Kokilleneinheit zum Stranggießen von Metallprodukten sowie Stranggießanlage

Die Erfindung betrifft eine Kokilleneinheit zum Stranggießen von Metallprodukten, insbesondere zum Stranggießen von Vor blöcken. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Stranggieß anlage .

Bei Kokillen zum Stranggießen von Metallprodukten, wie zum Beispiel Vorblöcken, wird zwischen sogenannten Plattenkokil len und sogenannten Rohrkokillen unterschieden. Plattenkokil len umfassen mehrere separate, einander kontaktierende Kokil lenplatten, die gemeinsam eine Gussform mit einer polygona len, insbesondere rechteckigen Querschnittsform bilden. Rohr kokillen hingegen umfassen ein Kokillenrohr, welches eine Gussform mit einer runden, insbesondere kreisförmigen Quer schnittsform oder einer polygonalen, insbesondere rechtecki gen Querschnittsform bildet.

Ein Vorteil einer Plattenkokille ist, dass ihre Kokillenplat ten derart gelagert werden können, dass ein Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Kokillenplatten verstellt werden kann, sodass mit der Plattenkokille Metallprodukte unter schiedlicher Formate gegossen werden können. Ein weiterer Vorteil einer Plattenkokille ist, dass beschädigte oder ver schlissene Kokillenplatten gezielt nachbearbeitet oder ausge tauscht werden können. Nachteilig bei einer Plattenkokille ist jedoch, dass an deren Eckbereichen Spalte zwischen be nachbarten Kokillenplatten vorhanden sein können, in welche Fremdkörper, wie zum Beispiel Reste von (verflüssigtem) Gieß pulver, eindringen können und/oder flüssiges Metall eindrin- gen kann. Hierbei können scharfkantige Grate, sogenannte Fin nen, am Strang entstehen. Beim Ausfördern eines Strangs aus einer Plattenkokille unterliegen Finnen einer höheren Haft reibung als die restliche Oberfläche des Stangs. Dadurch ent- stehen mechanische Spannungen, die zum Reißen einer sich bil denden Strangschale führen können.

An den Eckbereichen einer Rohrkokille (mit polygonaler Quer- schnittsform) tritt das zuvor beschriebene Problem normaler weise nicht auf, da die Seitenwände des Kokillenrohrs norma lerweise einstückig miteinander ausgebildet sind. Allerdings kann mit einer einstückig ausgebildeten Rohrkokille nur ein einziges Format eines Metallprodukts gegossen werden. Zudem ist es bei einer einstückig ausgebildeten Rohrkokille nicht möglich, gezielt einzelne Seitenwände auszutauschen, wenn diese beschädigt oder verschlissen sind.

Bisher werden Rohrkokillen überwiegend zum Stranggießen kleinformatiger Metallprodukte verwendet. Zum Stranggießen großformatiger Metallprodukte verwendet man bisher üblicher weise Plattenkokillen. Jedoch kommen beim Stranggießen groß formatiger Metallprodukte neuerdings vermehrt Rohrkokillen zum Einsatz, da bei einer Rohrkokille das Problem der Entste hung von Finnen üblicherweise nicht auftritt.

Bei einer Rohrkokille, die zum Stranggießen großformatiger Metallprodukte verwendet werden soll, ist darauf zu achten, dass die Wandstärke des Kokillenrohrs nicht zu groß gewählt wird, damit zum Zwecke der Wärmeabführung an ein Kühlmittel ein hinreichend guter Wärmedurchgang durch das Kokillenrohr gewährleistet werden kann. Eine geringe Wandstärke des Kokil lenrohrs hat jedoch den Nachteil, dass es aufgrund der hohen (Kühlmittel-) Drücke, die auf das Kokillenrohr wirken, gegebe nenfalls zu Verformungen des Kokillenrohrs und folglich zu einer verkürzten Lebensdauer des Kokillenrohrs kommen kann.

Im Stand der Technik wird der zuvor genannte Nachteil einer geringen Wandstärke des Kokillenrohrs, dadurch kompensiert, dass außen am Kokillenrohr mehrere Verstärkungsplatten befes tigt werden, welche der Kokille eine hinreichend große Stei figkeit verleihen. Aus der EP 1 468 760 Al ist eine Kokilleneinheit zum Strang gießen von Metallprodukten bekannt, die ein Kokillenrohr um fasst, welches mehrere Eckbereiche aufweist. Zudem umfasst die Kokilleneinheit mehrere separate Verstärkungsplatten, die außen am Kokillenrohr befestigt sind und gemeinsam das Kokil lenrohr umschließen, wobei zwischen jeder der Verstärkungs platten und dem Kokillenrohr jeweils ein Kühlmittelführungs spalt zum Führen eines Kühlmittels ausgebildet ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, zu ermöglichen, dass eine Kokilleneinheit, die ein Kokillenrohr mit einer polygonalen äußeren Querschnittsform aufweist, bzw. eine mit einer sol chen Kokilleneinheit ausgestattete Stranggießanlage eine hohe Lebensdauer erreicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kokil leneinheit nach Anspruch 1 sowie durch eine Stranggießanlage nach Anspruch 15.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung an gegeben .

Die erfindungsgemäße Kokilleneinheit zum Stranggießen von Me tallprodukten, insbesondere zum Stranggießen von Vorblöcken, umfasst ein Kokillenrohr mit einer polygonalen äußeren Quer- schnittsform, welches mehrere Eckbereiche aufweist, und meh rere separate Verstärkungsplatten, die außen am Kokillenrohr befestigt sind und gemeinsam das Kokillenrohr umschließen, wobei zwischen jeder der Verstärkungsplatten und dem Kokil lenrohr jeweils ein Kühlmittelführungsspalt zum Führen eines Kühlmittels ausgebildet ist. Ferner sind bei der erfindungs gemäßen Kokilleneinheit die Verstärkungsplatten an den Eckbe reichen des Kokillenrohrs nicht durch Schraubverbindungen miteinander verbunden. Mit anderen Worten, bei der erfin dungsgemäßen Kokilleneinheit sind die Verstärkungsplatten an den Eckbereichen des Kokillenrohrs nicht miteinander ver schraubt . Konkret gibt es nämlich keinen direkten Kontakt zwischen den Verstärkungsplatten. Ein etwaiges Dichtelement bzw. mehrere Dichtelemente zwischen zwei aneinander angrenzenden Verstär kungsplatten behindern die thermische Ausdehnung der Verstär kungsplatten nicht oder nur unwesentlich, da das Dichtelement elastisch verformbar und dessen Steifigkeit sehr niedrig ist. Im Vergleich zur Steifigkeit der Verstärkungsplatten ist die Steifigkeit der Dichtelemente vernachlässigbar gering.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es im Betrieb der Kokilleneinheit zu einer thermischen Ausdehnung des Ko killenrohrs sowie der Verstärkungsplatten kommt.

Wenn die Verstärkungsplatten an den Eckbereichen des Kokil lenrohrs miteinander verschraubt sind, wie es beispielsweise in der EP 1 468 760 Al vorgesehen ist, werden die Verstär kungsplatten an den Eckbereichen des Kokillenrohrs an der thermischen Ausdehnung gehindert. Dadurch kann es, insbeson dere an den Eckbereichen des Kokillenrohrs, zu mechanischen Spannungen kommen, die zu Beschädigungen an den Verstärkungs platten und/oder am Kokillenrohr und folglich zu einer ver kürzten Lebensdauer der Kokilleneinheit führen können.

Da bei der Erfindung die Verstärkungsplatten an den Eckberei chen des Kokillenrohrs nicht miteinander verschraubt sind, können die Verstärkungsplatten an den Eckbereichen des Kokil lenrohrs größere Wärmebewegungen relativ zueinander ausfüh ren. Dadurch kann, insbesondere an den Eckbereichen des Ko killenrohrs, das Auftreten großer mechanischer Spannungen vermieden werden. Auf diese Weise können eine größere Lebens dauer der Kokilleneinheit und folglich auch eine größere Le bensdauer einer mit einer solchen Kokilleneinheit ausgestat teten Stranggießanlage erreicht werden.

Vorteilhafterweise sind die Verstärkungsplatten an den Eckbe reichen des Kokillenrohrs nicht Stoffschlüssig miteinander verbunden, sodass die Verstärkungsplatten auch nicht durch eine Stoffschlüssige Verbindung an einer thermischen Ausdeh nung gehindert werden.

Vorliegend ist der Begriff „polygonal" nicht notwendigerweise im streng mathematischen bzw. geometrischen Sinne zu verste hen. Im Sinne der Erfindung kann unter einer „polygonalen" (Querschnitts- ) Form, wie zum Beispiel einer rechteckigen (Querschnitts- ) Form, insbesondere eine (Querschnitts- ) Form mit abgerundeten Ecken aufgefasst werden.

Bei dem Kokillenrohr der Kokilleneinheit handelt es sich vor liegend um eine Gussform, welche mehrere Seitenwände auf weist, die einstückig miteinander ausgebildet sind.

In bevorzugter Weise ist das Kokillenrohr ein Kupferrohr. Das heißt, das Kokillenrohr ist vorzugsweise aus Kupfer oder ei ner Kupferlegierung gefertigt. Dadurch kann eine hohe Wärme leitfähigkeit des Kokillenrohrs sichergestellt werden. Die zuvor erwähnten Verstärkungsplatten können beispielsweise aus rostfreiem Stahl, beispielsweise aus der Stahlsorte WNr.

1.4301, gefertigt sein.

Dadurch, dass bei der Erfindung zwischen jeder der Verstär kungsplatten und dem Kokillenrohr jeweils ein Kühlmittelfüh rungsspalt zum Führen eines Kühlmittels ausgebildet ist, kann auf einen sogenannten Wasserleitmantel zum Führen eines Kühl mittels verzichtet werden. Stattdessen können die Verstär kungsplatten die Funktion eines Wasserleitmantels übernehmen. Dies ermöglicht eine aufwandsgünstige Herstellung der Kokil leneinheit, da auf eine aufwändige Fertigung eines Wasser leitmantels verzichtet werden kann.

Die zuvor erwähnten Kühlmittelführungsspalte sind vorzugswei se jeweils durch eine der Verstärkungsplatten und eine der Seitenwände des Kokillenrohrs seitlich begrenzt.

