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Title:
ROLLING INGOT MOULD FOR THE CONTINUOUS CASTING OF ALUMINIUM AND ALUMINIUM ALLOYS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/114801
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling system for a mould, in particular a mould for vertical continuous casting, comprising at least one cooling unit (11), wherein the mould has a running surface (10) with an inner side and an outer side and the inner side of the running surface (10a) limits a continuous casting during operation, wherein the cooling unit (11) is designed to be moveably arranged on the mould and the cooling unit (11) has an adjusting element (13), wherein the cooling unit (11) is arranged on the mould in such a way that a gap (12) is formed between the cooling unit (11) and the outer side of the running surface (10) and the width of the gap (12) can be adjusted by the adjusting element (13).

Inventors:
LÜNGEN RALF WILHELM ERNST (CH)
JUMELET THOMAS WILLEM (CH)
Application Number:
PCT/EP2019/082213
Publication Date:
June 11, 2020
Filing Date:
November 22, 2019
Export Citation:
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Assignee:
GAUTSCHI ENG GMBH (CH)
International Classes:
B22D11/055; B22D11/22
Domestic Patent References:
WO2002085555A22002-10-31
WO2005092540A12005-10-06
Foreign References:
DE10337205A12005-03-10
DE4032521A11992-04-16
Attorney, Agent or Firm:
KILCHERT, Jochen (DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Kühlsystem für eine Kokille, insbesondere eine Kokille für vertikales

Stranggießen, das wenigstens eine Kühleinheit (11) umfasst, wobei die Kokille eine Lauffläche (10) mit einer Innenseite und einer Außenseite aufweist und die Innenseite der Lauffläche (10a) im Betrieb einen Strangguss begrenzt, ,

da d u rch geken nzeich net, dass

die Kühleinheit (11) zur beweglichen Anordnung an der Kokille

ausgebildet ist und die Kühleinheit (11) ein Justierelement (13) aufweist, wobei die Kühleinheit (11) derart an der Kokille angeordnet ist, dass zwischen der Kühleinheit (11) und der Außenseite der Lauffläche (10) ein Spalt (12) ausgebildet ist und die Breite des Spalts (12) durch das Justierelement (13) einstellbar ist.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1

da d u rch geken nzeich net, dass

die Kühleinheit (11) wenigstens ein Mittel zur Kühlung (14) umfasst, das auf der der Außenseite der Lauffläche (10b) zugewandten Seite der Kühleinheit (11) angeordnet ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2

da d u rch geken nzeich net, dass

das Mittel zur Kühlung (14) ein primäres Mittel zur Kühlung (14a) umfasst, das auf die Außenseite der zugeordneten Lauffläche (10b) gerichtet ist, und ein sekundäres Mittel zur Kühlung (14b) umfasst, das auf einen Bereich gerichtet ist, der dem Kokillenausgang in Gießrichtung nachgeordnet ist.

4. Kühlsystem nach Anspruch 2 oder 3

da d u rch geken nzeich net, dass

das Mittel zur Kühlung (14) wenigstens eine längliche Öffnung umfasst, die sich wenigstens teilweise entlang einer Längsachse der Kühleinheit (11) erstreckt, und/oder mehrere kreisförmige Öffnungen umfasst, die wenigstens teilweise entlang einer Längsachse der Kühleinheit (11) angeordnet sind.

5. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche

da d u rch geken nzeich net, dass

die Kühleinheit (11) wenigstens eine Kühlkammer (15) umfasst, die wenigstens einen Zulauf für Kühlmittel aufweist.

6. Kühlsystem nach Anspruch 5

da d u rch geken nzeich net, dass

die Kühlkammer (15) mit dem Mittel zur Kühlung (14) fluidverbunden ist.

7. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche

da d u rch geken nzeich net, dass

das Justierelement (13) wenigstens eine Führung (16), insbesondere eine Schiene, umfasst, auf der die Kühleinheit (11) senkrecht zur Lauffläche (10) verschiebbar gelagert ist.

8. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche

da d u rch geken nzeich net, dass

das Justierelement (13) wenigstens ein Stellelement, insbesondere eine Stellschraube, umfasst, durch die die Breite des Spalts (12) einstellbar ist.

9. Kühlsystem nach Anspruch 7 oder 8

da d u rch geken nzeich net, dass

das Justierelement (14) wenigstens ein Feststellelement, insbesondere eine Feststellschraube, umfasst, die die Kühleinheit (11) auf der Führung (16) arretiert.

10. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche

da d u rch geken nzeich net, dass

das Justierelement (13) eine Steuerung und/oder einen Regler und einen Stellantrieb, insbesondere einen elektrischen Stellmotor, zur Einstellung des Spalts (12) umfasst.

11. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche da d u rch geken nzeich net, dass

an der Lauffläche (10) wenigstens ein Temperatursensor angeordnet ist.

12. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche

da d u rch geken nzeich net, dass

an der Kühleinheit (11) wenigstens ein Temperatursensor angeordnet ist.

13. Kokille mit einem Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlsystem die Kokille in Umfangsrichtung wenigstens abschnittweise umschließt.

14. Verfahren zum Stranggießen, insbesondere vertikalen Stranggießen, mit einer Kokille nach Anspruch 13 umfassend:

a. Einstellen des Spalts (12) auf die für das zu gießende Material benötigte

Breite durch das Justierelement (13);

b. Anordnen eines Anfahrblocks (17) in einer Anfahrposition;

c. Optional: Kühlen des Anfahrblocks (17) und der Lauffläche (10) auf die erforderliche Anfangstemperatur;

d. Beginn der kontinuierlichen Zufuhr von Schmelze in die Kokille bei

fortlaufender Kühlung;

e. Absenken des Anfahrblocks sobald die Kokille einen bestimmen Füllstand erreicht hat, wobei die Schmelze durch die Kokille gezogen wird;

f. Überwachen der Prozessparameter und kontrolliertes Kühlen des Strangs beim Austreten aus der Kokille wenigstens während der Anlaufphase.

Description:
Walzbarren-Kokille für den Strangguss von Aluminium und Aluminiumlegierungen

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Kokille mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Kokille und ein Verfahren zum Stranggießen.

Ein Kühlsystem der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus

WO 2005/092540 Al bekannt.

Beim vertikalen Stranggießen fließt Schmelze kontinuierlich durch eine gekühlte, bodenlose Kokille. Die Schmelze beginnt in der Kokille im Randbereich zu erstarren. Es bildet sich eine sogenannte Strangschale. Im Innern ist der Strang dabei flüssig. Die Schmelze wird anschließend als Strang fortlaufend nach unten abgezogen bzw. durch die Schwerkraft abgegossen

Durch den Kontakt der Schmelze mit der gekühlten Kokillenwand erstarrt eine dünne Schale, die einen„Sumpf' umschließt und beim langsamen Absenken des Gießtisches (30 bis 85 mm/min.) und beim kontinuierlichen Nachspeisen des Kokillenraums über eine Gießrinne die direkte Berührung zwischen Schmelze und Kühlwasser verhindert. Die weitere Abkühlung des Barrens erfolgt durch direkten Kontakt zwischen Kühlwasser und Barrenoberfläche.

Während des Anfahrvorgangs der Kokille sind kritische Faktoren zu beachten. Bspw. können auf Grund der höheren Wärmeleitfähigkeit von Aluminium während des Anfahrvorgangs bleibende Verformungen, insbesondere„butt swell" und„butt curl", auftreten.

„Butt swell" bezeichnet eine Verdickung des Strangfußes im Vergleich zum Rest des Stranges. Die Kokille ist zunächst von unten durch einen Anfahrblock verschlossen. Der Anfahrblock wird wie die Kokille gekühlt. Beim Anfahrvorgang fließt die Schmelze in die Kokille und trifft auf den gekühlten Anfahrblock. Der Anfahrblock wird erst aus der Kokille bewegt, wenn die Kokille gefüllt ist. Aus diesem Grund ist der flüssige Kern bzw. der Sumpf des Stranges während des Anfahrvorgangs wesentlich kleiner als im Verlauf des restlichen Stranggießprozesses. Dieser Zustand resultiert zum einen aus der geringeren Gießgeschwindigkeit während des Anfahrvorgangs und zum anderen aus der zusätzlichen Kühlung durch den Anfahrblock. Daher ist der Grad der Schwindung ebenfalls reduziert und der Strang hat annähernd die gleichen umfänglichen Dimensionen wie die Innenmaße der Kokille.

