträger so ausgelegt wer- den, dass er für eine hohe mechanische Festigkeit des inneren Körpers sorgt und somit die gewünschte Standfestigkeit des inneren Körpers gewährleistet, während die Beschichtung hinsichtlich der thermischen Eigenschaften und der Dicke geeignet gewähtt werden kann, um die Wärmeabfuhr des inneren Körpers zu optimieren. Ein Beschichtungsträger, der aus einem Material mit erhöhter me- chanischer Festigkeit gefertigt ist, kann eine reduzierte Wandstärke aufweisen und deshalb eine Erhöhung der Wärmeleistung der Kokille ermöglichen. Vor- ausgesetzt, die Beschichtung ist erneuerbar, dann kann durch wiederholte In- standsetzung eine wesentlich längere Standzeit der Kokille erreicht werden.

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, den Beschichtungsträger aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, beispielsweise aus der als Anticorodal WN 6082 bekannten Legierung AIMgSi1, zu fertigen. Aluminium oder Aluminium-

Legierungen weisen eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 130-220 W/mK auf. Da sich der Beschichtungsträger im Giessbetrieb immer in einem endlichen, durch die Dicke der Beschichtung gegebenen Abstand von einer in den Form- hohlraum eingebrachten Schmeize befindet und der innere Körper ausserdem gekühit ist, kann ein aus Aluminium bzw. einer Aluminium-Legierung gefertigter Beschichtungsträger im Giessbetrieb auf einer Temperatur gehalten werden, bei der Aluminium bzw. Aluminium-Legierungen eine besonders hohe Festigkeit aufweisen. Weiterhin sind verfestigte Formteile aus Aluminium bzw. einer Alumi- niumlegierung verhältnismässig kostengünstig herstellbar, beispielsweise durch Strangpressen.

Die Beschichtung kann den spezifischen Erfordernissen beim Stranggiessen in Längsrichtung der Kokille variiert und auch hinsichtlich verschiedener zu gie- ssender Stahlsorten angepasst werden. Vorzugsweise wird für die Beschichtung mindestens im oberen badspiegelnahen Bereich ein hochwärmeteitfähiger Werkstoff, beispielsweise Kupfer bzw. eine Kupferlegierung mit einer Wärme- leiffähigkeit von 200-400 W/mK, gewähit. Im unteren Bereich des Formhohl- raums sind auch härtere Beschichtungen, beispielsweise aus Nickel, denkbar.

Um zu erreichen, dass der Beschichtungsträger im Giessbetrieb nicht überhitzt und selbst unter extremen Bedingungen ein hohes Mass an Festigkeit und Formstabilität zeigt, ist die Beschichtung als Dickschicht mit einer Dicke von 0.5- 5 mm, vorzugsweise 1-4 mm, ausgeführt. Eine solche Beschichtung kann gal- vanisch oder durch Plattieren oder mittels thermischem Spritzen, beispielsweise Flammspritzen oder Plasmaspritzen, hergestellt und durch eine Bearbeitung mit einer Oberfläche versehen werden, die der gewünschten Form des Formhohl- raums mit der erforderlichen Genauigkeit entspricht.

Bei der Wahl des Werkstoffes für die Beschichtung können neben der Wärme- leistung oder der Verschleissfestigkeit auch Fragen der Schmierung des ent- stehenden Stranges berücksichtigt werden. Es wird deshalb vorgeschlagen, ge- mäss einem Ausführungsbeispiel, in die Beschichtung ein Schmiermittel zur Schmierung der Strangschale einzulagern. Als Schmiermittel werden solche auf Molybdän-und/oder Wolframbasis, vorzugsweise MoS2 und/oder WS2, vorge- schlagen.

Je nach Wahl der Werkstoffe für den Beschichtungsträger und für die Beschich- tung sind gleiche oder sogar höhere Wärmeleistungen als bei der klassischen,

im Stand der Technik beschriebenen Kokille erreichbar, auch wenn die Wärme- leitfähigkeit des Beschichtungsträgers niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung. Die für den Wärmedurchgang massgebenden Wandstärken, ins- besondere des Beschichtungsträgers, können relativ dünn gestaltet werden.

