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Flüssigkeitsgekühlte Durchlaufkokille für das Stranggiessen von Metallen
Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Durchlaufkokille für das Stranggiessen von Metallen.
Insbesondere bezieht sie sich auf eine Kokille zum kontinuierlichen Giessen von Kupfer, besonders sauer- stoffhaltigem Kupfer, wie zähgepoltes Kupfer und hauptsächlich zum Giessen von Strängen grosser Abmes- sung aus diesem Metall. Beim Stranggiessen wird die Metallschmelze in das obere Ende einer Durchlauf- kokille eingeführt und der Gussstrang tritt unten aus. Das Giessmetall bildet in der Kokille vorerst eine
Randkruste, die an Dicke und Steifigkeit zunimmt ; bis sie sich infolge Schrumpfung des Metalls von der
Kokillenwand abhebt. In der Kokille erfolgt der grösste Wärmeübergang an dem Teil der Kokillenwand, der mit der Metallschmelze und der Randkruste in Berührung steht.
Bei der Verwendung von Kokillen mit einem Graphiteinsatz, in einem flüssigkeitsgekühlten Mantel, besonders bei Kokillen mit grösserem Querschnitt, hat es sich als schwierig, wenn nicht als unmöglich er- wiesen, den Kontakt zwischen Mantel und Einsatz während des Giessens aufrecht zu erhalten, insbesonde- re im Bereich des grössten Wärmeüberganges zwischen Einsatz und Giessmetall. Dieser ungenügende Kon- takt ist wahrscheinlich auf Unterschiede in der Durchbiegung zurückzuführen, die zumindest teilweise durch eine verschiedene Ausdehnung des Einsatzes im Vergleich zum Mantel bei den in der Kokille unter Giessbedingungen herrschenden Temperaturen verursacht werden.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss dadurch behoben, dass bei einer Durchlaufkokille mit einem in einen Metallmantel, vorzugsweise Kupfermantel, mit Übermass eingesetzten Graphitfutter das Übermass des Graphitfutters ausreichend bemessen ist, um unter Giessbedingungen in der Zone des grössten W rme- überganges vom Giessmetall an die Kokille eine Pressung, also einen unmittelbaren Kontakt zwischen
Futter und Metallmantel, aufrechtzuerhalten. Dieses Übermass ist also grösser als für die Aufrechterhaltung des Berührungsschlusses zwischen Futter und den kälteren Teilen des Kokillenmantels unter Giessbedingun- gen notwendig wäre.
Es hat sich ergeben, dass damit verbesserte Oberflächeneigenschaften des Gussstückes und eine höhere
Giessgeschwindigkeit erzielt werden.
Der Einsatz kann aus einem graphithaltigen Material jeder Qualität hergestellt werden, z. B. aus gra- phitüberzogenem Kohlenstoff, welcher von dem zu vergiessenden geschmolzenen Metall nicht benetzt wird. Der Mantel kann aus irgend einem Metall oder einer Legierung bestehen. Vorgezogen werden jedoch
Stahl, Kupferlegierungen und insbesondere Kupfer. Der Einsatz ist zweckmässig ein dünnes, aus einem
Stück bestehendes Graphitrohr und der Mantel eine rohrförmige Kupferhülse, deren Aussenfläche mit Was- ser direkt gekühlt werden kann. Der Einfachheit halber wird der Sitz zwischen Mantel und Einsatz als "Drucksitz"bezeichnet. Dieser kann ein Einpresssitz oder ein Aufschrumpfsitz sein.
Bei der Herstellung einer Kokille unter Anwendung des Einpresssitzes wird ein Graphitkem in einen
Mantel eingesetzt, so dass dieser den Kern zusammendrückt und unter Druckvorspannung gehalten wird.
Für die Herstellung der Kokille wählt man einen Graphitkern, dessen äussere Abmessungen grösser sind als die inneren Abmessungen des Mantels. Der Kern wird in den Mantel axial genau hineingepresst, wodurch der Mantel unter Druckvorspannung steht und der Kern unter Druck gesetzt ist. Danach wird dem Inneren des Kernes Material entnommen, bis der Graphiteinsatz die gewünschte Gestalt und Grösse des Kokilleninnenraumes erhalten hat. Vorzugsweise erfolgt das Einpressen des Kernes in den Mantel bei Raumtemperatur.
