Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen und Kokille zum Durchführen des Verfahrens Beim Stranggiessen von Metallen, sowohl bei Nichteisenmetallen als insbesondere bei Stahllegie rungen, wird das flüssige Metall dem einen Ende einer z.
B. aus Kupfer bestehenden offenen Durchlauf kokille zugeführt, innerhalb welcher durch die Kühl wirkung der meist wassergekühlten Kokillen dieses Metall in einer Randzone erstarrt und der mindestens teilweise verfestigte Strang am andern Ende der Ko kille kontinuierlich abgezogen.
Innerhalb der Kokille entsteht also eine harte Aussenschicht oder Kruste durch Berührung des flüssigen Metalls mit der Ko- killenwand, welche zur Erhöhung ihrer Wärmeabfuhr- leistung meistens aus einem hochwärmeleitenden Ma terial besteht.
Damit der teilweise verfestigte Strang aus der Kokille gezogen werden kann, muss die erstarrte Randschicht über eine minimale Festigkeit verfügen, welche der Summe aller auftretenden mechanischen Kräfte, einschliesslich des statischen Druckes des flüssigen Stranginnerns, widerstehen kann.
Je grösser die pro Zeiteinheit in der Kokille vergossene Stahl menge ist, das heisst je höher die Giessgeschwindigkeit in bezug auf ein gegebenes Strangprofil gewählt wird, um so grösser muss die pro Zeiteinheit abgeführte Wärmemenge sein, um die erwähnte.minirnale Rand schicht zur Erstarrung zu bringen. Die Leistung einer Stranggusskokille respektive die erreichbare Giess geschwindigkeit hängt daher massgeblich von der Wärmeabfuhrleistung in der Kokille ab.
In einer Zone unmittelbar unterhalb des flüssigen Metallspiegels in der Kokille berührt das Metall die Kokillenwand, wobei die erstarrte Randschicht durch den Flüssigkeitsdruck an die Wand gepresst wird. Sobald die erstarrte Schicht eine gewisse Dicke er reicht hat, schrumpft sie zusammen, wobei sich die Ecken eines polygonen Profils in erster Linie von der Kokille lösen,
während eie \MU's#n-üksr-# -cig.= gewisse Strecke durch den Flüssigkeitsdruck an die Kokillenwand gepresst werden können, bis sich auch diese lösen. In der Zone der Berührung ist ein guter Wärmeübergang vorhanden; sobald sich jedoch der Strang von der Kokillenwand löst, wirkt die da zwischenliegende Gasschicht als isolierendes Medium und die Wärmeabfuhr wird stark reduziert.
Es wurde schon vorgeschlagen, die Kokille so kurz zu wählen, dass der Strang, unmittelbar nachdem er sich vollständig von der Kokillenwand gelöst hat, aus der Kokille austritt. Er- könnte dann sofort bei spielsweise durch Besprühung mit Wasser weiter ge kühlt werden.
In der Praxis ist dies jedoch nicht zweckmässig, da eine gewisse minimale Kokillenlänge nicht unterschritten werden darf, welche Gewähr dafür bietet, dass erstens bei kurzzeitiger Erhöhung der Giessgeschwindigkeit die Ablösungszone nicht das Kokillenende erreicht,-was einen Ausbruch zur Folge hätte, und dass zweitens im Falle eines Bruches der verfestigten Randzone unmittelbar nach deren Ent stehung auf Grund örtlicher Belastungsspitzen eine Möglichkeit besteht,
das flüssige Metall erneut an der Kokillenwand erstarren zu lassen. Nachdem aus Sicherheitsgründen die Kokille über die Ablösungs zone hinaus verlängert werden muss, stellt sich das Problem, wie die Kühlwirkung nach der Ablösungs zone erhöht werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum kontinuier lichen Giessen von Strängen in Kokillen, bei welchen man das flüssige Metall an einem Ende zuführt und am andern Ende den mindestens teilweise erstarrten Strang herauszieht, zeichnet sich dadurch aus, dass man ein Kühlmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Stranges zwischen der Kokillenbohrung und dem Strang durchfliessen lässt.
Die Kokille zur Durchführung des erfindungs gemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Kokillenwand vom Kokilleninnern durch die Wand nach der Aussenfläche führende Kanäle ange ordnet sind.
Die Erfindung wird beispielsweise anschliessend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine schematisch dargestellte Kokille mit Metallstrang, Fig.2 einen Schnitt durch die Kokille gemäss Fig. 1 nach Linie 2-2, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Kokille analog Fig. 2, mit anderer Anordnung der Kühlmittelabfluss- kanäle, Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Innenwand der Kokille, deren Querschnitt in Fig. 3 dargestellt ist,
Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt durch eine zweiteilige Kokille mit im Querschnitt veränderbarem Absaug Ringspalt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Kokille 1 mit einem vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Stoff, z. B. Kupfer, bestehenden Kokillenkörper 2, welcher quadratischen Querschnitt besitzt sowie eine durch gehende Bohrung 3 quadratischen Querschnitts.
Im Kokillenkörper 2 sind vier symmetrisch angeordnete Bohrungen 4 vorgesehen, welche parallel zur Bohrung 3 verlaufen und für den Durchfluss eines Kühlmittels vorgesehen sind. In der Fortsetzung des Austritts endes der Bohrung 3 befinden sich Führungsrollen 5, zwischen welchen ein Metallstrang 6 geführt wird.