Vorteilhafterweise sind das Kokillenrohr und die Verstär kungsplatten an allen Stellen voneinander beabstandet. Mit anderen Worten, das Kokillenrohr und die Verstärkungsplatten sind vorteilhafterweise nicht miteinander in Kontakt, sondern an allen Stellen kontaktlos zueinander angeordnet. Dadurch kann vermieden werden, dass Wärme direkt vom Kokillenrohr an die Verstärkungsplatten geleitet wird. Außerdem kann auf die se Weise über eine vergleichsweise große Fläche der Verstär kungsplatten sowie über eine vergleichsweise große Fläche des Kokillenrohrs Wärme an das Kühlmittel abgegeben werden, wodurch mithilfe des Kühlmittels eine besonders starke Kühl wirkung erreicht werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat das Ko killenrohr einen Formhohlraum, der im Querschnitt des Kokil lenrohrs eine rechteckige Form, insbesondere eine rechteckige Form mit abgerundeten oder vorgefasten Ecken, aufweist.

Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn besagte rechteckige Form des Formhohlraums eine Länge von mindestens 280 mm, insbeson dere mindestens 320 mm, und/oder eine Breite von mindestens 240 mm, insbesondere mindestens 280 mm, aufweist.

Ferner kann der Formhohlraum des Kokillenrohrs gebogen ausge bildet sein. Das heißt, die Kokilleneinheit kann eine soge nannte Bogenkokille sein. Alternativ kann der Formhohlraum gerade ausgebildet sein.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Kokillenrohr eine Wand stärke von höchstens 35 mm, vorzugsweise höchstens 30 mm, aufweist. Dies ermöglicht zum einen eine kostengünstigere Herstellung des Kokillenrohrs, da zur Herstellung des Kokil lenrohrs vergleichsweise wenig Material benötigt wird. Zum anderen lässt sich dadurch ein guter Wärmedurchgang durch das Kokillenrohr erreichen, sodass mithilfe des Kühlmittels eine starke Kühlwirkung an der zu kühlenden Metallschmelze er reicht werden kann.

Die Wandstärke des Kokillenrohrs kann über das gesamte Kokil lenrohr hinweg konstant sein. Alternativ kann das Kokillen- rohr unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Im letztgenann ten Fall kann die Formulierung, dass das Kokillenrohr eine Wandstärke von höchstens 35 mm bzw. höchstens 30 mm, auf weist, so verstanden werden, dass das Kokillenrohr an sei ner/seinen dicksten Stelle/-n die Wandstärke von höchstens 35 mm bzw. höchstens 30 mm aufweist.

Das Kokillenrohr kann beispielsweise eine rechteckige äußere Querschnittsform aufweisen. In diesem Fall sind zweckmäßiger weise vier separate Verstärkungsplatten außen am Kokillenrohr befestigt. Das heißt, bei den zuvor erwähnten mehreren Ver stärkungsplatten kann es sich insbesondere um vier Verstär kungsplatten handeln.

In bevorzugter Weise werden die stirnseitigen Randflächen von zwei der Verstärkungsplatten zumindest teilweise durch die beiden anderen Verstärkungsplatten abgedeckt. Anders formu liert, vorzugsweise sind zwei der Verstärkungsplatten zum Teil zwischen den anderen beiden Verstärkungsplatten angeord net. Durch eine solche Anordnung der Verstärkungsplatten wer den vergleichsweise große Wärmebewegungen der beiden verde ckenden Verstärkungsplatten zugelassen, da sich die verde ckenden Verstärkungsplatten thermisch ausdehnen können, ohne dabei stirnseitig an die anderen beiden Verstärkungsplatten anzustoßen .

Zwei der vier Verstärkungsplatten können schmaler ausgeführt sein als die anderen beiden Verstärkungsplatten. Vorzugsweise haben die beiden breiteren Verstärkungsplatten eine größere maximale Wandstärke als die beiden schmaleren Verstärkungs platten. Dadurch können die breiteren Verstärkungsplatten größeren Kräften standhalten als die schmaleren Verstärkungs platten .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kokilleneinheit eine Mehrzahl von Verbindungselementen auf, mittels welcher die Verstärkungsplatten am Kokillenrohr be- festigt sind. Die Verbindungselemente können beispielsweise jeweils ein oder mehrere Gewindeabschnitte aufweisen.

Unter einem Gewindeabschnitt eines Verbindungselements ist vorliegend ein mit einem Gewinde versehener Abschnitt des Verbindungselements zu verstehen.

Darüber hinaus kann die Kokilleneinheit eine Mehrzahl von Ge windeeinsätzen aufweisen, die in Aussparungen des Kokillen rohrs eingesetzt sind. Vorzugsweise sind die Verbindungsele mente in die Gewindeeinsätze eingeschraubt. Die Gewindeein sätze ermöglichen eine einfache und schnelle Montage der Ver stärkungsplatten am Kokillenrohr unter Verwendung von Verbin dungselementen .

Der Ausdruck „eingesetzt" ist vorliegend nicht notwendiger weise so zu verstehen, dass der jeweilige Gewindeeinsatz vollständig in einer Aussparung angeordnet sein muss. In ei ner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der je weilige Gewindeeinsatz aus der Aussparung heraus.

Vorteilhafterweise sind die Verbindungselemente als Dehnbol zen ausgebildet. Ein Vorteil von als Dehnbolzen ausgebildeten Verbindungselementen ist, dass sie eine Wärmebewegung der Verstärkungsplatten relativ zum Kokillenrohr zulassen, ohne dass es dabei zu einer zu starken Spannung der Verbindungs elemente kommt, die gegebenenfalls zu einer plastischen und/oder trennenden Verformung der Verbindungselemente führen könnte. Das jeweilige Verbindungselement weist vorzugsweise einen gewindelosen Schaftabschnitt auf. Dessen Durchmesser kann insbesondere kleiner sein als der Durchmesser des Gewin deabschnitts bzw. der Gewindeabschnitte des jeweiligen Ver bindungselements. Alternativ kann der Durchmesser des Schaft abschnitts des jeweiligen Verbindungselements gleich oder an nähernd gleich groß sein wie der Durchmesser des Gewindeab schnitts bzw. der Gewindeabschnitte. Die Länge des Schaftab schnitts kann zum Beispiel zwischen 50 mm und 100 mm betra- gen. Vorzugsweise entspricht die Länge des Schaftabschnitts mindestens 50% der Gesamtlänge des Verbindungselements.

Des Weiteren kann die Kokilleneinheit eine Mehrzahl von

Klemmhülsen umfassen, die jeweils einen Teil eines der Ver bindungselemente, insbesondere den gewindelosen Schaftab schnitt, umgeben. Vorzugsweise sind die Klemmhülsen jeweils zwischen einer der Verstärkungsplatten und dem Kokillenrohr verspannt .

Die Klemmhülsen können stirnseitig an den Gewindeeinsätzen anliegen oder eine Klemmhülse mit einem Gewindeeinsatz einen einzigen Bauteil ausbilden. Wenn ein Gewindeeinsatz aus einer Aussparung des Kokillenrohrs heraussteht, kann in diesem Fall erreicht werden, dass die Klemmhülse eine Kraft auf den Ge windeeinsatz, nicht jedoch unmittelbar auf die Seitenwand des Kokillenrohrs überträgt.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Kokilleneinheit eine Mehr zahl von Muttern aufweist, mittels welcher die Verbindungs elemente gesichert sind. Gegebenenfalls kann die Kokillenein heit eine Mehrzahl von Unterlegscheiben aufweisen, an welchen die Muttern anliegen. Optional kann die Kokilleneinheit au ßerdem zwischen der jeweiligen Unterlegscheiben und der je weiligen Mutter ein oder mehrere Federelemente, wie zum Bei spiel eine oder mehrere Tellerfedern, aufweisen.

Vorteilhafterweise sind benachbarte Verstärkungsplatten an den Eckbereichen des Kokillenrohrs jeweils mittels eines oder mehrerer Dichtelemente gegeneinander abgedichtet. In bevor zugter Weise sind benachbarte Verstärkungsplatten an den Eck bereichen des Kokillenrohrs jeweils mithilfe eines ersten Dichtelements und eines zweiten Dichtelements, welches vom ersten Dichtelement verschieden ist, gegeneinander abgedich tet. Dadurch kann eine besonders gute Dichtigkeit an den Eck bereichen des Kokillenrohrs erreicht werden. Das erste Dichtelement kann zum Beispiel eine elastische Dichtschnur sein, welche in eine Nut, insbesondere in eine in Höhenrichtung der Kokilleneinheit verlaufende Nut, einer der benachbarten Verstärkungsplatten eingesetzt ist. Bei dem zweiten Dichtelement kann es sich beispielsweise um ein läng liches, gebogenes Abdichtblech handeln, welches mit seinen Längsrändern in zwei Nuten, insbesondere in zwei in Höhen richtung der Kokilleneinheit verlaufende Nuten, der benach barten Verstärkungsplatten eingreift.

In dem Fall, dass benachbarte Verstärkungsplatten an den Eck bereichen des Kokillenrohrs jeweils mit nur einem Dichtele ment abgedichtet sind, kann es sich bei dem jeweiligen Dicht element beispielsweise um ein Dichtelement vom Typ des zuvor erwähnten ersten Dichtelements oder des zuvor erwähnten zwei ten Dichtelements handeln.

Vorzugsweise umfasst die Kokilleneinheit einen das Kokillen rohr und die Verstärkungsplatten umgebenden Rohrmantel. Der Rohrmantel weist vorteilhafterweise einen oder mehrere Kühl- mitteleinlässe und/oder einen oder mehrere Kühlmittelauslässe auf. Insbesondere kann der Rohrmantel pro Verstärkungsplatte jeweils einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweisen. In dem bevorzugten Fall, dass die Kokilleneinheit vier Verstärkungsplatten umfasst, kann der Rohrmantel also insbesondere vier Kühlmitteleinlässe sowie vier Kühlmittel auslässe aufweisen.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn der jeweilige Kühlmittelein lass und der jeweilige Kühlmittelauslass des Rohrmantels flu idleitend mit mindestens einem der Kühlmittelführungsspalte verbunden sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung bil det einen Hohlraum zwischen den Verstärkungsplatten und dem Rohrmantel einen Kühlmittel-Vorlauf der Kokilleneinheit, wäh rend die Kühlmittelführungsspalte gemeinsam einen Kühlmittel- Rücklauf der Kokilleneinheit bilden. Alternativ kann der Hohlraum zwischen den Verstärkungsplatten und dem Rohrmantel einen Kühlmittel-Rücklauf der Kokilleneinheit bilden, während die Kühlmittelführungsspalte gemeinsam einen Kühlmittel-Vor- lauf der Kokilleneinheit bilden.

Vorteilhafterweise trennen die zuvor erwähnten Dichtelemente den Kühlmittel-Vorlauf vom Kühlmittel-Rücklauf an den Eckbe reichen des Kokillenrohrs.

