DE1050029B - Zum Stranggießen von Metalien dienende Gießform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zum Stranggießen von Metallen dienende Gießform aus einem porösen, durchlässigen Stoff, insbesondere Graphit, mit Zuführungskanälen für ein flüssiges Schmiermittel, das durch die poröse Wand hindurch in Richtung auf den Strang fließt.

Von bekannten Gießformen dieser Art unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß die Zuführungskanäle von unten her bis an eine Ebene heranreichen, die unter dem Metallspiegel liegt, welcher sich in der porösen Gießform befindet. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Gießform unmittelbar unter dem Metallspiegel, also dort, wo sich bei der Erstarrung des Metalls das erste Metallhäutchen auf dem noch flüssigen Strang bildet, die Menge des aus der porösen Wand austretenden Schmiermittels zwar ausreicht, um ein Zerreißen des Häutchens infolge der Reibung an der porösen Wand zu verhindern, aber doch so gering ist, daß das Häutchen nicht durch die Bildung von Gasblasen zerstört wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Bildung solcher Gasblasen nicht verhindert werden kann, wenn die Ebene, bis an welche die Zuführungskanäle von unten her heranreichen, in der Höhe des Metallspiegels oder gar über diesem verläuft. Diese Erkenntnis ist neu. Denn es war nicht bekannt, daß es für die Wirkung entscheidend auf die Lage des Metallspiegels gegenüber dieser Ebene ankommt.

Die Gießform nach der Erfindung ermöglicht das Gießen eines Metallstranges mit einer bisher nicht erreichten Güte seiner Oberfläche.

Vorzugsweise bestehen die Zuführungskanäle aus einander kreuzenden Rillen. Dadurch läßt sich erreichen, daß das Schmiermittel sehr gleichmäßig durch die poröse Wand hindurch in Richtung auf den Strang fließt und daher auf der Innenseite der Gießform gleichmäßig austritt. Am besten wird die Anordnung so getroffen, daß das von den Rillen gebildete System an einigen Stellen mit dem Freien in Verbindung steht. Dadurch wird vermieden, daß in den Rillen etwa ein Überdruck entstehen könnte, der die Menge des innen an der Form austretenden Schmiermittels unzulässig erhöhen würde.

Zweckmäßig sind der Kühlmantel und die Gießform in zueinander versetzten Querebenen geteilt. Dabei kann die Anordnung so getroffen werden, daß sich die mit dem Kühlmantel in Berührung stehende Außenfläche der Gießform nach oben und unten verjüngt. Das ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau.

Zweckmäßig besteht die poröse Innenwand aus Graphit, dessen kapillare Hohlräume 5 bis 25 Volumprozent betragen.

Die Gießform eignet sich für Eisen und für Nichteisenmetalle, insbesondere Aluminium.

In den Zeichnungen, in denen einige Aiisfuhrungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht sind, zeigt

Zum Stranggießen von Metallen
dienende Gießform

Anmelder:

Norman Phillip Goss,
Mayfield Heights, Ohio (V. St. A.)

Vertreter; Dipl.-Ing. M. Licht, Patentanwalt,
Berlin-Steglitz, Borstellstr. 51

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Mai 1952

Norman Phillip Goss, Mayfield Heights, Ohio

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 einen Längschnitt durch eine zur Durchführung der Erfindung ausgestaltete Gießform, -wobei der Schnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 2 verläuft,

Fig. 2 einen Querschnitt der Gießform nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsschnitt einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Gießform weist eine innere zylindrische Buchse 10 aus einem porösen Werkstoff und einen äußeren Kühlmantel 11 aus einem wärmeleitenden Werkstoff, wie Kupfer oder Aluminium, auf.

Der Kühlmantel 11 liegt an der Buchse 10 mit Preßsitz oder mit Schrumpfsitz an. Vorzugsweise hat er Wasserkammern 12, die von einer Deckplatte 13 umgeben und gegen Undichtigkeit bei 14 abgedichtet sind. Die Buchse und ihr Kühlmantel können in eine obere und eine untere Hälfte unterteilt sein. Die untere Hälfte ist ähnlich ausgestaltet wie die obere und ist aus diesem Grunde mit den gleichen Bezugszahlen versehen, denen jedoch ein Strich hinzugefügt ist.

Die beiden Hälften der Gießform sind durch Bolzen 15 miteinander verbunden, die durch einen oberen Ring 16 und einen unteren Ring 17 der oberen Hälfte sowie durch einen oberen Ring 16' der unteren Hälfte hindurchgehen. Jeder Bolzen hat an dem einen Ende einen Kopi 18 und und an dem anderen eine Mutter 19. Die Muttern werden

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so stramm angezogen, daß Federn 20 zusammengedrückt die auf der Oberfläche des Metallstranges erstarrte

werden, die zwischen dem Bolzenkopf 18 und der Mutter Schicht bereits dicker ist, dringt eine größere Schmier-

19 einerseits und den Ringen 16 und 16' andererseits mittelmenge nach innen hindurch.

eingefügt sind. Ferner verbinden Bolzen 21 die Ringe 17 Als Schmiermittel bewährt hat sich ein Maschinenöl

und 16' mit einem unteren Ring 17' der unteren Hälfte 5 mit einer Zähflüssigkeit von SAE 20. Man kann auch

der Gießform. Auch diese Bolzen haben Köpfe 22 und Paraffinöl oder Palmöl wählen und die Öle mit 5 bis 10 °/₀

und Muttern 23, denen Federn 24 untergelegt sind. Die kolloidem Graphit mischen. Das durch die Gießform

Federn ermöglichen die Wärmeausdehnung der Gießform. nach innen hindurchtretende Öl wird fortlaufend von dem

An die untere Hälfte der Gießform schließt sich noch eine Metallstrang fortgetragen und zum Teil verdampft. Die

Buchse 25 aus einem gut wärmeleitenden Metall, etwa io auf diese Menge aus der Gießform ausgetragene Ölmenge

Kupfer, an. In dieser mittels eines Ringes 26, Schrauben- wird fortlaufend aus dem Behälter 31 ersetzt.

bolzen 27 und Federn 29 befestigten Buchse, die durch Vor Inbetriebnahme der Gießform wird diese zweck-

Kühlwasserdüsen 30 gekühlt wird, erstarrt der gegossene mäßig mit dem Öl vollständig getränkt. Während des

Strang. Gießens bildet sich oberhalb des Metallspiegels A eine

Die Hälften 10 und 10' der Gießform bestehen aus 15 aus verbrannten Öldämpfen bestehende Schutzatmo-

einem. porösen, durchlässigen Stoff, insbesondere Graphit, sphäre, die ein Oxydieren des Metalls verhindert. Der

dessen kapillare Hohlräume 5 bis 25 Volumprozent erstarrte Strang hat daher eine glänzende, nicht oxydierte

betragen. Besonders bewährt hat sich ein Graphit, dessen Oberfläche. Bei 40 und 41 werden zweckmäßig in bekannter

Poren 17 bis 20% des Volumens in Anspruch nehmen. Weise innere Absätze geschaffen.

Die feinen Poren stehen miteinander in Verbindung und 20 Zweckmäßig steht das von den Rillen 35 und 36

bilden ein kreuz und quer verlaufendes Labyrinth gebildete System von Zuführungskanälen an einigen

mikroskopischer Kanäle mit einem Durchmesser von Stellen mit dem Freien in Verbindung, damit in diesem

höchstens 0,025 mm. Wesentlich größere Durchlässe, die System kein Überdruck entsteht, der die Menge des auf

das Schmiermittel unmittelbar bis an den gegossenen der Innenfläche der Gießform 10 austretenden Schmier-

Strang heranführen, dürfen nicht vorhanden sein. 25 mittels unzulässig erhöhen würde. Aus diesem Grunde

Ist die Porosität richtig bemessen, dann dringt ein sind gemäß Fig. 2 in dem Kühlmantel 11 radiale Boh-

gut flüssiges Öl bei einem Druck von 7,5 kg/cm² in etwa rungen 42' vorgesehen, die außen ins Freie und innen in

10 Minuten von außen nach innen durch die etwa 6 mm die Nut 35 münden. Durch diese Bohrungen können

stark bemessenen Buchstaben 10 und 10' hindurch. Öldämpfe und überschüssiges Öl entweichen.

Statt des Graphits können auch gesinterte Metalle, 30 Die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsform unter-

Borkarbid, Karborundum und Berylliumoxyd verwendet scheidet sich von derjenigen der Fig. 1 im wesentlichen

werden. nur durch folgende Merkmale: Die radialen Bohrungen 42'

Die obere Hälfte 10 der Gießform hat auf ihrer Ober- des Kühlmantels sind durch Ventile verschließbar. Das fläche um den Umfang herum verteilte achsparallele bietet die Möglichkeit, das Öl dem von den Nuten geNuten 36, die durch eine sie kreuzende ringförmige Nut 35 35 bildeten System von Zuführungskanälen unter Druck in Verbindung stehen. Die Nuten 35 und 36 sind zweck- zuzuführen, wenn dies erforderlich ist, um den Strang mäßig flach und etwa 0,13 mm tief. genügend stark zu schmieren.

