DE1028300B

DE1028300B - Kokille zum kontinuierlichen Giessen

Info

Publication number: DE1028300B
Application number: DEO5192A
Authority: DE
Inventors: Erik Olsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-11-12
Filing date: 1956-11-12
Publication date: 1958-04-17

Description

DEUTSCHES

Beim Abgießen einer Gußform oder Kokille mit flüssigem Metall bildet sich bekanntlich rasch eine harte Außen schicht oder Kruste an der kalten Wand der Kokille. Durch das Schwinden des Metalls beim Erstarren und bei dem eintretenden Temperaturabfall ist die harte Schicht oder Kruste bestrebt, sich von der Wandung zu entfernen. Der von dem innerhalb der Schale befindlichen flüssigen Metall ausgeübte hydrostatische Druck ist jedoch bestrebt, die Kruste gegen die Wandung zu pressen, wodurch eine Streckung oder Dehnung der Kruste entsteht. Wenn aber die Kruste so dick geworden ist, daß der hydrostatische Druck nicht mehr imstande ist, die Kruste nach außen zu drücken, entsteht ein Zwischenraum zwischen der Kruste und der Kokillenwandung. Dadurch, daß die Kühlwirkung der Kokille somit abnimmt, kann eine Wiederauflösung oder Schwächung entstehen, wenn der Wärmeirihalt des flüssigen Metalls hinreichend groß ist. Beim Fortsetzen des Gießens kann der hydrostatische Druck auch noch ansteigen. Diese Änderungen können je für sich oder zusammen dazu Anlaß geben, daß die Kruste bricht und bestenfalls gerade nouh mit der Kokillenwandung in Berührung kommt, bevor das flüssige Metall durch die Kruste hindurch und zwischen diese und die Wandung gedrungen ist. Der Riß wird sodann bestenfalls von dem hervordringenden flüssigen Metall zusammengeschweißt. Ist die Kruste beim Ausbruch des flüssigen Metalls so dick, daß das Metall nicht durch den Riß austreten und ihn schließen kann, bleibt der Riß als Oberflächenfehler bestehen und kann durch die während der fortgesetzten Abkühlung auftretenden Spannungen zu weiteren Rißbildungen führen. Das Problem ist beim Gießen von Stahl in gewöhnlichen Kokillen wohlbekannt, wo eine zu hohe Steiggeschwindigkeit des Stahls in der Kokille und eine zu hohe Gießtemperatur oft zu Gußflächenaufbrüchen führen. Man versucht, der Gefahr durch zweckmäßige Gußstückform durch nach innen gekrümmte Seiten vorzubeugen, die in Verbindung mit verhältnismäßig großer umgekehrter Konizität die Anliegezeit des Gußstückes gegen die Kokillenwandung verlängern.

Gleichartige Probleme hinsichtlich der Berührung des eingegossenen Metalls mit der Kokillenwandung liegen bei kontinuierlichem Gießen vor. Hier sind jedoch gute Oberflächen am Gußstück von größerer Bedeutung. Außerdem verursacht ein Ausbruch außerhalb der Kokille eine Unterbrechung des Gießens und kann zu großen Schadenwirkungen führen. Die Gießgeschwindigkeit kann nicht weiter erhöht werden, als daß sich eine hinreichend feste Kruste noch bilden kann, bevor die teilweise erstarrte Stange die Kokille verläßt. Der Kokille eine umgekehrte Konizität zu erteilen, scheint die Gefahr eines Abreißens des

Anmelder:
Erik Olsson, Torshälla (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Kuborn, Patentanwalt,
Düsseldorf, Am Wehrhahn 57

Erik Olsson, Torshälla (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

Materials mit sich zu bringen, sofern man nicht die Konizität unter Berücksichtigung des Schwindens, das ja für verschiedene Werkstoffe, Qualitäten und Temperaturen verschieden ist, genau ausbildet.

Zweck der Erfindung ist, zu bewirken, daß die während des Eingießen« zuerst gebildete dünne Schicht längere Zeit gegen die kalte Kokillenwandung anliegt, ohne daß sie dabei einer derart kräftigen Streckung und Dehnung ausgesetzt zu werden braucht, wie dies in Kokillen mit parallelen Wänden der Fall ist. Dies trifft wenigstens für diejenigen Teile zu, die jeweils am dünnsten sind. Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Kokille zum kontinuierlichen Gießen, der das flüssige Metall am einen Ende zugeführt und wenigstens teilweise darin zum Erstarren gebracht wird, während der wenigstens teilweise erstarrte Strang oder Stange am anderen Ende aus der Kokille herausgezogen wird. Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß der Hohlraum der Kokille derart ausgebildet ist, daß der Umfang der Formwand wenigstens in einem Teil des Formraumes in Gießrichtung abnimmt, während die Querschnittsfläche konstant ist oder in derselben Richtung zu-

Querschnittsfläche

nimmt. Das Verhältnis

soll also

Querschnittsumfang
in der Bewegungsrichtung des eingegossenen Metalls zunehmen. Somit bilden nach innen und außen gekrümmte Linien die Kontur des Hohlraumes. In ihrer einfachsten Ausführungsform sind die Innenwände der Kokille mit in der Bewegungsrichtung des Metalls schmäler werdenden oder sich verjüngenden Erhöhungen versehen.

Es kann sich selbstverständlich manchmal als schwierig und kostspielig erweisen, die eigentliche Kokille nach diesen Grundsätzen anzufertigen. Der erfindungsgemäße Vorteil läßt sich in solchen. Fällen durch einen Einsatz in die Kokille oder einen Ansatz daran erreichen, wobei der Hohlraum des Einsatzes

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oder Ansatzes nach den angegebenen Richtlinien aus- Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform ist gebildet ist. Die Erfindung kann auch- in -den Fällen für sogenannte Vierkantstränge vorgesehen, weshalb angewendet werden, wo das flüssige Metall aus einem der Formraum 5 in der Kokille 1 am Ausziehende 4 durch ein Rohr od. dgl. an die Kokille direkt an- hauptsächlich quadratischen Querschnitt hat. Die geschlossenen Trichter, Gießkasten oder Behälter in 5 Ecken sind abgerundet. Am Zuführende 3 sind sämtdie Kokille gebracht wird. Bei diesen Verfahren ist es liehe vier Seiten des Formraumes 5 zur Erzielung der bekanntlich schwierig, die Kokille zu schmieren, da größeren Länge des Querschnittsumfangs gegeneinsich ja die Oberfläche des flüssigen Metalls oberhalb ander gekrümmt. Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Ausdesjenigen Teils befindet/ den man zu schmieren führungsform ist für Flachgußstücke vorgesehen, wünscht. Es ist deshalb in Vorschlag gebracht io weshalb der Formraum 5 in der Kokille 1 am Ausworden, daß wenigstens der Oberteil der Kokille aus ziehende 4 einen rechteckigen Querschnitt besitzt. Am einem keiner Schmierung bedürfenden Material, z. B. Zuführende 3 sind die gegenüberliegenden Längsseiten Graphit, gefertigt wird und daß dieser Oberteil, hier des Formraumes 5 gegeneinander gekrümmt. Die in Einsatz genannt, in welchem die Erstarrung als Haut- Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform ist für runde oder Krustenbildung ihren Anfang nimmt, den Gieß- 15 Stangen vorgesehen, weshalb der Formraum 5 in der kasten, Trichter oder Behälter für geschmolzenes Kokille 1 am Ausziehende 4 einen kreisförmigen Metall mit der Kokille verbindet. In der Praxis ist es Querschnitt besitzt, während der Formraum am Zuaber schwierig, einen derart sanften Übergang zwi- führende 3, im Schnitt gesehen, eine wellenförmige sehen dem genannten Einsatz und der Kokille zu Begrenzungslinie hat, deren Wellenkämme auf einem schaffen, daß die sich bildende dünne Haut oder 20 Kreis liegen, dessen Halbmesser ebenso groß ist wie Kruste bei ihrem Gleiten an der Formwand nicht zer- der Halbmesser des kreisförmigen Querschnittes, brachen wird. In diesem Fall kann geschmolzenes Gemäß der in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungs-Metall, das durch die Haut oder Kruste ausgebrochen form ist der Formraum 5 durch den veränderlichen ist, in den genannten Übergang oder Fuge hinein- Querschnitt eines in der Kokille 1 angebrachten Einfließen und einen Ansatz bilden, der einen Bruch der 25 satzes 7 begrenzt. Dieser Einsatz 7 muß selbstver-Kruste bewirkt. Falls aber der Formraum des Ein- ständlich aus einem Material mit bestmöglicher satzes in Übereinstimmung mit der Erfindung aus- Wärmeleitungsfähigkeit hergestellt sein und in die gebildet wird, so erzielt man eine gute Berührung Kokille 1 gut hineinpassen, um den besten denkbaren zwischen, der Haut oder Kruste und dem Einsatz Wärmeübergang vom Einsatz 7 an die Kokille 1 au während längerer Zeit, ohne daß die Haut einer 30 gewährleisten,. Zu diesem Zweck kann unter Umstännennenswerten Streckung ausgesetzt wird, wobei eine den eine schwache Konizität der äußeren Form des raschere Zunahme an Dicke gewonnen wird. Hier- Einsatzes und eine entsprechende umgekehrte Konidurch sinkt die Gefahr eines Ausbruches von ge- zität der Kokille 1 von Vorteil sein, schmolzenem Metall und einer Ansatzbildung in der Gemäß der in Fig. 9 bis 11 gezeigten Ausführungs-Fuge zwischen dem Einsatz und der Formwand. Eine 35 form ist der Formraum 5 durch den veränderlichen dickere Haut überbrückt Unebenheiten in der Fuge Querschnitt eines auf der Kokille 1 angebrachten Aufleichter als eine unter dem hydrostatischen Druck satzes 8 begrenzt, um welchen ein Gießkasten 9 vornachgebende dünnere Haut. gesehen ist. Das flüssige Metall ist mit 10 und die Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, welche zuerst erstarrte Partie oder Kruste mit 11 bezeichnet, fünf als Beispiele gewählte Ausführungsformen der 40 Wie aus Fig. 9 und 11 hervorgeht, verjüngt sich erfindungsgemäßen Kokille darstellt, näher beschrie- der Oberteil 12 des Aufsatzes 8 nach oben und ragt ben werden. Es zeigt etwas über den Gießkastenboden vor. Das umgebende Fig. 1 die Kokille nach der ersten Ausführungs- flüssige Metall 10 wird hierdurch diesen Teil 12 des form im Schnitt nach der Linie I-I gemäß Fig. 2, Ansatzes 8 so warm halten, daß die Haut- oder Fig. 2 in Ansicht von unten, 45 Krustenbildung erst etwas weiter nach unten im Auf-Fig. 3 die Kokille nach der zweiten Ausführungs- satz 8 ihren Anfang nimmt. Die Gefahr, daß die form im Schnitt nach der Linie III-III gemäß Fig. 4, Kruste an der Oberkante des Aufsatzes 8 hängen-Fig. 4 in Ansicht von unten, bleibt, wird hierdurch vermieden. Fig. 5 die Kokille nach der dritten Ausführungs- Die gestrichelten Linien in Fig. 9 und 11 geben form im Schnitt nach der Linie V-V gemäß Fig. 6, 50 eine Abänderung des Anschlusses zwischen Kokille 1 Fig. 6 in Ansicht von unten, ' und Gießkasten 9 an.

Fig. 7 die Kokille nach der vierten Ausführungs- Selbstverständlich dürfen die Änderungen im Querform nach der Linie VII-VII gemäß Fig. 8, schnittsumfang bzw. -fläche nicht zu übertrieben sein, Fig. 8 in Ansicht von unten, da ja zufolge der Faltung der Kruste Oberfläcthen-Fig. 9 die Kokille nach der fünften Ausführungs- 55 fehler entstehen können. Die Kruste soll innerhalb der form im Schnitt nach der Linie IX-IX gemäß Fig. 10, - nach innen gekrümmten Teile durch ihr Seilwinden, Fig. 10 im Schnitt nach der Linie X-X gemäß mit Hilfe des hydrostatischen Druckes bestrebt sein, Fig. 9 und zur Anlage gegen die Kokillenwandung zu kommen, Fig. 11 die Kokille nach der fünften Ausführungs- deren Umfang an Länge und so viel abnehmen soll, form im Schnitt nach der Linie XI-XI gemäß Fig. 9. 60 daß der teilweise erstarrte Strang durch die Kokille In sämtlichen Ausführungsformen ist die Kokille gleiten kann, ohne auf die Kruste zu drücken. Die mit 1 und der sie umgebende Kühlmantel mit 2 be- Größe der Umfangsänderung muß selbstverständlich zeichnet. Dasjenige Ende der Kokille 1, an dem das von Fall zu Fall unter Berücksichtigung von Materialflüssige Metall zugeführt wird, d. h. das Zuführende, qualitäten, Temperaturen' usw. gewählt werden und ist mit 3 und das andere Ende der Kokille, d. h. das 65 dürfte in der Praxis derart sein, daß trotz allem eine Ausziehende, mit 4 bezeichnet. geringe Streckung und Dehnung der gebildeten Kruste

Den drei in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungs- in irgendeinem Teil der Kokille erhalten wird,

formen ist gemeinsam, daß der Formraum 5 in der Dadurch, daß die Kühlwirkung in angegebener

Kokille 1 durch die eigenen Wände 6 der Kokille be- Weise im Verhältnis zu einer Kokille mit ganzzylin-

grenzt ist. 70 drischen Wänden effektiver gestaltet worden ist,

dürfte es möglich sein, kürzere Kokillen zu verwenden. Selbstverständlich kann außerhalb der erfindungsgemäßen Kokille oder Vorrichtung ein Kü'hlgerät z. B. mit biegsamen Seiten oder bestehend aus federnden Backen, die gegen das schwindende Gußstück anliegen, vorgesehen werden.

Im Rahmen der Erfindung kann die Kokille, der Ansatz oder die Eingießvorrichtung in mehreren Teilen ausgeführt oder die Umfangsänderungen in stufenweise oder sukzessiv zu- oder abnehmender Größe vorgenommen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Kokille zum kontinuierlichen Gießen, der das flüssige Metall am einen Ende zugeführt und wenigstens zum teilweisen Erstarren darin gebracht wird, während der wenigstens teilweise erstarrte Strang aus der Kokille an deren anderem Ende herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum (5) der Kokille (1) derart ausgebildet ist, daß der Umfang der Formwand wenigstens in einem Teil des Formraumes (5) in Gießrichtung abnimmt, während die Querschnittsfläche konstant ist oder in derselben Richtung zunimmt.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fonnraum (5) in der Kokille (1) durch die eigenen Wände (6) der Kokille begrenzt ist.

3. Kokille nach Anspruch⁵" 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum (5) durch einen in der Kokille (1) angebrachten Einsatz (7) begrenzt ist.

4. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum (5) durch einen auf der Kokille (1) angebrachten Aufsatz (8) begrenzt ist.

5. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum (S) am Ausziehende (4) einen rechteckigen, z. B. quadratischen Querschnitt besitzt, während wenigstens ein paar der gegenüberliegenden Seiten des Formraumes (5) am Zuführende (3) gegeneinander gekrümmt sind.

6. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum (5) am Ausziehende (4) einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, während- er am Zuführende (3), im Schnitt gesehen, eine wellenförmige Begrenzungslinie besitzt, deren Wellenkämme auf einem Kreis liegen, dessen Halbmesser ebenso groß ist wie der Halbmesser des kreisförmigen Querschnittes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen