DE1483593A1

DE1483593A1 - Vorrichtung zum Stranggiessen von hohlen Metallbloecken

Info

Publication number: DE1483593A1
Application number: DE19651483593
Authority: DE
Inventors: Earl Jun George Clifton; Ludwig William Henry
Original assignee: Kennecott Copper Corp
Current assignee: Kennecott Corp
Priority date: 1964-09-10
Filing date: 1965-09-09
Publication date: 1970-07-09
Also published as: US3340924A; GB1112923A; US3331430A

Description

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SERLIN-OAKLEM - POOG(ELSKIaLLEE SS MÜNCHEN 22 - WtDENWAVERSTRASSE 49

TELEFON: 78 29 07 · TELEGRAMME: PROPINOUS TE LEFO N : 22 S3 83 · TELEGRAMME: PROPINOUS

München, den 9ο September 1965

18 737

Kennecott Copper Corporation New York (U₀S₀A.)

Vorrichtung zum Stranggiessen von hohlen IvIetallblöcken

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Kern und eine Vorrichtung zum Stranggiessen von hohlen Metallblöcken, z_e3_o aus Kupfer, Messing oder Aluminium,,

Vorrichtungen zum Stranggiessen von I.ietallhohlblb'cken bestehen im allgemeinen aus einer innen mit Graphit verkleideten G-iessforrn, einem in hängender Anordnung in der Giessform angebracht; Graphitkern, wodurch zwischen dem äusseren Mantel und dem inneren Kern ein sich in vertikaler Richtung erstreckender, ringförmiger Raum entsteht, in den das Metall gegossen wird und in dem es erstarrt, aus Schmiervorrichtungen" zum Schmieren der Graphitoberflächen, und aus Vorrichtungen zum Abkühlen und Bütteln der Giessform und sum Herauazishen äes erkalteten hohlen Metaliblocka aus derselben«

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Der" erfindungsgemäss ausgebildete Kern ist zweckmässigerweise " · bei Giessvorrichtungen dieser Art verwendet und bezweckt ein verbessertes Einbringen des flüssigen Metalls in den Innenraum der Giessform*

Der erfindungsgemägse Kern besteht aus Graphit, ist so angebracht, dass er innerhalb einer senkrechten G-iessform gehalten wird; er weist an seinem oberen Inde einen becherförmigen Hohl-. raum bzw_e eine Ausnehmung zur Aufnahme des eingeleiteten flüssi— · gen Metalls auf, sowie mehrere Kanäle, die radial im unteren Bereich der becherförmigen Vertiefung in der Wandung des Kerns angeordnet sind, um so das Metall in den zwischen dem Kern und der Giessform befindlichen Baum zu leiten· Das flüssige Metall wird durch ein Rohr in die becherförmige Vertiefung eingebracht. Die Tiefe dieses becherförmigen Hohlraumes ist insofern von Bedeutung, als sie zu der Giessgeschwindigkeit in einem bestimmten Verhältnis steht, da der Spiegel des in der becherförmigen Vertiefung und in dem den Kern umgebenden Raum befindlichen flüssi-

gen ψ Metalls die gleiche, gewünschte Höhe beibehalten soll» Die Säule des flüssigen Metalls in der becherförmigen Vertiefung und die radial angeordneten Übertritts-Kanäle bewirken, das.s das Metall gleichmässig und stetig in den Giessraum fliesst»

Zweckmässigerweise trägt der Kern an seinem oberen Ende oberhalb der Übertritts-Kanäle einen radialen Plansch·

Die verbesserte erfindungsgemässe Vorrichtung enthält Einrich tungen, mittels derer der Graphitkern innerhalb einer Graphitgiessform gehalten und geschützt wird. Die Graphitgiessform ist in einer Halterung befestigt! die verbesserte Vorrichtung«

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die den Kern trägt, ist abnehmbar mit dar Giessformhalterung verbunden und so konstruiert, dass der Kern fest und mittig in der Giessform gelagert ist_o Vorteilhafterweise findet die Erfindung auf Kerne Anwendung, an deren oberem Ende sich der erwähnte Flansch befindet,,

Die Vorrichtung besitzt zweckmässigerweise eine Deckplatte mit einer Öffnung, durch die das Eingiessrohr in den hohlen Gusskopf hineinragt« Das Kopfstück des Kerns muss sich über den μ sich in der Giessform einstellenden Spiegel des flüssigen Metalls hinaus erstrecken, so dass das Metall in dem Kopfstück eingeschlossen ist und in die Giessform fliessen kann_o Ausserdem dient das nach oben ragende Kopfstück dazu, den Raum zwischen der Giessform und dem Kern zu begrenzen, so dass, v/o das Metall geschmolzen ist, die Bildung eines Hohlblocks beginnen kann» Dadurch bleibt ein Teil des Kernkopfstückes der AussenatmoSphäre ausgesetzt; da der Kern mit dem heissen Metall in Berührung steht (bei Kupfer beträgt die Temperatur z_oB_e ca» 1000° G), oxydiert der freie Teil des Kernes leicht, was ihm schadet.

Die erfindungsgemässe Halterung besitzt zweckmässigerweise einen herabhängenden, sich nach unten verjüngenden Rand bzwo eine Schürze, die den grössten Teil des sonst freiliegenden Kernkopfstückes bedeckt und diesen vor einem Oxydieren schützt« Diese Schürze verjüngt sich zweckmässigerweise zu einer schmalen Kante, wodurch der Raum in der Giessform nahe dem Metallspiegel grosser wird, so dass auf ihm schwimmende Kohlenstoff- oder Graphitteilchen verwendet werden können, um auch dadurch das Oxydieren des Kernkopfstückes auf ein Mindestmass zu beschränken.

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Ausserdem ist es dem Bedienungspersonal durch die sich nach • unten verjüngende Halterung möglich, den Metallspiegel in der Giessform zu "beobachten und den Zufluss des Metalls dementsprechend zu regulieren.

Die Halterung für den Kern und die dazu gehörenden Vorrichtungen zum Befestigen des Kerns in der Giessformhalterung sind so konstruiert, dass ein Durchblick verbleibt, der es ermöglicht, den Metallspiegel in der Giessform über nahezu dem gesamten Kreisumfang des Gusstückes beobachten zu können»

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Stranggiessen von Blöcken, wobei eine derartige Vorrichtung verwendet wird«

In den Fig, 1-4 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt, welches nachstehend im einzelnen näher beschrieben ist· Es zeigen: _#

Pig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Stranggiessen mit einem Kern, entlang der linie I-I in Fig. 2ι

Pig· 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Fig* I und insbesondere auf die Kernhalterung;

Fig, 3 eine Seitenansicht des in Fig· 1 dargeatellten Kerns, dessen oberer SDeil bzw, das Kopfstück im Schnitt dargestellt istf

Fig, 4 eine Aufsicht auf den Kern nach Fig* 3

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Wie aus den Pig» 1 und 2 ersichtlich, bestehen die Hauptteile ■ der erfindungsgemässen Vorrichtung aus einem koaxial in einer Giessform gelagerten Kern 28, wodurch ein hohler Metallblock zwischen der Giessform 10, 12 und dem Eern gebildet wird, aus/ der Kernhalterung 14 und einer Deckplatte 42, durch die der Kern 28 festgehalten wird«

Die Metallgiessform 10 hat einen kreisförmigen Querschnitt und besitzt eine sich nach unten leicht verjüngende Graphitauskleidung 12o Die ringförmige Kernhalterung 14 besitzt einen ring- . " förmigen PaIz 16, in dem der Kern 28 mit seinem Flansch liegt, und einen den Kern umgebenden schürzenähnlichen Bund 18, der diesen über dem Spiegel des geschmolzenen Metalls 20 vor dem Oxydieren schützt· Die Kernhalterung 14-hat ausserdem eine ringförmige Zentriernut 22, durch die sie der Giessform 10 gegenüber zentriert wird, sowie drei Befestigungsarme 24, die mittels der Schrauben 26 mit dem Umfangsring 27 zusammengespannt sind, der seinerseits fest mit der Giessform 10 verbunden ist

Der Graphitkern 28 (vergl. auch Fig, 3 und 4) hat einen kreisförmigen Querschnitt und besteht aus dem unteren, sich nach unten leicht verjüngenden feil 3Ö, um den herum sich der Metallblook bildet, und aus dem oberen Kopfstück 34· In diesem Kopfstück befindet sich der nach oben offene zylindrische becherförmige Hqhlraum36 2ur Aufnahme des eingegossenen flüssigen Metalls j drei radial angeordnete und leicht nach aussen und unten geneigte Kanäle 38 verbinden den becherförmigen inneren Hohlraum 36 mit dem Innenraust der öiesefornu Das Kopfstück 34 besitzt einea Flansch 40, der so ausgebildet ist» dass er der Form des in der

Kernhalterung vorhfm$*a#n Falees 16 entaprioht. B*^D ORiGlNAL ^

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Die Deckplatte 42 besteht aus einer ebenen Ringscheibe mit einer zentralen Öffnung 44 und ist mit ihren drei lappen 46 mittels der Schrauben 47 an der Kernhalterung 14 befestigt· Auf diese' Weise wird der Kern 28 in seiner Halterung 14 festgehalten· Die Kernhalterung 14 und die Deckplatte 42 sind so bemessen, dass ein ringförmiger Spalt 48 entsteht, der ein Beobachten der Oberfläche des in dem becherförmigen Hohlraum 36 befindlichen flüssigen Metalls 20 gestattet.

Durch die Öffnung 44 ragt das Zuflussrohr 50, das das flüssige Metall aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter in den becherförmigen Hohlraum 36 einleitet«

Zweckmässigerweise können sowohl die Giessform 10'und ihre Auskleidung 12 als auch der Kern 28 mit (nicht dargestellten) Kühleinrichtungen und ggf · ausserdem mit Schmiervorrichtungen versehen sein«

Der dargestellte Kern 28 kann vorteilhaft in Giessformen verschiedener Grosse Verwendung finden· So wird z.B. für eine Giessform, die an ihrem oberen Ende einen Innendurchmesser von ca· 10,5 cnr aufweist, ein Kern verwendet, dessen oberer*Aussendurchmesser ca· 8,0 onr beträgt, während der Durchmesser der becherförmigen Vertiefung 36 ca· 4»8 oar und seine Tiefe etwa 10 onr beträgt· Die Kanäle 38 haben einen Durohmesser von etwa 1,9 cnr und sind unter einem Winkel von etwa 15° nach unten geneigt. Die Dicke des Flansches 40 sollte etwa 1,3 cm oder mehr betragen. Die Anordnung und die Abmessungen, der becherförmigen Vertiefung 36 und der Kanäle sind sehr wichtig für die

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'Regulierung der · Zufuhrgeschwindigkeit, der Ziehgeschwindigkeit (Austrittsgeschwindigkeit) und der Höhe des in der Giessform ■befindlichen flüssigen Metalls. Der Gesamtquerschnitt der drei Kanäle 38 sollte zumindest gleich dem Querschnitt der "becherförmigen Vertiefung 36 sein« Wenn die Kanäle zu hoch angeordnet, sind, ist es schwierig, die Höhe des in der Giessform befindlichen flüssigen Metalls zu regulieren, und zwar deshalb, weil ein zu geringer Vorrat an flüssigem Metall, der Veränderungen in der Zuführung ausgleichen soll, vorhanden ist· Sind die Kanäle zu tief angebracht, so wird die effektive Länge der Kühlzone der Giessform verkürzt und der Block verlässt möglicherweise bei den gewünschten Giessgeschwindigkeiten den Kern, ehe er fest ist, und d'as Metall läuft aus der Porm aus,

Ausser der Beschaffenheit der becherförmigen Vertiefung 36 und der Kanäle 38 weist die vorliegende Erfindung noch weitere vorteilhafte Merkmale auf. Der Bund 18 befindet sich mit seiner Unterkante dicht über dem Ciberflächenspiegel des flüssigen Metalls, so dass praktisch derjenige Bereich des Kernkopfstückes 341 der den oxydierenden Gasen ausgesetzt wäre, von ihm geschützt ist·· Um ein Oxydieren der kleinen, nooh verbleibenden freien Kernflache auf ein Mindestmass zu beschränken, kann man kleine Graphitteilchen ο»dgl· in den Ringraum einbringen, die auf dem Metall um den Kern herum schwimmen, so dass auch die noch verbliebene freie Oberfläche des Kernes abgedeckt ißt. Der Ringspalt 48 um die Deckplatte 42 herum ist insofern vorteilhaft, * als er während des Giessens die Beobachtung des Oberfläohen-• " spiegeis des flüssigen Metalls 20 erlaubt.

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Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist folgende: Flüssiges Metall wird durch, das Rohr 50 eingegossen, sammelt sich zuerst in der becherförmigen Vertiefung 36 und läuft dann gleichmässig und ruhig durch die Kanäle 38 in den zweiten Sammel- bzw« Ringraum zwischen dem Kern 28 und der G-iessf ormauskleidung 12j das flüssige Metall erkaltet beim Herabsinken und erstarrt gewöhnlich etwa 15 cm unterhalb der Oberfläche 20 des flüssigen Metalls und bildet einen Block 32,

Die Ziehgeschwindigkeit des Blockes muss so einreguliert werden,' dass das Ziehen weder zu langsam noch zu schnell vor sich geht, so dass einerseits der Ringraum über dem Block 32 gefüllt bleibt und die Kanäle 38 nicht verstopft werden, und andererseits das flüssige Metall nicht unten aus der Giessform ausläuft»

Während sich der Block nach unten bewegt, schrumpft er und bekommt einen kleineren Durchmesser; die sich nach unten verjüngende Giessformauskleidung 12 bleibt in enger Berührung mit dem Block 32, so dass eine optimale Wärmeabgabe des Blockes 32 an die gekühlte Giessform 10 stattfindet. Der Innendurchmesser des Blockes 32 nimmt ebenfalls leicht abj der Block bleibt auch mit dem sich nach unten verjüngenden unteren Teil 30 des Kerns 28 in enger Berührung, ist aber dennoch frei beweglich. Zweckmässi-

als gerweise werden sowohl der Kern 28/auch die Giessform 10 gekühlt, um das Abkühlen des Blockes 32 zu fördern. Nachdem der Block die Giessform verlassen hat, wird er in der herkömmlichen Weise durch Besprühen mit Wasser weiter abgekühlt. Die Giessform und 'der Kern können, wenn dies gewünscht wird, als Einheit axial in Gussrichtung hin- und herbewegt werden.

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Wenn die vorbestimmte Giessgesehwindigkeit erreicht ist, z_cB* 1,5 m/min, wird das Metall mit einer solchen Geschwindigkeit durch das Zuführrohr eingegossen, dass der Spiegel des flüssigen Metalls etwa 4,5 cm (bei einem Kern mit den zuvor erwähnten Abmessungen) über dem Boden der becherförmigen Vertiefung 36 "und etwa 2 cm unter dem oberen Rand der Giessformauskleidung 12 bleibt, so dass das Eingussrohrende unter dem Spiegel des flüssigen Metalls liegt· Dieser' Spiegel kann durch den freien Spalt 48 beobachtet werden_e M

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bzw«, oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschliesslich dessen, was für den lachmann in Abweichung von den konkreten Ausführungsbeispielen nahelie-gt«

ORIGINAL INSPECTED

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Stranggiessen hohler Metairblö'cke mit Graphitkern im Innenraum einer senkrecht angeordeten Giessform (10, 12), dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (28) in seinem Kopfstück (34) einen becherförmigen Hohlraum (36) zur Aufnahme des eingegossenen flüssigen Metalls sowie eine Anzahl von sich im unteren Bereich des Kernhohlraumes (36) radial nach aussen erstreckende Kanäle (38) für den Übertritt des Metalls in den Innenraum der Giessform aufweist.

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (38) im Kernkopf (34) gegenüber einer horizontalen Radialebene leicht naoh unten geneigt sind·

3, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet» dass der Gssarntquerschnitt der Kanäle (38) mindeatens gleioh dem Querschnitt des becherförmigen Hohlraums (36) ist·

4» Vorrichtung naoh Anspruch 1, Z oder 3_S bei der der Kern (28) einer Jn?eißf8ra!igen Querschnitt aufweist, daduroh gelewinsselnhnet, dasa der becherförmige Hohlraum (36) koaxial ' 1

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in dem Eern (28) angeordnet ist,

5, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet, dass sich der untere Teil (30) des Kerns (28) nach unten verjüngt»

6« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das 4ae Kopfstück (34) des Kerns (28) einen radialen Plansch (40) aufweist und in e"ine über der G-iessform (10) gelagerte Halterung (14) mit einem ringförmigen PaIz (16) eingesetzt ist,

7» Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernhalterung (14) an ihrer Unterseite einen nach unten ragenden Bund (18) aufweist, der in eine schmale Kante ausläuft und über dem Spiegel des flüssigen Metalls (20) den im Innenraum der G-iessform befindlichen Teil des Kernes (28) dicht umgibt»

8» Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7_t gekennzeichnet durch eine den Kern in seiner Halterung (14) festhaltende abnehmbare, an dieser befestigte Deckplatte (42)«.

9» Vorrichtung nach Anspruch 8_? dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kernhalterung (14) bzw_# der Deckplatte (42) und der G-iessform (lO) ein freier Spalt (48) vorhanden ist.

10· Vorrichtung nach Anspruch. 9, dadurch gekennzeichnet, dass . die Deckplatte eine Mittelöffnung (44) zum Einführen eines Metallzuführrohres (50) aufweist* ' ·

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11· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr (50) während des Giessens im wesentlichen stationär bleibt,, und seine Austrittsöffnung sich unter dem Spiegel des flüssigen Metalls (20) befindet.

12# Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernhalterung (14) zentrisch und abnehmbar mittels Schrauben (26) an der Giessform (1-0) befestigt ist·

13· Verfahren zum Stranggiessen hohler Metallblöcke, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingeschlossener Strom flüssigen Metalls (20) zuerst in der Vertiefung bzw. Ausnehmung eines Kernes unterhalb der Oberfläche des darin enthaltenen Metalls gesammelt wird, und dass aus der Giessform ein fester Metallblock mit einer solchen Geschwindigkeit herausgezogen wird, dass sich im oberen Teil des Giessraums zwischen der Giessform und dem Kern und oben auf dem Block das erstarrende Metall zum zweitenmal sammelt, und zwar dergestalt, dass das flüssige Metall durch Kanäle und untetf der Oberfläche des Metalls a-us dem ersten Sammelbehälter in den zweiten fliesst·

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, ansonst wie beschrieben und bzw. oder dargestellt.

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