DE1055763B

DE1055763B - Vorrichtung zum Stranggiessen von Schwermetallen oder Schwermetallegierungen

Info

Publication number: DE1055763B
Application number: DEV8267A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Gagel; Wilhelm Nobel; Johann Hinrich Wiechmann
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1954-12-29
Filing date: 1954-12-29
Publication date: 1959-04-23

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die zum Vergießen von Schwermetallen oder Legierungen derselben nach dem Strangguß verfahren dient. Bekanntlich wird hierzu eine Gießform verwendet, die in der Regel mit Wasser gekühlt ist und in. der das Gießgut in Form eines Stranges, z. B. eines Barrens, Blockes oder Hohlkörpers, entweder vollständig oder nur äußerlich erstarrt und dann durdh eine anschließende Kühlung im Querschnitt durchgehend vollkommen fest wird.

Der Wärmeentzug erfolgt bei der Verwendung der sogenannten Mantelkokille durch die Kokillenwand hindurch. Das Gießgut erhält somit keine Berührung mit dem Kühlmittel. Die Kühlung geschieht indirekt. Erst nach dem Verlassen der Gießform erfährt das Gießgut eine direkte Abkühlung, gewöhnlich durch Eintauchen in ein Wasserbad oder durch Besprühen mit dem Kühlmittel.

Um die Feinkörnigkeit des Gußstranges zu verbessern und Ausseigerungen zu vermeiden, sind auch schon Gießformausführungen mit stufenweiser Kühlung bekanntgeworden. So wird z. B. in den Kühlraum einer indirekten Kühlvorrichtung noch eine besondere Kühlmittelführung eingebaut, um einen Teil des Kühlmittels an einer bestimmten Stelle der Gießformwand gegebenenfalls unter Druck von außen wirksam werden zulassen. Das zusätzlich eingebrachte Kühlmittel kann auch das Gießgut direkt beaufschlagen, indem ihm der Zutritt durch Öffnungen in der Wand der Gießform zu dem erstarrenden Strang gestattet ist. Beim Verlassen der Gießform findet eine weitere Kühlung wie üblich durch Eintauchen des Stranges in ein Wasserbad statt.

Die direkte Kühlung des Stranges ist in der Regel der indirekten parallel geschaltet, so daß beide gleichzeitig zusammen wirksam sind. Durch die Anwendung einer solchen kombinierten Kühlmittelbeaufschüagung gelingt es, die Erstarrungsfront in die Gießform hineinzulegen.

Um den Strang zu führen, wurden besondere durch Nuten gebildete Leisten im unteren Teil der Gießform vorgesehen. Die Nuten wurden dabei vorteilhaft für die direkte Kühlmittelbeaufschlagung ausgenutzt. Bei einer bekannten derartigen Ausführungsform sind die sich in der Absenkrichtung des Stranges erstreckenden Führungs- und Kühlnuten an ihren oberen Enden miteinander durch eine Quernut verbunden, in die eine der Längsnutenzahl entsprechende Anzahl Kanäle münden, durch welche das Kühlmittel für die direkte Beaufschlagung aus der Kühlkammer der Mantelgießform fließt. Auf diese Weise ist eine intensive Kühlung im Bereich der Quernut erlangt und gleichzeitig durch die letztere dafür gesorgt, daß das zur direkten Kühlung dienende Kühlmittel nicht in der

Vorrichtung zum Stranggießen

von Schwermetallen
oder Schwermetallegierungen

Anmelder:

Vereinigte Deutsche Metallwerke

Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M.-'Heddernheim

Dr. Helmut Gagel, Wilhelm Nobel

und Johann Hinrich Wiechmann, Werdohl (Westf.),

sind als Erfinder genannt worden

Gießform bis zum flüssigen Gießkopf hochsteigen kann.

Es besteht jedoch bei der bekannten Gießformausführung mit Längsnuten die Gefahr des Auftretens.

²S eines Durchbruches der Schmelze durch die Erstarrungskruste des Stranges infolge der Spannungsrisse, die durch die intensive direkte Beaufschlagung hervorgerufen werden. Das Durchbrechen von Kupferoder Messingguß an der Quernut hat ein Hängenbleiben des Stranges im Gefolge und führt außerdem zu einer Beschädigung der Gießform, die dann, ausgewechselt werden muß.

Die Erfindung macht zwar auch von einer Gießform mit indirekter und direkter Kühlmittelbeaufschlagung, die parallel zueinander wirksam sind, Gebrauch und sieht auch im unteren Teil der Gießform nach innen hin offene Führungs- und Kühlnuten vor, umgeht jedoch die vorerwähnte Gefahr des Zustandekommens eines Durchbruches der Schmelze. Darüber hinaus ist durch die Anwendung einer besonderen Kühlung er-· fmdungsgemäß die Gießgeschwindigkeit größer als die, wie sie bei der Verwendung einer sogenannten' kurzen Kokille, also einer Gießform mit außerhalb derselben liegender Erstarrungsfront, erreicht werden kann. Es gelingt weiterhin- erfmdungsgemäß, die Gießgeschwindigkeit je nach Bedarf, d. h. beispielsweise in Abhängigkeit von dem jeweils zu vergießenden metallischen Werkstoff, einzustellen. Schließlich ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Gießform auch noch für den Abzug der entstandenen und gegebenenfalls sich stauenden und nach unten nicht abziehenden Gase gesorgt, um ein Vordringen derselben bis zum flüssigen Gießkopf zu verhindern. Erreicht ist dies durch die Anordnung von Löchern im oberen

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Claims

Teil der Längsnuten so, daß sie in einem Bereich derselben angeordnet sind, in welchem der Strang bereits sicher geführt wird. In der Nähe der oberen Nutenend.en sind Öffnungen vorgesehen, durch welche Gase, in das Innere der Gießform gelangen und eine milde Kühlung bewirken. Durch die darunterliegenden öffnungen strömt ein flüssiges Kühlmittel aus der Kühlkammer in das Innere der Gießform und kühlt den Strang- intensiver. Durch die Anbringung von Quernuten oberhalb der Ebene der vorerwähnten direkten Kühlmittelbcaufschlagung und durch die Verbindung dieser Quernuten mit der Außenluft durch Kanäle, die durch die Gießformwand geführt sind, gelingt es, die Gase, wie unter anderem Wasserdampf,, auch dann abzuführen, wenn in den Längsnuten infolge eines zu hohen Druckes Gase nach oben durch den obersten Teil· des flüssigen Gießkopfes entweichen wollen.

Für die direkte Kühlung können Wasser, Sprühwasser, Luft oder andere Gase, benutzt werden. Gemäß der Erfindung werden gleichzeitig gasförmige und flüssige Kühlmittel verwendet. An sich ist die , Benutzung verschiedenartiger Kühlmittel beim Stranggießen bekannt. Sie wurden aber immer nur als einziges -Kühlmittel· oder neben Wasser außerhalb der Gießform angewendet und sind daher nicht in dem erhöhten Maß wirksam und in ihrer. Intensität regel- or bar wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb der Gießform. Dabei wird die in der Technik vielfach als störend empfundene Wirbelbildung von Flüssigkeitsgasgemischen vorteilhaft zur ■ Erhöhung der Geschwindigkeit verwendet, mit welcher die r Wärme aus dem Strang abgeführt wird.

Die zur direkten Kühlung dienenden ■ gasförmigen und flüssigen Kühlmittel, wie vorzugsweise Luft und Wasser, bilden nach ihrem Eintritt in die Längsnuten im unteren Teil der Gießform ein turbulentes Gemisch. Eine erhöhte Kühlwirkung entsteht dadurch, daß derartige Gemische die durch das Auftreten der Erscheinung des Leidenfrostschen Phänomens vorhandene, gegenüber Wasser wärmeisolierende Dampfschicht zerstören. ' '

Da ferner die turbulenten Gemische zwischen einer heißen und einer gekühlten Metallfi.äche unter Druck wirksam sind und mit großer Geschwindigkeit in ein und demselben Raum abwechselnd verdampfen und wieder kondensieren, gelingt es, eine überraschend .·; hohe Wärmeabführung, zu erlangen. Die Höhe der-Frequenz des Verdampfens und Kondensieren richtet sich nach der Größe des Druckes.

Die Abbildungen veranschaulichen ein Au-sf ührungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Sie sind Längs- .'. schnitte durch die erfindungsgemäße Gießform.

- Die Gießform besteht aus einem rohr- bzw. kastenförmigen Teil a, dem eigentlichen formgebenden Körper des Gießstranges, der bei einer kreisförmigen Ausführung als Barren und einer kastenförmigen ·■:■ Ausführung als Block aus der Gießform austritt. Um den Teil α ist bei'der rohrförmigen Gießform ein konzentrischer Zylinder b angeordnet. Bei einer rechteckigen Gestaltung der Gießform ist nur an zwei ein- ander gegenüberliegenden Seiten' ein die eigentliche ;■ · Gießform α umgebender Mantel vorgesehen. .'

Zwischen den beiden Teilen α und b befindet sich die Kühlflüssigkeit, so daß der Strang eine indirekte Kühlung auf der ganzen Länge der Gießform erfährt Das Kühlmittel tritt bei c in die Kühlkammer e ein - und verläßt sie bei /. ......

■ Bei der zum Gießen von Blöcken verwendeten Kokille, die einen in der Regel rechteckigen Querschnitt" hat, gelangt das Kühlmittel auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten aus der Kühlkammer durch Kanäle g von der einen Seite zu der anderen. Die Kanäle g sind durch die beiden anderen Wände h der Gießform geführt, wie dies der Darstellung in der Abb. 2 entnommen werden kann.

Auf der Innenseite des Gießformteilesa finden sich am.unteren Teil derselben einzelne nach dem Kokilleninneren hin offene Rillen i angeordnet, denen über die Löcher k und / die Kühlmittel zugeführt werden. Durch die Löcher / gelangt ein Teil der Kühlflüssigkeit aus der Kammer e in direkter Beaufschlagung auf den Strang, so daß außer der indirekten Kühlung gleichzeitig noch eine direkte Kühlung erfolgt und das Kühlmittel in der Kühlkammer selbst zur erhöhten Abkühlung des Stranges beiträgt.

Bei der Verwendung von Wasser als Kühlmittel entsteht Wasserdampf zwischen der heißen Barrenoberfläche und der kalten Innenwand α im unteren Teil der Gießform. Der Wasserdampf ist als wärmeisolierende Zwischenschicht zwischen Wasser und Strangoberfläche unerwünscht. Ein Teil des Wasserdampfes kondensiert und wird mit dem überschüssigen Wasser nach unten aus der Kokille in Richtung des Stranges abströmen.

Wenn bei großem Druck ein Teil der Gase nach oben, also entgegen der Bewegung des Stranges, durchzudringen versucht, gelangt er in Quernuten m und von diesen durch öffnungen η in einen Sammelkaiial 0 und von da aus durch Bohrungen ρ ins Freie. Die Anordnung eines solchen Abzugssystems für unter Druck stehende Gase gibt ausreichende Gewähr dafür, 'daß eine Störung des Gießvorganges ausgeschaltet ist. Durch die Löcher / kann auch ein anderes flüssiges Kühlmittel eingeführt ■'werden-; das sich gegenüber dem in ' der Kühlkammer e befindlichen unterscheidet. In diesem Falle ist es empfehlenswert, einen Ringkanäl q vorzusehen.

Die Rillen i brauchen ferner nicht, wie in der Abb. 2 dargestellt, parallel zueinander und vertikal zu verlaufen, sie können jede andere beliebige Richtung und auch einen spiralförmigen Verlauf aufweisen. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, je nach Bedarf Unebenheiten in den Rillen i vorzusehen und/oder die letzteren in einen Sammelkänal an ihrem unteren Ende zu führen. Wesentlich für die Ausbildung des Abzugssystems m, n, 0 und p ist die Vermeidung jeglicher zur Wirbelbildung neigender Kanten.

Durch die Löcher k werden die die milde Kühlung bewirkenden Gase vorzugsweise, unter Druck in das Innere der Gießform eingebrächt. Es bildet sich dann in den Rillen i unterhalb .der Löcher / ein Luft-Wasser-Gemisch, das unter der Einwirkung des Druckes in Turbulenz gerät. Dieses in Wirbel versetzte Luft-Wässer-Gemisch wird an der heißen Strängwand verdampft, schlägt dann an die drei Seiten der Rillen i an, v^ird'dabei kondensiert und auf der vierten Seite, die durch' die Oberfläche des Gießstranges gebildet ist, wieder "verdampft; Dieser Vorgang wiederholt sich mit verschieden großer Frequenz, je nach der-Größe des "Druckes, unter dem' das zusätzliche Kühlmittel steht. Hierdurch gelingt es, eine besonders starke Kühlwirkung zu erzielen und die Gießgeschwindigkeit je "nach Bedarf einzustellen. . ' -. - ■ ■

. - ·- ... RATIiNTANSl¹HfCHE: ■ .- -. -

T. Vorrichtung zum Stranggießen von Schwei'-' metall oder Schwermetallegierungeh mit einer in¹ ' direkten und direkten Kühlung innerhalb'der Gießform unter Verwendung von Führungsrillen' für - ' das Kühlmittel und für den Strang, die nach innen

im unteren Teil der Gießvorrichtung offen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrillen (t) unabhängig voneinander angeordnet sind und in ihrem oberen Teil Löcher (k) zur Führung von Gasen und darunter Löcher (/) zum Zuführen von Flüssigkeiten aufweisen und daß unabhängig von den Führungsrillen (i) für die Kühlmittel darüber Quernuten (m) zum Abführen von Gasen und entstandenen Dämpfen vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Führungsrillen (t) uneben ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 860 245, 870 013,
790;

deutsche Patentanmeldung W 3788 VI/31c (bekanntgemacht am 5. 6. 1952).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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