„Butt Curl" bezeichnet eine Verformung am Ende des Strangfußes. Während des Anfahrvorgangs wird der Strang, insbesondere der Strangfuß, durch die Kokille, den Anfahrblock und das Kühlwasser gekühlt, das am Ausgang der Kokille auf den Strang gesprüht wird. Das führt zu einem Abkühlen der Schmelze. Die daraus resultierenden Spannungen sind größer als die Festigkeit des Stranges und bewirken eine Verformung des Strangfußes in Form einer konvexen Wölbung. Die konvexe Wölbung verursacht zusätzlich eine Beugung der Außenseiten des Strangs nach Innen. Durch diesen Effekt tritt der„butt swell" noch deutlicher hervor. Im schlimmsten Falle können durch den Temperaturschock Risse entstehen, durch die flüssiges Metall austritt.

Um die Bildung von unerwünschten Verformungen beim Stranggießen zu verringern, werden Kühlsysteme eingesetzt, die eine gezielte, Kühlung des Stranges, insbesondere während des Anfahrvorgangs, ermöglichen.

Eine Kokille mit einem solchen Kühlsystem ist aus WO 2005/092540 Al bekannt. Die beschriebene Kokille dient zum Stranggießen von Nicht-Eisenwerkstoffen, insbesondere von Aluminium und Aluminium-Legierungen. Die Kühlung erfolgt durch Kühlelemente, die als Düsen ausgebildet und über den Umfang verteilt im Rahmen der Kokille angeordnet sind. Die Düsen, die dem mittleren Bereich des Stranges zugeordnet sind, weisen hierbei einen größeren Durchmesser auf als die Düsen, die dem Randbereich des Stranges zugeordnet sind. Der größere

Durchmesser verringert den Volumenstrom und somit die Kühlung im mittleren Bereich des Stranges. Dadurch sollen die auftretenden Spannungen verringert und Verformungen minimiert werden.

Die Kühlung lässt sich bei dem oben genannten Beispiel jedoch nur über den Volumenstrom und der Zusammensetzung des Kühlmittels steuern. Andere Möglichkeiten, um das Erstarrungsverhalten zu steuern und somit die

Verformungen weiter zu minimieren, sind nicht vorgesehen. Die Verformungen müssen nach dem vollständigen Erstarren des Strangs abgetrennt werden. Dieser Vorgang ist material-, kosten- und zeitintensiv. Das Stranggießen unterschiedlicher Aluminium-Legierungen mit einer einzelnen Kokille der oben genannten Art ist nicht möglich, da die Anordnung der Düsen im Kokillenrahmen auf den jeweiligen zu gießenden Werkstoff angepasst und nicht veränderbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Kühlsystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass das Stranggießen

unterschiedlicher Werkstoffe mit einer Kokille möglich ist, wobei Verformungen, die während des Stranggießens auftreten können, vermindert werden. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kokille mit einem derartigen Kühlsystem und ein Verfahren zum Stranggießen mit einem derartigen

Kühlsystem anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit Blick auf

- das Kühlsystem durch den Gegenstand des Anspruchs 1,

- die Kokille durch den Gegenstand des Anspruchs 13,

- das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 14

gelöst.

Konkret wird die Aufgabe durch ein Kühlsystem für eine Kokille, insbesondere eine Kokille für vertikales Stranggießen, gelöst, das wenigstens eine Kühleinheit umfasst, wobei die Kokille eine Lauffläche mit einer Innenseite und einer Außenseite aufweist und die Innenseite der Lauffläche im Betrieb einen

Strangguss begrenzt. Die Kühleinheit ist zur beweglichen Anordnung an der Kokille ausgebildet, wobei zwischen der Kühleinheit und der Außenseite der Lauffläche ein Spalt ausgebildet ist und die Breite des Spalts durch ein

Justierelement einstellbar ist.