Zur Vergrösserung der Oberfläche, die vom Kühlmittel umströmt ist, kann, ge- mäss einem Ausführungsbeispiel, der Beschichtungsträger auf der dem Form- hohiraum abgekehrten Seite mit Kühlrippen versehen werden. Zur Einstellung der Kühiparameter kann ein Abstand zwischen den Kühlrippen von beispielswei- se 5-8 mm gewählt werden. Die Wandstärke des Beschichtungsträgers kann bei solchen Konstruktionen zwischen den Kühlrippen 2-10 mm, vorzugsweise 5 -8 mm, betragen. Ein Beschichtungsträger mit solch dünnen Wandstärken ge- währleistet zusammen mit einer Kupferbeschichtung von beispielsweise 3 mm eine hohe Wärmeleistung.

Es ist denkbar, dass der Beschichtungsträger aus einer pressbaren Aluminium- Legierung mit entsprechenden Kühirippen in einer Pressoperation hergestellt wird. Es ist auch möglich, den Beschichtungsträger aus mehreren Teilen zusam- menzusetzen und anschliessend innen zu beschichten. Beschichtungsträger für Kokillen mit einem polygonalen Formhohiraumquerschnitt können beispielsweise aus mehreren ebenen oder gebogenen Platten zusammengesetzt sein, die je- weils eine der den Formhohiraum begrenzenden Seitenwände der Kokille bilden.

Die gegenüber der klassischen Rohrkokille unterschiedlichen Werkstoffe verlei- hen der erfindungsgemässen Kokille bei optimaler Wahl der Wandstärke des Beschichtungsträgers und der Dicke der Beschichtung eine Reihe von Eigen- schaften, die im Hinblick auf den Giessbetrieb und die Konstruktion von Giessanlagen mit Vorteil genutzt werden können. Die erfindungsgemässe Kokille bringt Vorteile hinsichtlich der Verwendung eines elektromagnetischen Rührers auf der Aussenseite des Beschichtungsträgers. Bei optimaler Werkstoffauswahl des Beschichtungsträgers kann im Vergleich zu bekannten Kokillen mit einem identischen Rührer eine erhöhte Rührleistung erzielt werden oder zur Erzielung der gleichen Rührwirkung ein leitstungsschwächerer Rührer verwendet werden.

Verglichen mit Kupfer oder Kupferlegierungen führen Aluminium oder Aluminium- Legierungen nämlich zu einer wesentlich geringeren Abschwächung des von einem elektromagnetischen Rührer erzeugten elektromagnetischen Feldes. We- gen der Verwendung von Aluminium bzw. einer Aluminium-Legierung für den Beschichtungsträger ist die erfindungsgemässe Kokille relativ leicht im Vergleich

zu einer entsprechenden Kokille aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung. Wegen des geringeren Gewichts kann die im Giessbetrieb notwendige Kokillenoszillati- on bei der erfindungsgemässen Kokille-im Vergleich mit einer entsprechenden Kokille aus Kupfer oder einer Kupferlegierung-mit vereinfachten Mitteln durch- geführt werden. Das geringere Gewicht führt allgemein zu einer leichteren Handhabung der erfindungsgemässen Kokille, insbesondere beim Auswechseln bzw. beim Ein-und Ausbau und beim Transport der Kokille. Alle mit einem Transport der Kokille verbundenen Massnahmen können mit vereinfachten Mit- teln durchgeführt werden.

Weiterhin wirkt Aluminium in geringerem Masse als Kupfer absorbierend für ra- dioaktive Strahlung. Die erfindungsgemässe Kokille weist deshalb eine erhöhte Transparenz für radioaktive Strahlung auf im Vergleich zu einer vergleichbaren Kokille aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung. Diese Eigenschaft der erfin- dungsgemässen Kokille ist mit Vorteil nutzbar im Hinblick auf die Auslegung von Vorrichtungen zur Messung des Niveaus des Badspiegels einer in den Form- hohlraum der Kokille eingebrachten Schmelze. Ueblicherweise wird das Niveau des Badspiegels einer Schmelze mit Hilfe einer Messung der Transmission ra- dioaktiver Strahlung durch die Wände der Kokille quer zur Giessrichtung be- stimmt. Die erfindungsgemässe Kokille erlaubt es, soiche Transmissionsmes- sungen mit erhöhter Empfindlichkeit durchzuführen und wahlweise mit schwä- cheren radioaktiven Strahlungsquellen und/oder einer einfacheren Messtechnik zu arbeiten.