Der Rohrmantel kann einen Befestigungsflansch zur Befestigung der Kokilleneinheit an einer Kokillenträgervorrichtung auf weisen. Besagter Befestigungsflansch ist vorzugsweise am obe ren Ende des Rohrmantels angeordnet. Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Kühlmitteleinlass des Rohrmantels im Befestigungsflansch angeordnet ist und/oder mindestens ein Kühlmittelauslass des Rohrmantels im Befestigungsflansch an geordnet ist.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung unter anderem eine Stranggießanlage.

Die erfindungsgemäße Stranggießanlage ist mit einer erfin dungsgemäßen Kokilleneinheit ausgestattet.

Bei der Stranggießanlage kann es sich insbesondere um eine sogenannte Bogenstranggießanlage handeln. Alternativ kann die Stranggießanlage eine sogenannte Vertikalstranggießanlage sein .

Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzel nen abhängigen Patentansprüchen teilweise zu mehreren zusam mengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinati onen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Kokilleneinheit und der erfindungsgemä ßen Stranggießanlage kombinierbar. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei spiels der Erfindung, das im Zusammenhang mit den Figuren nä her erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläu terung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu ge eignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit iso liert betrachtet und mit einem beliebigen der Ansprüche kom biniert werden.

Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Darstellung einer Stranggießanla- ge mit einer Kokilleneinheit;

FIG 2 einen Längsschnitt der Kokilleneinheit aus FIG 1 sowie eine Kokillenträgervorrichtung, an welcher die Kokilleneinheit befestigt ist;

FIG 3 eine 3D-Ansicht der Kokilleneinheit;

FIG 4 eine Draufsicht der Kokilleneinheit;

FIG 5 einen Schnitt durch die Kokilleneinheit entlang der

Schnittfläche V-V aus FIG 4;

FIG 6 einen Schnitt durch die Kokilleneinheit entlang der

Schnittfläche VI-VI aus FIG 4;

FIG 7 eine 3D-Ansicht eines Kokillenrohrs der Kokillen einheit; FIG 8 eine Schnittdarstellung der Kokilleneinheit, in welcher ein Verbindungselement der Kokilleneinheit abgebildet ist;

FIG 9 einen Querschnitt der Kokilleneinheit;

FIG 10 eine alternative Schnittdarstellung eines Teils der

Kokilleneinheit 8 zu FIG 8.

FIG 1 zeigt schematisch eine Stranggießanlage 2 zum Strang gießen von Metallprodukten, insbesondere zum Stranggießen von Vorblöcken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Stranggießanlage 2 um eine Bogenstranggießanla ge .

Die Stranggießanlage 2 umfasst einen Pfannendrehturm 4, in den zwei austauschbare Gießpfannen 6 eingesetzt sind, sowie eine Kokilleneinheit 8. Letztere ist an einer Kokillenträger vorrichtung 10 befestigt (vgl. FIG 2), die in FIG 1 einer besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.

Außerdem umfasst die Stranggießanlage 2 ein Verteilerbecken 12 zum Aufnehmen einer Metallschmelze aus den Gießpfannen 6 und zum Weiterleiten der Metallschmelze zu der Kokillenein heit 8. Des Weiteren verfügt die Stranggießanlage 2 über ein Strangführungssystem 14 mit einer figürlich nicht dargestell ten Kühleinrichtung und mehreren Strangführungsrollen 16 so wie über eine Trennvorrichtung 18.

In den Gießpfannen 6 befindet sich eine Metallschmelze, bei spielsweise flüssiger Stahl. Die Metallschmelze wird aus der jeweiligen Gießpfanne 6 in das Verteilerbecken 12 eingelei tet. Von dort wird die Metallschmelze über ein Auslassrohr 20 des Verteilerbeckens 12 in die Kokilleneinheit 8 eingeleitet.

Da durch die Kokilleneinheit 8 ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, geleitet wird, kühlt die Metallschmelze an seinen Kontaktflachen mit der Kokilleneinheit 8 ab und erstarrt hierbei teilweise, sodass die Metallschmelze in Form eines Strangs 22 aus der Kokilleneinheit 8 austritt. Beim Austreten aus der Kokilleneinheit 8 hat der Strang 22 eine erstarrte Schale, während ein Großteil seines Querschnitts noch flüssig ist .

Mithilfe der Strangführungsrollen 16 des Strangführungssys tems 14 wird der aus der Kokilleneinheit 8 austretende Strang 22 abtransportiert und dabei entlang eines Bogens geführt. Im Strangführungssystem 14 wird der Strang 22 mithilfe der Küh leinrichtung des Strangführungssystems 14 weiter abgekühlt, sodass der Strang 22 erstarrt.

Mittels der Trennvorrichtung 18 wird der Strang 22 zum Zwecke seiner Weiterverarbeitung in mehrere Einzelstücke zerteilt und anschließend abtransportiert. Alternativ könnte der Strang 22 beispielsweise von einem oder mehreren Walzgerüsten direkt weiterverarbeitet werden, ohne vorher zerteilt zu wer den .

FIG 2 zeigt einen Längsschnitt der Kokilleneinheit 8 sowie die zuvor erwähnte Kokillenträgervorrichtung 10, an welcher die Kokilleneinheit 8 befestigt ist. Das zuvor erwähnte Kühl mittel, das durch die Kokilleneinheit 8 geleitet wird, wird der Kokilleneinheit 8 durch die Kokillenträgervorrichtung 10 zugeführt und über die Kokillenträgervorrichtung 10 wieder abgeführt .

