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Stranggiessverfahren zur Herstellung von Strängen aus Metall und Kokille zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stranggiessverfahren zur Herstellung von Strängen aus Metall, bei welchem der Strang gegenüber einer Kokille in Längsrichtung verschoben und während dieser Relativverschiebung flüssiges Metall auf die Stirnseite des Stranges aufgebracht und dabei die Kokille abwechselnd in bzw. entgegen der Transportrichtung des Stranges bewegt wird, sowie auf eine Kokille zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei diesen bekannten Verfahren erstarrt der Strang von meistens viereckigem Querschnitt zunächst an der Oberfläche und dann erst in der Mitte, wobei die Erstarrungsgeschwindigkeit um so geringer wird, je dicker die schon erstarrte Zone ist. Dieser Umstand erschwert das Herstellen von Strängen grossen Querschnittes. Aus einem von aussen nach innen fortschreitenden, also nicht gleichzeitigen Erstarren über den Strangquerschnitt des Metalls, ergeben sich eine ungleichmässige Verteilung nichtmetallischer Einschlüsse, sowie unterschiedliche Gefüge und Festigkeitseigenschaften im Kern und im Randbereich des hergestellten Stranges. Bei grossem Temperaturgefälle zwischen Strangoberfläche und dem flüssigen Kern entstehen ferner beträchtliche Beanspruchungen in der verfestigten Strangzone, die zu Rissen in der letzteren führen.
Das auf die Strangstirnseite aufgebrachte flüssige Metall erstarrt nur langsam, so dass die Bildung eines erstarrten Stranges verhältnismässig lange dauert und bis zu einem nachfolgenden Walzvorgang unnütz Zeit verstreicht.
Es ist das Ziel der Erfindung, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.
Dieses Ziel lässt sich mit einem Stranggiessverfahren der eingangs umrissenen Art erreichen, bei dem erfindungsgemäss bei Bewegung der Kokille entgegengesetzt zur Transportrichtung des Stranges zuerst der zwischen der Kokillenfläche und der Stirnfläche des verfestigten Stranges entstehende Spalt mit flüssigem Metall gefüllt und dann in der anschliessenden, mit dem Strang gleichlaufenden Bewegungsphase die Kokille mit derselben Geschwindigkeit wie der Strang während einer Zeitspanne bewegt wird, die zur Erstarrung der am Strangende angegossenen flüssigen Metallschicht ausreicht. Auf diese Weise lässt sich das Ansetzen von Metall am Strang beschleunigen und es können Stränge mit unterschiedlichen Querschnitten und Profilen hergestellt werden, die ein gleichmässiges Gefüge besitzen und von Schwindrissen frei sind.
Kokillen zur Durchführung des in Rede stehenden Verfahrens sind im Einklang mit der Erfindung mit einem V-förmigen Querschnitt ausgebildet und die Normalen auf die inneren, geneigten und kühlbaren Kokillenflächen schliessen mit der Kokillen- bzw. Strangachse einen spitzen Winkel ein.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. l ein Anfahrstück mit angesetztem Strang und eine Kokille mit kegelförmiger Kühlfläche während der Kokillenverschiebung relativ zum Strang, Fig. 2 ein Anfahrstück, einen Strang und eine Kokille während ihrer gleichzeitigen Verschiebung
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in ein und derselben Richtung und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Strangachse mit der Metallschicht, die während eines Bewegungsspiels der Kokille angesetzt wird.
In den Fig. l und 2 ist eine Kokille mit einer kegelförmigen kühlbaren Fläche-2- dargestellt. Beim Formen eines Stranges --3-- wird ein Anfahrstück-4-mit einer Stirnfläche verwendet, deren Form und Abmessungen der Kühlfläche Kokille--l-entsprechen.
Der Strang wird folgendermassen gegossen : In die Kokille-l-wird das Anfahrstück-4--
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Metall (Fig. l) ein, so dass zwischen Kokillenfläche und Stirnfläche des Ansatzstückes bzw. Stranges eine Metallschicht der Dicke--h-von etwa 4 mm entsteht. Anschliessend wird die Kokille (Fig. 2) während einer Zeitspanne von z. B. 2 sec zusammen mit dem Anfahrstück und in derselben Richtung mit gleicher Geschwindigkeit wie dieses verschoben (Pfeile A). Während der erwähnten Zeitspanne erstarrt die zwischen Kokillenkühlfläche und Stirnfläche des Stranges oder Anfahrstückes befindliche Metallschicht, denn die Temperatur der Stirnfläche ist niedriger als die des flüssigen Metalls. Dann wird die Kokille in der der Verlagerung des Anfahrstückes entgegengesetzten Richtung verschoben.
Hiebei verbleibt auf dem Anfahrstück eine"aufgefrorene"Metallschicht zurück, die sich von der kupfernen Kokillenkühlfläche löst und entfernt. Es entsteht daher zwischen der Kokillenkühlfläche und der erstarrten Metallschicht auf der Stirnfläche wieder ein Spalt, der sich während seines Entstehens sofort mit flüssigem Metall füllt. Bei der darauffolgenden gleichzeitigen Verschiebung der Kokille und des Anfahrstücks mit dem erstarrten Strang in ein und derselben Richtung wird die neue Metallschicht fest und auf der vorhergehenden"aufgefroren". Beim Wiederholen des Bewegungsspieles zwischen Kokille und Strang werden immer neue Schichten des Metalls auf den schon vorher erstarrten Schichten angesetzt, aus denen der Strang besteht.
Alle diese erstarrten Metallschichten werden während des Ablösens von der Kühlfläche. nicht oxydiert, weil das über dem Spalt stehende flüssige Metall den Zutritt von Luft verhindert, und sind daher frei von unerwünschten Einschlüssen, welche die Homogenität des Materials, die Festigkeitseigenschaften und das Gefüge abträglich beeinflussen können.
Die kegelförmige oder keilförmige Form der Strangstirnfläche begünstigt ausserdem das Aufsteigen aus dem Metall austretender Gasreste.
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4 mm dicke Schichten und bei 600 mm Rohblockdurchmesser eine Ansetzgeschwindigkeit von 1 m/min erreichen.
Zur Herstellung von Strängen mit rundem, quadratischem oder andersgeformtem Querschnitt genügt es, der Kokillenkühlfläche --2-- eine kegelige, pyramidenförmige, keilförmige oder allgemein eine solche Form (Fig. 3) zu geben, derzufolge die Normalen-n-auf die geneigte, innere und kühlbare Fläche mit der Strangachse--A--einen spitzen Winkel a einschliessen, wie Fig. 3 zeigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stranggiessverfahren zur Herstellung von Strängen aus Metall, bei welchem der Strang gegenüber einer Kokille in Längsrichtung verschoben und während dieser Relativverschiebung flüssiges Metall auf die Stirnseite des Stranges aufgebracht und dabei die Kokille abwechselnd in bzw. entgegen
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Bewegung entgegengesetzt zur Transportrichtung des Stranges zuerst der zwischen der Kokillenfläche und der Stirnfläche des verfestigten Stranges entstehende Spalt mit flüssigem Metall gefüllt und dann in der anschliessenden, mit dem Strang gleichlaufenden Bewegungsphase die Kokille mit derselben Geschwindigkeit wie der Strang während einer Zeitspanne bewegt wird, die zur Erstarrung der am Strangende angegossenen flüssigen Metallschicht ausreicht.
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