Im Nachfolgenden wird anhand von Beispielen die Erfindung zusätzlich erläutert.

Dabei zeigen : Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kokille, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Kokille entlang der Linie l-l der Fig. 1 und Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Beispiel einer Kokille.

In Fig. 1 und 2 ist schematisch eine Knüppel-oder Vorblockkokille 3 mit einem Formhohlraum 4 zum Stranggiessen von Stahl dargestellt. Solche Kokillen wer- den intensiv mit einem Kühimedium, vorzugsweise Kühlwasser, gekühft. Mit Pfeilen 5 ist die Richtung des Kühlwasserflusses dargestellt. Der Aufbau der Ko- kille ist wie folgt : Ein Beschichtungsträger 6 trägt auf der Formhohlraumseite ei- ne hochwärmeteitfähige erneuerbare Beschichtung 7 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 200-400 W/mK. Diese Be-

schichtung 7 kann galvanisch auf den Beschichtungsträger 6 aufgetragen wer- den. Sie kann aber auch durch thermisches Spritzen, beispielsweise Flamm- oder Plasmaspritzen, oder durch Plattieren aufgebracht werden. Nach dem Auf- bringen der Beschichtung 7 in einer Dicke von 0.5-5 mm, vorzugsweise von 2- 4 mm, wird durch eine Bearbeitung der Formhohlraum 4 auf das gewünschte Formhohlraummass und die gewünschte Formhoh) raumoberf) ächengüte ge- bracht. Für die Bearbeitung der Formhoh) raumoberf ! äche sind alle im Stand der Technik bekannten Verfahren anwendbar, insbesondere eignen sich spanabhe- bende Bearbeitungen wie Fräsen, Schleifen, Funkenerosion oder Bearbeitungen mit Laserstrahlen. Mit 10,10'ist ein unterer und ein oberer Kokillenabschluss- deckel dargestellt.

Die Materialwahl des Beschichtungsträgers 6 wird mit erster Priorität auf die Standfestigkeit zur Erfüllung der Tragfunktion und auf eine gute Formstabilität bei erhöhter Temperatur ausgerichtet. Die Festigkeit des Beschichtungsträgers 6 sollte bei den im Giessbetrieb realisierten Temperaturen höher sein als diejenige der Beschichtung. Als Werkstoffe für den Beschichtungsträger bieten sich Alu- minium oder Aluminium-Legierungen an. Bei der Herstellung eines Beschich- tungsträgers 6 können beispielsweise auch die vorzüglichen Eigenschaften von Aluminium und Aluminium-Legierungen beim Pressen den Ausschlag geben.

Auch aus mehreren Teilen zusammengesetzte Beschichtungsträger 6 können ohne Nachteile verwendet werden, weil die Beschichtung im Formhohlraum die Nahtstellen zwischen den einzelnen Teilen nahtlos überdeckt. Der Beschich- tungsträger kann beispielsweise aus mehreren Teilen aufgebaut sein, die mittels Schweissen, mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel wie Schrauben oder Nieten oder auf andere Weise zusammengehalten werden.

Der Beschichtungsträger 6 ist in diesem Beispiel auf der dem Formhohiraum 4 abgekehrten Seite mit Küh ! rippen 11 versehen. Um eine entsprechend grosse Kühtftäche zu erhalten, betragen die Abstände zwischen den Küh ! rippen 11 5-8 mm. Auch die Wandstärke 12 des Beschichtungsträgers 6 zwischen den Kühtrippen 11 kann mit 2-10 mm, vorzugsweise 5-8 mm, dünn dimensioniert werden.

In Fig. 3 ist eine Kokille 20 mit beispielsweise quadratischem Querschnitt mit ei- ner Rühreinrichtung 21 versehen. Die Rühreinrichtung 21 kann durch den unter- schiedlichen Aufbau der Kokille gegenüber klassischen Rohrkokillen näher an den Formhohlraum 22 gebracht werden. Auch ist es möglich, den Werkstoff für

den Beschichtungsträger 23 und für den Mantel 24 hinsichtlich der Anforderun- gen an den Betrieb der elektromagnetischen Rühreinrichtung 21 zu optimieren.

