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Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallen sowie von nichtmetallischen Werkstoffen
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flüssigenGussstrang diesen zu schmieren. Dieses Verfahren lässt sich nicht ohne weiteres auf das kontinuierliche Giessen in Kokillen mit horizontaler Achse übertragen, weil einerseits bei diesen die Wand der Kokille den flüssigen Giesskopf nicht überragt und anderseits das Gussmaterial durch sein Gewicht die Kokillenwand einseitig oder zumindest ungleichmässig belastet.
Es ist weiterhin bekannt. beim kontinuierlichen Giessen in horizontalen Kokillen an die beispielsweise zy- lindrische Kokillenwand von deren Ende her Schmierstoff heranzubringen und diesen mit dem Gussmaterial gemeinsam durch die Kokille wandern zu lassen. Das führt jedoch dann nicht zu befriedigenden Ergebnissen, wenn das Gussmaterial nicht von der Stirnfläche der Kokille aus, sondern durch einen von oben vor dem Ende der Kok1lle in diese mündenden Ansatz in die Kokille eingefUhItwird. Dann wird nämlich der Schmierstoffstrom von der Stirnseite der Kokille her an der Einführungsstelle des Gussmaterials in den Giesskopf unterbrochen, so dass die in Bewegungsrichtung des Gussmaterials hinter dieser Zufübrungsstelle liegenden Teile der Kokillenwand nicht mit Schmierstoff versorgt werden.
Die Erfindung bezweckt, durch besondere Gestaltung des Giessverfahrens ein kontinuierliches Giessen von Strängen mit guter Oberfläche in Kokillen mit horizontal liegender Achse zu ermöglichen, wobei gleichzeitig eine Verringerung der zur Fortbewegung des gegossenen Stranges in der Kokille erforderlichen Kraft erzielt wird.
Bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallen, vorzugsweise Stahl und Nichteisenmetallen, oder von nichtmetallischen Werkstoffen, die zu ihrer Verformung verflüssigt oder zumindest in plastischen Zustand versetzt werden, in einer Anlage mit mindestens einer feststehenden oder beweglichen
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des Gussstranges gemeinsam durch eine möglichst geschlossene Gleitmittelschicht von der Kokillenwand getrennt. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss in vorzugsweise mehreren einander folgenden Querschnitten der Kokille zwischen Gussmaterial und Kokillenwand Gleitmittel derart eingeführt, dass unterhalb des Gussmaterials an der Kokillenwand ein das Gussmaterial tragender Polster aus Gleitmittel gebil- detwird.
Dieser Polster entsteht dadurch, dass an der Unterseite der Kokille Gleitmittel mit höherem Druck eingeführt wird als oberhalb des Gussmaterials, sofern dort überhaupt Gleitmittel zugeführt wird und nicht um das Gussmaterial herum zwischen diesem und der Kokillenwand hinreichende Mengen Gleitmittel nach der Oberseite des Gussmaterials gelangen. Dabei muss der Druck, mit dem das Gleitmittel aus der Kokil-
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darf er nicht so gross sein, dass das Gleitmittel in das Gussmaterial einzudringen und beispielsweise die erstarrte Gusshaut zu durchbrechen vermag. Der Druckbereich, in dem die Oberflächenspannung des heissen Gussmaterials ausreicht, um ein geeignetes Gleitmittel abzuweisen, bietet einen für praktische Fälle hinreichenden Bereich.
Um das Gleitmittel an verschiedenen Stellen desKokillenumfangesmit verschiedenen Drücken zuführen zu können, müssen zu den Gleitmittelzuführungsstellen an den einzelnen Teilen des
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Umfanges der Kokillenwand getrennte Zuftibxungen vorhanden sein. Wenn beispielsweise die Kokillenwand umfassende Ringkanäle vorgesehen sind, müssen daher in diesen Dichtungen vorgesehen sein, die es erlauben, auf der Unterseite der Kokillenwand einen grösseren Gleitmitteldruck zur Verfügung zu stellen als oberhalb des Gussmaterials. Gegebenenfalls können diese Dichtungen auch durch Drosselstellen ersetzt werden, sofern der Gleitmittelfluss hinreichend kontrollierbar erscheint.
Das Gleitmittel kann in den Spalt zwischen Gussstrang und Kokillenwandung durch Schlitze oder durch schräg zur Kokillenachse laufende, vorzugsweise sich zur Kokillenwand hin erweiternde Bohrungen oder durch poröse Teile der Kokillenwand eingeführt werden.
Gemäss einem weiteren Schritt der Erfindung kann insbesondere unterhalb des Gussmaterials eine sol che Menge Gleitmittel in die Kokille eingeführt werden, dass es auf dem Weg durch den Spalt zwischen Gussmaterial und Kokillenwand bis zum Erreichen der Oberseite des Gussmaterials bzw. bis zum Erreichen der n1 ! chsten Gleitmittelzufllhrungsstelle gerade verbraucht ist. Dieser Verbrauch des Gleitmittels kann durch Adsorption an dem Gussmaterial erfolgen. Als Gleitmittel kann gegebenenfalls ein bei der Temperatur des Gussmaterials schmelzendes Material verwendetwerden, beispielsweise ein bei niedrigerer Temperatur als das Gussmaterial schmelzendes Metall oder ein nichtmetallischer Werkstoff, insbesondere ein solcher, der sich mit dem Gussmaterial nicht legiert.
Ein geeignet gew ähltes Gleitmittelmaterial wird auf dem noch flüssigen oder schon erstarrten Gussstrang eine feste Schutzschicht bilden, die das Gleiten des Stranges erleichtert und den Strang in der Kokille und gegebenenfalls auch bei der Weiterverarbeitung z. B. vor Oxydation schützt. Gegebenenfalls kann das Gleitmittel auch durch Verdampfen verbraucht werden.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass auf der Unterseite der Kokille so viel flüssiges Gleitmittel zugeführt wird, dass es in dem zwischen Gussmaterial und Kokille entstehenden Spalt nach oben gedrückt wird und im oberen Teil der Kokille durch entsprechende Öffnungen wieder entnommen werden kann. Das auf der Oberseite des Gussmaterials aus der Kokille wieder entnommene Gleitmittel kann gereinigt und gekühlt werden und durch eine Pumpe wieder der Kokille auf deren Unterseite zugeführt werden. Im Falle eines solchen Kreislaufes können Gleitmittel und Kühlmittel identisch sein. In diesem Falle kann auch Wasser bzw. Wasserdampf den das Gussmaterial tragenden Polster bilden.
Als Gleitmittel eignensich insbesondere Materialien, diedas Gussmaterial und die Kokillenwand nicht benetzen.
Der gewünschte Druck des Gleitmittels kann durch Pumpen erzeugt werden. Bei Gleitmitteln hinreichend geringer Viskosität kann der erforderliche Druck auch statisch erzeugt werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise die auf der Unterseite der Kokille in den Spalt zwischen Kokillenwand und Gussmaterial mündenden Kanäle mit einem Gefäss verbunden sein, das bis zu einer derartigen Höhe mit Gleitmittel gefüllt ist, dass der Flüssigkeitsdruck an der Unterseite der Kokille die gewünschte Grösse hat. Die an der Oberseite der Kokilie in den Spalt zwischen Kokillenwand und Gussmaterial mündenden Kanäle sind dann mit einem zweiten Gefäss verbunden, das nur bis zu einer geringeren Höhe mit Gleitmittel gefüllt ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren, das darin besteht, dass das Gleitmittel auf der Unterseite der Kokil-
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der Oberseite der Kokille, kann gemäss einem weiteren Schritt der Erfindung in besonders zweckmässiger Weise derart durchgeführt werden, dass ein flüssiges Gleitmittel verwendet wird, dessen spezifisches Gewicht annähernd gleich oder vorzugsweise grösser ist als das spezifische Gewicht des Gussmaterials. Dabei wird dieses Gleitmittel durch vorzugsweise mehrere, zumindest annähernd im gleichen Querschnitt der Kokille liegende, zweckmässig dort gleichmässig verteilte Kanäle in den Spalt zwischen Kokillenwand und Gussmaterial eingeführt, beispielsweise durch Kanäle, die von einem Ringkanal in der Kokillenwand ausgehen.
Diese Kanäle sind mit einem Gefäss verbunden, das beispielsweise bis zur Höhe des Gussmaterialspiegels im Eingusstrichter, von dem aus das Gussmaterial der Kokille zufliesst, mit Gleitmittel gefüllt ist.
Gegebenenfalls kann dieses Gefäss mit einer Beheizung oder Wärmeisolierung versehen sein.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel einer horizontalen Stranggusskokille, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehen ist.
Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Längsachse einer Stranggusskokille mit horizontal liegender Achse und Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Stranggusskokille in der Schnitt" ebene II - II in Fig. 1.
Mit 1 ist der Eingusstrichter einer Stranggussanlage bezeichnet, der von einem Mantel 2 umgeben ist, so dass zwischen Mantel 2 und Einlauf trichter 1 ein Heizraum 3 gebildet wird, in den durch die Öffnung 4
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Heizgase eingeblasen werden und aus dem sie durch die Öffnung 5 entweichen. Unterhalb des Trichters 1 ist die Warmkokille 6 angeordnet, auf die der Trichter 1 aufgesetzt ist. An die Warmkokille 6 schliesst sich die wassergekühlte Kaltkokille 7 an. Die Kaltkokille 7 ist von einem Kühlmantel 8 umgeben, in dem Leitbleche 9 derart angeordnet sind, dass bei 10 eintretendes Kühlwasser durch den engen Spalt 11 an der Kokillenwand vorbeigeführt wird und durch den Stutzen 12 wieder austritt.
Die Stirnfläche der Warmkokille 6 ist am Umfang abgekantet, so dass zwischen der Warmkokille 6 und der über diese geschobenen Kaltkokilif 7 pin Ringraum entsteht, der durch zwei etwa radial angeordnete Dichtungen 33 in zwei Kanäle 13 und 13'aufgeteilt wird. Dem Kanal 13 wird durch einen Anschlussnippel 14 und dem Kanal 13'durch einen Anschlussnippel 14'Gleitmittel zugeführt. Das letztere hat einen geringeren Druck als das durch den Anschlussnippel 14 dem Kanal 13 zugeführte. Das Gleitmittel tritt aus dem Kanal 13 durch schräge Bohrungen 16 und versetzt zu diesen angeordnete Kanäle 15 in die Kokille. An den Mündungen einiger der Kanäle 15 in die Kokille sind keilförmige Aussparungen 34 vorgesehen.
Aus dem Kanal 13'tritt das Gleitmittel durch Bohrungen 16'und Kanäle 15'in die Kokille, wobei an den Mündungen eines Teiles der Kanäle 15'ebenfalls keilförmige Aussparungen 34 vorgesehen sind. Auf der Unterseite der Kokille sind weitere Gleitmittelzuführungskanäle 17 und 18 vorgesehen. Vor dem Ende der Kaltkokille 7 ist ein Ring 19 angeordnet, in dem ein Ringraum 20 ausgespart ist und in dem zwei Dichtungen derart angeordnet sind, dass dem unteren Teil des Ringraumes 20 durch einen Anschlussnippel 21 und dem oberen Teil des Ringraumes 20 durch einen Anschlussnippel 21'Gleitmittel zugeführt werden kann. Vom unteren Teil des Ringraumes 20 tritt das Gleitmittel durch Bohrungen 22 und vom oberen Teil durch Bohrungen 22'in die Kokille.
Die Bauteile 1 bis 21 sind gemeinsam auf einem Schlitten 23a gelagert, der auf einem Bett 23b durch einen Kurbeltrieb 24 verschiebbar angeordnet ist. Die Stütze 25 ist fest mit dem Bett 23b verbunden und trägt einen Stirnwandstopfen 26, der die Kokille in Längsrichtung abschliesst. Am vorderen Teil des Umfanges des Stirnwandstopfens 26 ist eine Aussparung vorgesehen, die zusammen mit der Innenwand der Kokille 6 einen Ringkanal 27 ergibt. Dem Ringkanal 27 wird durch Bohrungen 28 über eine Zufuhrungsleitung 29 Gleitmittel aus einem nicht dargestellten Gefäss zugeführt, das bis über die Höhe des Gussmaterials im Eingusstrichter 1 mit einem flüssigen Gleitmittel gefüllt ist, dessen spezifisches Gewicht etwas höher ist als das des Gussmaterials. Die Dichtringe 30 dichten die Warmkokille 6 gegenüber dem Stirnwandstopfen 26 ab.
Vor der Kokille ist eine ringförmige Brause 31 angeordnet, die den aus der Kokille austretenden Strang mit Wasser besprüht. Weiterhin sind dort Transportrollen 32 vorgesehen, die den erstarrten Strang mit gleichmässiger Geschwindigkeit von der Kokille 6,7 fortbewegen. Das in den Einlauftrichter l einge- gossene Metall fliesst in die Warmkokille 6 und beginnt hier und in der anschliessenden Kaltkokille 7 zu erstarren. In der durch die Brause 31 geschaffenen Direktkühlungszone erfolgt die weitere Erstarrung, so dass die Transportrollen 32 den für den Transport erforderlichen Druck auf den weitgehend erkalteten Strang ausüben können.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallen sowie von nichtmetallischen Werkstoffen in Kokillen mit horizontal liegender Achse, mit Einführung eines Gleitmittels zwischen Kokillenwand und dem in der Kokille befindlichen Gussmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel unterhalb des Gussmaterials mit höherem Druck in den Spalt zwischen Kokillenwand und Gussmaterial eingeführt wird als oberhalb des Gussmaterials im gleichen Querschnitt der Kokille.