Wie aus FIG 2 ersichtlich ist, umfasst die Kokilleneinheit 8 ein Kokillenrohr 24. Das Kokillenrohr 24 umfasst vier einstü ckig miteinander ausgebildete Seitenwände 26 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und weist eine rechteckige äußere Quer schnittsform mit abgerundeten Ecken auf (vgl. FIG 7 und

FIG 9) . Da es sich bei der Stranggießanlage 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Bogenstranggießanlage handelt, weist das Kokillenrohr 24 einen gebogen ausgebildeten Form hohlraum 28 auf. Die Biegung des Formholraums 28 wird dadurch erreicht, dass die beiden breiteren der vier Seitenwände 26 gebogen ausgebildet sind.

Ferner weist der Formhohlraum 28 im vorliegenden Ausführungs beispiel im Querschnitt des Kokillenrohrs 24 eine rechteckige Form mit abgerundeten Ecken sowie einer Länge L von 380 mm und einer Breite B von 280 mm auf (vgl. FIG 7 und FIG 9), wo bei grundsätzlich auch andere Abmessungen des Formhohlraums 28 möglich sind.

Des Weiteren umfasst die Kokilleneinheit 8 vier separate Ver stärkungsplatten 30, die außen am Kokillenrohr 24 befestigt sind und gemeinsam das Kokillenrohr 24 umschließen, wobei in FIG 2 nur zwei der vier Verstärkungsplatten 30 sichtbar sind. Das Kokillenrohr 24 und die Verstärkungsplatten 30 sind kon taktlos zueinander angeordnet (vgl. FIG 5 und FIG 6) .

Darüber hinaus umfasst die Kokilleneinheit 8 einen das Kokil lenrohr 24 und die Verstärkungsplatten 30 umgebenden, zylind rischen Rohrmantel 32. An seinem oberen Ende weist der Rohr mantel 32 einen Befestigungsflansch 34 auf, mittels welchem die Kokilleneinheit 8 an der Kokillenträgervorrichtung 10 be festigt ist. An seinem unteren Ende weist der Rohrmantel 32 einen umlaufenden Kragen 36 auf.

Ferner weist die Kokilleneinheit 8 eine am Kragen 36 des Rohrmantels 32 befestigte Abschlussplatte 38 auf, mittels welcher am unteren Ende des Rohrmantels 32 eine Öffnung zwi schen dem Rohrmantel 32 und dem Kokillenrohr 24 verschlossen ist .

FIG 3 zeigt eine 3D-Ansicht der Kokilleneinheit 8. In dieser Figur ist der Rohrmantel 32 mit dessen Befestigungsflansch 34 und dessen Kragen 36 sowie der obere Rand des Kokillenrohrs 24 und ein Teil des Formhohlraums 28 sichtbar, wohingegen die Verstärkungsplatten 30 durch den Rohrmantel 32 verdeckt sind. Der Rohrmantel 32 umfasst pro Verstärkungsplatte 30 jeweils einen Kühlmitteleinlass 40 sowie einen Kühlmittelauslass 42. Das heißt, der Rohrmantel 32 umfasst insgesamt vier Kühlmit- teleinlässe 40 sowie vier Kühlmittelauslässe 42. Drei der vier Kühlmitteleinlässe 40 sind am Befestigungsflansch 34 des Rohrmantels 32 angeordnet, während der andere Kühlmittelein lass 40 seitlich am Rohrmantel 32 angeordnet ist. Ebenfalls sind drei der vier Kühlmittelauslässe 42 am Befestigungs flansch 34 angeordnet, während der andere Kühlmittelauslass 42 seitlich am Rohrmantel 32 angeordnet ist.

FIG 4 zeigt eine Draufsicht der Kokilleneinheit 8. Auch in dieser Figur ist der obere Rand des Kokillenrohrs 24 sowie dessen Formhohlraum 28 sichtbar. Darüber hinaus sind in FIG 4 der Befestigungsflansch 34 und ein Teil des Kragens 36 des Rohrmantels 32 sowie die Kühlmitteleinlässe 40 und die Kühl mittelauslässe 42 sichtbar.

Ferner sind in FIG 4 eine erste abknickende Schnittfläche V-V sowie eine zweite abknickende Schnittfläche VI-VI darge stellt.

FIG 5 zeigt einen Schnitt durch die Kokilleneinheit 8 entlang der Schnittfläche V-V aus FIG 4 und FIG 6 zeigt einen Schnitt durch die Kokilleneinheit 8 entlang der Schnittfläche VI-VI aus FIG 4.

Sowohl in FIG 5 als auch in FIG 6 sind das Kokillenrohr 24 mit seinem Formhohlraum 28, zwei der Verstärkungsplatten 30 sowie der Rohrmantel 32 abgebildet.

Wie aus FIG 5 und FIG 6 ersichtlich ist, ist ein Abschnitt des Befestigungsflansches 34 an den Verstärkungsplatten 30 abgestützt. Ferner ist der Befestigungsflansch 34 gegenüber den Verstärkungsplatten 30 abgedichtet.

Zwischen ihren Verstärkungsplatten 30 und ihrem Kokillenrohr 24 weist die Kokilleneinheit 8 jeweils einen Kühlmittelfüh- rungsspalt 44 zum Führen eines Kühlmittels 46 auf. Die Kühl mittelführungsspalte 44 sind jeweils durch eine der Verstär kungsplatten 30 und eine der Seitenwände 26 des Kokillenrohrs 24 seitlich begrenzt.

In FIG 5 ist das Kühlmittel 46 symbolisch in Form von Pfeilen dargestellt, wobei die Pfeilrichtungen jeweils die Strömungs richtung des Kühlmittels 46 repräsentiert.

