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Verfahren zum waagrechten oder senkrechten Stranggiessen von dünnen Bändern,
Platten od. dgl. und Kokille zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum waagrechten oder senkrechten Stranggiessen von Bändern, Platten od. dgl., vorzugsweise bis zu maximal 30 mm Dicke in kurzen wassergekühlten Kokillen mit zusätzlicher Direktkühlung.
Zur Herstellung solcher Bänder oder Platten durch horizontalen Strangguss sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, bei denen sich die formenden Wände zusammen mit dem Strang in dessen Giessrichtung bewegen. Zur Formung des Stranges benützt man dabei entweder mit dem Strang laufende Bänder, oder aber man führt den Strang zwischen gekühlten Walzen hindurch. Diese bekannten Verfahren erfordern aber einen hohen apparativen Aufwand und haben ausserdem den Nachteil, dass bei Betriebsstörungen ode ; bei übergang zu einem andern Format das Auswechseln der formgebenden Teile lange Zeit in Anspruch nimmt.
Der genannte Mangel wird bei einem wie eingangs erläuterten Verfahren dadurch vermieden, dass in an sich bekannter Weise der Strang unter Aufrechterhaltung eines langen Sumpfes zunächst im ersten Teil der Kokille indirekt und im weiteren Teil derselben mit unter Druck eingeführtem Kühlmittel direkt gekühlt wird, wobei der Strang in diesem Teil der Kokille zwischen Stegen geführt und unterstützt wird, zwischen welchen das Kühlmittel mit einer das Mehrfache, mindestens das Dreifache, der Giessgeschwindigkeit betragenden Geschwindigkeit an der Oberfläche des Stranges entlang geführt wird. In konventionellen Wassergusskokillen hebt sich der gegossene Strang innerhalb der Kokille infolge Wärmeschrumpfung von der Kokillenwand ab, wodruch die Kühlung unterbrochen wird.
Die gebildete, erstarrte Schale kann sich vom flüssigen Sumpf her wieder aufheizen und kann infolgedessen zerstört werden. Bei der innerhalb der Kokille einsetzenden direkten Kühlung des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Kühlwirkung von der Wärmeschrumpfung unabhängig.
Bisher war man der Meinung, dass man dünne Bänder oder Platten nach dem Wassergussverfahren nicht direkt erzeugen könnte, sondern zunächst einen Walzbarren herstellen müsste, der anschliessend in einem Walzwerk weiterzuverarbeiten war. (Vgl. Beilage "Technik" der Neuen Züricher Zeitung vom 31. 3. 65, Mittagsausgabe, Blatt 4, linke Spalte, vorletzter Absatz, "Giessen von Aluminiumband" von E.
Herrmann.)
Insoweit bringt das erfindungsgemässe Verfahren bereits einen bedeutsamen Fortschritt, da es nunmehr möglich wird, dünne Bänder, Platten od. dgl. unter Einsparung eines Walzwerkes direkt im Wassergussverfahren zu giessen, was mit der in der deutschen Auslegeschrift 1125594 beschriebenen Stranggiesskokille deswegen nicht durchführbar ist, weil dort weder die erfindungsgemäss vorgesehene Führung des Stranges zwischen den Stegen noch die Art der Kühlung innerhalb der Kokille vorgesehen ist.
Das Wassergussverfahren bietet gegenüber den bisher bekannten Arbeitsweisen zur Herstellung von
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dünnen Bändern, Platten od. dgl. auch die Vorteile geringerer Investitionskosten, bequemerer Handhabung und die Möglichkeit schnellerer Auswechselbarkeit der formgebenden Teile.
Bei der praktischen Ausführung dieses Verfahrens hat sich gelegentlich gezeigt, dass die direkte Kühlung der Bänder od. dgl. mit einem flüssigen Kühlmittel insbesondere bei reissempfmdlichen Legierungen bei den hohen Giessgeschwindigkeiten, die aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht sind, zum Reissen führt. Es wurde daher als erstrebenswert angesehen, eine andere Kühlungsmethode anzuwenden, wobei sich herausgestellt hat, dass die direkte Kühlung vorteilhaft mit einem Wasser-Luftgemisch erfolgt.
Es ist bereits bekannt, beim üblichen Strangguss mit einer kurzen wassergekühlten Kokille den aus der Kokille ausgetretenen Barren unterhalb derselben mit einem Wasser-Luftgemisch zu beaufschlagen ; vgl. franz. Patentschrift Nr. 1. 072. 748. Hiebei sind unterhalb der Kokille Spritzringe angeordnet, durch deren Zusammenwirken ein Wasser-Luftgemisch auf den Barren gesprüht wird. Diese Arbeitsweise lässt sich indessen bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht anwenden, weil die Kühlwirkung schon innerhalb der Kokille zwischen den Stegen einsetzen muss.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfmdungsgemäss darin, dass das Luft-Wassergemsich in der Kokille hergestellt wird und zur direkten Kühlung der zwischen den Stegen geführten Bänder od. dgl. herangezogen wird, wodurch sich, wie festgestellt wurde, die Reissneigung der Werkstoffe erheblich vermindert. Von Vorteil ist es dabei, die im ersten Teil der Kokille vorgesehene indirekte Kühlung mit dem unmittelbar in der Kokille erzeugten Wasser-Luftgemisch durchzuführen. Auf diese Weise erreicht man, dass die Kühlintensität in weiterem Umfang als bei Kühlung mit einem flüssigen Kühlmittel varüert werden kann.
Eine Möglichkeit der Steuerung der Kühlintensität sowohl im direkten als auch im indirekt gekühlten Teil der Kokille besteht in an sich bekannter Weise in der Variierung der Luftund/oder Wassermenge, die durch die Kokille hindurchgeführt wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass in an sich bekannter Weise die Abkühlungsgeschwindigkeit im indirekt gekühlten Teil der Kokille vorwiegend durch Variieren der Wassermenge und dass die Abkühlungsgeschwindigkeit zwischen den Stegen vorwiegend durch Variieren der Luftmenge gesteuert wird.
Man kann die Steuerung automatisch beispielsweise dadurch vornehmen, dass am austretenden Strang ein Temperaturfühler angeordnet wird, der je nach der gemessenen Strangtemperatur die zugeführte Wasser- bzw. Luftmenge variiert.
Die Kokille zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum waagrechten oder senkrechten Stranggiessen von dünnen Bändern, Platten od. dgl. mit Kühlung mit einem Wasser-Luftgemisch ist gekennzeichnet durch deren Unterteilung in einen ersten Teil, in welchem der Strang vermittels des durch eine Vielzahl von Bohrungen fliessenden Kühlwassers indirekt gekühlt wird, und in einen unmittelbar anschliessenden Teil, in welchem der Strang zwischen mehreren schmalen und längs verlaufenden Stegen geführt und unterstützt und an seiner Oberfläche durch ein in den Schlitzen zwischen den Stegen strömendes Kühlmittel direkt gekühlt wird.
Die indirekte Kühlung erfolgt in einer Kokille, die durch innerhalb der Kokillenwandung angeordnete Sammelkanäle für Druckluft bzw. Wasser gekennzeichnet ist und welche Sammelkanäle durch Bohrungen miteinander und mit parallel zur Kokilleninnenwandung verlaufenden Bohrungen verbunden sind, die in öffnungen in den Räumen zwischen den Stegen enden.
Zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind Kokillen in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt : Fig. l zeigt in perspektivischer Wiedergabe einen Vordereinblick in das Innere einer liegend angeordneten Kokille für den waagrechten Guss ; Fig. 2 gibt die Kokille im senkrechten Längsschnitt wieder, wobei der Schnitt durch einen zwischen den Stegen befindlichen Schlitz gelegen ist ; Fig. 3 veranschaulicht, ebenfalls in perspektivischer Wiedergabe, einen Einblick von unten in das Innere der Kokille, wobei es sich um die gleiche Kokille wie in Fig. l handelt, die zum senkrechten Stranggiessen entsprechend vertikal gestellt ist ; Fig. 4 gibt analog zu Fig. 2 die Kokille im senkrechten Längsschnitt wieder ;
Fig. 5 zeigt einen Einblick in das Innere einer zum waagrechten Strangguss verwendeten Kokille, wobei das zur Kühlung herangezogene Wasser-Luftgemisch in der Kokille erzeugt wird ; Fig. 6 veranschaulicht in perspektivischer Wiedergabe nochmals einen Einblick in das Innere der Kokille von der Seite des Strangaustrittes.
Der formgebende Innenraum-l-der Kokille gemäss den Fig. l bis 4 mit horizontaler bzw. vertikaler Längsachse und rechteckigem Querschnitt zum Giessen eines Bandes ist an einer Seite bzw. oben durch eine Platte --2-- aus feuerfestem, wärmeisolierendem Material abgeschlossen. Diese Platte hat einen Schlitz-3-, durch welchen das flüssige Metall in den Kokilleninnenraum eingeführt wird.
In den Wänden des Kokilleninnenraumes befinden sich Bohrungen-4-, die unter einem Winkel von
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stehengeblieben sind.
Bei der Kokille gemäss Fig. 5 und 6, bei welcher der formgebende Innenraum ebenfalls mit - -1--, die abschliessende Platte mit --2-- und der in dieser vorgesehene Schlitz mit-3bezeichnet sind, wird die Kühlluft der Kokille durch die Zuführungskanäle-12-zugeiübrt. Von diesen Kanälen aus wird sie durch eine Reihe von Bohrungen--13--weitergeleitet. Diese Bohrungen sind gewinkelt, so dass ein Stück derselben durch die Bohrungen --13'-- an den Arbeitsflächen des Kokilleninnenraumes-l-entlangläuft. Die durchgeleitete Luft kühlt auf diese Weise die Arbeitsflächen. Aus den Bohrungen --13"-- tritt die Luft in die Zwischenräume-14-zwischen den Stegen --15-- und kühlt dort das austretende Band direkt.
Zur Erhöhung der Kühlwirkung wird der Luft Wasser beigemischt. Dieses Wasser wird der Kokille durch die Zuführungskanäle-16- zugeführt. Aus diesen Kanälen-16-wird es durch die Bohrungen --17-- in die Bohrungen - -13-- hineingedrückt. Die in den Bohrungen --13-- entlangströmende Luft reisst das Wasser mit, so dass ein Gemisch von Luft und Wasser entsteht. Der Wasserzusatz verstärkt die Kühlwirkung in den Bohrungen --13-- vornehmlich dadurch, dass das Wasser teilweise an den Wänden der Bohrungen entlangläuft.
Die Kühlwirkung in den Zwischenräumen-14-zwischen den Stegen --15-- wird hauptsächlich dadurch vergrössert, dass das Wasser als Sprühnebel aus den Bohrungen--13--austritt und durch seine Verdampfungswärme dem austretenden Strang Wärme entzieht. Demgemäss vergrössert eine Steigerung der Wassermenge die indirekte Kühlung des Stranges über die Arbeitsfläche im Kokilleninnenraum --1--, eine Steigerung der Luftmenge dagegen die Direktkühlung in den Zwischenräumen-14-.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum waagrechten oder senkrechten Stranggiessen von dünnen Bändern, Platten od. dgl., vorzugsweise solcher bis zu maximal 30 mm Dicke, in kurzen wassergekühlten Kokillen mit
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Strang unter Aufrechterhaltung eines langen Sumpfes zunächst im ersten Teil der Kokille indirekt und dass zur gänzlichen Verfestigung im anschliessenden Teil derselben mit unter Druck eingeführtem Kühlmittel direkt gekühlt wird, wobei der Strang in diesem Teil der Kokille zwischen Stegen geführt und unterstützt wird, zwischen denen das Kühlmittel mit einer das Mehrfache, mindestens das Dreifache, der Giessgeschwindigkeit betragenden Geschwindigkeit an der Oberfläche der Bänder, Platten od. dgl. entlang geführt wird.