DE1508906C3 - Stranggießkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießkokille mit einer ringförmigen, zum zu kühlenden Strang konzentrischen Kühleinrichtung und einem elektromagnetisch wirkenden Leiter.

Aus der US-PS 26 86 864 ist es bekannt, eine aus hochschmelzendem Metallpulver mit Bindemitteln, wie Paraffin oder dergleichen geformte Stange durch eine Vorheizzone zu führen, in der durch induktive Erhitzung die Stangenpartikel unter Ausscheidung des Bindemittels zusammengesintert werden, worauf diese Stange durch Induktionsspulen hindurchgeführt wird, in denen das Stangenmaterial bis mindestens zum Schmelzbeginn unter Bildung einer birnenförmigen Ausbauchung erhitzt wird. Unter der Wirkung des gebildeten elektromagnetischen Wechselfeldes wird die Schmelze zu einem Strang gewünschter Abmessung, z. B. einem Stab geformt. Ein nachgeschalteter Kühler bewirkt die Erstarrung des Stranges.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießkokille, in die flüssiges Metall eingegossen wird, anzugeben, die es bei hoher Gießleistung und verbessertem Stranggefüge ermöglicht, Stränge mit einer Oberfläche zu erzeugen, die keine spanende Bearbeitung mehr erfordert.

Dies wird bei einer Stranggießkokille der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Stranggießkokille selbst als ein ringförmiger, elektromagnetisch wirkender Leiter ausgebildet ist und daß die Kühlvorrichtung aus einer zum Leiter konzentrischen, oberhalb von diesem angeordneten Ringdüse besteht, deren öffnung auf die Seitenfläche des Stranges in den Spalt zwischen Leiter und Strang gerichtet ist, wobei sich eine Mantelfläche der Düse in den Leiter bis auf eine Höhe erstreckt, die ungefähr der halben Höhe des Leiters entspricht.

Eine solche Stranggießkokille ermöglicht es, Stränge mit einer so glatten und fehlerlosen Oberfläche zu erhalten, daß sich jede mechanische Nachbearbeitung erübrigt, wodurch ein um 5 bis 10% erhöhter Ausnutzungsfaktor erzielt wird. Gleichzeitig ist es mit einer solchen Stranggießkokille möglich, Stränge mit einer vorgegebenen Form und Größe innerhalb der zulässigen Grenzen zu erhalten, so daß man die Stränge anschließend sogleich auf Pressen oder anderen Maschinen weiterverarbeiten kann. Dadurch, daß mit der vorliegenden Erfindung ein berührungsloses Stranggießen möglich ist, ist auch kein Schmiermittel erforderlich, das sonst einzubringen ist und die Arbeitsbedingungen aufgrund der entstehenden Dämpfe verschlechtert. Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Kokille, da der sonst unvermeidliche Reibungsverschleiß überhaupt nicht auftritt, durch hohe Lebensdauer aus und die Produktivität der Stranggießanlage kann beträchtlich erhöht werden.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die die schematische Schnittansicht einer

iü erfindungsgemäßen Stranggießkokille zeigt.

Die Stranggießkokille ist als ein ringförmiger elektromagnetisch wirkender Leiter 1 ausgebildet. Das flüssige Metall wird über eine Zuführungsrinne 2, die in einen Schmelzebehälter 3 mit Auslauföffnung 4 mündet, einer Verteilerpfanne 5 mit einem Kegel 6 in der Mitte zugeführt, von wo es aus Öffnungen 7 in den Seitenwänden 8 gleichmäßig verteilt in das Schmelzbad B, über dem auf einem Anfahrstück 9 erstarrenden Strang A zugeführt wird. Die Kühlvorrichtung 10 besteht aus einer zum Leiter 1 konzentrischen, oberhalb von diesem angeordneten Ringdüse 11, deren Öffnung auf die Seitenfläche des Stranges in den Spalt zwischen Leiter 1 und Strang gerichtet ist, wobei sich eine

; .Mantelfläche der Düse in den Leiter 1 bis auf eine Höhe erstreckt, die ungefähr der halben Höhe des Leiters

• -entspricht. Zur Einstellung dieser Höhe dienen Spindeln 12.

Die erfindungsgemäße Stranggießkokille arbeitet beim Vergießen von Aluminium wie folgt.

30' Zur Erzeugung eines Stranges mit vorgegebener Form und festgelegten Abmessungen werden Frequenz und Stromstärke des das elektromagnetische Feld erregenden Generators entsprechend gewählt und es wird für ein gleichmäßiges Magnetfeld am Strangumfang gesorgt. Die Stromfrequenz wird so gewählt, daß die in die Schmelze induzierten Wirbelströme an ihren Oberflächenschichten fließen, d. h. daß ein Oberflächeneffekt (Skineffekt) entsteht. So wird für zylindrische Stränge die Frequenz aufgrund der Bedingung bestimmt, daß

R.

> 10,

wobei

Rsr — Strangradius in cm und

Δ ä — äquivalente Eindringtiere des Stroms im Metall in cm, sind.

Bei der Erzeugung eines Stranges aus Aluminium mit 345 mm Durchmesser beträgt die Frequenz beispielsweise 2500 Hz, während die Gießgeschwindigkeit 120 mm/min beträgt.

Das geschmolzene Aluminium fließt über die Zuführungsrinne 2 und die Auslauföffnung 4 des Schmelzebehälters 3 auf das Anfahrstück 9, das von unten her in das Innere des eine elektromagnetische Stranggießkokille bildenden Leiters 1 eingesetzt wird. Das als Kühlmittel dienende und aus der Kühlvorrichtung 10 über die Düse 11 zugeführte Wasser trifft auf das Anfahrstück 9 auf und kühlt das geschmolzene Metall ab, das sich auf dem Anfahrstück 9 befindet und zu erstarren beginnt.

Das durch die elektromagnetische Stranggießkokille erregte elektromagnetische Feld erzeugt Kräfte, die das Auseinanderfließen der Schmelze ß verhindern und den Strang A formen, der hierbei eine dem elektrischen Leiter 1 entsprechende: Querschnittsform annimmt.

Während des Anwachsens der Höhe der Säule aus geformten, teilweise erstarrtem und auf dem Anfahr-

stück 9 angesammelten Metall wird das Anfahrstück herabgelassen. Gleichzeitig wird auf die Oberfläche der Schmelze B eine Pfanne 5 aufgesetzt. Das auf den Kegel 6 der Verteilerpfanne 5 auftreffende Metall zerfließt auf deren Boden und strömt über die gleichmäßig über die Seitenwände 8 verteilten Öffnungen 7 in das Innere des die elektromagnetische Stranggießkokille bildenden Leiters 1.

Während des Einströmens von geschmolzenem Metall ins Innere der elektromagnetischen Stranggießkokille wird das Metall geformt und erstarrt, wobei eine Säule aus festem Metall entsteht, die zusammen mit dem Anfahrstück herabgelassen wird.

Es sind, um den Strang in seiner senkrechten Lage zu halten, Rollen 13 vorgesehen, die unter der elektromagnetischen Stranggießkokille sind, und in horizontaler Richtung verschoben werden können. Die Erstarrung erfolgt beim Auftreffen des Wassers direkt auf die Seitenflächen des Stranges. Das aus der Kühlvorrichtung 10 kommende Wasser wird über die ringförmige Düse 11 in den Spalt zwischen Leiter 1 und Strangseitenfläche geleitet. Die Düse 11 ist innerhalb der elektromagnetischen Stranggießkokille 1 konzentrisch mit dieser und mittels der Spindel 12 einstellbar in einer Höhe angeordnet, die ungefähr der halben Höhe der elektromagnetischen Stranggießkokille entspricht.

Bei ununterbrochener Zuführung von geschmolzenem Metall ins Innere der elektromagnetischen

> Stranggießkokille wird in dieser ununterbrochen ein Strang geformt, der bei der ununterbrochenen Zuführung von Kühlmittel (Wasser) erstarrt und es entsteht eine ununterbrochene Säule festen Metalls, die bei ihrer senkrechten Verschiebung ohne Unterbrechung des

K) Prozesses in Teile zerschnitten wird. Auf diese Weise kann das Stranggießen von Stahl und seinen Legierungen erfolgen. Bei Aluminium wird ein Halbstranggießverfahren verwandt, da zur Zeit keine Schneidverfahren bekannt sind, die einen ununterbrochenen Prozeß ermöglichen.

Die in der erfindungsgemäßen Stranggießkokille erzeugten Aluminiumstränge besaßen glatte, fehlerlose Oberflächen, die keine spanabhebende Bearbeitung erforderten. Das Stranggefüge war feinkörnig und dicht.

Die Stränge wurden zum Pressen und Schmieden verwandt. Festigkeitsuntersuchungen an den Strängen und an den aus ihnen gefertigten Erzeugnisse zeigten, daß gute Plastizität und hohe Festigkeitseigenschaften vorhanden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stranggießkokille mit einer ringförmigen, zum zu kühlenden Strang konzentrischen Kühleinrichtung und einem elektromagnetisch wirkenden Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießkokille selbst als ein ringförmiger, elektromagnetisch wirkender Leiter (1) ausgebildet ist und daß die Kühlvorrichtung aus einer zum Leiter konzentrischen, oberhalb von diesem angeordneten Ringdüse (11) besteht, deren Öffnung auf die Seitenfläche des Stranges in den Spalt zwischen Leiter und Strang gerichtet ist, wobei sich eine Mantelfläche der Düse in den Leiter (1) bis auf eine Höhe erstreckt, die ungefähr der halben Höhe des Leiters entspricht.