DE1854884U - Stranggiesskokille fuer metall-legierungen. - Google Patents

Description

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• Stranggießkokille für Metall-Legierungen mit grossem Zwischenbereich"festflüssig" ' !''\ Seit geraumer Zeit werden die verschiedensten Metalle und ihre Legierungen in Stranggießverfahren nach verschiedenen Systemen zu Halbmaterial, meist Stangen oder Walzbarren, verarbeitet. Es ist dabei üblich, in den zugehörigen Kokillen eine größtmögliche Abkühlung zu erreichen, weil diese auch die beste Leistungsfähigkeit für die Anlage ergibt. Man verwendet dabei in der Hauptsache hülsenförmige wassergekühlte Kokillen aus besonders gut leitendem Material, meist Kupfer, auch Aluminium, und wenn es auf eine besonders gute Außenfläche ankommt, aus Graphit, wobei man die schlechtere Leitfähigkeit in Kauf nimmt, welche dadurch noch verschlechtert wird, dass man für Graphit-Kokillen wegen ihrer leichten Brüchigkeit metallische Fassungen verwendet, die auch wieder meist aus Kupfer oder dergl. hergestellt werden. Bei Metall-Kokillen ist es auch üblich, zu schmieren, um örtliches Anschweißen des flüssigen Metalles zu vermeiden und ein glattes Abziehen zu ermöglichen. Besondere Schwierigkeiten machen dabei alle diejenigen Metall-Legierungen, die einen grossen Zwischenbereich "festflüssig"haben bzw. bei denen sich zwischen dem flüssigen und dem festen Aggregatzustand eine mehr oder weniger lange plastische Zone entwickelt, die natürlicherweise keine Zugkräfte auszuhalten vermag und infolgedessen bisweilen kaum die Wandreibung des frisch erzeugten Stranges an der Kokille überwindet. Die Folge hiervon ist, dass die plastische Zone leicht Querrisse am äusseren Umfange des Stranges auftreten läßt oder unganze Stellen mit gelocdeem Gefüge, welches unmöglich wieder zusammenschweißt und dass sogar häufig der Strang an diesen Stellen abreißt. Dabei bleibt der Hauptteil der plastischen Zone wie ein Tropfen hängen und verhindert das Nachrutschen des oben aufgefüllten flüssigen Materiales, während der feste Strang meist viel zu kurz unten herausgezogen wird. Der ideale Zustand nämlich, dass sich von einer bestimmten Zone an ein fester Strang bildet mit einem möglichst flachen Sumpf und darüber ein flüssiger Teil, der stets unentwegt nachläuft und von neuem seitliche Wände bzw. die Fortsetzung des Stranges bildet, läßt sich bei solchen Legierungen bei Verwendung der üblichen Kokillen praktisch überhaupt nicht verwirklichen.
• Mit anderen Worten als ideal gelten Metalle oder Legierungen mit einem Erstarrungsintervall, welches möglichst wenig von Null-Grad abweicht bzw. eine Kokille, die ein grösseres Intervall zu überbrücken gestattet.
• Um letzteres zu verwirklichen, sieht die neue Erfindung eine Kokille vor, die in verschiedenen Höhenschichten unterschiedliche Materialien anwendet. Bei dieser Ausdrucksweise ist an Stranggiessen in senkrechter Richtung gedacht, was indessen keine unbedingte Voraussetzung ist.
• Vielmehr kann das Prinzip der beschriebenen Kokille genau so gut für schrägen oder horizontalen Guss in Anwendung gebracht werden, doch wird bei der weiteren Beschreibung die Annahme einer senkrechten Anlage vorausgesetzt. Wesentlich für die Ausbildung der Kokille ist, dass. für den oberen Teil, in welchem sich der eigentliche Strang bildet, Graphit verwendet wird, während in dem darauf folgenden weiteren Teil ein gut leitendes Metall, in der Hauptsache Kupfer, zur Anwendung kommen soll.
• Demnach zeigt die Abbildung in 1 eine möglichst dünnwandige Kupfer-Kokille mit oben erweitertem Rand, um hier die GraphitvKokille 2 in unmittelbarer Verlängerung aufzunehmen. 3 ist eine Fassung zum Schutze der Kokille 2. Diese kann z. B. aus hitzebeständigem Edelstahl bestehen, vor allem dann, wenn hier eine Zusatzerwärmung angewandt wird. 4 ist ein stählerner Kühlmantel mit den beiden Flanschen 5 und 6. Ersterer ist beispielsweise erweitert zur Aufnahme von Druckschrauben der Halterungen 9, während 6 den Körper für eine Stopfbüchse 7 aufnimmt. Diese dient dazu, eine Abdichtung zwischen einer Wasserkühlung zwischen den beiden Teilen 1 und 4 herbeizuführen und gleichzeitig Längenänderungen zwischen eben diesen beiden Teilen zu ermöglichen aufgrund stark unterschiedlicher Erwärmung. 8 zeigt einen Klemmflansch zur Verbindung des oberen und unteren Teiles in einer praktisch gearteten Ausführung, doch können hierfür auch andere an sich bekannte Befestigungsmittel vorgesehen sein. 10 zeigt den unteren Auslauf eines Schmelz-oder Warmhalte-Ofens oder eines Tiegels, der zur Durchführung des geschlossenen Giessens Verwendung findet, während 11 einen auswechselbaren Einsatz mit Ventilsitz und 12 eine Stopfenstange für den Abschluß des Auslaufes für das geschmolzene Metall zeigt. Statte der Teile 11 und 12 kann jede andere einwandfrei arbeitende Absperrmöglichkeit für den flüssigen Metallstrahl Anwendung finden in Abhängigkeit von der Ausbildung des Ofenauslaufes. 14 zeigt eine meist glockenförmig-ausgebildete Fassung für den Einbau der gesamten Kokille in den unteren Teil eines Ofens mit Ausmauerung 13, wobei die Teile 14 und 9 zweckmässig miteinander verbunden sind. 15 zeigt eine Verrippung der Kokillenhülse 1 zur Ver-

  grösserung der wärmeübertragenden Kühlfläche in einer bewährten Ausfüh-

  rung, die ein Anhaften etwaiger Dampfblasen vermeidet, doch kann diese Einrichtung auch ersetzt werden beispielsweise durch eine eingesetzte Flacheisenwendel 16, welche-über das Kokillenteil 1 geschoben ist und einen wendelförmigen Durchgang des Kühlwassers zur besseren Wärmeaufnahme erzwingt. Dabei können Längsnuten 17 vorgesehen sein, die auch wieder die Kühlfläche vergrössern sollen und ausserdem Wasserwirbel bewirken, welche abermals den Wärmeentzug begünstigen. Besonders wesentlich ist noch, dass in Abhängigkeit von den metallurgischen Eigenschaften der verarbeiteten Metall-Legierungen die Längsabmessungen der Kokillenteile 1 und 2 so bemessen sind, dass die Verfestigung des Metalles bzw. die anfängliche Bildung des Stranges in Teil 2 stattfindet vor allem, weil hier eine Schmierung von außen her nicht so wirksam durchführbar ist und weil Graphit als Werkstoff die besten Oberflächen zu bilden vermag. Man könnte annehmen, dass in Punkt A die Verfestigung einsetzt und dass die plastische Zone sich möglicherweise bis zum Punkt B erstreckt. Auf alle Fälle aber ist es beabsichtigt, noch innerhalb dieser Zone eine stark verbesserte Kühlwirkung durch das an zwei anschliessende Kokillenteil 1 durchzuführen. Dabei läßt sich der unvermeidliche Spalt bei Punkt C besonders gut verwenden für eine hier nicht dargestell. te Schmierung von ausserhalb her, die auf diese Weise dem Kokillenteil 1

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  zugutekommt. Jedenfalls ist das Bestreben dies, das weniger 2

  so kurz wie möglich zu halten und nur bis in das Teil zu erstrecken, wo der grosse Zwischenbereich festflüssig die plastische Zone herstellt und diese im Anschluß daran so intensiv wie möglich abzukühlen bzw. in ihrer Höhe so gering wie möglich in Erscheinung treten zu lassen, damit keine Propfenwirkung entsteht mit den daraus folgenden ungünstigen Wandreibungsverhältnissen. Der untere Teil 1 der Kokille soll dann in der Hauptsache die restliche Wärme abfuhr aus dem Inneren des Stranges her bewerkstelligen, zu welchem Zwecke bei D ein Kühlwassereinlauf und bei E ein Ablauf (beide nicht dargestellt) zu denken sind.
• Über die Wirkungsweise ist weiter nichts zu sagen, als dass durch die getroffenen Maßnahmen das unerfreulich grosse Erstarrungsintervall der Legierung soweit als möglich überbrückt werden soll, indem im oberen Teil die Schmelze kurzzeitig flüssig gehalten werden soll, nötigenfalls durch eine Zusatzbeheizung, um vor allem ein Einfrieren des Metallauslaufes bei 11 unter allen Umständen zu vermeiden und um nach Bildung einer plastischen Zone diese so schnell und intensiv wie nur möglich in den festen Zustand zu überführen, der alsdann die zum gleichmässigen und anhaltenden Strangabziehen erforderliche Wandreibung in zuverlässiger Weise überträgt und vor allem auch keine Auflockerung des Gefüges an den Randzonen zu bilden vermag* Auf diese Weise nähert sich das Stranggiessen wieder in erfreulichem Maße den Verhältnissen, welche leicht verarbeitbare Legierungen mit geringem Erstarrungsintervall bieten.

Claims (1)

1. S c h u t z a n s p r ü c h e 10 Stranggiesskokille für Metall-Legierungen gekennzeichnet durch folgende Teile ; eine auswechselbare Einsatzhülse (1) aus Kupfer, die an ihrem äusseren Umfang sägezahnförmige Rillen (15) zur Verbesserung der Wärmeabfuhr besitzen kann ; ein Aufsatzteil aus Graphit (2), das den gleichen Durchmesser besitzt wie Teil (eine Metallfassung (3), die das Oberteil (2) umschließt ; einen Kühlmantel (4), der im Abstand das Teil (1) umgibt, mit wasserdicht daran befestigten Flanschen (5,6); Waser-Ein- und -Ablauf E und A; eine stopfbüchsenartige Abdichtung (7) zwischen Teil (1) und Teil (6) ; einen Klemmflansch (8) zur lösbaren Befestigung des Ober-und Unterteiles (2,3,5), wobei die Flanschen (5) zur Aufnahme von Druckschrauben der Halterungen (9) zum Andrücken der ganzen Kokille gegen den Tiegel (10) bzw. dessen Auslauf (11) Ansenkungen aufweisen.

   20) Stranggießkokille nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine Metallwendel (16) im Kühlraum zwischen dem Metall der'unteren Kokille (1) und dem Kühlmantel (4.) sowie gegebenenfalls der Anordnungen von Längsrillen an der Außenfläche des Einsatzes (1).