DE1208043B

DE1208043B - Kokille zum Stranggiessen von Metallen

Info

Publication number: DE1208043B
Application number: DEC23267A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Jogindar Mohan Chawla
Original assignee: JOHANN LUDWIG VON CUBE DIPL IN
Current assignee: JOHANN LUDWIG VON CUBE DIPL IN
Priority date: 1961-01-28
Filing date: 1961-01-28
Publication date: 1965-12-30

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B22d

Deutsche KL: 31c-21

v->.r. 3!

Nummer: 1208 043 ^ - _a

Aktenzeichen: C 23267 VI a/31 c

Anmeldetag: 28. Januar 1961

Auslegetag: 30. Dezember 1965

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Kokille zum Stranggießen von Metallen, bei der, in Gießrichtung gesehen, abwechselnd gekühlte und ungekühlte Abschnitte unmittelbar aufeinanderfolgen.

Es ist bekannt, Metalle kontinuierlich in Strängen zu gießen, wobei diese aus einem Behälter mit flüssigem Metall über eine gekühlte Kokille abgezogen werden. Um eine möglichst gute Fließbarkeit des flüssigen Metalls zu gewährleisten, befindet sich dieses im Behälter in einem überhitzten Zustand. Aufgabe der Kokille ist es also auch, dem Metall die Überhitzungs- und Erstarrungswärme zu entziehen.

Bei den Verfahren des Standes der Technik kann bei noch so sorgfältiger Betriebsführung die erstarrte Haut des aus der Kokille austretenden Strangs nachteiligerweise wieder aufschmelzen und durchbrechen, was zu gefährlichen Betriebsstörungen führt.

Der Zweck vorliegender Erfindung besteht darin, zu erreichen, daß der Metallstrang nach Passieren der Kokille fest bleibt und ein Durchbrechen noch flüssigen Metalls aus dem Stranginnern verhindert wird.

Bei den bekannten Ausführungen der Kühlung der Kokille durch Wasser oder andere Medien bildet sich um den fließenden Metallstrang eine starre Haut, die nach Austritt aus der Kokille infolge der Überhitzungswärme des Stranginnern wieder erwärmt wird und dadurch an Festigkeit verliert, so daß sie dem innen herrschenden statischen Druck nicht genug Widerstand entgegensetzen kann und an verschiedenen Stellen (insbesondere an den Kanten) Durchbrüche noch flüssigen Metalls erfolgen.

Zum Stand der Technik gehört eine gekühlte Gießform zum Herstellen von Strängen aus Leichtmetallen oder Zink und deren Legierungen mit einer an diese Form in der Bewegungsrichtung des Stranges anschließenden Berieselungsvorrichtung, bei der unmittelbar am unteren Rand der gekühlten Blockform ein Ring angeordnet ist, dessen Wandung den absinkenden Block mit geringem Spiel umschließt und in der ein enger, schräg auf die Innenkante der Blockform gerichteter Ringspalt zum Einblasen eines dünnen Schleiers von gasförmigen Druckmittel zwischen die Blockform und den Strang angeordnet ist. Unterhalb dieses Ringes befindet sich ein Vorrichtung für den weiteren Wärmeentzug mit einem Ring für direkte Tauchkühlung, bei der zwischen dem den Gasschleier erzeugenden Einblasering und dem Tauchkühlring ein zweiter Einblasering mit nach unten gerichtetem Blasspalt angeordnet ist, dem eine weitere den Block umgebende doppelwandige Kühlform zugeordnet ist.

Kokille zum Stranggießen von Metallen

Anmelder:

Dipl.-Ing. Dr. rer. nat. Johann Ludwig von Cube, Wilhelmsfeld bei Heidelberg, Panoramaweg 8

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Jogindar Mohan Chawla,

Göttingen-Weende

In der Fachliteratur wurden neuerdings Hypothesen über den Mechanismus des Abhebens eines erstarrenden Stranges von der Kokillenwand aufgestellt. Danach soll die aus dem Stranginnern nachströmende Wärme die Außenbezirke eines bereits abgehobenen Stranges so weit erwärmen, daß sie sich wieder so weit ausdehnen, daß sie erneut an der Kokillenwand anliegen. Der dadurch bewirkte engere Kontakt zwischen Gußoberfläche und Kokille würde dann ermöglichen, erneut mehr Wärme aus dem Strang abzuführen, wodurch ein nochmaliges Schrumpfen des Stranges eintritt und sich dieser wieder abhebt. Dieses Schwinden und Wiederausdehnen soll sich so lange fortsetzen, bis die im Innern noch vorhandene Wärmemenge nicht mehr ausreicht, um den Guß bis zur Berührung mit der Kokillenwand auszudehnen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird nun das oben aufgezeigte Problem dadurch gelöst, daß eine neue und überraschend fortschrittliche Kokille zum Stranggießen von Metallen vorgeschlagen wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie in Gießrichtung gesehen abwechselnd unmittelbar aufeinanderfolgende gekühlte und ungekühlte Kokillenabschnitte aufweist. Dabei können die ungekühlten Kokillenabschnitte aus einem wärmeisolierenden Stoff, z. B. Schamotte, gefertigt sein.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die ungekühlten Kokillenabschnitte von den gekühlten Kokillenabschnitten wärmeisoliert und regelbar heizbar. Schließlich kann die Kokille auch in eine ungerade Zahl von Kokillenabschnitten aufgeteilt sein, wobei· der erste und letzte Kokillenabschnitt gekühlt ist.