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ssei der Herstellung einer Kokille unter Anwendung des Aufschrumpfsitzes darf der Mantel erwärmt oder der Kern gekühlt sein oder es können alle beiden Hilfsmittel in Anspruch genommen werden. Der
Kern kann dann in den Mantel ohne Pressen eingefügt werden. Beim Aufschrumpfsitz ist keinerlei nach- trägliches Ausdrehen des Kerninnern notwendig, sondern der Einsatz kann vor dem Zusammenbau mit der endgültigen Wanddicke hergestellt werden.
Es versteht sich, dass der Aufschrumpfsitz auch in Verbindung mit dem Presssitz angewendet werden kann. Auch kann der Kern massiv oder segmentartig rohrförmig sein, anstatt eine aus einem Stück bestehende rohrförmige Hohlform aufzuweisen.
Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt Fig. l einen schaubildartigen Aufriss, teilweise im Querschnitt-Fig, 2 ist eine
Ansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1 in Pfeilrichtung. Fig. 3 ist ein vergrösserter Querschnitt einer Kokille und Fig. 4 ein Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3 in Pfeilrichtung. Fig : 5 ist eine schaubildartige Querschnittsansicht, welche das Montieren eines übergrossen Graphitkerns in einen Kokillenmantel darstellt. Fig. 6 ist ähnlich wie Fig. 5 und zeigt den Kern teilweise in den Mantel eingefügt. Fig. 7 ist ähnlich wie Fig. 6, zeigt jedoch den Kern vollständig in den Mantel eingefügt. Fig. 8 veranschaulicht die Herstellung der inneren Abmessungen des Kerns zwecks Erzielung einer gewünschten Einsatzdicke.
Die vertikale Kokille 10 (Fig. 1 und 3), welche auf-und abbeweglich sein kann, wird aus einem (nicht dargestellten) Ofen über eine mit einem Graphitfutter 12 versehene Zuleitung 11 mit Metallschmelze beschickt. Der Strang tritt unten aus der Kokille und durchläuft den Tank 13. Unterhalb des Tanks können angetriebene Absenkwalzen und eine Ablängvorrichtung vorgesehen sein.
Die Kokille 10 besteht im allgemeinen aus einem wassergekühlten Mantel 20 mit einem Graphiteinsatz 21. Die Kokille kann auf einem auf-und abbeweglichen Rahmen 22 ruhen. Der Hubmechanismus kann einen Satz von vier Winkelhebeln 23 enthalten, die mittels Drehbolzen 24 mit einem feststehenden Support verzapft sind. Zugstangen 25 verbinden die Winkelhebelpaare 23, und Glieder 26 verbinden dieselben mit dem Rahmen 22. Ein Motor 27 treibt eine durch Verbindungsstangen 29 mit den Winkelhebeln 23 verbundene Kurbel 28.
Durch Einstellen der Länge der Hebelarme oder der Exzentrizität der Kurbel 28 kann die Höhe des Hubes geändert werden. Der Wassertank 13 kann unterhalb dem unteren Ausgang der Kokille, jedoch nahe demselben, angeordnet : werden. Er ist durch eine Gummidichtung 33 gegen den Strang zu abgedichtet.
Der Strang ist, wenn er unten aus dem Tank austritt, ausreichend gekühlt, so dass kein Überhitzen der Gummidichtung auftritt.
Das Kühlwasser kann dem Wassermantel durch das Zuleitungsrohr 34 zugeführt werden. Das Wasser betritt den Mantel durch die tangential angeordnete Zuflussöffnung 35. Es durchläuft die Kokille auf einem kreisförmigen Weg und tritt unten durch die verengte ringförmige Öffnung 36 aus.