Das Kühlmittel 46 strömt über die Kühlmitteleinlässe 40 des Rohrmantels 32 in die Kokilleneinheit 8 ein. In einem Hohl raum 48 zwischen dem Rohrmantel 32 und den Verstärkungsplat ten 30 strömt das Kühlmittel 46 nach unten. An der Abschluss platte 38 wird das Kühlmittel 46 umgelenkt. In den Kühlmit telführungsspalten 44 strömt das Kühlmittel 46 dann nach oben und tritt anschließend über die Kühlmittelauslässe 42 des Rohrmantels 32 aus der Kokilleneinheit 8 aus. Der Hohlraum 48 zwischen dem Rohrmantel 32 und den Verstärkungsplatten 30 bildet hierbei einen Kühlmittel-Vorlauf, während die Kühlmit telführungsspalte 44 einen Kühlmittel-Rücklauf bilden.

FIG 7 zeigt eine 3D-Ansicht des zuvor mehrfach erwähnten Ko killenrohrs 24 der Kokilleneinheit 8. In dieser Figur sind alle vier Seitenwände 26 des Kokillenrohrs 24 sowie dessen Eckbereiche 50 sichtbar.

Des Weiteren sind in FIG 7 mehrere mit einem Innen- und Au ßengewinde versehene Gewindeeinsätze 52 der Kokilleneinheit 8 sichtbar, welche in Aussparungen 54 der Seitenwände 26 des Kokillenrohrs 24 eingeschraubt sind und aus den Aussparungen 54 herausstehen (vgl. FIG 8 und FIG 9) .

FIG 8 zeigt eine Schnittdarstellung eines Teils der Kokillen einheit 8.

In FIG 8 sind ein Teil einer der Verstärkungsplatten 30 sowie ein Teil einer der Seitenwände 26 des Kokillenrohrs 24 darge stellt. Darüber hinaus ist in FIG 8 ein Verbindungselement 56 der Kokilleneinheit 8 dargestellt, mittels welchem die abge bildete Verstärkungsplatte 30 an der abgebildeten Seitenwand 26 des Kokillenrohrs 24 befestigt ist.

Das Verbindungselement 56 ist als Dehnbolzen ausgebildet und weist an seinen beiden Enden jeweils einen Gewindeabschnitt 58 sowie einen dazwischen angeordneten gewindelosen Schaftab schnitt 60 auf, wobei die Länge des Schaftabschnitts 60 circa 60% der Gesamtlänge des Verbindungselements 56 entspricht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Schaftabschnitt 60 einen geringeren Durchmesser auf als jeder der beiden Gewin deabschnitte 58. Alternativ kann der Durchmesser des Schaft abschnitts 60 gleich groß sein wie der Durchmesser des jewei ligen Gewindeabschnitts 58. Darüber hinaus ist das Verbin dungselement 56 in einen der zur vorerwähnten Gewindeeinsätze 52, welcher in eine Aussparung 54 der abgebildeten Seitenwand 26 des Kokillenrohrs 24 eingesetzt ist, eingeschraubt.

Ein Teil des Verbindungselements 56 ist von einer Klemmhülse 62, die stirnseitig an besagtem Gewindeeinsatz 52 anliegt, umgeben. Ferner ist das Verbindungselement 56 mittels einer Mutter 64 gesichert. Zwischen der Mutter 64 und der abgebil deten Verstärkungsplatte 30 ist eine Unterlegscheibe 66 ange ordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Unterleg scheibe 66 vollständig in einer Aussparung 68 der Verstär kungsplatte 30 versenkt, während die Mutter 64 teilweise in dieser Aussparung 68 versenkt ist.

Die Unterlegscheibe 66 weist zwei ringförmige Nuten 70 auf, in die jeweils ein Dichtring 72, vorzugsweise ein Elastomer- Dichtring, eingesetzt ist, wobei einer dieser beiden Dicht ringe 72 an der Verstärkungsplatte 30 anliegt und der andere dieser beiden Dichtringe 72 am Verbindungselement 56 anliegt.

Jede der Verstärkungsplatten 30 der Kokilleneinheit 8 ist mithilfe mehrerer Verbindungselemente 56 der oben beschriebe nen Art an der zugehörigen Seitenwand 26 des Kokillenrohrs 24 befestigt (vgl. FIG 9) . Die obigen Ausführungen im Zusammen- hang mit dem Verbindungselement 56 aus FIG 8 gelten entspre chend auch für die anderen Verbindungselemente 56 der Kokil leneinheit 8.

FIG 10 zeigt eine alternative Schnittdarstellung eines Teils der Kokilleneinheit 8 zu FIG 8.

Im Unterschied zu FIG 8 ist der Gewindeansatz 52 einstückig mit der Klemmhülse 62 ausgeführt. Außerdem weist der Schaft abschnitt 60 denselben Außendurchmesser als der Gewindeab schnitt 58 auf. Schließlich beträgt die Länge der Klemmhülse 62 nur ca. 20% der Länge des Verbindungselements 56. Durch die einstückige Ausführung wird die Montage bzw. Demontage der Verstärkungsplatte 30 mit einer Seitenwand 26 beschleu nigt .