Hinter den Führungsrollen 5 sind Kühlmittel-Zufuhr- leitungen 7 und 8 mit- Sprühdüsen 9 und 10 ange ordnet. Der Kokillenkörper 2 ist mit Kanälen 11 ver sehen, die an ihren äusseren Enden mit Gewinde- Nippelbogen 12 versehen sind. Es wird angbstrebt, die Kanäle 11 unmittelbar unterhalb derjenigen Höhen lage anzuordnen, in welcher sich der Strang 6 infolge Kontraktion von der Kokillenbohrung 3 absetzt.
Das aus dem Schmelzofen (nicht dargestellt) aus fliessende Metall gelangt in dünnem Strahl 15 in die Bohrung 3 der Kokille. Die Bohrung 3 ist grössten teils vom Metallstrang 6 ausgefüllt, welcher in seinen Randzonen 16 mit nach unten gegen den Kokillen- austritt zunehmender Breite S erstarrt ist und einen entsprechend schmäler werdenden flüssigteigigen Kern 17 besitzt.
Der Metallstrang 6 wird möglichst mit gleichbleibender Geschwindigkeit abgezogen, wobei er nach dem Verlassen des Kokillenkörpers 2 in den Führungsrollen 5 geführt wird.
Aus den Sprühdüsen 9 und 10 spritzen Kühl mittelstrahlen 18 gegen den Metallstrang 6, um diesen zusätzlich zu kühlen und dessen erstarrte Rand zone 16 zu verstärken. Die Kanäle 11 sind über die Nippel 12 mit einer Vakuumanlage (nicht dargestellt) verbunden, so dass das Kühlmittel zwischen Kokillen wand 20 und Metallstrang 6 durch den Spaltraum, entgegen der Zugrichtung des Metallstranges 6 in der Bohrung 3 hochfliesst und in die Kanäle 11 gelangt.
Es ist indessen auch möglich, das Kühlmittel durchzu pressen, anstatt durchzusaugen. Als Kühlmittel wird vorzugsweise Wasser, Satt dampf oder ein Wasser-Dampf-Gemisch verwendet.
Das Kühlmittel hat nicht nur die Aufgabe, die Wärmeabfuhr vorzunehmen. Es tritt anstelle der Luft schicht im Spaltraum, welcher sich nach dem Schrumpfen des Metallstranges 6 zwischen diesem und dem Kokillenkörper 2 ausbildet. Das Kühl mittel dient daher nicht nur als Kalorienschlepper, sondern als Mittel zur Erhöhung des Wärmeüber ganges, womit der ganze Abkühlungsprozess des Metallstranges 6 ganz wesentlich beschleunigt wird.
Bei der in Fig. 2 vorgesehenen Anordnung der Kanäle 11 beschränkt sich die Kühlwirkung insbe sondere auf die Ecken des viereckigen Strangprofils, da die Kanäle nur an den den Profilecken entspre chenden Stellen aus- bzw. einmünden.
In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, in wel cher anstelle der Strangkanten insbesondere die Strangflächen gekühlt werden. Zu diesem Zwecke befinden sich Bohrungen 30 in den Wänden 31 der Bohrung 3 des Kokillenkörpers 2. Diese Bohrungen 30 münden in Sammelkanäle 32, welche wiederum an einen Vakuumerzeuger angeschlossen werden.
Die Wände 31 der Bohrung 3 sind, wie in Fig.4 er sichtlich ist, mit Rillen 33 versehen, welche parallel zur Kokillenachse angeordnet sind. Sie dienen dazu, das Kühlmittel über die Wände 31 gleichmässig derart zu verteilen, dass keine nicht gekühlten Stellen am Strang 6 auftreten. Es kann ferner vorteilhaft sein, Kanäle bzw.
Bohrungen in verschiedenen Höhenlagen des Kokillenkörpers 2 anzuordnen, um dem wech- selnden Ort der Ablösungsstelle des Stranges 6 im Kokillenkörper 2 Rechnung zu tragen.
Um beim Saugen des Kühlmittels bei Giessbeginn ein Verstopfen der Kanäle 11 bzw. der Bohrungen 30 zu verhüten, muss der in der Stranggiesstechnik be kannte Anfahrstrang zu Giessbeginn bis über die Öff nungen der Kanäle 11 bzw. Bohrungen 30 von unten entgegen der Ziehbewegung des Metallstranges 6 ein geführt werden. Damit wird vermieden, dass anstelle des Kühlmittels flüssiges Metall in die Eingänge der Kanäle 11 bzw. Bohrungen 30 einströmt und diese verstopft.
Es kann daher von Vorteil sein, Mittel vorzu sehen, um diese Eingänge insbesondere bei Giess beginn abschliessen zu können. Eine Drosselung kann ebenfalls während des Giessens Vorteile bieten, indem der Kühleffekt verändert und eventuell örtlich ver lagert werden kann.
Die in Fig. 5 im Ausschnitt dargestellte Kokille ist aus vorerwähnten Gründen zweiteilig ausgeführt. Die beiden Teile 40 und 41 sind axial zueinander ver schiebbar angeordnet. Die Abflusskanäle sind hier als Ringkanal 42 zusammengefasst, welcher an einzelnen Stellen mit durch den Kokillenkörperteil 41 nach aussen führenden Anschlussbohrungen 43 versehen ist, um an eine Vakuumanlage, z. B. an eine Wasser strahlpumpe, angeschlossen zu werden.
Durch Ver schieben der beiden Teile 40 und 41 kann die Ring- spaltbreite verändert und insbesondere bei Giessbeginn geschlossen werden.
Die beschriebene Erfindung ermöglicht infolge bessern Kühlens die Giessgeschwindigkeit bei gleicher Qualität und damit die Produktionsmenge zu erhöhen.