Durch das beweglich an der Kokille angeordnete Kühlsystem ist ein neuer, zusätzlicher Parameter vorhanden, der den Stranggießprozess beeinflusst. Durch das Einstellen des Abstands der Kühleinheit kann auf Temperaturveränderungen der Lauffläche und des Kühlmittels reagiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ist es möglich, dass unterschiedliche Werkstoffe, insbesondere unterschiedliche Aluminium-Legierungen, mit derselben Kokille gegossen werden können, da durch den zusätzlichen Parameter des beweglichen Kühlsystems die Kokille auf das Erstarrungsverhalten des jeweiligen Werkstoffs eingestellt werden kann. Vor allem während des Anlaufvorgangs wird so das Erstarrungsverhalten eines Werkstoffes gezielt beeinflusst. Bspw. kann durch eine Reduzierung der Kühlung während des Anfahrvorgangs die durch den Temperaturschock erzeugten Spannungen im Werkstoff vermindert werden. Dadurch werden Verformungen, insbesondere„butt swell" und„butt curl" minimiert.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Kokille mehrere Laufflächen auf, denen jeweils eine bewegliche Kühleinheit zugeordnet ist, wobei die

Laufflächen den Strangguss umfänglich begrenzen und zwischen den Außenseiten der Laufflächen und den Kühleinheiten ein die Kokille umlaufender Spalt gebildet ist. Die Kontur des umlaufenden Spalts kann vollständig geschlossen oder teilweise offen sein. Da jeder Lauffläche eine eigene Kühleinheit mit

Justierelement zugeordnet ist, kann die Kühlung jeder Lauffläche individuell eingestellt werden. Dabei sind rechteckige Kokillenprofile vorzuziehen. Alternativ sind andere Profile möglich. Bspw. kann die Kokille als ein Rundprofil ausgebildet sein. Um die Lauffläche des Rundprofils zu kühlen, sind mehrere Kühleinheiten um die Lauffläche des Rundprofils angeordnet. Die Kühleinheiten können gebogen oder gerade ausgebildet sein.

Zweckmäßigerweise umfasst die Kühleinheit wenigstens ein Mittel zur Kühlung, das auf der der Außenseite der Lauffläche zugewandten Seite der Kühleinheit angeordnet ist. Dadurch ist das Mittel zur Kühlung auf den zu kühlenden Bereich der Kokille oder des Strangs ausgerichtet und ermöglicht so eine direkte und effiziente Kühlung.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Mittel zur Kühlung ein primäres Mittel zur Kühlung umfasst, das auf die Außenseite der Lauffläche gerichtet ist, und ein sekundäres Mittel zur Kühlung umfasst, das auf einen Bereich gerichtet ist, der dem Kokillenausgang in Gießrichtung nachgeordnet ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass mit einer Kühleinheit sowohl die Außenseite der Lauffläche als auch der Strang bzw. der Anfahrblock gekühlt werden können. Das primäre Mittel zur Kühlung hat die Funktion, Kühlmittel auf die Außenseite der Lauffläche

aufzutragen, um die Lauffläche und somit die Schmelze bzw. den Strang in der Kokille zu kühlen. Das sekundäre Mittel zur Kühlung ist auf einen Bereich nach dem Kokillenausgang gerichtet, wo der Strang die Kokille wieder verlässt bzw. zu Beginn der Anfahrblock die Kokille verschließt. Es ist denkbar, dass mehr als ein Mittel zur Kühlung jeweils auf die Kokille oder den Strang gerichtet ist.

Das Mittel zur Kühlung umfasst wenigstens eine längliche Öffnung, die sich wenigstens teilweise entlang einer Längsachse der Kühleinheit erstreckt und/oder umfasst mehrere kreisförmige Öffnungen, die wenigstens teilweise entlang einer Längsachse der Kühleinheit angeordnet sind. Durch die Form des Mittels zur Kühlung wird die Menge des aufgebrachten Kühlmittels beeinflusst. Das ermöglicht ein kontrolliertes Aufbringen des Kühlmittels auf die Außenseite der Lauffläche und unterschiedliche Auftragungsgeschwindigkeiten, wodurch das Erstarrungsverhalten gezielt beeinflusst werden kann.

Vorzugsweise umfasst die Kühleinheit wenigstens eine Kühlkammer mit wenigstens einem Zulauf für Kühlmittel. Das hat den Vorteil, dass sich das Kühlmittel in der Kühlkammer sammelt und sich ein Überdruck bildet, der gleichmäßig in der Kühlkammer verteilt ist.

Vorzugsweise ist die Kühlkammer mit dem Mittel zur Kühlung fluidverbunden. Die Fluidverbindung und der gleichmäßig verteilte Überdruck in der Kühlkammer bewirken, dass das Mittel zur Kühlung das Kühlmittel auf den zu kühlenden Bereich aufträgt. Wirkt auf das Mittel zur Kühlung über die ganze Längsachse der Kühleinheit der gleiche Druck, hängt die Auftragungsgeschwindigkeit und Menge des Kühlmittels überwiegend von der Anzahl und der Größe der Öffnungen des Mittels zur Kühlung ab.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Justierelement wenigstens eine Führung, insbesondere eine Schiene, auf der die Kühleinheit senkrecht zur Lauffläche verschiebbar gelagert ist. Die Führung hat den Vorteil, dass die Kühleinheit beweglich gelagert ist und es somit einfach möglich ist, die Breite des Spalts zu ändern. Die Lagerung auf einer Führung bzw. auf einer Schiene erlaubt die Realisierung einer guten Haltefunktion, wobei trotz großen Temperaturschwankungen die Beweglichkeit senkrecht zu der der Kühleinheit zugeordneten Lauffläche erhalten bleibt.

Es ist vorteilhaft, wenn das Justierelement wenigstens ein Stellelement, insbesondere eine Stellschraube, umfasst, durch die die Breite des Spalts einstellbar ist. Eine Stellschraube erlaubt ein stufenloses Einstellen der

Spaltbreite durch das Zusammenwirken mit einem Werkzeug. Alternativ sind andere Stellelemente denkbar.

Zweckmäßigerweise umfasst das Justierelement wenigstens ein Feststellelement, insbesondere eine Feststellschraube, das die Kühleinheit auf der Führung arretiert. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Spaltbreite im Betrieb während dem Stranggießen nicht verändert. Andere Feststellelemente, bspw. Verriegelungen, sind möglich.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Justierelement eine Steuerung und/oder einen Regler und einen Stellantrieb, insbesondere einen elektrischen Stellmotor, zur Einstellung des Spalts. Dadurch kann das Kühlsystem automatisch und je nach Bedarf die Spaltbreite anpassen. Bei der Steuerung führt das Kühlsystem ein vorbestimmtes Verhalten bzw. einen vorbestimmten Ablauf aus. Der Regler vergleicht in Echtzeit die Temperatur der Lauffläche (Istwert) mit einem vorbestimmten Temperaturwert (Sollwert). Bei Abweichungen wird die Temperatur der Lauffläche durch das Ändern der Spaltbreite mit Hilfe des

Stellantriebs und/oder eines anderen Stellglieds korrigiert. Es sind andere Arten von Stellantrieben anstelle des elektrischen Stellmotors möglich. So ist bspw. ein pneumatischer oder hydraulischer Linearantrieb als Stellantrieb denkbar.

Zusätzlich ist es denkbar, dass weitere Stellgrößen möglich sind, die die

Temperatur der Außenfläche durch das Eingreifen eines entsprechenden

Stellglieds beeinflussen. Bspw. durch die Zufuhr von Zusätzen im Kühlmittel oder durch das Ändern der Gießgeschwindigkeit der Schmelze.

Vorteilhafterweise ist an der Lauffläche wenigstens ein Temperatursensor angeordnet. Der Sensor ermöglicht die Überwachung und die Rückführung des Temperaturwerts der Lauffläche im Regelkreis. Für die Temperaturmessung sind alle gängigen Methoden denkbar, die für den Hochtemperaturbereich geeignet sind.

