DE1583636C - Kühlen eines durch Angießen von Metall erzeugten Stranges - Google Patents

Description

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Der Innendurchmesser des Verlängerungsrohres 9 Hierin ist P der statische Druck, μ der Viskositätsist größer als der Durchmesser des angegossenen koefflzient und V die Geschwindigkeit in Richtung κ. Stranges. Ohne Gegenmaßnahmen würde das aus der Die mittlere Flächengeschwindigkeit wird definiert als Sprühdüse 10 austretende Wasser in das Rohr 9 und in das Verhältnis der gesamten Raumströmung zum Ringden Tiegel 8 eintreten, wo es verdampft und/oder zer- 5 raum zwischen Draht und Rohrwand. Ferner ändert legt würde, wodurch das Bad aus geschmolzenem sich diese Geschwindigkeit mit der Temperatur, d. h., Metall und das gegossene Halbzeug in der beschriebe- mit sinkender Temperatur nimmt die Dichte des Gases nen Weise verunreinigt würden. Gemäß der Erfindung zu und demzufolge die Geschwindigkeit ab. Daher gilt wird trockener Stickstoff kontinuierlich dem Tiegel als mittlere Flächengeschwindigkeit die Mindestunter einem solchen Druck zugeführt, daß Stickstoff- io raumströmung im Verlängerungsrohr. Eine Lösung gas kontinuierlich aus dem Tiegel durch das Verlange- der Navier-Stokesschen Gleichung ist graphisch in rungsrohr nach außen strömt, wodurch das System ge- F i g. 3 dargestellt, die das Geschwindigkeitsprofil darspült wird. stellt. In der graphischen Darstellung ist das Verhältnis

Das Angußverfahren wird bei verhältnismäßig hoher ■ der Gasgeschwindigkeit zur Stranggeschwindigkeit als

Temperatur durchgeführt. Beispielsweise wird die 15 Abszisse und das Verhältnis des Abstandes vom

Kupferschmelze bei einer Temperatur von etwa 1120⁰C Strang zur Differenz der Radii des Stabes (Stranges)

gehalten. Die Oberflächentemperatur des Halbzeugs und des Rohres als Ordinate aufgetragen. Die graphi-

beim Austritt aus der Schmelze liegt bei etwa 1000° C. sehe Darstellung gilt für den Fall, in dem die mittlere

Die Temperatur des angegossenen Stranges bleibt im Flächengeschwindigkeit ein Drittel der Stranggeschwin-

Verlängerungsrohr im wesentlichen konstant. Die ao digkeit entspricht, und veranschaulicht die Mindest-

Außenseite des Rohres 9 wird nicht absichtlich einer Voraussetzung oder -bedingung für die Verhinderung

äußeren Kühlung unterworfen, ausgenommen durch einwärts gerichteter Strömung. Die gebildeten Dämpfe

die Atmosphäre. Daher bleibt die Umgebung zwischen werden durch den ständig ausströmenden Stickstoff

dem gegossenen Stabmaterial und dem Rohr bei einer aus dem System gespült.

Temperatur, die erheblich über dem Siedepunkt von as Die Erfindung wird durch den nachstehend beWasser liegt. Als Folge hiervon wird von der Düse schriebenen Versuch weiter veranschaulicht,
abgesprühtes und in das Verlängerungsrohr eintreten- Drahtkupfer wurde wie folgt hergestellt: Ein des Wasser durch die hohe Temperatur verdampft. Startstrang aus Kupfer, der einen Durchmesser von

Das Verlängerungsrohr muß statistisch eine solche 9,65 mm hatte, wurde durch ein Bad aus geschmolze-

Länge haben, daß sämtliches Wasser, das in das Rohr 30 nem Kupfer geführt. Das aus dem Bad austretende

gelangt, verdampft. Stabmaterial hatte einen Durchmesser von 15,88 mm

Der Druck des in den Tiegel eingeführten Stickstoffs und lief mit einer Geschwindigkeit von 61 m/Min.

wird auf laminare Strömung eingestellt, wenn die durch ein Verlängerungsrohr, das eine Länge von 91 cm

mittlere Ausströmgeschwindigkeit des Gases ein und einen Innendurchmesser von 25,4 mm hatte. Stick-

Drittel der Drahtgeschwindigkeit überschreitet. Dies 35 stoff gas wurde dem Tiegel in einer Menge von 56,641/

ergibt sich aus der bekannten Navier-Stokesschen Min. oder unter einem Druck von 0,035 atü zuge-

Gleichung: führt, wodurch das Spülgas als stetiger Strom aus dem

₌ μ . System austrat. Der erhaltene Stangenkupfer hatte

άκ dy* hohe Qualität.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

J 2 Patentansprüche· des MateriaIs beispielsweise durch Biegen, Walzen, Ziehen od. dgl. begünstigen oder verursachen. Ein

1. Vorrichtung zum Kühlen eines durch Angießen Produkt, das solche Fehler aufweist, ist im allgevon Metall an einem metallischen Kern erzeugten, meinen unbrauchbar.

nach oben aus einem Tiegel austretenden Stranges 5 Auch nach dem Angießen des geschmolzenen Metalls

mit einer über dem Tiegel angeordneten Vorrich- an den Kerndraht und nach dem Austritt des Stranges

tung zum Aufsprühen von Wasser und einer Zu- aus dem Metallbad ist es zweckmäßig, Berührung des

fuhrleitung für Inertgas über dem Badspiegel, heißen Halbzeugs mit Sauerstoff zu verhindern. Bei-

gekennzeichnet durch ein auf dem Dek- spielsweise reagiert beim Angießen von Kupfer der

kel des Tiegels (8) aufgesetztes, langgestrecktes io Luftsauerstoff oder Sauerstoff aus dem zerlegten

Rohr (9) von größerem Innendurchmesser als dem Wasser mit dem heißen Kupfer unter Bildung von Kup-

Durchmesser des erzeugten Stranges (1). feroxyd, das sich beim anschließenden Walzen oder

2. Verfahren zum Kühlen eines Stranges mit Ziehen nachteilig auf das Verhalten des Drahtstranges einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- auswirken kann.

kennzeichnet, daß in dem Ringraum zwischen dem 15 Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung Strang und der innenwand des Verlängerungs- und ein Verfahren zu erstellen, die es ermöglichen, die rohres eine Strömungsgeschwindigkeit des Inert- Kühlung durch das aufgesprühte Wasser über eine gases von mehr als einem Drittel der Abzugs- längere Strecke zu verteilen und das Wasser so aufzugeschwindigkeit des Stranges aufrechterhalten wird. sprühen, daß keine Wassertröpfchen in den Tiegel ge-

20 langen können und hier explosionsartig verdampft oder

daß das Wasser zersetzt und das erzeugte Produkt

durch elementaren Wasserstoff und Sauerstoff ge-Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung schädigt wird.

und ein Verfahren zum Kühlen eines durch Angießen Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung

von Metall an einem metallischen Kern erzeugten, 25 zum Kühlen eines durch Angießen von Metall an nach oben aus einem Tiegel austretenden Stranges mit einem metallischen Kern erzeugten, nach oben aus einer über dem Tiegel angeordneten Vorrichtung zum einem Tiegel austretenden Stranges mit einer über dem Aufsprühen von Wasser und einer Zufuhrleitung für Tiegel angeordneten Vorrichtung zum Aufsprühen von Inertgas über dem Badspiegel. Wasser und einer Zufuhrleitung für Inertgas über dem

Aus der USA.-Patentschrift 3 235 960 und deröster- 30 Badspiegel, die durch ein auf dem Deckel des Tiegels reichischen Patentschrift 239 043 ist es bekannt, daß aufgesetztes, langgestrecktes Rohr von größerem das erhaltene Halbzeug nach dem Austritt aus dem Innendurchmesser als dem Durchmesser des erzeugten Tiegel durch Aufsprühen von Wasser aus einer oder Stranges gekennzeichnet ist.

mehreren Düsen wenigstens so weit gekühlt wird, daß Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfalles gewalzt oder bearbeitet werden kann. Hierbei wird 35 ren zum Kühlen des Stranges, das dadurch gekenndas Wasser direkt oberhalb der Austrittsöffnung des zeichnet ist, daß in dem Ringraum zwischen dem Tiegels auf den gebildeten Strang gesprüht, so daß es Strang und der Innenwand des Verlängerungsrohres dicht am Metallbad in Dampf umgewandelt wird. Dies eine Strömungsgeschwindigkeit des Inertgases von hat aber den Nachteil, daß nicht vermieden werden mehr als ein Drittel der Abzugsgeschwindigkeit des kann, daß Wasser in den Tiegel eindringt, so daß eine 40 Stranges aufrechterhalten wird,
entsprechende Volumenzunahme eintritt, die einen Die Erfindung wird beispielsweise nachstehend an

schnellen Druckanstieg, der einer Expolsion gleich- Hand der Figuren beschrieben,
kommt, verursachen kann. Ferner kann das Wasser F i g. 1 zeigt perspektivisch und teilweise im Schnitt

oder der Dampf zersetzt werden, so daß elementarer eine Vorrichtung, bei der von der Erfindung Gebrauch Wasserstoff und Sauerstoff durch das geschmolzene 45 gemacht wird;

Metall gelöst werden und/oder mit ihm reagieren kön- F i g. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Angußtiegel

nen. Der Sauerstoff kann zur Bildung unerwünschter für die Drahtherstellung im Schnitt;
Oxyde führen. Außerdem kann die Anwesenheit von F i g. 3 zeigt ein Geschwindigkeitsprofil des Spül-

Wasserstoff allein oder von Wasserstoff und Sauerstoff gasstroms für das System.

gleichzeitig im geschmolzenen Metall in genügenden 50 Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird ein Mengen Gasblasenbildung bewirken, wenn das ange- endloser Strang in Form von Kupferdraht 1 in eine gossene Material erstarrt. Die Bildung von Oxyden, Zug- und Schabvorrichtung 2 eingeführt, wo der Gasblasen und/oder Lunkern beeinträchtigt nicht nur Oxydbelag oder andere Verunreinigungen von der die Qualität des Produkts, sondern auch das gleich- Oberfläche entfernt werden. Der Startstrang wird mäßige Angießen des geschmolzenen Metalls an den 55 durch eine Antriebsvorrichtung 3 geführt und tritt Kern durch Ausbildung von Bereichen mit verhältnis- durch eine Büchse 4, die im Boden des Tiegels 8 angemäßig schlechter Wärmeleitfähigkeit in einem Pro- ordnet ist, der ein Bad 5 aus geschmolzenem Kupfer dukt mit verhältnismäßig guter Wärmeleitfähigkeit. enthält, in den Tiegel ein. Eine inerte Atmosphäre in Der Einfluß des Sauerstoffs und Wasserstoffs beschränkt Form von trockenem Stickstoff wird unter Druck vom sich nicht auf die von ihnen gebildeten Oxydphasen 60 Vorratsbehälter 6 in den Tiegel oberhalb des Bades aus und Blasen, sondern wird durch die von ihnen hervor- geschmolzenem Metall durch eine Zuführungsleitung 7 gerufenen Unregelmäßigkeiten im Wärmeübergang ' eingeführt.

noch insofern verstärkt, als eine erhebliche Ungleich- Ein langgestrecktes Rohr 9 ragt vom Tiegel 8 nach

mäßigkeit in den äußeren Umrissen des angegossenen oben, durch das der Strang aus dem Tiegel herausge-Überzuges entsteht. Blasen, Lunker, Oxydphasen, 65 führt wird. Der Strang wird durch eine Kühlvorrichinnere Ungleichmäßigkeiten und, ungleichmäßiges tung 10, z. B. eine Düse, durch die Wasser aufgesprüht Angießen sind sämtlich unerwünscht, da sie die Aus- wird, etwas gekühlt, ein gesteuerter Antriebsmotor 11 bildung von Rissen und Haarrissen bei Beanspruchung treibt die Strangausziehwalzen an.