DE1608341B1

DE1608341B1 - Kokille fuer beruhigten stahl

Info

Publication number: DE1608341B1
Application number: DE19681608341
Authority: DE
Inventors: Daussan Henri Jean
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-03-22
Filing date: 1968-03-15
Publication date: 1971-03-18
Also published as: AT285072B; NL6804128A; GB1226349A; FR1583710A; BE712308A; LU55719A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kokille für beruhigten durch sie erzielte Vorteile gehen aus der nachstehen-Stahl, in deren Mantel geschlossene axiale, sich im den Beschreibung der Zeichnung hervor, die Kokillen wesentlichen über die gesamte Kokillenhöhe erstrek- der erfindungsgemäßen Art in zwei beispielsweise kende Hohlräume enthalten und diese mit gegenüber gewählten Ausführungsformen schematisch verändern Mantelwerkstoff höhere Wärmeleitfähigkeit be- 5 schaulicht. Es zeigt
sitzendem Material ausgefüllt sind. Fig. 1 eine Schnittansicht einer Kokille nach der

Unabhängig von der Bauart der Kokille oder der Erfindung, wobei der Schnitt längs der Linie 1, a, b, Gießform für ein kontinuierliches Gießen und un- c, d, 1 der Fig. 2 genommen ist,
abhängig von der Art der Füllung ist es sehr schwie- Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 darrig, das Anhaften der äußeren Oberfläche des mehr io gestellte Kokille,

oder weniger erstarrten Gießbades an der inneren Fig. 3 eine senkrechte Schnittansicht einer Kokille Oberfläche der Seitenwandung infolge von unvorher- in einer weiteren Ausführungsform, genommen längs sehbaren Zusammenziehungen und/oder Ausdeh- der Linie 3-3 der Fig. 4 und
nungen zu verhindern, wobei sich diese Zusammen- F i g. 4 eine Doppelansicht, wobei die linke Seite Ziehungen und Ausdehnungen sowohl auf das Gieß- 15 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Kokille bad als auch auf die Seitenwandung der Kokille zeigt und die rechte Seite einen Schnitt, genommen beziehen. Das gegossene Metall befindet sich bei längs der Linie 4-4 der Fig. 3.
seinem Eintritt in die Kokille oder in die kontinuier- Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausliche Gießform in seinem anfänglichen flüssigen Zu- führungsbeispiel weist die Kokille A eine Seitenstand, wobei beim Abstrippen oder beim Austritt die ao wandung 1 aus Gußeisen auf, die an ihren beiden Verfestigung teilweise oder vollständig erfolgt sein Enden offen ist und die nach oben konvergiert. Diese kann. Dieses Anhaften ist eine Funktion zahlreicher Kokille weist im oberen Abschnitt zwei Hand- M Umstände. Beim Einguß werden insbesondere Ver- habungsansätze auf und einen Rand im unteren Ab- ™ unreinigungen mitgeführt, die sich an der Wandung schnitt. Die Querschnitte haben die Form von Vierfestsetzen, und weiterhin können andere zahlreiche 25 ecken mit abgerundeten Ecken. Die Kokille ist auf Umstände des Gießvorganges eine Rolle spielen, wie eine Grundplatte B aus Gußeisen aufgesetzt. Das beispielsweise die Tatsache, daß die Abschätzung Material M, welches innerhalb der Seitenwandung 1 der Wärmeübertragung vom Gießbad auf die Wan- angeordnet ist, ist ein Kupfermaterial und weist demdungen der Form oder der Kokille dadurch verfolgt zufolge eine Wärmeleitfähigkeit auf, die wesentlich werden kann, daß man die Wärmeleitfähigkeit anstatt 30 größer ist als die der Wandung 1 aus Gußeisen. Die der Konvektion oder der Strahlung in Rechnung setzt. Materialschicht ist nach oben hin bei 4 über eine Das »vorzeitige Hängenbleiben oder die vorzeitige Höhe von H + D verstärkt, wobei diese Höhe wenig-Verfestigung hängen von zahlreichen Mängeln des stens gleich der Höhe der Schrumpfung des gegosse-Gießverfahrens ab, welche die Qualität der erzeugten nen Metalls ist, die sich ausbildet, bis der Gußkörper Gießprodükte bestimmen, wobei diese Mängel zu 35 vollständig verfestigt ist, und zwar ohne Berücksicherheblichem Ausschuß führen können, und zwar ins- tigung des Schrumpfhohlraumes, wobei jedoch besondere bei der Durchführung der Walzbehand- vorhersehbare Änderungen des oberen Spiegels des lung. Bisher bekannte Kokillen (französische Patent- Gießbades berücksichtigt sind, welches nicht notschriften 852 721, 855 034 und 1 354 947) sind zu- wendigerweise bis zum oberen Rand 5 der Kokille A mindest teilweise unwirksam, und zwar vor allem 40 gehen muß. Dieser verdickte Abschnitt aus Madeshalb, weil die zuvor aufgeführten Einzel- terial M, der die Höhe H + D hat, umgibt kontiheiten nicht in ausreichendem Maße berücksichtigt nuierlich den oberen Abschnitt der Kokille^!, und sind. diese Materialschicht läuft in Zungen geringerer ^

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dicke 6 bis 6? aus, die gleichförmig um den Umfang %

Kokille der eingangs genannten Art zu schaffen, an 45 der Kokille herum verteilt sind und die gestrichelt

deren Wänden durch gesteuerte Wärmeableitung ein in Fig. 2 angedeutet sind und die bis in die Nähe

Anhaften des Gießmetalls zu verhindern. der Grundplatte B nach unten verlaufen. Diese Zun-

Diese Aufgabe ist bei einer solchen Kokille erfin- gen bilden, wie in Seitenansicht in Fig. 1 dargestellt dungsgemäß dadurch gelöst, daß das Material er- ist, eine Trapezform, deren Seitenkanten parallel zur höhter Wärmeleitfähigkeit sich in seinem Querschnitt 50 Neigung der inneren Oberfläche la der Kokille^ zumindest zum Eingußende hin vergrößert. Dies kann verlaufen. Das Material M, welches in der Seitenzweckmäßig dadurch erfolgen, daß das Material er- wandung 1 angeordnet ist, ist bis zum Abstand D höhter Wärmeleitfähigkeit im Bereich des Einguß- vom oberen Rand 5 kompakt und kann in die Seitenendes eine geschlossene Hülse bildet, die nach unten wandung eingesetzt sein oder in geschmolzenem Zuin einzelne, sich zur Kokillenbahn hin verbreiternde 55 stand eingegossen sein. Diese kompakte Masse wird Zungen ausläuft. durch eine Füllung aus granuliertem Kupfer, Kupfer-

Vorzugsweise besitzt hierbei der das Eingußende spänen oder anderen Teilchen ergänzt, die in ausabschließende Deckel und/oder Bodenplatte auf sei- reichender Weise zusammengedrückt sind, um eine ner dem Kokilleninneren zugewandten Fläche eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine ausreichende Elasti-Schicht aus einem Material mit gegenüber dem üb- 60 zität zu besitzen, welche die Ausdehnungsunterschiede rigen Deckel- bzw. Bodenplattenmaterial erhöhter des kompakten Teiles der Masse M und der angren-Wärmeleitfähigkeit. Bei allem ist es von weiterem zenden Teile kompensiert. Im oberen Abschnitt der Nutzen, wenn das Material erhöhter Wärmeleitfähig- Füllung ist die Masse M wiederum kompakt, damit keit eine geschlossene Hülse bildet, die ihren Quer- die obere Kante der Seitenwandung 1 glatt ist. Ein schnitt vom"'unteren zum oberen Ende stetig ver- 65 derartiger Aufbau kann in der Weise hergestellt wergrößert. den, daß eine bestimmte Gußeisenmasse eingegossen

Weitere aus den Unteransprüchen ersichtliche wird, die in die Füllung eindringt und die eine gute

Merkmale der hier vorgeschlagenen Kokille und Leitfähigkeit ergibt und die es ermöglicht, daß die

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Gußspritzer beseitigt werden können. Die Seiten- aufgesetzt wird. In dem Fall, in dem das Gießen wandung weist eine Abdeckung C aus Gußeisen auf, über Gießkanäle erfolgt, die in der Basis B vorhanderen abgeschrägter Umfang an den oberen Rand den sind, kann der Deckel C vor dem Gießen aufder Gußform angepaßt ist, wie es bei e, f, g, h, i, j, gesetzt werden. Dadurch wird die Wirksamkeit des k, I, (Fi g. 2) dargestellt ist. Die Auskleidung 7, die 5 Verfahrens erhöht, und zwar durch die Abstrahlung im Deckel C angeordnet ist, besteht aus Stahl, wobei der Wärme der Auskleidung 7 des Deckels C wähdie innere Oberfläche der Auskleidung verkupfert ist, rend des gesamten Gußvorganges,
um deren Emissionsfähigkeit zu erhöhen. Der Dek- Bei dem in den F i g. 3 und 4 dargestellten Auskel C weist einen Handhabungsgriff 8 und zwei Zap- führungsbeispiel, weist die Kokille A1 eine Seitenfen2 und 3 auf, die in Öffnungen 2 a und 3 a ein- io wandung auf, die zusammengesetzt ist und die eine greifen, die im oberen Rand 5 der Wandung 1 an- äußere Wandung 9 aus Gußeisen aufweist. Diese geordnet sind, um den Deckel gegenüber den Hand- äußere Wandung ist mit zwei Handhabungsansätzen habungsansätzen der Kokille derart anzuordnen, daß im oberen Abschnitt ausgestattet und mit einem sich die Auskleidung 7 mit ihrer inneren Oberfläche Rand im unteren Abschnitt. Die äußere Oberfläche bei 5 in Kontakt mit dem oberen kompakten Rand 15 der Wandung konvergiert mit einer Neigung von der Füllung M mit guter Leitfähigkeit befindet. Es 2,5 °/o gegenüber der Achse Xl-Xl nach oben. Die sei bemerkt, daß es sich hierbei lediglich um ein Querschnitte senkrecht zu dieser Achse sind recht-Ausführungsbeispiel handelt. Das Gießen erfolgt eckig mit abgerundeten Winkeln. Die innere Oberdurch ein Eingießen. Der Deckel ist dabei angehoben. fläche dieser äußeren Wandung verläuft parallel zur Das Eingießen erfolgt so lange, bis der obere Spiegel 20 Achse Xl-Xl. Eine Innenwandung 10 aus Stahl, des Gießbades in der Höhe D liegt. Hierbei werden deren äußere und innere Oberflächen parallel sind lediglich die üblichen Steuervorgänge vorgenommen. und nach oben mit einer Neigung von 2,5 % kon-Das Eingießen erfolgt längs der Achse X-X der Ko- vergieren, ist vorgesehen. Diese Neigung entspricht kille ^4. Die Seitenwandung kann aus irgendeinem der Neigung, die üblicherweise die inneren Ober-Gußeisen bestehen oder aus anderen Materialien, die 25 flächen von Kokillen haben. Die Innenwandung 10, schlechte Wärmeleiter sind und das Material M, wel- die aus Stahl besteht, kann eine wesentlich geringere ches ein wesentlich besserer Wärmeleiter ist, kann Dicke aufweisen, ohne daß man das Auftreten von beispielsweise aus den folgenden Metallen ausgewählt Deformationen befürchten muß, welches bei der werden: Kupfer, Aluminium, Bronze, Messing, Dur- Verwendung von Kokillen aus Stahl beobachtet wird, aluminium und andere ähnliche Metalle oder deren 30 Dies ist der Fall, weil diese Innenwandung keinerlei Legierungen. Es soll nun ganz allgemein der Wärme- Ungleichheiten bezüglich der Stärke aufweist. Die nuß betrachtet werden, der von dem Gußbad aus- oberen und unteren Kanten der Außenwand 9 und geht, und zwar von dem Moment, wo der Gußstrahl der Innenwand 10 liegen in der gleichen Ebene, auf die Grundplatte B auf trifft, bis das Gußbad sei- die senkrecht zur Achse Xl-Xl verlaufen. Es ist nen oberen Spiegel erreicht hat. Der Gußstrahl, der 35 ein Zwischenraum 11 zwischen der Innenwand und auf die Grundplatte B auftritt, wird auf die Innen- der Außenwand vorgesehen, und dieser Zwischenwandung la der Wandung 1 bis zu einer mehr oder raum 11 verbreitert sich allmählich nach oben entweniger großen Höhe zurückgeschleudert, und dem- sprechend der Neigung der Oberfläche der Innenzufolge bildet sich durch den Stoß eine gewisse Aus- wandung 10. Dieser Zwischenraum 11 weist in seinem höhlung in der Basis B aus. Die Wärmemenge, die 40 unteren Abschnitt eine kompakte Füllung 12 auf aus dem Gießmetall austritt, erreicht durch Wärme- und in seinem oberen Abschnitt eine Füllung aus leitung die Kupferzungen 6 bis 61, und über diese dem gleichen Material 13, wobei hierdurch eine Kupferzungen wird diese Wärme sehr schnell zum ausreichende Festigkeit für die zusammengesetzte verbreiterten Abschnitt des Fülhnaterials hingeführt, Wandung 9-10 erreicht wird. Die Wandungsteile und diese Wärmemenge erhöht sich entsprechend 45 können in geeigneter Weise miteinander verbunden dem Ansteigen des oberen Spiegels des Gießbades, sein, beispielsweise mittels Schweißung u. dgl. Die selbst wenn der Wärmefluß den Bereich D erreicht. Füllungen 12 und 13 können aus einem Material Die Wärmemenge, die in der Wandung gespeist wird, bestehen, dessen Wärmeleitfähigkeit besser ist als wird dem Gießbad zu einem Teil zurückgeführt, der die der Wandung 9 und der Innenwandung 10. Beisich mit der Gießgeschwindigkeit und dem Ansteigen 50 spielsweise kann es sich hierbei um Kupferlegierunder Temperatur auf die Schmelztemperatur des Gieß- gen, Messing, Bronze usw. handeln. Die zusammenmetalls ändert. Ein anderer Teil des Wärmeflusses gesetzte Seitenwandung 9-10 ist auf einer Basis B1 gelangt durch Wärmeleitung in die Auskleidung 7, aus Gußeisen angeordnet. Diese Basis weist einen die auf dem oberen Rand der Kokille angeordnet Einsatz 14 auf, dessen Oberfläche mit der der ist, und hierdurch kann die Erhitzung der Oberseite 55 Basis B1 fluchtet, wobei diese Auskleidung derart des Gußkörpers während seiner Verfestigung dadurch ausgebildet ist, daß sie mit ihren Randabschnitten geregelt werden, daß man die Geschwindigkeit des in Kontakt mit dem unteren Rand der Innenwandung Gießens und die Gußtemperatur derart regelt, daß 10 und der Füllung 12 der Wandung 9 gelangt. Es die Schrumpfung des verfestigten Umfangsteiles des ist ein Deckel C1 vorgesehen, der einen Hand-Bades nicht stattfindet, ehe nicht der Deckel auf- 60 habungshaken 16 aufweist und eine Auskleidung 17, gebracht ist. Dadurch wird in einem bestimmten Maß die mittels der Schrauben 18 und 19 befestigt sind, die Ansammlung von Verunreinigungen ausge- Ferner sind zwei Zapfen 20 und 21 vorgesehen, die schaltet. Die Verfestigung des Gußkörpers endet mit in Bohrungen 20 a und 21a eingreifen, die im einem minimalen Hohlraum an der Spitze. Es sei oberen Rand der Wandung 9 ausgebildet sind. Dabemerkt, daß es vorteilhaft sein kann, eine Öffnung 65 durch kann der Deckel gegenüber den beiden Handim Deckel C vorzusehen, damit der Gießstrahl durch habungsansätzen an der Kokille ausgerichtet werden, diese Öffnung hindurchgeführt werden kann, wobei Die innere Oberfläche der Auskleidung 17 fluchtet dieser Deckel auf die Wandung 1 vor dem Gießen mit der Innenseite des Deckels Cl, und diese innere

Oberfläche liegt mit ihrem Umfang auf den oberen Rändern der kompakten Füllung 13 und der Innenwandung 10. Der Abschnitt 15 des Zwischenraumes 11, der von der äußeren Oberfläche 10 a der Innenwandung 10, der Oberfläche 9 α der Wandung 9 und den Einsätzen 12 und 13 begrenzt ist, weist eine Füllung auf, die aus einem Material mit sehr guter Wärmeleitfähigkeit bestehen kann und die eine ausreichende Elastizität besitzt, um die verschiedenen Ausdehnungen der benachbarten Teile bei Betriebstemperaturen zu kompensieren, ohne daß dabei dauernde Deformationen entstehen und ohne daß die Gefahr besteht, daß Metall austritt, und zwar insbesondere zwischen den oberen und unteren Rändern der zusammengesetzten Wandung 9-10 der so aufgebauten Kokille und der Auskleidung 17 des Deckels Cl und der Auskleidung 14 der Grundplatte Bl. Die Bohrungen 22 und 23 bis 24 und 25, die den Deckel Cl und dessen Auskleidung 15 durchsetzen, sind vorgesehen, damit das Gas austreten kann, welches vom Gießbad abgegeben wird.

Die Anwendung der KokilleBl unterscheidet sich nicht von der der Kokille B des ersten Ausführungsbeispiels. Die Auswahl der Materialien der verschie- ag denen Teile, welche die Kokillen A und A1 bilden, und deren Abmessungen werden durch deren physikalische und chemische Konstanten und durch die Charakteristiken des Gießverfahrens bestimmt. Von den physikalischen und chemischen Konstanten, die eine Rolle spielen, sind von Bedeutung die Masse und die spezifische Wärme des Materials, die Wärmeleitfähigkeit, das Wärmabstrahlungsvermögen, die Schmelztemperatur und die latente Schmelzwärme, die Feuerfestigkeit und alle linearen Abmessungen der Kokille und der Anordnung der Materialien, die in der Seitenwandung, der Basis und im Deckel angeordnet sind. Bezüglich der Gießcharakteristiken sei bemerkt, daß zahlreiche vorhanden sind, die mehr oder weniger berücksichtigt werden müssen, und zwar beispielsweise ausgehend von der Affinität des Gießmetalls bis zur Gießtülle, mit welcher das Metall in die Kokille eingegossen wird. Es sei bemerkt, daß für erne gute vorbestimmte Qualität des gegossenen Metalls die Temperatur wichtig ist, wenn dieses in die Kokille eintritt, und daß die Zeit eine Rolle spielt, die erforderlich ist, daß dieses Metall das obere Niveau des Gußbades erreicht, d. h., die Gießgeschwindigkeit spielt ebenfalls eine Rolle.

Im Fall des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Wärmeströmung durch einen Wärmeleiter eine Funktion des Durchgangsquerschnittes, und dieser nimmt mit der Oberfläche zu. Betrachtet man den geschlossenen Kreis, der aus gut wärmeleitenden Materialien besteht und der durch die elastische Füllung 15 gebildet wird, die Füllung 12, den Einsatz 14 der Basis Bl, den Einsatz 17 des Deckels Cl und die Füllung 13, so kann man die Stärke des Wärmeflusses regeln. Dieser Wärmefluß nimmt einerseits in der Füllung 15 bis zur Füllung 13 hin zu, und von der Füllung aus verteilt sich der Wärmefluß durch Wärmeleitung in die Auskleidung 17 des Deckels Cl, wobei die hier zugeführte Wärme durch Strahlung an das Gießbad 6g wieder abgeführt wird. Andererseits nimmt der Wärmefluß bis zur Auskleidung 14 der Basis Bl ab, und die zugeführte Wärme wird durch direkte Wärmeleitung während einer bestimmten Zeit unmittelbar in das Gießbad abgegeben.

Es sei bemerkt, daß durch die Erfindung die Möglichkeit gegeben wird, eine ausreichende Wärmemenge im oberen Teil des Gießbades zu speichern, um Schrumpfungshohlräume auszuschalten, und es ist in schwierigen Fällen, beispielsweise in denen, in denen ein Metall mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt gegossen wird, nicht ausgeschlossen, die Wärme durch eine kalorische und/oder exothermische Puderdeckschicht zu speichern, wobei hier jedoch geringere Mengen an Puderdeckschicht erforderlich sind, wodurch die Kosten gesenkt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele beschränkt. Das Längsprofil und die Querschnitte der Kokille oder der Gußform können sich entsprechend der Form des zu gießenden Produktes verändern, und die verwendeten Materialien und die Dicken der Wandungen, die beschrieben wurden, sind ebenfalls lediglich Ausführungsbeispiele.

Claims

Patentansprüche:

1. Kokille für beruhigten Stahl, in deren Mantel geschlossene axiale, sich im wesentlichen über die gesamte Kokillenhöhe erstreckende Hohlräume enthalten und diese mit gegenüber dem Mantelwerkstoff höhere Wärmeleitfähigkeit besitzendem Material ausgefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Material erhöhter Wärmeleitfähigkeit sich in seinem Querschnitt zumindest zum Eingußende hin vergrößert.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material erhöhter Wärmeleitfähigkeit im Bereich des Eingußendes eine geschlossene Hülse bildet, die nach unten in einzelne, sich zur Kokillenbahn hin verbreiternde Zungen ausläuft.

3. Kokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch i gekennzeichnet, daß der das Eingußende abschließende Deckel und/oder Bodenplatte auf seiner dem Kokilleninneren zugewandten Fläche eine Schicht aus einem Material mit gegenüber dem übrigen Deckel- bzw. Bodenplattenmaterial erhöhter Wärmeleitfähigkeit besitzt.

4. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material erhöhter Wärmeleitfähigkeit eine geschlossene Hülse bildet, die ihren Querschnitt vom unteren zum oberen Ende stetig vergrößert.

5. Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material erhöhter Wärmeleitfähigkeit aus der Gruppe folgender Stoffe ausgewählt ist: Kupfer, Aluminium, Bronze, Messing, Duraluminium oder ähnliche Metalle und deren Legierungen.

6. Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material erhöhter Wärmeleitfähigkeit in Form von Pulvern, Körnern, Spänen od. dgl. vorliegt.

7. Kokille nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu-

mindest am Eingußende in Verlängerung des Materials erhöhter Wärmeleitfähigkeit ein Hohlraum mit einem Material vorgesehen ist, das die Wärmeausdehnung des Materials erhöhter Wärmeleitfähigkeit kompensiert.

8. Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumabschluß durch

einen vorgefertigten oder eingegossenen Ring wänneleitfähigen Materials gebildet ist.

9. Kokille nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Hohlraumabschluß und dem erhöht wänneleitfähigen Einsatz des Deckels und/oder der Bodenplatte besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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109 512/199