Vorteilhafterweise ist an der Kühleinheit wenigstens ein Temperatursensor angeordnet. Das bringt den Vorteil, dass das Kühlsystem auf die Temperatur des Kühlmittels reagieren kann. Eine zu hohe Temperatur des Kühlmittels

beeinträchtigt die Kühlwirkung. Für die Temperaturmessung sind alle gängigen Methoden denkbar, die für den Hochtemperaturbereich geeignet sind. Im Rahmen der Erfindung wird eine Kokille mit einem erfindungsgemäßen

Kühlsystem offenbart und beansprucht, wobei das Kühlsystem die Kokille in Umfangsrichtung wenigstens abschnittsweise umschließt.

Konkret wird eine Kokille, insbesondere für vertikales Stranggießen, beansprucht, die ein Kühlsystem mit wenigstens einer Kühleinheit und eine Lauffläche mit einer Innenseite und einer Außenseite umfasst, wobei die Innenfläche der Lauffläche im Betrieb einen Strangguss begrenzt. Die Kühleinheit ist beweglich an der Kokille angeordnet und weist ein Justierelement auf, wobei die Kühleinheit derart an der Kokille angeordnet ist, dass zwischen der Kühleinheit und der Außenseite der Lauffläche ein Spalt ausgebildet ist und die Breite des Spalts durch das

Justierelement einstellbar ist.

Ferner wird im Rahmen der Erfindung ein Verfahren zum Stranggießen, insbesondere zum vertikalen Stranggießen, mit einer Kokille gemäß des

Anspruchs 14 offenbart und beansprucht. Das Verfahren umfasst zunächst das Einstellen des Spalts auf die für das zu gießende Material benötigte Breite durch das Justierelement. Anschließend wird der Anfahrblock in einer Anfahrposition angeordnet. Optional kann der Anfahrblock und die Lauffläche auf die

erforderliche Anfangstemperatur gekühlt werden. Dann beginnt die

kontinuierliche Zufuhr von Schmelze in die Kokille bei fortlaufender Kühlung. Sobald die Kokille einen bestimmten Füllstand erreicht hat, wird der Anfahrblock abgesenkt, wobei die Schmelze durch die Kokille gezogen wird. Wenigstens während der Anlaufphase werden die Prozessparameter überwacht und der Strang beim Austreten aus der Kokille kontrolliert gekühlt.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen

Ausführungsbeispiels einer Kokille mit einem Kühlsystem

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht mit einer teilgeschnittenen Kokille nach Fig. 1 Fig. 3 eine weitere perspektivische Ansicht mit einer teilgeschnittenen Kokille nach Fig. 1

Fig. 4 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Kühlsystems mit einem Justierelement

Das Kühlsystem umfasst eine Kühleinheit 11, die einer Lauffläche 10 mit einer Innenseite 10a und einer Außenseite 10b zugeordnet ist und durch einen Spalt 12 von der Außenseite 10b der Lauffläche beabstandet ist. Des Weiteren umfasst das Kühlsystem ein Justierelement 13, durch das die Breite des Spalts 12 einstellbar ist.

Figur 1 zeigt eine Kokille mit einem Kühlsystem. Das Profil der Kokille ist rechteckig und für das Gießen von Brammen ausgelegt. Es ist auch denkbar, dass das Kühlsystem bei anderen Kokillen angewandt wird. Das Kühlsystem kann auch bei Kokillen mit runden oder quadratischen Profilen, bspw. für das Stranggießen von Rundbarren (Billet), verwendet werden.

Die Kokille umfasst einen Kokilleneingang und einen Kokillenausgang. Durch den Kokilleneingang gelangt die Schmelze in die Kokille. Aus dem Kokillenausgang verlässt die zum Teil erstarrte Schmelze die Kokille wieder. Die Kokille umfasst einen Kragen 18, der sich im Bereich des Kokilleneingangs über den Umfang der Kokille erstreckt. An der zum Kokillenausgang gerichteten Seite des Kragens 18 sind an den Längs- und Querseiten der Kokille jeweils eine Kühleinheit 11 angeordnet, die unabhängig voneinander verstellbar sind. Die zum

Kokilleneingang gerichtete Seite des Kragens 18 weist Abdeckungen 19 auf, die jeweils mittig an den Längs- und Querseiten angeordnet sind. Unter den

Abdeckungen 19 sind die Justierelemente 13 für die Kühleinheiten 11 angeordnet.

Am Kokillenausgang ist ein Anfahrblock 17 angeordnet, der die Kokille

verschließt, d.h. der Anfahrblock 17 ist dabei so in der Kokille angeordnet, dass zwischen der Innenseite der Lauffläche 10a und dem Anfahrblock 17 ein umlaufender Spalt (ca. 2mm) gebildet ist, wobei dieser Spalt durch das erste schnell erstarrende Metall abgedichtet wird. Der Anfahrblock 17 dichtet die Kokille beim Anfahrvorgang so lange in Gießrichtung ab, bis die Schmelze in der Kokille einen ausreichend großen Füllstand erreicht hat und so weit erstarrt ist, dass der Kokillenausgang geöffnet werden kann. Dazu wird die Schmelze mit dem Anfahrblock 17 anfangs aus der Kokille gezogen. Nach der Schrumpfung erfolgt das weitere Abgießen mit Hilfe der Schwerkraft.

Die Innenseite der Lauffläche 10a begrenzt im Betrieb die Schmelze, die durch die Kokille gezogen wird, und entzieht der Schmelze dabei Wärme. Um den hohen Temperaturen gerecht zu werden, finden beim Gießen von Nicht- Eisenwerkstoffen, Kokillen aus speziellen Aluminium-Legierungen aber auch aus Kupferlegierungen Anwendung. Andere Materialien sind möglich.

Um die Lauffläche 10 zu kühlen, wird auf die Außenseite 10b der Lauffläche ein Kühlmittel aufgetragen, konkret aufgesprüht oder aufgespritzt. Bspw. kann Wasser als Kühlmittel eingesetzt werden. Andere Fluide bzw. Fluidgemische sind denkbar. Die Lauffläche 10 umfasst zwei Querseiten und zwei Längsseiten. Den zwei Querseiten und den zwei Längsseiten der Lauffläche 10b ist jeweils eine Kühleinheit 11 zugeordnet. Die Kühleinheiten 11 sind parallel, insbesondere konturgleich, zu der Lauffläche 10 angeordnet. Das Profil der Kühleinheiten 11 ist rechteckig ausgebildet. Es sind andere Geometrien, bspw. kreisförmige

Geometrien, möglich. Die Kühleinheiten 11 umfassen im Innern eine Kühlkammer 15. Im Allgemeinen weist die Kühlkammer 15 ein rechteckiges Profil auf.

Alternativ sind auch andere Formen möglich. Die Kühlkammer 15 ist mit einem Mittel zur Kühlung 14 fluidverbunden. Das Mittel zur Kühlung 14 kann bspw. als Düsen oder Bohrungen ausgebildet sein. Andere Varianten sind denkbar. Das Mittel zur Kühlung 14 wird in einem der nachfolgenden Abschnitte genauer beschrieben. Die Kühlkammer 15 hat die Funktion, das Kühlmittel zu sammeln und in das Mittel zur Kühlung 14 zu leiten. Es ist denkbar, dass die Kühleinheit 11 mehrere Kühlkammern 15 und/oder mehrere Mittel zur Kühlung 14 umfasst.

Die Figuren 2 und 3 sind jeweils teilgeschnittene Darstellungen der Figur 1. In diesen Beispielen sind die Kühleinheit 11 und das Justierelement 13 besonders gut zu erkennen. Das Justierelement 13 bildet eine verstellbare Verbindung zwischen der Kühleinheit 11 und der Kokille. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen ist das Justierelement 13 unter der Abdeckung 19 angeordnet.

Das Justierelement 13 umfasst eine Führung 16. Die Führung 16 ist als eine Schiene ausgebildet. Alternativ sind andere Bauteile, die als Führung 16 in Frage kommen, denkbar. Die Schiene erstreckt sich senkrecht in Richtung der

Lauffläche 10, die der Kühleinheit 11 zugeordnet ist. Zusätzlich sind mehrere Führungen 16 bzw. Schienen möglich. Die Verschiebung der Kühleinheit 11 auf der Führung 16 erfolgt durch eine Komponente des Justierelements 13, wie bspw. eine Stellschraube (nicht dargestellt).

Das Justierelement 13 kann dabei manuell bedienbar oder wenigstens teilweise automatisiert sein. Bspw. kann ein manuelles Einstellen durch die Stellschraube (nicht dargestellt) und/oder eine Feststellschraube (nicht dargestellt) erfolgen. Eine automatische Bedienung kann durch eine Steuerung oder eine Regelung (beides nicht dargestellt) realisiert werden. Die Verschiebung der Kühleinheit, also das Einstellen der Breite des Spalts 12, stellt einen zusätzlichen,

beeinflussbaren Parameter für die Kühlung der Kokille dar. Ein kleiner Spalt 12 vergrößert die Kühlwirkung, wohingegen ein großer Spalt die Kühlwirkung verringert.

Die Kühleinheit 11 weist ein Halteelement 20 auf. Das Halteelement 20 ist rechtwinklig geformt und passgenau an einer Außenkante der Kühleinheit 11 angeordnet. Andere Geometrien für das Halteelement 20 sind möglich. Die Kühleinheit 11 ist durch das Halteelement 20 auf der Führung 16 beweglich gelagert, so dass die Kühleinheit 11 senkrecht zu der jeweils zugeordneten Lauffläche 10 verschiebbar ist.

In Figur 4 ist eine Detailansicht des Kühlsystems im Bereich des Justierelements 13 dargestellt. Das Kühlelement 11 ist an dem Halteelement 20 befestigt. Das Halteelement 20 ist wiederum auf der Führung 16 beweglich gelagert. Zwischen der Außenseite 10b der Lauffläche und der Kühleinheit 11 ist ein Spalt 12 gebildet.

An der Kühleinheit 11 sind in diesem Beispiel zwei Mittel zur Kühlung 14a, 14b angeordnet. Die Mittel zur Kühlung 14a, 14b sind als schmale Öffnungen ausgebildet, die sich jeweils entlang einer Längsachse der Kühleinheit 11 erstrecken. Die Mittel zur Kühlung 14a, 14b sind an der Seite der Kühleinheit 11 angeordnet, die der zugeordneten Außenseite 10b der Lauffläche zugewandt ist. Alternativ sind auch andere Formen für die Mittel zur Kühlung 14a, 14b möglich. Die Mittel zur Kühlung 14a, 14b sind so gebildet, dass das Kühlmittel den Spalt 12 zwischen Kühleinheit 11 und der Außenseite 10b der Lauffläche überwindet. Die Mittel zur Kühlung 14a, 14b umfassen ein primäres Mittel zur Kühlung 14a und ein sekundäres Mittel zur Kühlung 14b. Das primäre Mittel zur Kühlung 14a ist auf die Außenseite 10b der Lauffläche 10b gerichtet und kühlt so die Schmelze, die die Kokille durchläuft. Das sekundäre Mittel zur Kühlung 14b ist auf den

Anfahrblock 17 gerichtet. Dadurch wird der Anfahrblock 17 vor und während dem Anfahrvorgang gekühlt. Nach dem Anfahrvorgang ist das sekundäre Mittel zur Kühlung 14b nicht mehr auf den Anfahrblock 17, sondern direkt auf den Strang gerichtet, um diesen zu kühlen.

Bezugszeichenliste

Lauffläche

a Innenseite der Lauffläche

b Außenseite der Lauffläche

Kühleinheiten 2x kurz und 2x lang

Spalt

Justierelement

Mittel zur Kühlung

a primäres Mittel zur Kühlung

b sekundäres Mittel zur Kühlung

Kühlkammer

Führung

Anfahrblock

Kragen

Abdeckung

Halteelement