FIG 9 zeigt einen Querschnitt der Kokilleneinheit 8. In die ser Figur sind ein Teil des Kokillenrohrs 24, Teile der Ver stärkungsplatten 30 und ein Teil des Rohrmantels 32 sichtbar. Zudem sind in FIG 9 unter anderem mehrere der zuvor erwähnten Verbindungselemente 56 sowie die Muttern 64, mittels welcher die Verbindungselemente 56 gesichert sind, sichtbar.

Wie aus FIG 9 hervorgeht, sind die Verstärkungsplatten 30 je weils mithilfe mehrerer Verbindungselemente 56 am Kokillen rohr 24 befestigt, jedoch sind die Verstärkungsplatten 30 an den Eckbereichen 50 des Kokillenrohrs 24 nicht durch Schraub verbindungen miteinander verbunden.

Da sich die Verstärkungsplatten 30 auch in den Eckbereichen 50 des Kokillenrohrs 24 nicht direkt berühren, wird eine thermische Ausdehnung einer Verstärkungsplatte 30 durch eine andere Verstärkungsplatte 30 nicht behindert. Die Dichtele mente 74 und 76 zwischen zwei aneinander angrenzenden Ver stärkungsplatten 30 in den Eckbereichen 50 des Kokillenrohrs 24 behindern die thermische Ausdehnung nicht, da diese elas tisch verformbar sind. Benachbarte Verstärkungsplatten 30 sind an den Eckbereichen 50 des Kokillenrohrs 24 jeweils mittels eines ersten Dicht elements 74 sowie eines zweiten Dichtelements 76 gegeneinan der abgedichtet. Diese Dichtelemente 74, 76 trennen den Kühl- mittel-Vorlauf der Kokilleneinheit 8 vom Kühlmittel-Rücklauf der Kokilleneinheit 8 an den Eckbereichen 50 des Kokillen rohrs 24.

Das jeweilige erste Dichtelement 74 ist eine elastische

Dichtschnur ist, welches in eine Nut 78 einer der benachbar ten Verstärkungsplatten 30 eingesetzt ist, wohingegen das je weilige zweite Dichtelement 76 ein längliches, gebogenes Ab dichtblech ist, welches mit seinen Längsrändern in zwei Nuten 80 der benachbarten Verstärkungsplatten 30 eingreift.

Weiter ist aus FIG 9 ersichtlich, dass diejenigen Verstär kungsplatten 30, die an den schmaleren Seitenwänden 26 des Kokillenrohrs 24 befestigt sind, eine Wandstärke di aufwei sen, die kleiner ist als die Wandstärke d2 derjenigen Ver stärkungsplatten 30, die an den breiteren Seitenwänden 26 des Kokillenrohrs 24 befestigt sind. Darüber hinaus weist das Ko killenrohr 24 eine Wandstärke do auf, die kleiner ist als die zuvor genannten Wandstärken di, d2. Im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel beträgt die Wandstärke do des Kokillenrohrs 26 circa 24 mm, während die Wandstärke di der an den schmaleren Seitenwänden 26 des Kokillenrohrs 24 befestigten Verstär kungsplatten 30 circa 55 mm beträgt und die Wandstärke d2 der an den breiteren Seitenwänden 26 des Kokillenrohrs 24 befes tigten Verstärkungsplatten 30 circa 110 mm beträgt, wobei grundsätzlich auch jeweils andere Werte für die Wandstärken do, di, d ₂ möglich sind.

Jede der Verstärkungsplatten 30 weist eine dem Kokillenrohr 24 zugewandte Rückseite 82 sowie eine dem Kokillenrohr 24 ab gewandte Vorderseite 84 auf. Die an den breiteren Seitenwän den 26 des Kokillenrohrs 24 befestigten Verstärkungsplatten 30 weisen außerdem jeweils zwei ihre Vorderseite 84 und ihre Rückseite 82 miteinander verbindende stirnseitige Randflächen 86 auf, die teilweise durch die an den schmaleren Seitenwän den 26 des Kokillenrohrs 24 befestigten Verstärkungsplatten 30 verdeckt sind. Anders ausgedrückt, die beiden an den brei teren Seitenwänden 26 des Kokillenrohrs 24 befestigten Ver- stärkungsplatten 30 sind zum Teil zwischen den beiden an den schmaleren Seitenwänden 26 des Kokillenrohrs 24 befestigten Verstärkungsplatten 30 angeordnet.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel einge schränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

2 Stranggießanlage

4 Pfannendrehturm

6 Gießpfanne

8 Kokilleneinheit

10 Kokillenträgervorrichtung

12 Verteilerbecken

14 StrangführungsSystem

1 6 Strangführungsrolle

1 8 Trennvorrichtung

20 Auslassrohr

22 Strang

24 Kokillenrohr

2 6 Seitenwand

2 8 Formhohlraum

30 Verstärkungsplatte

32 Rohrmantel

34 Befestigungsflansch

3 6 Kragen

38 Abschlussplatte

40 Kühlmitteleinlass

42 Kühlmittelauslass

44 Kühlmittelführungsspalt

4 6 Kühlmittel

4 8 Hohlraum

50 Eckbereich

52 Gewindeeinsatz

54 Aussparung

5 6 Verbindungselement

58 Gewindeabschnitt

60 Schaftabschnitt

62 Klemmhülse

64 Mutter

66 Unterlegscheibe

68 Aussparung

7 0 Nut

72 Dichtring 74 Dichtelement

76 Dichtelement

78 Nut

80 Nut

82 Rückseite

84 Vorderseite 86 Randfläche B Breite d ₀ Wandstärke di Wandstärke d ₂ Wandstärke

L Länge