Die Nuten 35 und 36 bilden Zuführungskanäle, denen Ferner ist die mit 45 bezeichnete untere Hälfte der

ein flüssiges Schmiermittel von einem Vorratsbehälter 31 Gießform bei dieser Ausführungsform der Erfindung

aus durch eine Leitung 32, Zweigleitungen 33 und 34 40 ebenfalls mit einem System von Zuführungsnuten 35',

(Fig. 2) und radiale Bohrungen des Kühlmantels 11 56 versehen, dem Schmieröl von einem Behälter 31 b aus

zufließt. Das Schmiermittel in dem Behälter steht unter über eine Leitung 326, ein Ventil 56a, eine Leitung 56 und

atmosphärischem Druck oder unter einem Gasdruck, Zweigleitungen entsprechend den Leitungen 33 zugeführt

dessen Höhe sich auf wenige Millimeter Wassersäule wird. Auch die Leitung 32 a für die Zuführung des

beläuft. 45 Schmiermittels zur oberen Hälfte 42 der Gießform ent-

Es kommt nun entscheidend darauf an, daß das von hält ein Ventil 55 a. Die Ventile 55 a und 56 a dienen der

den flachen Nuten 35 und 36 aus durch die poröse Gieß- Regelung des Schmiermittelflusses.

form 10, 10' gleichmäßig nach innen hindurchdringende Weiter zeichnet sich die in Fig. 3 gezeigte Ausführungs-Schmiermittel auf der Innenfläche der Gießform, wo es form der Erfindung dadurch aus, daß sich die mit dem mit dem Metallstrang in Berührung gelangt, in der 50 Kühlmantel 43, 46 in Berührung stehende Außenfläche richtigen Menge austritt. Die richtige Dosierung dieser der Gießform 42, 45 nach oben und unten verjüngt. Durch Menge ist dort besonders wichtig, wo die Erstarrung des diese Anordnung läßt sich vermeiden, daß sich die beiden Stranges dicht unter dem Metallspiegel A in der Weise Hälften der Gießform an der Fuge 58 unter dem Einfluß beginnt, daß sich dort eine dünne Metallhaut auf der von Temperaturschwankungen trennen. Die Ringe 49 Oberfläche des Stranges bildet. Zuviel Schmiermittel an 55 und 50 sind bei dieser Ausführungsform durch einen dieser Stelle würde zur Bildung von Gasblasen führen, Zwischenraum 63 voneinander getrennt, der sich auf welche diese Metallhaut zerreißen. Würde die Menge des 0,5 bis 0,75 mm belaufen kann. Die Verjüngung kann an dieser Stelle austretenden Schmiermittels aber zu sich auf 2,25 bis 3 mm je Meter Länge belaufen. Die gering sein, dann würde diese Metallhaut an der Fläche beschriebenen Ausführungsbeispiele eignen sich insder porösen Gießform hängenbleiben und aus diesem 60 besondere zum Stranggießen von Aluminiumstangen von Grunde zerreißen. einem Durchmesser von 25 bis 50 mm. In diesem Falle

Die richtige Dosierung wird nun dadurch erreicht, daß beläuft sich die Länge der Gießform 10, 10' bzw. 42, 45

das von den Nuten 35 und 36 gebildete System von auf 250 bis 400 mm, während die wassergekühlte Buchse

Zuführungskanälen von unten her bis an eine Ebene 25 bzw. 25' eine Länge von 600 bis 900 mm haben kann,

heranreicht, die unter dem Metallspiegel ^4 liegt. Infolge- 65 Die Geschwindigkeit, mit welcher der erstarrte Strang

dessen steigt der Schmierstoff lediglich infolge der abgezogen wird, muß auf die Geschwindigkeit, mit der

Kapillarwirkung des porösen Werkstoffes der Gieß- das flüssige Metall der Gießform zufließt, so abgestimmt

form 10 bis zum Metallspiegel A an und bildet dort auf sein, daß der Metallspiegel A sich an der in Fig. 1 ange-

der Innenfläche der Gießform 10 lediglich einen mikro- deuteten Stelle oberhalb der oberen Enden der Nuten 36

skopisch dünnen Film; an tiefer liegenden Stellen, wo 70 befindet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zum Stranggießen von Metallen dienende Gießform aus einem porösen, durchlässigen Stoff, insbesondere Graphit, mit Zuführungskanälen für ein flüssiges Schmiermittel, das durch die poröse Wand hindurch in Richtung auf den Strang fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle (35,36) von unten her bis an eine Ebene heranreichen, die unter dem Metallspiegel liegt, welcher sich in der porösen Gießform befindet.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle aus einander kreuzenden Rillen (35, 36 bzw. 35', 36') bestehen.

3. Gießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Rillen (35, 36) gebildete System an einigen Stellen (42') mit dem Freien in Verbindung steht.

4. Gießform nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit Kühlmantel, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl-

mantel (11, 11') und die Gießform (10, 10') in zueinander versetzten Querebenen (bei 38, 39) geteilt sind.

5. Gießform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich ihre mit dem Kühlmantel in Berührung stehende Außenfläche nach oben und unten verjüngt.

6. Gießform nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Innenwand aus Graphit besteht, dessen kapillare Hohlräume 5 bis 25 Volumprozent betragen.

7. Gießform nach Anspruch 1 mit Kühlmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle (35, 36) von Nuten gebildet werden, die zwischen der Gießform und dem Kühlmantel vorgesehen sind und eine Tiefe von ungefähr 0,13 mm haben.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 837 589, 539 500;
USA.-Patentschriften Nr. 2 225 373, 2 376 518.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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