Schwimmer für die Regulierung des NTetallzuflusses zur Kokille beim Stranggiessen von Walzbarren aus Nichteisenmetallen, insbesondere aus Aluminium und Aluminiumlegierungen Halbzeug aus Aluminium für dekorative anodi- sche Oxydation oder anodische Glänzung muss in bezug auf Gleichmässigkeit und Feinheit des Gefüges hohen Ansprüchen genügen.
Durch Kornverfeinerung bei der Herstellung des gegossenen Vormaterials und durch Homogenisierung, Warmverformung und Rekristallisation während der Knetbearbeitung lässt sich das Gefüge im gewünschten Sinne beeinflussen. Die Wirksamkeit dieser Massnahmen hängt jedoch weitgehend von der Gussqualität ab, d. h. es kommt in erster Linie darauf an, bereits beim Giessen die Verteilung von Primärkristallen und Restschmelze in Form von gleichmässig feinen Kornzellen zu steuern.
Das Makrogefüge, das aus mehr oder weniger grossen Kornzellenbezirken aufgebaut ist, hat für die Anodi- sierung nur sekundäre Bedeutung, wird aber durch eine feinzellige Erstarrung ebenfalls günstig beein flusst.
Die Bedingungen für eine feinzellige Erstarrung sind optimal, wenn die Entmischung in der Schmelze durch schroffes Erstarren bei kräftiger Bewegung der Schmelze unterdrückt wird. Die Bewegung der Schmelze muss unmittelbar an der Erstarrungsfront so kräftig und gleichmässig sein, dass der nachteilige Einfluss des starken Temperaturgefälles, das im all gemeinen eine grobzellige, dendritische Entmischung begünstigt, weitgehend gemildert oder nahezu aus geschaltet wird.
Diese Verhältnisse wirken sich besonders stark in der Hautzone von Stranggusswalzbarren aus, weil dort das Temperaturgefälle beim Erstarren extrem stark ist und dadurch die grobzellige dendritische Entmischung besonders begünstigt wird. Nun tritt bei Aluminiumblechen, die anodisch geglänzt oder anodisch oxydiert werden sollen, gerade diese Hautzone deutlich in Erscheinung. Normaler weise muss sie so tief abgefräst werden, dass die Dendritenzone verlässlich entfernt wird. Grosse Fräs- tiefen sind unwirtschaftlich.
Darüber hinaus nimmt die Grösse der an die Dendritenzone angrenzenden, regellos orientierten Kornzellen mit zunehmender Tiefe zu, so dass Aluminiumbleche aus sehr tief ge frästen Walzbarren beim Anodisieren eine störende Streifigkeit aufweisen, die auf das sekundäre Gefüge zurückzuführen ist.
Aus diesen Überlegungen wurde der erfindungs gemässe Schwimmer zur Regulierung des Metallzu flusses beim Stranggiessen von Walzbarren aus Nicht eisenmetallen, insbesondere aus Aluminium und Alu miniumlegierungen, entwickelt. Mit Hilfe dieses Schwimmers soll die grobzellige, dendritische Ent mischung zugunsten einer feinzelligen, regellos orien tierten Erstarrung unterdrückt werden.
Der erfindungsgemässe Schwimmer ist aus zwei in einem Abstand von beispielsweise 4 bis 8 mm voneinander angeordneten, steifen Platten zusammen gesetzt, wobei die obere Platte schwimmfähig und mit einer oder mehreren Öffnungen für die Zuführung der Metallschmelze in den Raum zwischen den Plat ten versehen ist und die beiden Platten nur an ihren Schmalseiten miteinander verbunden sind. Der Schwimmer weist ausserdem zweckmässigerweise eine Aufhängevorrichtung auf, mit der er bei Giessbeginn in die Kokille eingehängt wird; die Aufhängevorrich tung besteht beispielsweise aus abgebogenen Stäben.
Der Schwimmer ist zweckmässig so gebaut, dass er im Betrieb einen freien Metallspiegel nur in den vorzugsweise zylinderförmigen Einlauföffnungen auf weist, sonst nirgendwoanders. Hierbei ist es angezeigt, die Auslaufschlitzbreite (d. h. der Abstand zwischen dem Rand der unteren Platte und demjenigen der oberen Platte) klein zu halten. Sie beträgt z. B. 4 bis 8 mm, vorzugsweise 5 bis 7 mm, wobei die höheren Werte im allgemeinen für das Giessen von grossen Barrenformaten gewählt werden.
Der Abstand der Längsseiten des Schwimmers von der inneren Kokillenwand beim Giessen von Walzbarren von beispielsweise etwa 150 bis 400 mm Dicke und 600 bis 1500 mm Breite beträgt zweck mässig höchstens 30 mm; vorzugsweise wird er bei 15 bis 20 mm gehalten. Wenn kein Anfrieren am Rand des Schwimmers eintreten würde, könnte auf unter 15 mm gegangen werden. An den Schmalseiten kann der Abstand bis 50 mm betragen; dort braucht keine Schmelze auszufliessen.