Diese Öffnung 36 lenkt das austretende Wasser gegen die Oberfläche des austretenden Stranges. Das Wasser tropft dann in den Wassertank 13, aus dem es durch das Rohr 38 mit einer solchen Geschwindigkeit abgeführt wird, dass im Tank ein gewünschter Wasserspiegel eingehalten wird. Der Vorteil dieser Anordnung ist der, dass im wesentlichen keine Luft zu dem Strang Zutritt hat, bis letzterer aus dem Tank 13 austritt, wo dann das Gussstück genügend gekühlt ist, um eine Oxydation der Oberfläche des Gussstückes zu verhindern oder wenigstens stark zu verringern.
Die Kokille 10' (Fig. 3 und 4) entspricht der Kokille 10, der Mantel 20'dem Mantel 20, der Einsatz 21'dem Einsatz 21 und der Einlass 35'dem Einlass 35. Der Mantel 20'besteht aus einem inneren zylindrischen Teil 41, der in den äusseren zylindrischen Mantel 42 eingeschoben ist. Platten 43 und 44 die- nen als oberer und unterer Abschluss des Wassermantels. Das obere Ende des Teiles 41 kann mit einer Schulter 45 mit Flansch 46 versehen sein, der auf der Platte 43 sitzt. Die untere äussere Kante des Teils 41 kann abgeschrägt, mittels Stellschrauben 47 kann die Grösse der ringförmigen Öffnung 36 geregelt werden. Sie ist kleiner als die Querschnittsfläche des Einlasses 35, wodurch der Kühlmantel voll Flüssigkeit gehalten wird.
Der in den Teil 41 eingepresste Einsatz 21'stösst mit seinem unteren Rand an die Schulter 48. Der Schliessring 49 kann am oberen Ende der Kokille durch Schrauben 50 befestigt werden und über die obere Kante des Einsatzes 21'hinausreichen, um die Stellung des Einsatzes sowie des Teiles 41 in der Kokille zu fixieren.
Die bevorzugte Art der Einführung des Einsatzes in den Teil 41 wird in Fig. 5-8 gezeigt. Der Teil 41 (Fig. 5) steht auf dem Tisch 55 einer Presse und der Graphitkern 56 in Übergrösse liegt oben auf besagtem Teil, wobei die Achse des Kerns zu derjenigen des Teiles 41 ausgerichtet ist. Die äussere untere Kante des Kems 56 oder/und die obere innere Kante des Teils 41 können abgeschrägt sein, um das Einschieben
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des Kerns in den Teil 41 einzuleiten. Der Stempel 57 der Presse wird dann gegen den Kern gedrückt und dieser in den Teil 41 gepresst, bis zu der in Fig. 7 gezeigten Stellung. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird der Kern beim Einschieben zusammengepresst.
Die Abmessung A des Kerns 56 wird so gewählt, dass bei den bei Giessbedingungen herrschenden Temperaturen der Einsatz unter Druckvorspannung steht. Vorzugsweise ist die ganze Länge L des Kerns in Über- grösse A vorgesehen. Es kann jedoch auch nur eine Teillänge B Übergrösse aufweisen ; diese Länge B ent- spricht jenem Teil des Einsatzes, In welchem die grösste Wärmeübertragung vom vergossenen Metall zum
Einsatz und von letzterem zum Teil 41 erfolgt.
Die Abmessung C des Kerns wird derart gewählt, dass die Wandstärke T vor dem Einsetzen des Kerns grösser ist als die schliessliche Wandstärke des in die Kokille eingepressten Einsatzes. Die Dicke T muss eine ausreichende Festigkeit des Kerns gewährleisten, damit das Einpressen ohne Bruch erfolgt. Nach dem
Einpressen wird der Kern auf die gewünschte Abmessung D ausgedreht, um die endgültige Einsatzdicke E (Fig. 8) zu erzielen. Zum Ausdrehen wird der im Teil 41 eingesetzte Kern in den Spannkopf 60 einer Drehbank eingespannt undmitdemDrehmesser 61 bearbeitet ; um beste Giessergebnisse zu erzielen, sollte die Wandstärke E des Einsatzes schliesslich 2-3 mm betragen.
Der Kern 56 kann voll oder hohl sein und aus einem Stück oder aus Segmenten bestehen. Zweckmä- ssig wird für die Herstellung des Einsatzes ein aus einem Stück bestehender hohler Kern verwendet. Einsatz und Mantel der Kokille können kreisförmigen Querschnitt besitzen ; erfindungsgemäss können aber auch
Kokillen anderer Querschnittsform verwendet werden, insbesondere solche, deren Einsatz eine konvex gekrümmte Aussenfläche besitzt, die in Kontakt mit einer konkav gekrümmten inneren Mantelwand steht.
Ausserdem kann der Teil 41 ebenfalls aus Segmenten bestehen, wobei diese rund um den Kern 56 angeordnet werden und dicht gegen den Kern gezogen werden, um die erforderliche Druckspannung zu erzielen.
Bei Beginn des Giessens kann eine Anfahrstange durch den Boden des Tanks 13 (Fig. 1) in die Kokille 10 eingeführt werden. Die Anfahrstange wird mit beginnender Erstarrung des Metalls herausgezogen.
Beim Giessen wird die Metallschmelze mit einer der Absenkgeschwindigkeit des Stranges entsprechenden Geschwindigkeit in die Kokille eingeführt, um den Metallspiegel in der Kokille in der gewünschten Höhe zu halten. Die Randkruste X hebt sich bei Z infolge der Schrumpfung des erstarrten Metalls vom Einsatz 21 ab. Demgemäss erfolgt die grösste Wärmeübertragung in der Kokille im Bereich W des Einsatzes zwischen dem Metallspiegel in der Kokille und dem Punkt Z.
Um sich gegen die Gefahr des Spritzens von flüssigem Metall infolge Aufreissens der Randkruste X zu schützen, ist das untere Ende der Kokille genügend weit entfernt von Punkt Z vorzusehen. Die Festlegung dieses Punktes und die Grösse des Bereiches W richtet sich nach der Geschwindigkeit, mit welcher die Wärme von dem Gussstück abgeleitet wird, bezogen auf die Giessgeschwindigkeit. Im allgemeinen ist man bei einer Kokille in einer Länge von mehr als etwa 13 cm gegen diese Gefahr gefeit.
In jeder einzelnen Kokille wird die Sumpftiefe von der Giessgeschwindigkeit geregelt. Im allgemeinen und besonders beim Giessen von zähgepoltem Kupfer ist es zweckmässig, die Giessgeschwindigkeit so einzustellen, dass die unterste Spitze des Sumpfes an nichterstarrtem Metall sich nahe dem unteren Ende der Kokille befindet.
Der Einsatz 21 und die Mantelwand 41 besitzen eine hohe Wärmeleitfähigkeit und erlauben eine gro- sse Geschwindigkeit des Wärmeflusses, wenn sie miteinander in Kontakt stehen. Wenn jedoch der Kontakt zwischen diesen beiden Teilen verringert oder unterbrochen ist, wird der Wärmefluss stark beeinträchtigt.
Selbst ein ausserordentlich kleiner Zwischenraum oder eine Gasschicht wirken stark wärmeisolierend. Eine jede solche Beeinträchtigung des Wärmeflusses verursacht eine starke Zunahme der Temperatur der Ein- satzoberfläche.
Bei den bisher bekannten Kokillen mit Graphiteinsatz geht der Kontakt zwischen Einsatz und Kokillenwand leicht verloren, weil diese beiden Teile voneinander verschiedene Ausdehnungskoeffizienten besitzen, so dass sich der Metallmantel vom Einsatz wegbiegt, obgleich die Temperatur des Einsatzes höher ist als diejenige des Mantels 41.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird hingegen der Kontakt zwischen Einsatz und Mantel während des Giessvorganges aufrechterhalten, weil die Durchbiegung des Einsatzes ebenso gross ist wie diejenige des Teils 41. Die Differenz in der Wärmeausdehnung dieser beiden Teile wird ausgeglichen durch die Durchbiegung des Einsatzes beim Nachlassen des auf ihn vom Teil 41 ausgeübten Druckes.
Die Kokille gemäss der Erfindung kann zum Giessen von Metallen wie Stahl, Silber, Nickel, Aluminium, Magnesium, Kupfer usw. verwendet werden. Sie ist insbesondere zweckmässig beim Giessen von sauerstoffhaltigem Kupfer wie zähgepoltem Kupfer und beim Giessen von Strängen aus sauerstofffreiem Kupfer mit einem über 70 mm betragenden Durchmesser.
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Der Ausdruck "sauerstoffhaltiges Kupfer" bedeutet sowohl zähgepoltes Kupfer als auch Kupfer mit einem geringeren Gehalt an Sauerstoff ; er soll jedes Kupfer einschliessen, in welchem der vorhandene Sauerstoff in einer solchen Form enthalten ist, dass er den Graphiteinsatz angreift, wenn die Betriebstemperatur des Einsatzes übermässig hoch ist.
Anderseits soll der hierin verwendete Ausdruck "sauerstofffreies Kupfer" mit Phosphor desoxydiertes Kupfer umfassen, u. zw. sowohl mit hohem als auch mit niedrigem Restgehalt an Phosphor, ferner auch mit Lithium, Bor, Kalzium usw. desoxydiertem Kupfer, mit andern Worten jedes Kupfer, in welchem keinerlei Sauerstoff verfügbar ist, um den Graphiteinsatz bei Betriebstemperaturen anzugreifen.
Beim Giessen von Kupfer ist es zweckmässig, dass das Zuführungsrohr für das Metall unter den Metallspiegel eintaucht. Bei sauerstoffhaltigem Kupfer kann jedoch das Zuführungsrohr auch weggelassen und die Kokille mit einem frei fallenden Metallstrahl beschickt werden.
Beim Giessen von sauerstoffhaltigem Kupfer wird vorzugsweise eine Schutzschicht aus kohlenstoffhal- tigem Material, wie Flockengraphit, Lampenruss, pulverisiertem Anthrazit usw. auf den Metallspiegel aufgebracht. Hingegen darf beim Giessen sauerstoffhaltigen Kupfers eine Decke von reaktionsfähigem kohlenstoffhaltigem Material nicht verwendet werden.
Die Giessgeschwindigkeit kann entsprechend dem zu vergiessenden Material wechseln, um die Temperatur des Graphiteinsatzes auf der richtigen Höhe zu halten, um gute Giesseigenschaften zu erzielen.
3ei sauerstofffreiem Kupfer sollte die Maximaltemperatur des Graphitfutters unter 7600C gehalten werden.
Bei sauerstoffhaltigem Kupfer sollte diese Temperatur unter 600 C gehalten werden.
Das Gussstück kann mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit oder intermittierend aus der Kokille herausgezogen werden. Der Strang kann auf gewünschte Längen abgeschnitten werden ; dies ist das bevorzugte Verfahren für relativ kleine Formate. Bei grossen Formaten jedoch ist es vorzuziehen, die Länge für ! ich zu giessen.
Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele veranschaulicht :
Beispiel 1 : In einen zylindrischen Kupfermantel, wie in Fig. 5-8 dargestellt, wurde ein zylindri- : cher Graphiteinsatz eingefügt. Der äussere Durchmesser des Graphitkerns (Abmessung A Fig. 5) betrug [79 mm, dessen innerer Durchmesser (Abmessung C) 152 mm. Der Innendurchmesser des Kupfermantel- : eiles 41 betrug 177, 8 mm, dessen äusserer Durchmesser 186, 79 mm. Entgegen den Erwartungen fand man, lass sich der Graphitkern leicht ohne Bruch in den Teil 41 hineinpressen liess. Nachdem er in den Mantel n die in Fig. 7 gezeigte Stellung hineingepresst worden war, wurde der Kern, wie in Fig. 8 gezeigt, auf : inen Innendurchmesser von 171, 3 mm ausgedehnt.
Dieser Zusammenbau wurde dann auf 1990C erhitzt. Bei dieser Temperatur lag der Einsatz immer loch satt an den Teil 41 an.
Beispiel 2: In einen zylindrischen Kupfermantel, wie in Fig. 5-8 veranschaulicht, wurde ein zyindrischer Graphiteinsatz eingefügt. Der äussere Durchmesser des Graphitkernes betrug 178, 2 mm, dessen nnerer Durchmesser 152 mm. Der Innendurchmesser des Kupfermantelteiles 41 betrug 177, 77 mm, desen äusserer Durchmesser 196, 95 mm. Entgegen den Erwartungen fand man, dass sich der Graphitkern leicht ohne Bruch in den Teil 41 axial einpressen liess. Nachdem er in den Mantel in die in Fig. 7 gezeigte Stelung hineingepresst worden war, wurde die innere Oberfläche des Kernes, wie in Fig. 8 gezeigt, auf einen nnendurchmesser von 171, 3 mm (6, 760 Zoll) ausgedehnt.
Dieser Zusammenbau wurde dann auf 1630C erhitzt. Bei der letztgenannten Temperatur war der Einatz immer noch satt anliegend an Teil 41.
Beispiel S: Der zylindrische Graphiteinsatz 21'und die zylindrische Kupfermantelhülse 41 wur-
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88 mm ;itzt, während der Einsatz auf Raumtemperatur gehalten wurde. Der Einsatz wurde dann leicht in den aus- ; edehnten Mantel eingesetzt, und man liess den Mantel abkühlen. Die Mantelhülse schrumpfte dicht auf en eingesetzten Einsatz auf, so dass während des nachstehend beschriebenen Giessverfahrens ein guter ) berflächenkontakt zwischen diesen Teilen aufrechterhalten wurde.
Ein Hinweis auf den zwischen den sich berührenden Oberflächen der Kupferhülse und des Graphiteinatzes erzeugten Druck wird durch die Tatsache gegeben, dass nach dem Zusammenbau und Erkalten der
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Die Innenfläche des Einsatzes des zusammengebauten Mantels wurde nicht ausgedreht ; der Innendurchmesser der Kokille betrug etwa 203 mm.
Beispiel 4 : Einsatz und Mantel wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, zusammengefügt. Dieser Zu- sammenbau wurde in eine in Fig. 3 und 4 ungefähr massstäblich gezeichnete Kokille eingefügt. Die Lange der Kokille betrug 250 mm. Die so hergestellte Kokille wurde in dem in Fig. 1 gezeigten Stranggiesssystem zum kontinuierlichen Giessen von zähgepoltem Kupfer verwendet.
Geschmolzenes, zähgepoltes Kupfer wurde der Kokille aus dem Vorherd eines Warmhalteofens durch eine Zuleitung (11, Fig. 1) mit einem Auslassdurchmesser von 5, 5 mm zugeführt. Die Kokille bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 Hüben pro Minute hin und her, die Hubhöhe betrug etwa 4 mm. Das Kühlwasser von gewöhnlicher Temperatur (zirka 28 C) zirkulierte durch den Durchgangskanal 37 der Kokille.
Die Giess-und Absenkgeschwindigkeit des Stranges war so geregelt, dass der Spiegel der Metallschmelze in der Kokille etwa 25 mm oberhalb der oberen Kante des Graphiteinsatzes gehalten wurde. Die obere Kante der von dem erstarrenden Metall gebildeten Randkruste wurde etwa an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls gehalten. Der von der Kruste umgebene Sumpf schien sich bis zum unteren Ende der Kokille auszustrecken, und während des gesamten Giessvorganges blieb der Einsatz 21 satt anliegend an den Teil 41.
Es wurde ein Strang aus zähgepoltem Kupfer mit einer Geschwindigkeit von 2 Tonnen pro Stunde gegossen, wobei der Strang nach seinem Austreten aus dem Tank 13 in geeignete Längen abgeschnitten wurde. Die Oberfläche des Gussstückes war glatt und frei von ringförmigen Falten und Überlappungen. Die Glätte der Oberfläche war so, dass praktisch kein Wasser durch die Gummidichtung 33 im Boden des Wassertanks 13 durchlecken konnte. Die Dicke des Einsatzes zeigte keine bemerkenswerte Abnahme - selbst nicht nach einer beträchtlichen Benütznngsdauer der Kokille ; diese Tatsache zeigt an, dass der Einsatz von dem im Kupfer enthaltenen Sauerstoff nicht angegriffen worden ist.
Beispiel 5 : Es wurde ein Zusammenbau aus Mantel und Einsatz gemäss Beispiel 2 hergestellt.
Dieser Zusammenbau wurde in eine in Fig. 3 und 4 ungefähr massstäblich gezeichnete Kokille eingefügt.
Die Länge der Kokille betrug 250 mm. Diese Kokille wurde in dem in Fig. 1 gezeigten Stranggiesssystem verwendet.
Die Kokille wurde mit einem Hub von etwa 4 mm Höhe und einer Geschwindigkeit von etwa 60 Hüben pro Minute betrieben. Durch den Kanal 37 der Kokille zirkulierte Kühlwasser von gewöhnlicher Temperatur.
Geschmolzenes, mit Phosphor desoxydiertes Kupfer wurde von dem Vorherd eines Warmhalteofens durch die Zuleitung 11 (Fig. 1) mit einem Auslassdurchmesser von etwa 5, 1 mm der Kokille zugeführt.
Die Giess- und Absenkgeschwindigkeit des Stranges war so geregelt, dass der Spiegel der Metallschmelze ui der Kokille etwa 25 mm oberhalb der oberen Kante des Graphiteinsatzes gehalten wurde, Die obere Kante der von dem erstarrenden Metall gebildeten Randkruste X wurde etwa an der Oberfläche des ge- ; chmolzenen Metalls gehalten. Der Sumpf schien sich etwa bis zum unteren Ende der Kokille zu erstrek- ken. und während des gesamten Giessvorganges blieb der Einsatz 21 satt anliegend an die Hülse 41.
Das Zuleitungsrohr 11 wurde unter den Spiegel des geschmolzenen Metalls in den Sumpf eingetaucht gehalten. und auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls wurde eine Decke von Graphitflocken aufgebracht.
Die Kühl-und Giessbedingungen waren so geregelt, dass die heisseste Stelle des Einsatzes auf einer remperatur unter etwa 7600C gehalten wurde. Es wurde ein mit Phosphor desoxydierter Strang mit einer geschwindigkeit von 2 Tonnen pro Stunde stranggegossen. Die Oberfläche des Gussstückes war glatt und rei von ringförmigen Falten und Überlappungen. Die Glätte der Oberfläche war derart, dass praktisch kein Nasser durch die Gummidichtung 33 im Boden des Wassertanks 13 hindurchleckte. Die Dicke des Einsatzes eigt keine bemerkenswerte Abnahme - selbst nicht nach einer beträchtlichen Benützungsdauer der Ko- ulule.
Beispiel 6: Mantel und Einsatz wurden, wie in Beispiel 3 beschrieben, zusammengebaut. Der Zu- iammenbau wurde gemäss den Angaben von Fig. 3 und 4 in die Kokille eingefügt. Die Kokillenlänge berug etwa 254 mm. Die Kokille wurde zum kontinuierlichen Giessen gemäss den Angaben von Fig. 1 verwendet.
Die Kokille wurde mit einem Hub von 4 mm und 60 Hüben pro Minute betrieben. Kühlwasser in ge- "ähnlicher Temperatur zirkulierte durch die Kokille.
Aus dem Vorherd eines Warmhalteofens wurde geschmolzenes zähgepoltes Kupfer durch die Zuleiung 11 (Fig. 1) mit einem Auslassdurchmesser von etwa 17, 6 mm der Kokille zugeführt. Giess- und Abenkgeschwindigkeit des gegossenen Bolzens waren so geregelt, dass der Spiegel des geschmolzenen Mealls in der Kokille etwa 2, 5 cm unterhalb der oberen Kante des Graphiteinsatzes gehalten wurde. Die
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obere Kante der von dem erstarrenden Metall gebildeten Randkruste wurde etwa auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls gehalten. Der Sumpf schien sich etwa bis zum unteren Ende der Kokille zu erstrecken und der Einsatz 21 blieb während des ganzen Giessvorganges satt anliegend an die Hälse.
