DE1811295C - Verfahren zur Herstellung einer ofenabhängigen Stranggießkokille - Google Patents

Description

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thermische Leiteigenschaftl gefordert _W,rden, so- einen Flansc*.25, der-one

fern die Werkstoffe adäquate^Bphy_Sitalische Eigen- 26 aufwe.st Der «^^^^ S

schäften, wie z.B. Zug- und Druckfestigkeit und mit der ^Sch'^cht _t ²²„^v _r ^e.^r^abschMtt22 ein zusammen-

Bruchzähigkeit, besitzen. Die Verwendung von Eisen sein zugeordneter Schichtabscnnitt zä ein * «un

machte es möglich, die Verschleißschicht bei höher 5 gesetztes Rohr 27 b»'*?· stütze 28 nind um die

Temperatur unmittelbar abzusetzen. Obwohl dies Es wird «me tubusfo^rmige Statee Ζβ nui^um au.

auch mit einige Nichteisenwerkstoffen möglich sein periphere Oberfläche des re tiich^SiS₁S

kann, kann eine Form im Fall von Stützwerkstoffen, vorgeformten Schicht 22 ™d femei■ uoam P^

die den hohen Temperaturen einer Absetzung des ge- 24 geschaffen, '^nd«\^KuP^f" ΓΚ£ (Trnm a£

wünschten feuerfesten Werkstoffs nicht widerstehen, i. eine ausreichende Starke, von ubhche^e^ön^ar^

eine doppelte Verschleißschicht, die aus einem ersten geschieden worden ist, ._^um* ^β _Α^ι£ϊbeafbd

Vorbelag aus feuerfestem Werkstoff besteht, das bei zur Schaffung e.ner «rjungten Außenflache bearbu-

einer ersten hohen Temperatur abgeschieden wurde ten zu können. Der ^VerJ^u»S

und einem darauffolgenden zweiten Belag eines zwei- . nen der Stütze in einer verjungten

ten feuerfesten Werkstoffs, das bei einer höheren .₅ mit Κ™®™?}^^ά^^

Temperatur als die erste hohe Temperatur auf dem sehenen Kühlblocks 30 aus

ersten feuerfesten Werkstoff zur Schaffung einer nicht Stütze 28 wird bei dieser **^

porösen Fonnoberfläche aufgebracht wird. der Bildung der Stutze fest und ^

Ein weiteres Problem, dl beim kontinuierlichen 23 verbündenden Bearbeitung; der

Gießen von Metallen auftritt, ist das Anordnen und .. Dorn 20 durch axiales' ^^"J

Steuern der Flüssigkeits-Feststoff-Grenzschicht in der fcrnt. wobei eine Wandstarke von 0 25

Kokille. Für eine wirksame Arbeitsweise eines konti- und anschließend durch ^ΑυΠ°⁵£^η ^⁵

i ^k von 0 25

Kokille. Für eine wirksame Arbeitsweise eines kont £ ^ J* nuierlichen Gießverfahrens ist es bevorzugt, daß die wandung einer ^ke von 0 25n^mrt^. B. Atz-Grenzschicht in einem Abschnitt der Kokille liegt, der natron, um die glatte Bohrung der Aluminiumox> d von dem Kühlmedium umgeben ist. Jedoch wird a₅ schicht 22 freizulegen. _v„_ri._{rhirhf au}f ₍₁,._r üblicherweise Graphit für das vom Vorratsofen zur Durch die Aluniiniumoxydsriicht auf ti Stranggießkokille führende Rohr verwendet, so daß, Bohrungsoberfläche der Form mvd eine glatte,^n cJt da Graphit ein guter Wärmeleiter ist, eine beträcht- poröse Formoberfläche ^™'™*"^^™ liche Wärmemenge infolge Leitung durch die Rohr- von Bestandteilen der gegossenen Legw™¹« ve wandung aus dem geschmolzenen Metall abgeleitet 30 mieden wird. Dementsprechend werde« glatte Strange wird, wenn es durch das Rohr vom Vorratsofen zur hergestellt, die ihrem Abzug ^s der Strangg eß-Kokille fließt. Demgemäß ist es schwierig, genau den kokille wenig Widerstand entgegensetzen Ferner ^ Ort der Flüssigkeit-Feststoff-Grenzschicht einzustel- die feuerfeste Schicht thenrusc«stabil und Widersel Ien. Dadurch, daß durch das erfindungsgemäße Ver- der erosiven Einwirkung ^dCT^™S£S2 fahren die Verschleißschicht sehr dünn gemacht wer- 35 im Vergleich mit dem gesamten den kann, ist es möglich, die jeweiligen Einflüsse von dünn ist, wird die^Wärmeableitung J«^s Gießdüse und Kokille auf die Wärmeabfuhr mehr und dem sich bildenden Strang nicht hervorzuheben, wodurch eine genauere Steuerung der Auf Grund der Verwendung von nicht porösen Lage der Flüssig-Festgrenze durch entsprechende feuerfesten Beschichtungen werden die Standzeiten Kühlung der Gießdüse möglich ist. 40 einer Stranggießkokille beträchtlich gegenüber jer Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer derzeitigen Praxis verringert, und es wird ein wirkschematischen Zeichnung an einem Ausführungs- Hch kontinuierliches Gießen erzielt, beispiel näher erläutert. Die Verwendung eines feuerfesten, die ge-Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform einer schmolzene Legierung vom Vorratsofen zur Strangnach dem erfindungsgimäßen Verfahren hergestellten 45 gießkokille leitenden Rohres vermindertt darüber Stranggießkokille irTeinem axialen Schnitt. hinaus die Wärmemenge die vom (Men entlang der Bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Rohrwandung zur Kokille und Kühlflüssigkeit aberfolgenden Herstellung der in der Zeichnung dar- gezogen wird. Demgemäß kann eine bessere Kongestellten Stranggießkokille wird auf einem Alu- trolle über die Lage der Feststoff-Flussigkeit-GrenminiumdornM mit einem Durchmesser, der gleich 50 schicht der erstarrenden Legierung in der Stranggießdem der gewünschten Bohrung der Kokille 21 ist, kokille ausgeübt werden Die bevorzugte Lage der eine Aluminiumoxydschicht 22 gleichförmiger Stärke Grenzschicht befindet sich nahe dem Einlaßende der abgeschieden. Dieser Belag wird durch einen Plasma- Kokille. Diese Lage kann durch Überwachen der bogen aufgebracht. Eine typische Stärke des Belags Strömung und Temperatur des Emlaßkuhlmittels beträgt 0,51 mm auf einen Dorn mit einem Durch- 55 genau reguliert werden.

messer von 19 mm. Die Länee der Schicht ist aus- Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren yer-

reichend, um sich der Länge der Kokille 21 und der meidet die Längsverbindung längs der Stranggieß-

Länge des feuerfesten Mantels 23 anzupassen. Der kokille. Außerdem wird durch das erfindungs-

Mantel 23 wird aus einem Gemisch aus Aluminium- gemäße Verfahren eine durchgehende glatte Bohrung oxyd mit einer Zugabe von lO°/o einer 85°/oigen 60 längs der gesamten Länge des Rohres 27 und der Ko-

Ortho-Phpsphorsäure (HgPO₄) gegossen. Der Mantel kille 21 geschaffen.

wird in einer Stahlfonn gebildet und 24 Stunden lang Die Aluminiumoxydschicht besitzt, wie dargestellt bei 400⁰C gehärtet und anschließend bei 1700⁰C wurde, einen konstanten Bohrungsdurchmesser; sie zur Bildung der Cristobalit-Struktur gebrannt, die bei kann sich jedoch bezüglich ihres axialen Querschnitts den Arbeitstemperaturen beim Gießen von Nickel- 65 in Richtung auf das Austrittsende der Kokille zur Silber hart und ausreichend stabil ist. Das Austritts- Verbesserung der Abkühlungseigenschaften verende des Mantels 23 besitzt einen Zapfen 24 und jungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

l 2 „ . t... Eine derartige Erscheinung tritt z. B. beim konti- Patentanspruche: nuierifchen Gießen eines Nickel-Silber-Stranges

1. Verfahren zur Herstellung einer ofenabhän- (Kupfer/Zink/Nickel-Legierung) auf, wobei der bei gigen Stranggießkokille mit vorgeschalteter Gieß- der Gußtemperatur einen hohen Dampfdruck aufdüse, die eine durchgehende formgebende Ver- 5 weisende Zinkanteil zum Teil aus der Legierung schleißschicht aufweisen, dadurch gekenn- destilliert, in den Poren des Graphits kondensiert und ζ e i c h η e t, daß die Verschleißschicht (22) unter danach mit dem Nickel-Silber-Strang verschweißt Verwendung des Transplantverfahrens über die wird, was zum Reißen der Formoberfläche fuhrt,
gesamte Länge der Stranggießkokille und der vor- Es sind bereits Stranggießkokillen mit vorgeschalgeschalteten Gießdüse erzeugt und anschließend io teten Gießdüsen bekannt (Herrmann, »Handbuch zuerst feuerfestes Material (23) im Bereich der des Stranggießens«, S. 154), deren Oberflache durch Gießdüse und anschließend wärmeleitender Werk- einen verschleißfesten Hohlzylinder gebildet ist. Als stoff (28) im Bereich der Stranggießkokille als Material für diesen Hohlzylinder wird dabei der fein-Stützmantel aufgebracht wird. körnige Graphit verwendet. Graphit ist gegenüber

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 mechanischen Belastungen nicht widerstandsfähig, kennzeichnet, daß die Gießdüse mit einem in die wodurch eine besondere Vorsicht erforderlich ist, um Kokille ragenden Fortsatz (24) versehen wird. die notwendigerweise vorgefertigten Graphitzylinder

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden in die Kokille einzuführen.

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Ver- Ferner ist es bekannt (Herrmann, »Handbuch

schleißschicht (22) und/oder das Stützmaterial ao des Stranggießens«, S. 395), eine Kokillenwand mit

(23, 28) mittels Plasmabogens erzeugt wird. verschleißfesten Metallüberzügen (Silber, Chrom.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Wolfram) zu versehen. Diese Metallüberzüge werden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gewöhnlich elektrolytisch (Herrmann, »Handbuch Verschleißschicht eine weitere Verschleißschicht des Stranggießens«, S. 396) oder durch Spritzen aufbei höherer Temperatur als die bei Erzeugung der »5 gebracht (österreichische Patentschrift 185187), was ersten Schicht verwendet aufgebracht wird. einen entsprechenden apparativen Aufwand und

5. Verwendung von Aluminiumoxyd, Zirkon- außerdem zur Erlangung einwandfrei glatter Obertriborid, Molybdän, Siliciumkarbid und Wolfram- flächen eine Nachbearbeitung, z. B. Polieren, erforkarbid zur Bildung einer Verschleißschicht bei dert. Eine gleichmäßige Materialauftragung auf die einem Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 30 Innenwand eines gewöhnlich einen kleinen Durchoder 4. messer aufweisenden Zylinders durch Spritzen ist zu-

dem äußerst schwierig.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein VerHerstellung einer ofenabhängigen Stranggießkokille fahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei mit vorgeschalteter Gießdüse, die eine durchgehende 35 dem eine Verschleißschicht mit hoher Oberflächenformgebende Verschleißschicht aufweist. qualität mit geringem fertigungstechnischem Aufwand

Es ist bekannt, zum kontinuierlichen Gießen eine in der Kokille gebildet werden kann,
aus Graphit hergestellte Kokille zu verwenden, die in Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vereiner wassergekühlten Metallmantelstütze enthalten schleiß&chicht unter Verwendung des Transplantist. Insbesondere wird Graphit auf dem Gebiet des 40 Verfahrens über die gesamte Länge der Stranggieß-Nicht-Eisen-Metallgießens angewendet, da er gegen kokille und der vorgeschalteten Gießdüse erzeugt und die meisten Nicht-Eisen-Metalle und Legierungen anschließend zuerst feuerfestes Material im Bereich inert ist und die nützliche Eigenschaft hat, selbst zu der Gießdüse und anschließend wärmeleitender schmieren. Außerdem ist Graphit leicht bearbeitbar. Werkstoff der Stranggießkokille als Stützmantel auf-Jedoch bestehen Beschränkungen der Verwendung; 45 gebracht wird.

nach einer begrenzten Betriebsdauer ist ein Austausch Das Transplantverfahren wird bei der Herstellung

der Stranggießkokille erforderlich, so daß ein wirklich von Zylindern für Verbrennungsmotoren angewendet

kontinuierliches Gießen nicht erzielt wird. (»Aluminium«, 38 [1962], S. 520 bis 527). Bei diesem

Es scheint, daß die Beschränkung von Graphit von Verfahren wird die Laufbüchse eines Zylinders mit seiner Porosität herrührt; selbst wenn sehr dichter 50 einem verschleißfesten Schutzüberzug versehen, inGraphit verwendet wird, ist er dennoch porös, so daß dem man diesen Schutzüberzug erst auf einen Formdann, wenn eine Graphitkokille beim kontinuierlichen kern aufspritzt, dann den tragenden und wärme-Gießen einer einen flüchtigen Bestandteil enthalten- leitenden Teil durch Druckgießen auf den Schutzden Legierung verwendet wird, dieser Bestandteil überzug aufbringt und schließlich den Formkern entzum Teil aus dem geschmolzenen und gerade ver- SS ferrit.

festigten Metall destilliert und in die Poren des Gra- Die Verschleißschicht besteht vorzugsweise aus phits kondensiert wird. Dann wachsen Whiskers bzw. Aluminiumoxyd (d. h. Al₄O₃), obgleich zusätzlich zur Haarkristalle des flüchtigen Bestandteils in den und Schaffung einer nicht porösen Oberfläche andere durch die Poren und kommen eventuell mit dem hei- metallische und nichtmetallische feuerfeste Materiaßen Gußmetall in Berührung und schmelzen an die- 60 Hen verwendet werden können, die eine ausreichende ses an. Wenn dies eintritt, führt es zum Reißen der anzustrebende mechanische Bindung zwischen der formgebenden Oberfläche, worauf sich Kerben auf Schicht und der Stütze zum Stützen der Schicht erder Oberfläche des Stranges und damit rauhe und möglichen und die gegenüber dem Gußmaterial inert technisch nicht verwendbare Produkte ergeben. Fer- sind, z. B. Zirkontriborid, Molybdän, Siliziumcarbid ncr liefert die rauhe Oberfläche der Stranggießkokille 65 und Wolframcarbid.

einen größeren Widerstand gegen das Ausziehen des Die Gießdüse kann aus Eisen- oder Nichteisen-

Stranges aus der Kokille und führt unter Umständen werkstoffen bestehen, wobei letztere insbesondere für

zu einem Abriß. Stranggießkokillen geeignet sind, bei denen hohe