Die Ecken der Platten werden vorzugsweise abgerundet oder gebrochen, wobei eine Annäherung des Plattenrandverlaufes an die Erstarrungsgrenze angestrebt wird.
Da die beiden Platten nur an ihren Schmalseiten miteinander verbunden sind, ist der breite Metallfluss an den Längsseiten nicht durch Stützstege unter brochen, so dass an den Breitseiten des Walzbarrens die Hautzone gleichmässig dick ausfällt.
Wenn der Schwimmer den flüssigen Giesskopf in der Kokille weitgehend bedeckt, besteht rings um den Schwimmer ein nur schmaler freier Me tallspiegel, der bis zum Giessende praktisch ruhig stehen bleibt; die Oxidhaut reisst nicht ab. Auch in den Eingiessöffnungen des Schwimmers reisst die auf dem freien Metallspiegel gebildete Oxidhaut nicht ab, so dass eine sehr saubere Barrenoberfläche erhalten wird.
Als Werkstoff für die Herstellung des erfindungs gemässen Schwimmers wird normalerweise Schwarz blech verwendet. Der obere Teil besteht z. B. aus 1 mm dickem Blech, der untere aus 2 mm dickem Blech; zwecks Versteifung ist der Rand des unteren Teiles um z. B. 3 bis 6 mm nach oben umgebördelt, so dass der Abstand zwischen der oberen und dem Grund der unteren Platte z. B. 10 bis 14 mm, vor zugsweise etwa 12 mm beträgt. Selbstverständlich kann die untere Platte aus Stahlblech auch auf andere Weise versteift sein, z. B. durch an der Unterseite angeschweisste Rippen. Unter den Einlauföffnungen sind vorzugsweise Gusseisenplatben von etwa 4 mm Dicke eingesetzt.
Der aus Eisenblech hergestellte Schwimmer wird mit einer Kokillenschlichte über zogen. Die untere Platte wird zweckmässigerweise vor jedem Guss neu geschlichtet, die übrigen Teile etwa nach jedem dritten Guss, z. B. nach dem Giessen von 4 bis 5 t Aluminium. Der Schwimmer ist für das Giessen von 30 bis 40 t Aluminium brauchbar.
Bei Benützung eines Bleches für die Herstellung der oberen Platte können deren Ränder einen z. B. etwa 25 bis 30 mm hohen Rand aufweisen, wodurch das Gerät schwimmfähig wird. Für den oberen Teil kann eine Platte aus dem markenrechtlich geschützten Werkstoff Marinite verwendet werden; in diesem Falle vermittelt das leichte spezifische Gewicht des Marinite die Schwimmfähigkeit. Auch die untere Platte könnte aus einem derartigen feuerfesten Werk stoff bestehen.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungs beispiel während des Giessens, und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie A-A von Fig. 3, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie B -B von Fig. 3 und Fig. 3 eine Draufsicht.
Der Schwimmer 10 ist in die Kokille 11 einge setzt. Die Metallzuführungsdüsen 12 sind in den Fig. 1 und 2 gestrichelt angedeutet; sie sind in die zylinderförmigen Einlaufkanäle 13 eingeführt und halten den Schwimmer zentriert, wenn dieser nicht mehr am Kokillenrand hängt. Die obere Platte 14 weist einen umgebördelten Rand 15 und die oben erwähnten Einlaufkanäle 13 auf und besteht aus Schwarzblech. Die untere Platte 16 weist umgebör- delte Ränder 17 sowie Graugusseinsätze 18 unter den Eingiesskanälen 13 auf.
An beiden Schmal seiten ist eine Lasche 19 angeschweisst, die einer seits als Klemmvorrichtung für das Einstecken der oberen Platte 14 und anderseits als Aufhängevor richtung dient. Wie ersichtlich, nehmen die Laschen 19 die ganze Breite der Schmalseiten ein, so dass dort kein Metall ausfliesst. Man kann selbstverständ lich die beiden Platten so verbinden, dass auch an den Schmalseiten des Schwimmers Metall ausfliesst. Die Schmalseiten des Walzbarrens sind hinsichtlich der Hautzone von sehr untergeordneter Bedeutung, da die Güte der Oberfläche der Bleche, die aus dem Walzbarren hergestellt werden, nur von dem Zu stand der Breitseiten des Walzbarrens abhängt. Die Ecken. 20 sind abgeschrägt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ausser dem Schwimmer, der Kokille und den Zuführungsdüsen den oberen Teil des entstehenden Walzbarrens 21 mit seinem flüssigen Bereich 22 und seinem erstarrten Bereich 23. Durch Absenken des Meniskus 24 lässt sich die Schroffheit des Abkühlens noch verstärken.
Der Rand 15 der oberen Platte 14 und die zylin- derförmigen Wandungen der Einlaufkanäle 13 si- chem die Schwimmfähigkeit des Schwimmers. Diese lässt sich selbstverständlich auch auf andere Weise erreichen.
Der Schwimmer sollte so gebaut sein, dass das Giessmetall unterhalb des Meniskus 24 in die Kokille einfliesst; mit anderen Worten, der Auslaufschlitz sollte tiefer liegen als der freie Metallspiegel rings um den Schwimmer.