Das Wesen vorliegender Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, im einzelnen erläutert.

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Im Kokillenabschnitt I wird das Metall auf übliche Weise so weit abgekühlt, daß sich um den Strang eine starre Haut bildet. Der anschließende Kokillenabschnitt II ist ungekühlt und besitzt eine die Wärmeabfuhr hemmende Wirkung. Hierdurch wird bewirkt, daß die 'sich in Kokillenabschnitt I gebildete Haut unter Verbrauch von Überhitzungswärme aus dem Stranginnern wieder aufschmilzt, wobei die Gesamttemperatur der in diesem Kokillenabschnitt befindlichen Masse absinkt. Dieser Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis die Gesamtmassentemperatur nahe über dem Schmelzpunkt liegt, die Masse also nur wenig Überhitzungswärme enthält. Die im letzten Kokillenabschnitt III durch Kühlung erzielte Haut wird nunmehr stark genug sein, um dem statischen Druck zu widerstehen. Die im Stranginnern vorhandene Überhitzungswärme ist so gering geworden, daß sie die Außenschicht des Stranges nicht mehr aufschmelzen kann.

Die Länge der einzelnen Kokillenabschnitte ist eine Funktion der Art des Metalls, des Grades der Überhitzung, der Größe des statischen Drucks, des Kühlmediums und dessen Durchflußmenge.

In der Zeichnung ist mit 1 die untere Abflußöffnung des Tiegels 2 bezeichnet, in dem sich flüssiger Stahl befindet, der auf etwa 158° C überhitzt ist. Unterhalb dieser Mündung ist die Kokille 3 angebaut, die in die Kokillenabschnitte I₃II und III aufgeteilt ist. Im Abschnitt I und II sind in der Kokille möglichst nahe der inneren Oberfläche Kühlkanäle 4 angeordnet, welche über die Anschlüsse 5 von Kühlwasser durchflossen werden. Der mittlere Abschnitt II ist durch den Einbau eines Schamotteeinsatzes 6 von den gekühlten Abschnitten getrennt. Der Wärmeabfluß aus dem Strahlstrang wird an dieser Stelle stark verzögert Beim Durchfluß des Stahls durch die Kokille wird in Abschnitt I durch die Kühlwirkung der Kokillenwand ein Teil des Stahls von außen her, in den Strang hineinwachsend, erstarren. Es bildet sich eine erstarrte Haut 7, hinter der sich ein Kern von noch überhitztem, flüssigem Stahl befindet. Beim Weiterschieben nach Abschnitt II fällt die Kühlwirkung der Kokillenwand weg, und die Stahlhaut 7 wird durch die im Stahlkern befindliche Überhitzungswärme aufgeschmolzen. Dabei kühlt sich der flüssige Stahlkern auf eine Temperatur nahe der Erstarrungstemperatur ab. Tritt endlich der Stahlstrang in Abschnitt III der Kokille 3 ein, wird durch die neuerliche Kühlung wieder ein Mantel 8 aus Stahl um den flüssigen Kern herum erstarren, der bei gleicher Kühlwirkung wie in Abschnitt I etwas dicker werden wird als die Haut 7,

ίο da der Kern kühler ist. Beim Austreten des ummantelten Strangs aus der Kokille wird zwar wiederum ein Teil des Mantels vom noch flüssigen Stahl aufgeschmolzen, die im Kern befindliche Überhitzungswärme reicht jedoch nicht mehr aus, um den Mantel so weit anzuschmelzen, daß er durchbricht.

Es ist möglich, daß bei dem oben geschilderten

Zyklus noch nicht genügend Überhitzungswärme aus

dem flüssigen Kern entzogen wurde. Es kann dann ein zweiter und weiterer Zyklus nachgeschaltet werden, wobei immer wieder ein wärmeisolierter Abschnitt und ein gekühlter Abschnitt hinzukommen.

Claims

Patentansprüche:

1. Kokille zum Stranggießen von Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Gießrichtung gesehen abwechselnd unmittelbar auf einanderfolgende gekühlte (4) und ungekühlte (6) Abschnitte aufweist.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ungekühlten Abschnitte (6) aus einem wärmeisolierenden Stoff, z. B. Schamotte, bestehen.

3. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ungekühlten Abschnitte von den gekühlten Abschnitten wärmeisoliert und regelbar heizbar sind.

4. Kokille nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille in eine ungerade Zahl von Abschnitten aufgeteilt ist und der erste und letzte Abschnitt gekühlt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift für Metallkunde, 43 (1952), S. 189.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen