DE1508928A1 - Verfahren und Vorrichtung fuer den Strangguss von hohlen Metallrohren - Google Patents

Description

DR. EULE DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE • MÜNCHIN a. HILBI.KSTIIASSB 2O 1508928

Or. Eule Dr. B«rg Dipl. Ing. Stopf 8 MCndiin 2, Hilbl«tra6· 20 '

UiIMr Zeichen Datum M *

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Anwaltaakten-Nr. 14 034

PHELPS DODGE COPPER PRODUCTS CORPORATION 300 Park Avenue, City and State of New York/USA.

"Verfahren und Vorrichtung für den Strangguss von hohlen Metallrohren.¹¹

Die Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Strangguss von hohlen Metallrohren. Der Strangguss umfasst den ununterbrochenen Zustrom von geschmolzenem Metall zu der einen Seite einer Giessform,

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den ununterbrochenen Abzug von erstarrtem Metall von der anderen Seite der Giessform und den Entzug von Wärme aus dem Metall, wodurch dieses während der formgebung beim Durchlaufen des Metalls duroh die Perm zum Erstarren gebracht wird« Der Strangguss von Rohren erfolgt unter Verwendung eines innerhalb einer zylindrisohen form geführten Kernes» Das geschmolzene Metall wird unter Druok oder duroh Sohwerkkraftwirkung dem ringförmigen Raum zwisohen dem Kern und der zylindrisohen Torrn zugeführt* Um das Metall zum Erstarren zu bringen, wird die Torrn gekühlt, und da· ge· geasene Rohr wird duroh Rollen oder dgl., die die äussere Oberfläche des Rohres ergreifen, aus der Torrn abgezogen»

Im allgemeinen bildeten die sehr geringen Geschwindigkeiten, mit denen in bisherigen Vorrichtungen Rohre im Stranggiessverfahren gegossen werden konnten, und die sohleohte Qualität solcher Rohre ernsthafte Schwierigkeiten, die es bisher unwirtschaftlich erscheinen Hessen, Rohre zur direkten Herstellung von handelsfähiger Ware im Strang zu gieasen« Diese Schwierigkeiten beruhen zum Teil auf der Adhäsion des Metalls an den Oberflächen der Torrn und des Kerns und auf der Schrumpfung des Metalls auf dem Kern während der Kühlunge- und Erstarrungestufe des Verfahrens« Diese Schwierigkeiten bestanden trotz verschiedener versuchter Oegenmassnahmen, wie Vibratien der Term eder Verjüngung des Kerns in Richtung der Förderbewegung weiterhin»

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Andere Einflüsse, die eine verbreitete Anwendung des Strang« gussee von Rohren zur Herstellung handelbarer Ware verhinderten, bestanden in der Schwierigkeit bein Anlaufen des Gieasvorgangs, in der Neigung des gegossenen Rohres zu einer untragbar grossen Exzentrizität und in Hangelnder Kontrolle Über den Erstarrungsprozess in der Form während des Gußsee»

Sine Kontrolle des Erstarrungsvorganges ist wichtig» da dieser Vorgang, mit Einschluss der Brstarrungsgeschwindigkeit und der Lage und Stabilität der Grenzschicht zwischen dem flüssigen und dem erstarrten Metall, die Eigenschaften des erzeugten Rohres, wie Oberfläohenbesohaffenheit, Zug·· festigkeit, Dehnbarkeit, Korngrösse und Struktur usw» bestimmt} daher ergibt eine mangelhafte Kontrolle dieses Vor·· ganges offensichtlich ein Rohr von geringer Qualität.

Die Erfindung schafft ein neuartiges Verfahren für den Strangguss von hohlen Metallrohren, bei dem die oben erwähnten Schwierigkeiten bei Beginn des Oiessvorganges vermieden werden» und duroh das ein konzentrisches Rohr von hoher Qualität schnell und wirtschaftlich in industriellem Masstab hergestellt werden kann. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung liegt darin» dass das zur Herstellung des Rohres dienende flüssige Metall der GHeseform duroh Schwerkraft

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zugeführt werden kann, und zwar ohne die Notwendigkeit» diesen Zufluss genau zu regeln oder eine Grusstülle zur Einführung des Metalls in die Form zu verwenden*

Die Vorrichtung zur Durchführung dea erfindungegemässen Verfahrens besitzt einen Formkern, der axial relativ zu einer Form einstellbar ist, welche von einem Vorrat ge·· schmolzenen Metalls in einem Behälter oberhalb der Form beschickt wird. Der Kern ist relativ zu der Form drehbar oder alternativ in Schwingungen versetzbar. Zu Beginn des Giessvorganges wird zunächst geschmolzenes Metall aus dem erhöhten Behälter in die Form geleitet, woher der Kern aus dieser herausgezogen ist, wodurch anfänglich eine massive Stange aus der unteren Austrittsseite der Form abgezogen wird; sodann wird bei fortdauernder Zufuhr des geschmolzenen Metalls der Kern durch den Behälter hindurch abgesenkt, so dass das untere verjüngte Ende des Kerns bis zu einer solchen Tiefe in die Form eintritt, dass der Übergang vom Stangengus β zum Bohrguss erfolgt. Bei der senkrechten Be** wegung wird der Kern durch seitlich verstellbare Führungseinrichtungen geführt, die eine genaue Zentrierung des Kerne in der Form gewährleisten«

Die Drehung des Kerns gegenüber der Form, sei es im Uhrzeigersinn oder diesem entgegen, oder in hin und her

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drehender Bewegung, erwiea »loh ala ein geeignetes Mittel zur wesentlichen Verbesserung der Me tall struktur und dsjsit der Duktilitat der inneren Pläohe der gegossenen Rohre, wodurch die Bildung von Biesen in der inneren fläche der Rohre vermieden wird, wenn diese einer plaatisohen Dehnung unter« worfea wird (ι·Β· bei eins» Biegetest oder eines Hör»· Dehnungeteet), oder bei« Kaltsiehen·

Die Drehrichtung des Kerne kann Ib Ohrseigersinn oder dieses entgegengesetzt sein, oder mit periodischen Umkehrungen hin- und hergehend« Bine derartige Umkehrung kann nach weniger als einer vollen Umdrehung erfolgen, oder nach einer vollen Umdrehung, sohlieeslieh auoh nach mehreren Umdrehungen· Be· friedigende Brgebnisse wurden in einem weiten Bereioh von Drehgeeohwindigkeiten bis su 9oo U/min ersielt· Dabei scheint der bevorsugte Bereioh swisehen Io und 1oo U/min su liegen·

Wie bemerkt, verbessert also eine Rotation des Kerns oberhalb * einer Mindeatdrehsahl, jedooh mit nicht su hiher Drehgeschwindigkeit, die Duktilitat der Innenfläche eines gegossenen Rohres. Die Drehung des Kernes kann jedooh unter Umständen eine sturende Wirbelwirkung auf die Aussenfläohe des Rohres ausüben oder verstärken· üne derartige Wirbelung kann Risse in der Aussenfläohe dee Rohres hervorrufem« Saher wird im allgemeinen ein« Drehung des Kerns in eimer Richtung und Geschwindigkeit bevorsugt, bei der diese Wirbelung am geringsten let«

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Wenn eine flüssigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft duroh eine Öffnung ausströmt, tritt duroh die Corioliskraft eine Rotation auf· Auf der nördlichen Halbkugel entsteht dadurch eine Drehung im Uhrzeigersinn i_n Abhängigkeit von der Erddrehung· Wenn jedoch auf eine solche flüssigkeit eine zusätzliche Kraft in der gleichen Richtung ausgeübt wird, werden die Auswirkungen der Corioliskraft verstärkt« Wenn die zusätzliche Kraft in entgegengesetzter Richtung wirkt, übt sie eine Gegenwirkung auf diese Drehung aus, si» kann jedoch auch selbst unerwünschte Wirbelbildung herbeiführen· Die nachteilige Wirkung dieser Drehung ist beim Oiessen dünnwandiger Rohre, und besonders bei hohen Giessgesohwindlgkeiten, besonders gross* In einem solchen fall ist es schwierig, der bestehenden Drehung entgegenzuwirken» da duroh Drehung des Kerns leioht eine unerwünschte Gegendrehung der flüssigkeit erfolgt· In derartigen fällen ist es vorteilhaft, den Kern in Vibration zu versetzen, woduroh der Rotationseffekt la wesentlichen ausgeschaltet wird« Beim Giessen dickwandiger Bohre ist es ausreichend, den Kern in

einer Richtung in Drehung zu versetzen, die derjenigen der beim (Hessen mit nicht rotierendem Kern auftretenden Rotation, der Schmelze entgegengesetzt ist« Je geringer die Wanddioke de· auesteiles, um so grosser ist die Veigung des Metalls, in der form su rotleren, woduroh sioh der Spiraleffekt verstärkt und das gegossene Rohr unter Dehnung Bisse bildet« Dasei ist die feigung su Rissbildung um so grusser, je

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höher die Giessgeschwindigkeit ist. Allgemein ist beim Gies-8en eines dünnwandigen Rohres eine geringere Drehgeschwindigkeit des Kerne, verbunden mit Vibration, vorzuziehen· Beim Giessen von Bohren mit dickerer Wandung ist der Kern vorzugsweise bei höherer Geschwindigkeit und in einer Richtung entgegen der notation der Schmelze bei nicht rotierendem Kern in Drehung zu versetzen» Ein "dünnwandiges" Rohr soll hier ein Rohr mit einer Wandstärke in der Grössenordnung von 5 mm_t % und ein "dickwandiges" Rohr ein solches mit einer Wandstärke in der Grössenordnung von 1o am bezeichnen·

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann der Kern auch wahlweise, jedoch weniger vorteilhaft, in Vibration versetzt werden, anstatt in Drehung. Es wurde festgestellt, dass eine solche Vibration des Kerns die Herstellungsgeschwindigkeit wesentlich verbessert und die Qualität der im Strang gegossenen Rohre erhöht. Falls der h.ern in Vibration versetzt werden soll, kann dies gemeinsam mit der Form oder auch allein erfolgen.

Bei der bevorzugten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung weisen sowohl die Form aXß auch der Kern Kühleinrichtungen auf»

In Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens wurden Rohre mit einem Durchmesser von 76 mm und einer Wandstärke von 9,7 mm aus phosphorhaltigem Kupfer mit einer Geschwindigkeit

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von. o,5 m/min und mit Drehgesohwindigkeiten des Kerns zwischen 2o und 4o U/min in beiden Richtungen und effektiver Geschwindigkeit von 2o U/min bei Umkehrung der Drehriohtung nach jeder Umdrehung nur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung erfolgreich gegossen·

Das erfindungsgemässe Verfahren (mit Rotation des Kerns) kann ebenso erfolgreich zur Herstellung von Rohren hoher Qualität (z.B. aus mit Phosphor reduziertem Kupfer) mit Aussenduroh·· messern zwischen 38 mm bis 116 mm und Wandstärken zwischen 4,3 mm und 11,5 mm bei Geschwindigkeiten über 0,Im/min und bei Abweichungen der Konzentrizität von weniger als o,25 mm eingesetzt werden·

Die Erfindung wird besser verständlich duroh die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung derselben an Hand der Zeichnungen,

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung für den Strangguss von Metallrohren nach der Erfindung·

Fig· 2 ist die vergrosserte Ansicht des unteren Teiles der in Fig· 1 dargestellten Vorrichtung«

Fig· 3 ist die vergrösserte Sohnittansicht einer Form und eines Behälters für das Metall aus der Vorrichtung nach Fig· 1.

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Pig· 4 ist die vergrösserte Sohnittansicht eines Teiles der in Pig· 1 dargestellten Vorrichtung mit Kühleinricht ungen für den Kern·

5 ist ein· Analoht entsprechend fig» 1 mit anderer Anordnung des Kernes und seiner Antriebseinrichtung·

tfie in den Zeichnungen dargestellt, wird geschmolzenes Me- ^ tall M von einer (nicht dargestellten) Quelle über eine Rinne 11 (in figs. 1 und 5) in einen au« Graphit bestehenden Behälter 12 von im wesentlichen zylindrischer form geleitet, der auf einer senkrecht bewegbaren Plattform 13 von rechteokigem Grundriss» die in herkömmlicher Weise gelagert ist, angeordnet ist·

In der Mitte der Seitenkanten weist die Plattform 13 Stützen 36 und 36* auf« Ein mit den beiden Enden auf den Stützen 36 und 36* gelagerter Querträger 35 wird duroh Streben 37 und 37' versteift« Diese Teile tragen das Oberteil der Vorrichtung, wie im weiteren noch erläutert wird«

Der Behälter 12 ist gegenüber der Plattform 13 duroh Isoliersteine 16 isoliert« Das Oefäss wird durch ein eine Induktionsspule bildendes Spiralrohr 17 umsohlossen, in welchem Wasser als Kühlflüssigkeit flieset, und welches duroh eine zwisohen die Spirale und die Aussenseit« de· Behälters gestopfte Lag«

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18 eineβ schwer aohneIzbaren Materials, wie z.B. Kieselerde, gehalten wird· Das offene Ende des Behälters weist eine ringförmige Scheibe 19 auf» In einer zentralen Öffnung in dem Boden des Gefässes 12 befindet sich eine ebenso aus Graphit bestehende Pührun|sbuohee 2o mit im aligemeinen geneigten und radial verlaufenden ^uflussöffnungen 21 für den Durchtritt des flüssigen Metalls in die Zylindrische Giessform 22» Die Form 22 ist von dem unteren Ende der Buchse 2o eng umeohlossen, wobei das obere Teil der Buchse einen dichten Gleitsits um einen Graphitkern 23 bildet, so dass dieser in die form eingeführt werden kann«

Der Kern 23 hängt an einer darüber befindlichen Tragevorrichtung 25» mit einer (schematisoh dargestellten) Hebevorrichtung 26 für das Heben und Senken des Kerns« Di· Vorrichtung 26 kann mechanisch oder von Hand betätigt werden, vorzugsweise besteht sie aus einem herkömmlichen von Hand zu bestätigenden Sohneckentrieb, der eine genaue Einführung des ^erns gestattet· An der Hebevorrichtung 26 befindet sich ein hängender Augbolzen 27, an dem das eine Ende einer Vor-

richtung 28 zur Messung der Zugspannung befestigt ist. Die Dehnung dieser Vorrichtung durch die Zugspannung des daran hängenden Kerns 23 wird durch an der Vorrichtung 28 befestigte Fühler 29 elektrisch auf ein (nicht dargestelltes) herkömmliches Anzeigegerät übertragen, um während des Giessvorgangea die auf die Vorrichtung 28 wirkende Zugspannung und damit die auf den Kern 23 ausgeübte naoh abwärts gerichtete Kraft

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zu ermitteln· Pa derartige Vorrichtungen zur Messung von Zugspannungen dem Fachkundigen geläufig sind, ist eine weitere Beschreibung der Vorrichtung 2Θ und der dazu gehörigen Teile überflüssig.

Das untere Ende der Vorrichtung 28 ist durch einen Bolzen 30 mit einem Führunggleitstück 31 verbunden« Dieses Gleitstück wird durch ein Stahl-Gleitlager 32 mit darin eingepressten mit grosser Genauigkeit hergestellten Bronze-Führungsbucheen f 33 axial in einer Flucht mit dem Fuhrungslager 2o und der Form 22 gehalten« Das Gleitlager 32 ist in einem an dem Querträger 35 befestigten Führungsbock 34 befestigt. Die Ausrichtung des Gleitlagers 32 in dem Bock 34 erfolgt durch die senkrechten Schrauben 38, und die Querverschiebung durch radiale Schrauben wie z.B« Schraube 39«

In der ausgerichteten Stellung wird das Lager 32 durch eine mittels Schrauben 41 befestigte Deckplatte 4o gehalten. Der Kern 23 ist durch einen Verbindungsbolzen 43 starr mit dem Führungsgleitstück verbunden. Eine querliegende Schraube verbindet das eine Ende des Verbindungsbolzens 43 mit dem Führungsgleitstück 31» und eine entsprechende Schraube 45 sichert den Kern 23 am anderen Ende des Verbindungsbolzens 43· Zur Vermeidung von Verkantung von Gleitstück 31 und Kern 23 weist der Bolzen 43 zwei Kontermuttern 46 und 47 auf, die gegen das Gleitstück, bzw« den Kern, festgezogen sind«

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Bei der in Fig» 5 dargestellten Ausführung der Vorrichtung wird der Kern 23 durch ,eine mittels Bolzen 3o mit dem Gleitstück 31 verbundene Vorrichtung 16o in umlaufende oder hin und her drehende Bewegung versetzt. Ein Motor 161 mit veränderlicher Drehzahl ist durch einen mit Kreuzgelenken 166 und 167 und einer Schiebekupplung 166 versehene Welle 169 mit einem 90° Winkelgetriebe 162 verbunden. Die senkrechte Abtriebwelle 165 des Winkelgetriebes 162 ist durch Kupplungs· flansche 163 und 164 an dem Führungsteil 31 befestigt»

Die Plattform 13 kann mit einem (schematisch in Fig· 1 dargestellten) Vibrator V versehen sein, der von beliebiger herkömmlicher Art sein kann, vorzugsweise jedoch von einer Art, die der Plattform 13» und damit der Giessvorrichtung, eine senkrechte Sinusschwingung erteilt. Durch (nicht dargestellte) starre Verbindung der Stützen 36 und 36· mit dem Bolzen 3o können der Kern und die Form mittels der gleichen Vorrichtung in Vibration versetzt werden· Ohne eine solche Verbindung kann der Kern ohne Vibration Verwendung finden, oder kann unabhängig in Vibration versetzt werden, indem ein herkömmlicher Vibrator, wie der schematisch dargestellte Ultraschallgenerator T, an dem Bolzen 3o befestigt wird»

Es hat sich als günstig erwiesen, die senkrechte Vibration in einem Amplitudenbereioh zwischen etwa 1,3 und 6,4 mm und in einem Frequenzbereich zwischen wenigen hundert bis zu mehreren Tausend Schwindungen pro Minute zu halten»

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Das in die Qiessform 22 tretende flüssige Metall erstarrt in dem von einem Kühlmantel 5o umschlossenen Teil der Form (Figs. 1 und 5)· Am unteren Ende ist der Mantel 5o mit einem ringförmigen Plansoh 52 versehen, durch welchen eine Anzahl von der Plattform 13 herabhängender Stehbolzen 51 treten» Durch auf diese Stehbolzen 51 geschraubte und an der Unterseite des Plansohes 52 anliegende Muttern 53 wird der Mantel 5o in seiner Lage gehalten.

Das zwischen der Form 22 und dem Kern 23 erstarrende Metall wird als Rohr 54 abgezogen und tritt nach abwärts in eine Löschkammer oder -Tank 55 (Fig· 2). Das durch den Mantel 5o fliessende Wasser fliesst nach unten in den Tank 55 und dient dort als Absohreokflüssigkeit. Der Tank 55 besitzt einen Aus» fluss 56 nach einem rezirkulierenden Wassersystem mit einer (nicht dargestellten) Vorrichtung zur Kühlung des Wassers, worauf das gekühlte Wasser dem Mantel 5o über den Eintrittsstutzen 75 (Fig· 3) zugeleitet wird· Das gegossene Rohr wird J durch eine abgedichtete Führung mit einem an dem Tank 55 und einem Plansoh 58 angesohweissten Stutzen 57 im Boden des Tanks 55 abgeführt· Duron einen Ring 6o werden mehrere Gummidichtungen 59 stramm gegen den angesohweissten Plansoh 58 gepresst und bilden so tine Diohtung, die die Oberfläche des gegossenen Rohres 54 während des Durchgangs abstreicht· Das Rohr wird mittels an einem festtn Ständer 62 befestigter und durch mit Betätigungshandgriffen 63a versehene Stell· sehrauben 63 gegen das Rohr gepresster Zugrollen 61 nach abwärts duroh iie Diohtung 59 gesogen«

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Wie aus Pig· 3 ersichtlich ist_f das aus Graphit bestehende Fuhrungelager 2o bei 64 durch konischen Preasitz zentral in dem Behälter 12 angebracht und durch eine auf das Gewinde am unteren Ende des FUhrungslagers aufgeschraubte Graphit-Kutter 65 gesichert» Eine Buchse 66 in den Graphit-Führungslager 2o ist im Falle von Verschliess leicht zu ersetzen um einen engen Gleitsitz zwischen dem Kern 23 und der Führung * 2o zu gewährleisten. Der Kern 23 wird durch Betätigung der Hebevorrichtung 26 und durch Ausrichtung mittels des Bockes (der je nach Verschleiss der Graphit-Führung 2o verstellt werden kann) in die Form eingeführt, so dass ein konzentrisches Erstarren, z.B# bei 67, an der gewünschten Stelle des konischen Teiles 68 des Kernes 23 stattfindet. Damit hat das gegossene Rohr 54 im wesentlichen gleichförmige Wandstärke*

Der Kern ist im wesentlichen über seine gesamte Länge vom r oberen Ende bis nahe an das untere Ende von zylindrischer Form« In Fig· 3 ist dieser zylindrische Teil mit 231 bezeichnet« Das nach abwärts anschliessände Teil 232 iat leicht konisch und das daran anschliessende Teil 233 verjüngt sich etwa doppelt so stark wie Teil 232«

Das Endstück 234 brauoht nicht unbedingt konisch zu sein, obwohl es vorzugsweise mit einer Spits· versehen ist, um das Eindringen des Kerne in das geschmolzene Metall beim Einführen

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in die Form zu erleichtern. Bei einem Entwurf für eine Vorrichtung zum Guss von Rohren mit einem Aussendurchmesser von -762 mm betrug die Länge des Kernes 6 1o mm, wobei das Teil 231 5o8 mm Länge bei einem Durchmesser von 59,7 mm aufwies, das Teil 232 eine Länge von 63,5 mm mit einer Neigung der Wandung von 1° und das Teil 233 eine solche von 2° hatte· Der Grad der Verjüngung dieser beiden Teile spielt keine ausschlaggebende Rolle, da der Kern während des Giessens Ä je nach den Erfordernissen des zu giessenden Rohres verschoben werden kann· Befriedigende Ergebnisse werden ebenso mit einem Kern mit nur einem konischen Teil mit einem Verjüngungewinkel von 1° erzielt, wobei das konische Teil so lang ist wie die effektive Länge der Metall-Erstarrungszone beträgt» die im allgemeinen also im Bereich von etwa 75 bis 23o mm liegt»

Bei der in Pig· 4 dargestellten anderen Ausführung erstreckt sich der Kern 23a durch das Graphitgefass 12, in welches f ein Graphit-Führungslager 2o im Pressitz eingepasst ist, eingeführte Kern 23a nach abwärts durch das Führungslager in die Giessform 22, deren Graphitmantel einen aufgeschrumpften Kupfermantel 7ο aufweist« Diese Teile befinden eich in dem Kühlmantel 5o (Fig· 1) und werden durch einen mittels eines Fressringes 72 und Schrauben 73 angepressten Asbestring 71 (Fig· 3) gehalten und gegen Wassereintritt abgedichtet. Sas Aggregat aus Kühlmantel 5o und Form 22 ist

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im Pressitz in der Fassung 74 des Führungslagers 2o befestigt. Durch einen (nicht dargestellten) flexiblen Schlauch wird Wasser unter Druck dem Eintrittsstutzen 76 des Kühlmantels 5o zügeführtβ Dieses steigt senkrecht in der Kammer 77 und tritt in einen engen ringförmigen Spalt 78 zwischen dem aus Kupfer und Graphit bestehenden Formteil und einer Trennwand 79· Darauf flieset das Wasser mit hoher Geschwindigkeit durch die ringförmige Höhlung 8o innerhalb der Trennwand 79 und beaufschlagt die Oberfläche des austretenden gegossenen Rohres 54 bei 81· Ein Mantel 82 verhindert hier ein Verspriteen des Wassers«

In Fig· 4 ist ein Teil 85 durch eine (nicht dargestellte) Schraube mit dem Gleitstück 31, und durch vier radiale Kopfschrauben 86 mit dem Kern 23a verbunden· Der Kern 23a weist eine Bohrung 87 im wesentlichen über die gesamte Länge bis zu seinem verjüngten Ende 87b auf, wobei das dickere Oberteil 88 eine Bohrung mit einem grösseren Innendurchmesser aufweist. In der Bohrung des Verbindungsteiles 85 und der des Kernes 23a sind axiale Kühlwasserleitungen vorgesehen. Das Kühlwassersystem umfasst ein durch eine querliegende Schraube 9o mit dem Verbindungsteil 85 verbundenes Verteilerstüek 89» Wasser oder ein anderes geignetes Kühlmittel wird durch einen Zulaufstutzen 91 in das Verteilerstück 89 geleitet und flieset durch das Mittelrohr 92 abwärts, wo es bei 93 in eine Kühlkammer 94 tritt»

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Darauf wird das Kühlmittel entlang dem ringförmigen Raum zwischen den inneren Rohr 92 und einem dieses umschliessenden Rohr 95 in dem Kern aufwärts gefördert· Diese3 zurückgeforderte Kühlmittel tritt in das Verteilerstück 89 und wird durch das Abflussrohr 96 abgeführt. Oberhalb der Kühlkammer ist das äuesere Rohr 95 durch einen wärmeisolierenden Mantel 97 umschlossen, um in diesem Bereioh, wo eine Kühlung nicht notwendig ist, Wärmeverluste auszuschalten· J

Im Betrieb wird zunächst ein fortlaufender Strang (d.h. eine massive Stange ohne mittlere Höhlung) gegossen, wobei das untere Ende des Kerns 23a durch das Hebezeug 26 in den oberen Teil des Führungslagers 2o gezogen ist. Im weiteren wird der Kern 23a in die Form abgesenkt, um den Rohrguss einzuleiten. Während des Gusses wird das Kühlmittel durch den Kern in Umlauf gebracht« um die Abfuhr von Wärme aus dem gegossenen Metall zu verbessern, insbesondere an der der Kühlkammer 94 benachbarten Stelle der Form« Die Schnelligkeit des Kühl- I mittelumlaufe wird in Abhängigkeit von den Erfordernissen des Gussee geregelt, unter Berücksichtigung der Eigenschaften des verwendeten Metalle, bzw« der Legierung, der Abmessungen des zu giessenden Rohres und der Abziehgeschwindigkeit·

Vor Beginn dee Gusses wird der Graphit-Gieeebehälter 12 vorgeheizt, z.B« durch Induktion mittels der Spule 17, und zwar bie zu einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes

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des zu giessenden Metalle bzw* der Legierung« Dabei wird ein geringer .Durchlauf eines Kühlmittels, z.B· kalten Wassers, duroh den Kühlmantel 5o geleitet, um eine Über« hitzung der Form 22 zu vermeiden. Der Graphitkern 23 bzw. 23a ist dabei gänzlich aus der Form und in die Führung 2o zurückgezogenι und seine Antriebseinrichtung, sei es zur Rotation oder Vibration, wird in Betrieb gesetzt. Dabei können der Kern und die Form synchron durch den gleichen Antrieb in Vibration versetzt werden, wie bereits beschrieben, oder, je nach den Erfordernissen, unabhängig voneinander.

Nun wird das geschmolzene Metall, bzw. die -Legierung, M. in den Giesabehälter 12 geleitet, aus welchem es durch die Giessöffnungen 21 der Führung 2o in die Form 22 flieset. Eine (nicht dargestellte) Anlaufpfanne, die vorher in die Form eingeführt wurde, hält das flüssige Metall bis zur Erstarrung zurück. Der entstehende Strang, der allein den Beginn des (Jussee ermöglichen soll, wird nun abgezogen; dabei wir der Kühlwasserdurohlauf so weit gesteigert, dass sich di· Tem·· peratur nicht erhöht, solange der massive Strang kontinuierlich aus der Form abgezogen wird. Schliesslich wird duroh Steigerung der Geschwindigkeit der Abzugsrollen 61 die Giessgeschwindigkeit bis zur gewünschten Rohrguss-Geschwindigkeit gesteigert.

Darauf wird der Kern 23 bzw. 23a langsam in die Form abgesenkt, um das kontinuierliche Guesprodukt in ein Rohr zu

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formen· Der Übergang von dem Strang zum Kohr erfolgt unter grosser Vorsicht, um ein plötzliches Anhaften des erstarrenden Metalls an dem Kern zu vermeiden, da dies möglicherweise das Abreissen des Gusses bewirken würde. Der Übergang wird erleichtert durch die Einstellung der Messeinrichtungen 29 des Zugmessera 28 auf eine grosse Empfindlichkeit, unter Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften des jeweiligen Gusses» j

Die Zone 67 (in Fig· 3) innerhalb der Form, in der das geschmolzene Metall beim Rohrguss erstarrt, liegt unterhalb der Stelle, an der beim Giessen des massiven Stranges die Erstarrung erfolgt. Die Lage der Zone 67 wird durch die Lage des Kerns bestimmt. Wenn der Kern über die erforderliche Stellung hinaus eingeführt oder abgesenkt wird, übt die Schrumpfung einen überhöhten Druck auf diesen aus, wodurch quer verlaufende Spannungen und Risse an der Innenseite des Rohres auftreten. Wenn der Kern nicht bis zur erforderlichen ' Tiefe abgesenkt wird, entstehen an der Innenseite des Rohres Kräuselungen,

^u Beginn des Rohrgusses können durch Probeschnitt durch die Rohrwandung Abweichungen von der konzentrischen Lage des Kerns in der Form festgestellt werden. Solche Abweichungen von der konzentrischen Lage können während des Giessvorganges, wie oben beschrieben, durch seitliche Korrekturen der Lage des

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Kerns 23 bzw. 23a in der Form 22 behoben werden. Palls Unregelmässigkeiten an den Oberflächen, insbesondere der inneren Fläche, festgestellt werden, kann die axiale Ausrichtung des Kerns in Bezug auf die Form zur Behebung dieser Unrelgel« mässigkeiten leicht korrigiert werden« Die teilweise konische Porm des Kerns erlaubt eine einfache Bestimmung der Wanddicke des Rohrgusses durch senkrechte Lageveränderungen des Kerns« Die Form und/oder der Kern werden, wie bereits festgestellt, je nach aen gewünschten Eigenschaften des gegossenen riphres und des Materials, in Vibration versetzt«

Beispiel

^unter Verwendung einer Vorrichtung wie in aen Zeichnungen dargestellt, mit einem rotierenden Kern nach Fig« 5, wurde ein Rohr aus mit Phosphor desoxydiertem Kupfer mit einem Durchmesser von 88^9 mm und einer Wandstärke von 7»87 mm gegossen. Der Kern wurde mit einer Geschwindigkeit von 6o U/min während 15 see. in der einen Richtung und bei gleicher Ge~ schwindigkeit 15 see. in entgegengesetzter Richtung in Drehung versetzt«

Die Wirbelbildung des geschmolzenen Metalls in der Form wurde dadurch wesentlich verringert und die Qualität des gegossenen Rohres erheblich verbessert. Die Innenfläche des Rohres war genügend dehnungsfähig und zeigte bei plastischer Streckung keine Rissebildung,

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Bei Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Herstellungsgeschwindigkeit kontinuierlich gegossener Rohre erheblich xu steigern· Die Einrichtung zu heben und senken des Kerns, zusammen mit der kontinuierlichen Zufuhr von geschmolzenem Metall aua dem Vorrat in dem Gefäss 12 oberhalb der Form gestattet die genaue Steuerung des Kerne und ermöglicht den kontinuierlichen Guss von dünnwandigem Rohrmaterial mit Aussendurohmessern von 1oo mm oder weniger»

Die Einrichtung zur Querverschiebung und Ausrichtung des Kerns ermöglichen während des Gusses die Korrektur von Abweichungen aus der konzentrischen Lage» Sie Menge des während des Beginns des Gusses benötigten Materials ist verringert· Der Umstand, dass der Kern in der Höhe der Erstarrungszone einen örtlich gekühlten Bereich aufweist, ermöglicht eine höhere Giessgeschwindigkeit bei verbesserter Qualität des gegossenen Rohres. Zusätzlich ermöglicht die Einrichtung zur Bewegung der form und des Kerns, und zwar einzeln oder gemeinsam, die Erfüllung eines weiten Bereiches von Bedingungen für das kontinuierliche Giessen verschiedenster Legierungen, unter gleichzeitiger Verbesserung der erwünschten Konstruktur und der Oberflächenausbildung·

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1« Verfahren für den Strangguss von Metallrohren, gekennzeichnet durch die Schritte, daae geschmolzenes Metall fortlaufend dem oberen Ende einer Giesszine zwischen den gegenüberliegenden Enden einer Form unter Kühlung dieser Zone zugeführt wird, wobei am unteren Ende dieser Zone das erstarrte Metall in Form eines massiven Stabes abgezogen wird, dass stetig ein Formkern in besagte Zone bei fortgesetzter Zufuhr, Kühlung und Entnahme eingeführt wird, um einen ringförmigen Raum zwiaohen den Enden dieser Zone zu bilden und dadurch eine Umwandlung des abgezogenen Erzeugnisses von einem Stab zu einem Rohr hervorzurufen und dass die Lage des Formkerns in dieser Zone während der Entnahme des Rohres aus derselben zur Festlegung der Eigenschaften des entnommenen Rohres eingestellt wird.

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern in einer Richtung und mit einer Geschwindig« keit zwischen 10 und etwa 1oo Upm in Rotation versetzt wird, um im wesentlichen die Wirbeldrehung des in die Giesszone eintretenden geschmolzenen Metalls aufzuheben·

   3« Verfahren nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern in Drehachwindungen versetzt wird«

   4» Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form in Vibration versetzt wird«

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   5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasa der Formkern in Vibration versetzt wird,

   6« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem unteren Ende der Giesszone am nächsten liegende Teil des Formkerns gekühlt wird.

   7» Vorrichtung für den kontinuierlichen Guss von Metallrohren mit einer eine obere Öffnung, eine untere Öffnung und ä einen Verbindungsweg zwischen diesen Öffnungen aufweisenden Form, einem an besagte Form befestigten und oberhalb der Form einen Vorratsbehälter für das geschmolzene Me« tall bildenden Giessgefäss, welches im unteren Teil einen zum oberen Ende der Form führenden Auslass für das geschmolzene Metall aufweist, und mit einem Formkern, der in den Verbindungsweg innerhalb der Form einzuführen ist, um so einem senkrechten ringförmigen Strömungsraum zwischen den besagten oberen und unteren Enden der Form zu bilden, wobei der Formkern ein sich nach abwärts ver- *

   jungendes konisches unteres Endstück aufweist, gekennzeichnet durch Einrichtungen (26) zum Absenken des Formkerns (23, 23a) durch die obere Öffnung in den Verbindungsweg der Form und zur Bestimmung der Lage des konischen Endstückes des Formkerns in senkrechter Richtung in besagter Verbindung, Führungseinrichtungen (2o) zur Zentrierung des Kerns in besagtem Verbindungsweg, die Form umschliessende Kühleinrichtungen (5o) zur Abführung

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   BAD ORIGINAL

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   von Wärme aus dem darin enthaltenen geschmolzenen lie·· tall, Einrichtungen (V) zur Erzeugung einer senkrechten Vibration der Form (22) und eine Abziehvorrichtung für das kontinuierliche Abziehen des erstarrten Metaller» Zeugnisses aus der unteren öffnung der Form·

   6» Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Ein·· richtungen (T) zur Erzeugung einer Vibration des Formkerns (23). ,

   9, Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern (23) einen sich senkrecht von seinem oberen Teil im wesentlichen bis an den konischen unteren Teil erstreckenden Hohlraum (87) aufweist und Einrichtungen (89, 91, 92, 94, 96, 97) für den Umlauf einer Kühlflüssigkeit durch besagten Hohlraum vorgesehen sind«

   1o« Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch An« triebseinrichtungen (16o, 161, 162, 165) für veränderliche Geschwindigkeiten zur Drehung des Formkerne (23) gegenüber der Form (22).

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Antriebseinrichtung (16o, 161, 162, 165) für veränderliche Geschwindigkeit zur Erzeugung einer hin und her drehenden Bewegung ausgebildet ist,

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