Das Zuleitungsrohr 11 wurde unter dem Spiegel des geschmolzenen Metalls in dem Sumpf eingetaucht gehalten, doch wurde auf der freien Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Sumpf keinerlei schwimmende Decke irgendwelcher Art aufgebracht.
Die Kühl- und Giessbedingungen waren so geregelt, dass die heisseste Stelle des Einsatzes auf einer Temperatur unter etwa 6000C gehalten wurde. Die Oberfläche des gegossenen Bolzens war glatt und frei von ringförmigen Falten und Überlappungen. Die Glätte der Oberfläche war derart, dass praktisch kein Wasser durch die Gummidichtung 33 in dem Boden des Wassertanks 13 hindurchleckte. Die Dicke des Einsatzes zeigte selbst nach einer beträchtlichen Benützungsdauer der Kokille keine bemerkenswerte Abnahme.
Die Temperatur des Graphiteinsatzes kann in jeder gewünschten Weise gemessen werden. Z. B. wur- de. zum Messen der Temperatur eines Einsatzes mit einer Dicke von 7, 29 mm, wie in Beispiel 2, ein Loch von l, 59 mm Durchmesser vertikal in die obere Kante des Graphiteinsatzes längs des Einsatzes und mitten durch die Einsatzdicke gebohrt ; ein Thermoelement wurde in ein solches Loch eingeführt und auf-und abbewegt, um die Temperatur längs des Einsatzes zu messen. Auf diese Weise wurde die heisseste Stelle am Einsatz genau ermittelt. Die Maximaltemperatur tritt gewöhnlich in dem durch W in Fig. 1 bezeichneten Bereiche auf. Es ist zu bemerken, dass bei einem Einsatz der obigen Dicke die Distanz zwischen Loch und Giessoberfläche des Einsatzes etwa 2, 59 mm beträgt.
Die Dicke des Futters ist innerhalb der nachstehenden Grenzen nicht besonders wesentlich. Der Ein- satz soll dünn genug sein, um sich etwaigen unregelmässigen Veränderungen in der Form der Kupfer-Man- telhulse, verursacht durch Ausdehnung unter Giessbedingungen, anzugleichen und dennoch dick genug ; um ausreichenden mechanischen Druck gegen den Mantel infolge des oben beschriebenen Drucksitzes zu erzeugen. Die genaue Dicke der Kupferhülse 41 ist nicht wesentlich, solange sie kräftig genug ist, um den durch den Drucksitz des Einsatzes erzeugten Druck auszuhalten.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Einsatzdicke von 2, 03 oder 3, 05 mm bis zu 7, 29 mm und mehr bei Kokillen mit einem inneren Durchmesser im Bereiche von etwa 76 bis 254 mm betragen kann. Beim Drucksitz steht der Einsatz von seinem. Umfang her unter Druck und der Mantel unter Umfangspannung.
Die natürliche Elastizität der über den ganzen Umfang einheitlichen Wände von Mantel und Futter schafft diese Druckvorspannung, ohne Hilfsmittel wie Federn zur Erzielung von Spannungen zu benötigen.
Der Einsatz in Übergrösse wirkt, indem er seinen Ausdehnungsdruck nach dem Mantel zu ausübt, wie ein gleichmässig verteilter radialer Druck gegen den Mantel und gewährleistet ein dauerndes, sattes Aufeinanderliegen von Einsatz und Mantel unter den beim Giessen auftretenden Bedingungen. Es wird ein ausgezeichneter ununterbrochener Wärmeweg vom Einsatz zum Mantel aufrechterhalten. Dies ermöglicht eine sehr hohe Wärmeabzugsgeschwindigkeit und hält dabei die Selbstschmiertätigkeit des Graphits zurück.