Beispielsweise kann durch eine geeignete Vorgabe für die elektrische Leitfähig- keit des Beschichtungsträgers 23 die Stärke des elektromagnetischen Feldes, das von der Rühreinrichtung 21 im Formhohlraum 22 erzeugt wird, maxmiert werden. Die Verwendung von Aluminium bzw. einer Aluminium-Legierung bringt in diesem Zusammenhang Vorteile wegen der verhältnismässig geringen elektri- schen Leitfähigkeit dieser Materialien.

Im Badspiegelbereich 25 bzw. in der oberen Kokiiienhä ! fte ist eine Beschichtung 26 aus einem hochwärmeleitfähigen Material und im unteren Teil bzw. der unte- ren Formhohlraumhalfte ist eine Beschichtung 28 aus einem gegenüber Kupfer härteren Material, beispielsweise Nickel, aufgetragen.

In den Beschichtungen 26 und 28 sind Schmiermittel (durch Punkte angedeutet) zur Schmierung einer Strangkruste eingelagert. Schmiermittel auf Molybdän- und/oder Wolframbasis, vorzugsweise MoS2 und/oder WS2, können beim Ein- bringen der Beschichtung, beispielsweise durch Flammspritzen, in verschie- denste Beschichtungsmaterialien eingelagert werden. Auch andere im Stand der Technik bekannte Schmiermittel, die in Beschichtungen einlagerbar sind, sind im Sinne der Erfindung eingeschlossen.

In den Beispielen der Figuren 1-3 sind nur gerade Kokillen dargestellt. Die Er- findung schränkt sich aber nicht auf solche Kokillen mit geradem Formhohlraum ein. Alle Kokillen zum Stahlstranggiessen von Knüppel-und Vorblockformaten, die einen rohrförmigen Beschichtungsträger aufweisen, fallen unter den Gegen- stand der Erfindung. Die Geometrie des Formhohlraums kann beliebig gewählt werden.

Für bestimmte Stahllegierungen, insbesondere peritektische Stähle, kann es vorteilhaft sein, wenn im Bereich des Badspiegels 25 zwischen der hochwärme- leitfähigen Beschichtung 26 und dem Beschichtungsträger 23 eine Zwischen- schicht 29 aus einem Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als Kupfer, bei- spielsweise Nickel, aufgetragen ist.

Es ist möglich, beim Aufbringen der Beschichtung an ausgewählten Stellen Messsonden, beispielsweise Temperaturfühler, in die Beschichtung einzubetten.

Die einzubettenden Messsonden können vor dem Aufbringen der Beschichtung

mit grosser Genauigkeit an oder nahe der zu beschichtenden Oberfläche des Beschichtungsträgers angeordnet werden und beim Aufbringen der Beschich- tung mit dem die Beschichtung bildenden Material umhüllt werden. Auf diese Weise können die Messsonden innerhalb der Beschichtung angeordnet werden, ohne darauf angewiesen zu sein, nach Aufbringen der Beschichtung Bohrungen herzustellen, die in der Beschichtung enden und zur Aufnahme der Messsonden geeignet sind. Bekanntlich kann die Positionierung von Messsonden in Bohrun- gen nur relativ ungenau kontrolliert werden. Solche Ungenauigkeiten, die eine Ursache für Ungenauigkeiten bei Messungen mittels der Messsonden darstellen, werden vermieden, wenn die Messsonden-wie oben beschrieben-bei der Her- stellung der Beschichtung in der Beschichtung eingebettet werden.

Aluminium ist ein relativ unedles Metall. Teile aus Aluminium oder einer Alumini- um-Legierung neigen deshalb zu Korrosion bei einer über einen Elektrolyten vermittelten Verbindung zu anderen Metallen. Die Korrosionsbeständigkeit des Beschichtungsträgers der erfindungsgemässen Kokille kann mit bekannten Mit- teln erzielt werden, beisielsweise durch Aufbringen geeigneter Schutzschichten an exponierten Stellen.