<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallen und Legierungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallen und Legierungen, bei welchem die Kokille durch eine Hülle aus Blech od. dgl. ersetzt wird, die durch kontinuierliches Zusammenfügen zweier Teile hergestellt wurde, wobei diese Hülle bei Giessbeginn unten mit einem Abschluss versehen und bei der Absenkung wenigstens an zwei gegenüberliegenden Stellen mittels Rohren gestützt, der gebildete Strang von der vertikalen in die horizontale Richtung gebogen und schliesslich Vorrichtungen zur Weiterverarbeitung bzw. Ablängung zugeführt wird.
Bei den üblichen, kontinuierlichen Giessprozessen, die im wesentlichen darin bestehen, dass in eine gekühlte, oben und unten offene Kokille, die gerade oder gebogen sein kann, eine Schmelze gegossen wird, die durch die Kühlwirkung zu einer mehr oder weniger starken Aussenschicht erstarrt, die einen noch schmelzflüssigen Kern umgibt, bis sich auch dieser durch Kühlwirkung verfestigt, besitzt diese äussere Schicht gewöhnlich schlechte Festigkeitseigenschaften, da sie zufolge ihrer Gussstruktur, wegen oxydativer Einwirkungen, Eindiffundierungen von Kokillenmaterial und Schlackeneinschlüssen häufig spröde oder brüchig ist. Die Schlacken-und/oder Oxydeinschlüsse bilden in der Aussenschicht des Stranges Fehlerstellen, die gegen den hohen hydrostatischen Druck der noch flüssigen Schmelze des Kernes keinen genügenden Widerstand bieten.
Die Schicht reisst daher leicht, insbesondere auch bei der stets gegebenen Beanspruchtung des Stranges auf Biegung, so dass der Giessvorgang durch das Austreten der Schmelze aus dem Kern empfindlichst gestört werden kann.
Die Kokillen sind mit einer Kühlung, einer Schmierung usw. ausgestattet und weisen für gewöhnlich auch eine Oszillationseinrichtung auf, welche das Anhaften der erstarrenden Schmelze an die Kokillenwandung verhindert. Die Kokillen sind also verhältnismässig kostspielig, unterliegen aber einem starken Verschleiss und müssen daher oft ausgewechselt werden. Auch der Auszugmechanismus ist eine verhältnismässig komplizierte, empfindliche und kostspielige Einrichtung. Dimensionsänderungen des Strangquerschnittes sind bei diesem Verfahren nur sehr umständlich durchzuführen. Schliesslich verläuft die Kühlung des Stranges vor allem in radialer Richtung, wodurch das Gussstück eine Struktur erhält (Transkristallisation), die für eine technologische Weiterverarbeitung denkbar ungünstig ist. Dieser Nachteil hat dazu beigetragen, dass z.
B. in den Stahlwerken die Anwendung des Verfahrens auf die einfachsten Stahlqualitäten beschränkt geblieben ist.
Ein anderer Nachteil des Giessens in den beschriebenen Kokillen besteht in der Gefahr, dass bei der Kühlung des aus der Kokille tretenden Stranges Längsrisse entstehen. Die durch die Kokillenkühlung hervorgerufene Kontraktion des Stranges führt im unteren Kokillenteil zu einer Unterbrechung der Kühlwirkung. Der aus der Giessform sehr heiss austretende Strang darf nicht zu heftig gekühlt werden, weil sich ansonst eben die erwähnten Längsrisse bilden. Damit ist aber wieder die Möglichkeit einer axialen Wärmeableitung beeinträchtigt.
Schliesslich ist bei Anwendung solcher Kokillen auch die Möglichkeit, Endprodukte mit kleinem Querschnitt, insbesondere mit geringer Dicke herzustellen, stark begrenzt. Eine gewisse Materialstärke, z. B. bei Platinen für die Blechherstellung, kann nicht unterschritten werden, was im gegebenen Beispiel eine zusätzliche Bearbeitung des Gussstückes erfordert.
<Desc/Clms Page number 2>
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die geschilderten Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, dass dem in der Blechhülle in Form eines stranges mit kleinem Querschnitt und geringer Dicke befindlichen Giessmetall die Wärme hauptsächlich in axialer Richtung entzogen wird, wobei die Hülle mit dem darin befindlichen geschmolzenen Metall zur Ausbildung einer tragenden Gusshaut in an sich bekannter Weise zuerst nur mässig gekühlt und dann erst zur vollständigen Verfestigung des Stranges stark gekühlt wird.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird die für das Stranggiessen übliche Kokille durch eine voraus hergestellte metallische Hülle, z. B. eine Blechhülle, ersetzt. Eine Oszillationseinrichtung ist dabei überflüssig. Die Bleche werden zu einer Hülle mit gewünschtem Querschnitt zusammengefügt, vorzugsweise zusammengeschweisst. Bei Giessbeginn hat die Hülle einen Abschluss, der mit einer an sich bekannten Auszieheinrichtung versehen ist. Diese Hülle wird in üblicher Weise aus einer Pfanne od. dgl. gefüllt. Walzen oder Rollen stützen die Hülle wenigstens an zwei gegenüberliegenden Seiten, wobei diese Walzen od. dgl. geradlinig aufeinanderfolgen oder kurvenförmig angeordnet sein können.
Der Giessgeschwindigkeit entsprechend und unter kontinuierlichem Zusammenfügen, z. B.
Zusammenschweissen der die Hülle bildenden Teile, wird der umhüllte Strang abgesenkt und in gewünschter Weise verformt, beispielsweise gewalzt oder auch durch Biegen aus der senkrechten Richtung in die Horizontale gebracht und bei entsprechender Kühlung schliesslich abgelängt und gelagert.
Zum besseren Verständnis werden das Verfahren gemäss der Erfindung und die dafür verwendete Vorrichtung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Aus dieser Zeichnung ist ersichtlich, auf welche Weise aus zwei Metallblechen--l und 2--die Hülle für den Strang hergestellt wird. Die beispielsweise von Vorratsrollen od. dgl. kommenden, horizontal laufenden Metallblechstreifen --1, 2--, werden durch Rollenpaare--3, 4-geleitet und hierauf nach unten abgebogen. Sie durchlaufen das Rollenpaar--6--, dessen Endteile--6a--einen grösseren Durchmesser aufweisen als in deren Mittelteilen--6b--. Die Endteile--6a--dieser Rollen pressen die Kanten der Metallbleche aneinander ; diese Kanten werden darauf beim Durchgang
EMI2.1
--5-- wird geschmolzenesMetallhülle (12) geleitet.
Die Metallhülle wird dabei durch den Druck des geschmolzenen Metalls so weit ausgedehnt, dass sie am verjüngten Mittelteil der Rollen-8-, welche dieselbe Form wie die Rollen --6-- aufweisen, anliegt. Die solcher Art hergestellte Metallhülse weist einen engen Querschnitt auf, der durch den verjüngten Mittelteil der Walzen --8-- bedingt wird. Die Metallhülle sowie das in ihr
EMI2.2
zweite nachgeschaltete Sprühvorrichtung --11- dann stärker gekühlt wird. Das Kühlmittel, beispielsweise Dampf, kann entweder auf die Walzen oder direkt auf die Metallhülle gerichtet werden.
Die Metallhülle mit dem teilweise erstarrten Metall läuft sodann durch weitere Rollenpaare --9--, wodurch die Hülle aus ihrer vertikalen Richtung in eine horizontale Lage gebracht wird.
Während des Weitertransportes in horizontaler Richtung erfolgt das vollständige Erstarren des Metalls.
Anschliessend kann das erstarrte Material abgelängt werden.
Nach der Zeichnung werden zwei Bleche zu einer Hülle mit rechteckigem Querschnitt verschweisst. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, durch entsprechende Auswahl und Anordnung der Bleche auch Hüllen mit andern Querschnittsformen herzustellen. So können z. B. zwei Bleche zu einer Hülle mit kreisrundem oder ovalem Querschnitt, oder beispielsweise vier Bleche zu einer Hülle mit rechteckigem Querschnitt vereinigt werden.
Bei Giessbeginn hat die Hülle unten einen Abschluss, der mit einer an sich bekannten Auszieheinrichtung versehen ist.
Die beim Giessen angewendete Kühlmethode bewirkt, dass die Wärme hauptsächlich in axialer Richtung des Gussstückes abgeführt wird. Die in die Hülle gegossene Schmelze wird nicht wie in einer Kokille schon oben beim Metallspiegel gekühlt, sondern von unten her, vom Abschluss ausgehend. Die Wärme wird so nur zu einem kleinen Teil radial, nämlich durch die mässige Kühlwirkung der gekühlten Stützwalzen, abgeleitet, zum weitaus grösseren Teil jedoch axial abgeführt.
Die Kühlung von den Stützwalzen her bewirkt, dass die Hülle die notwendige Festigkeit behält.
Eine solche mässige Kühlung kann z. B. durch Dampf bewirkt werden. Für die Erstarrung des schmelzflüssigen Kernes ist die Kühlung über die Stützwalzen nicht unbedingt erforderlich, diese Erstarrung wird vielmehr hauptsächlich durch eine von unten ausgehende Kühlung erreicht.
<Desc/Clms Page number 3>
Die erstarrte Aussenschicht wird nach unten zu mit fortschreitender Wärmeabführung stärker. Der Erstarrungsvorgang führt in solchen Fällen zu einer feinkristallinen Struktur, die eine Voraussetzung für eine nachfolgende einwandfreie Bearbeitung des Strangstückes durch Walzen usw. ist.
Das Material für die Blechhülle soll gut dehnbar sein. Es kann Blech billiger Qualität, z. B. 2. Wahl verwendet werden, es soll aber frei von Fehlern, wie Oxydationsstellen und Rissen sein. Für die Bleche
EMI3.1
konventionellen Verfahren hergestellt werden, sehr zeitraubend und kostspielig ist, entfällt praktisch beim Verfahren gemäss der Erfindung. Die Blechhülle wirkt bei einer weiteren Warmbearbeitung des Stranges als Oxydationsschutz. Sie kann im Verlauf der weiteren Bearbeitung entfernt werden. So kann sie während der Bearbeitung des Stranges, z. B. beim Walzen, abfallen. Die Abfälle können gesammelt und umgeschmolzen werden. Wenn erwünscht, kann ein Verschweissen des Bleches mit dem Strang durch Auftragen einer dünnen Oxydschicht od. dgl. auf die Innenseite der Blechhülle verhindert werden.
Soll hingegen eine fehlerfreie Verschweissung der Hülle mit dem Giessmaterial erreicht werden, so wird auf die Schmelze ein oxydlösendes Mittel, z. B. ein Alkalihalogenid, aufgebracht. Dieses Mittel schmilzt leicht, wird aber von der Schmelze nicht aufgenommen. Eine dünne Schicht dieses oxydlösenden Mittels löst knapp oberhalb des Metallspiegels auf der Hüllenoberfläche vorhandene Oxyde, so dass Hülle und Giessmetall gut aneinander haften können. Die Verbindung zwischen Giessmetall und Hülle wird durch Entgasung der Schmelze, z. B. durch die an sich bekannte Anwendung von Unterdruck oder Inertgas gefördert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallen und Legierungen, bei welchem die Kokille durch eine Hülle aus Blech od. dgl. ersetzt wird, die durch kontinuierliches Zusammenfügen zweier Teile hergestellt wurde, wobei diese Hülle bei Giessbeginn unten mit einem Abschluss versehen und bei der Absenkung wenigstens an zwei gegenüberliegenden Stellen mittels Rollen gestützt, der gebildete Strang von der vertikalen in die horizontale Richtung gebogen und schliesslich Vorrichtungen
EMI3.2
in der Blechhülle in Form eines Stranges mit kleinem Querschnitt und geringer Dicke befindlichen Giessmetall die Wärme hauptsächlich in axialer Richtung entzogen wird,
wobei die Hülle mit dem darin befindlichen geschmolzenen Metall zur Ausbildung einer tragenden Gusshaut in an sich bekannter Weise zuerst nur mässig gekühlt und dann erst zur vollständigen Verfestigung des Stranges stark gekühlt wird.
EMI3.3