DE1966533B2 - Horizontale stranggiesskokille fuer aluminiumstrangguss - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine horizontale Stranggießkokille für Aluminiumstrangguß, die auf der eine durchgehende öffnung mit konstantem Innendurchmesser aufweisenden Beschtckungsdüse drehbar ist, mit Einrichtungen zur Zuführung von Schmiermittel zur Innenwand der Stranggießkokille.

Stränge mit einem kleinen Querschnitt können erzeugt werden mit PROPERZI-Gießmaschinen, die z.B. in der US-PS 27 10433 beschrieben sind. Die Leistungsfähigkeit dieser Stranggießmaschine ist jedoch begrenzt und hochwertige Stranggießprodukte können nicht erzeugt werden.

Für das Stranggießen von Stangen mit einem Durchmesser von 57 mm kann ein abgeändertes TESSMANN-Stranggießverfahren angewendet werden, wie es z. B. in der US-PS 28 37 79! beschrieben ist. Wegen der Wärmeableitung und der Wirkung der hin- und hergehenden Stranggießkokille kann nach diesem Verfahren kein hochlegiertes Produkt erzeugt werden.

Stränge mit einem mittleren Legierungsgehalt können nach dem UGINE-Verfahren gegossen werden, das z.B. in Revue de !'Aluminium, Bd.34 (1957), Nr.244, p, 624-627 beschrieben ist; jedoch ist der Produktionsausstoß gering. Der Strang muß einen großen Querschnitt aufweisen, um die Verluste beim Abschälen klein zu halten.

In der Literaturstelle »Handbuch des Stranggießens« 1958, s. 396/397 sind Kokillennuten beschrieben, die in Längsrichtung verlaufen und gerade sind. Diese Nuten sind jedoch für den Zweck vorgesehen, Kaltschweißstellen und Ausschwitzungen zu vermeiden.

Aus der US-PS 30 40 396 ist eine Stranggießkokille bekannt, die auf ihrer Außenseite konkav ausgebildet ist. Dort trifft jedoch das Kühlwasser nicht unmittelbar auf den Gußstrang, sondern wird durch eine Rohrleitung geführt. Weiterhin werden keine Nuten zum Verteilen des Schmiermittels benutzt, sondern es ist ein ringförmiger Durchgang vorgesehen, um das Schmiermittel an die Oberfläche des Gußstranges zu liefern. Eine gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels ist somit nicht gewährleistet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Stranggießkokille für eine kontinuierlich arbeitende Horizontal-Stranggießmaschine für Aluminiumstrangguß so auszubilden, daß sich unter Verbesserung der Schmierung zwischen der Stranggießkokille und dem Gußstrang bei dem Gußstrang eine verbesserte Oberflächenstruktur ergibt, um so ein Abschälen des Gußstranges zur Beseitigung von Oberflächenfehlern auszuschalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenwand der Stranggießkokille zur Aufnahme und Leitung eines Schmiermittels mit einer Anzahl schraubenförmig verlaufender Nuten versehen ist, und daß mindestens ein Teil der Außenfläche der Stranggießkokille vom Austrittsende an konkav ausgebildet ist mit einer zunehmenden Stranggießkokillenwandstärke. Zweckmäßig haben die Nuten eine Tiefe von 0,025 bis 0,076 mm.

Vorteilhaft liegt die Schraubrichtung der Nuten in der Drehrichtung der um die Beschickungsdüse umlaufenden Stranggießkokille, wobei die konkave Außenfläche auch parabolisch ausgebildet sein kann.

Nahe der Außenfläche der Stranggießkokille sind vorteilhaft Kühlmittel-Zuführungseinrichtungen angeordnet, die aus einem Sprühkasten mit einer am Umfang verlaufenden Seitenwand bestehen, an der eine Anzahl von auf die Außenfläche der Stranggießkokille gerichtete öffnungen vorgesehen ist.

Zweckmäßig tritt das Kühlmittel für die Stranggießkokille aus dieser unter einem Winkel von 3 bis 20° in bezug auf die Oberfläche des Gußstranges aus, wobei der Austrittswinkel des Kühlmittels auch 3 bis 10° betragen kann.

Die horizontale Stranggießkokille besteht vorteilhaft aus desoxiertem Kupfer, Aluminium und dessen Legierungen, Kupfer mit Graphiteinsatz oder desoxidiertem Kupfer mit maximal 13% Chrom.

Sie kann aber auch aus desoxidiertem Kupfer mit 0,8% Chrom bestehen.

Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird das Stranggießen von Gußsträngen aus verschiedenen Aluminiumlegierungen in verschiedenen Abmessungen und mit einer hohen Gießgeschwindigkeit ermöglicht. Die erzeugten geraden Gußstränge weisen weiterhin s eine gute innere metallurgische Struktur und eine so hohe Oberflächengüte auf, daß vor der Heißbearbeitung des Gußstranges kein Abschälen oder eine andere Oberflächenbehandlung erforderlich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht durch einen Teil einer Horizontal-Stranggießmaschine,

F i g. 2 perspektivisch eine Stranggießkokille, F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 6-6 in F i g. 2.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist, weist die Horizontal-Stranggießmaschine einen Vorratsbehälter 10 auf, der mit einer isolierenden Auskleidung 12 versehen ist. Getrennt von Abdichtungen 10a und 1Oi ist an dem Vorratsbehälter 10 ein Beschickungsdüseneinsatz 412 angeordnet. Eine Beschickungsdüse 40 ist von einem Prismenblock 30 abgestützt, der am Maschinenbett angebracht ist. Der Prismenblick weist einen oberen und einen unteren Teil 31,32 auf; diese Teile sind mit Hilfe von Schraubenbolzen 33 um die Beschickungsdüse herum fest zusammengehalten.

Eine Stranggießkokillenanordnung 50 besteht aus einem Lagerblock 51, der aus einem oder aus zwei Teilen bestehen kann, wobei die zweiteilige Ausführung vorzuziehen ist, da sie leichter zusammenzubauen und auseinanderzunehmen ist. Weiterhin sind ein Antriebszahnrad 58 und eine Stranggießkokille 20 vorgesehen. Diese Bauteile werden von den Schraubenbolzen 52 zusammengehalten. Wie aus Fig.2 zu ersehen ist, erfolgt der Drehantrieb der Stranggießkokillenanordnung über eine Welle Sund einen Treibriemen 59. Diese gesamte Anordnung wird um die Beschickungsdüse von dem Antriebszahnrad 58 gedreht. Für diese Drehung ist keine besondere Schmierung erforderlich. Vor dem Zusammenbau der Stranggießkokillenanordnung 50 braucht nur von Hand eine kleine Menge öl auf die Beschickungsdüse 40 aufgetragen zu werden.

Die gesamte Stranggießkokillenanordnung ist in bezug auf die Beschickungsdüse mittels eines von einer Mutter festgehaltenen Hebels 53 bewegbar. Es sind Leitkurvenfolgeglieder 56 vorgesehen, die sich drehen, wenn die Stranggießkokillenanordnung während des Drehens vorwärts oder rückwärts bewegt wird. Die Stranggießkokille wird auf diese Weise vom Prismenblock 30 in einer bestimmten Entfernung gehalten.

Das in die Stranggießkokille der Horizontal-Stranggießmaschine einzulassende öl ist in einer geeigneten Ölversorgungsanlage enthalten, die über geeignete Kupplungen mit dem in der F i g. 1 gezeigten Beschikkungsrohr 14 verbunden ist, wobei das öl in ein Kapillarrohr 402 aus einem geeigneten Material, z. B. aus nichtrostendem Stahl geleitet wird.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform einer Stranggießkokille gezeigt, die mit Kühlwasser versorgt wird.

Bei dieser Ausführungsform wird das Kühlwasser in die Kammer 601 des Sprühkastens €07 mittels der an sich bekannten und herkömmlichen Kupplungen 602 eingelassen. Aus dem Sprühkasten strömt das Kühlwasser durch eine am Umfang angeordnete Stauwandung mit einer Reihe von Löchern 603 in eine zweite Kammer 604. Mit Hilfe der Befestigungsmittel 606 ist am Snrühkasten 607 eine Platte 605 befestigt. An der Platte 605 ist ein Absatz 608 vorgesehen, wodurch ein Spielraum von 0,33—1,27 mm und vorzugsweise von 0,38—0,63 mm zwischen der Platte und dem unteren Teil des Sprühkastens 607 geschaffen wird. Das Kühlwasser strömt daher als ein fortlaufender Film aus der Kammer 604 zwischen der Platte 605 und dem Sprühkasten 607 und gelangt zuerst mit der Stranggießkokillenplatte 103 und dann mit der Stranggießkokille 20 in Berührung. Das Kühlwasser folgt dann dem Umriß der Stranggießkokille und tritt an der Gußstrangfläche bei 105 unter einem Winkel von 3° bis 20° zur Außenseite des Gußstranges aus. Für die meisten Zwecke ist ein Winkel von 3° bis 10° zwischen dem Kühlwasser und dem Gußstrang an der Kontaktstelle vorzuziehen.

Aus F i g. 1 ist ferner zu ersehen, daß die Stranggießkokillenplatte 103 mit den Folgegliedern 124 in Berührung steht, die auf Stiften 121 gelagert sind. Die Stifte werden innerhalb der ortsfesten Abstützung 125 von Muttern 120 festgehalten; diese Abstützung ist am Sprühkasten in der herkömmlichen Weise befestigt und angeschweißt. Es drehen sich daher die Stranggießkokillenplatte und die Folgeglieder, während der Sprühkasten 607 ortsfest bleibt.

In Fig.2 und 3 ist die Stranggießkokille in vergrößerter Darstellung gezeigt; sie kann aus einem der nachstehend angeführten Materialien bestehen: desoxidiertes Kupfer, Aluminium, Kupfer mit einem Graphiteinsatz oder desoxidiertes Kupfer, das 1,3% Chrom enthält. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, weist die Stranggießkokille 20 eine fortlaufend gekrümmte (konkave) Fläche 201 auf, die die Form eines Kreisbogens, eines Abschnittes einer Parabel oder einer Hyperbel aufweisen kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Abführung der größten Hitze aus der Stranggießkokille dadurch, daß die Dicke der stagnierenden Grenzschicht des Kühlmittels gering gehalten wird, die mit den Flächen der Stranggießkokille in Berührung steht, wobei das Kühlmittel der Oberfläche des Gußstranges unter dem geeigneten Winkel zugeführt wird, wie dies bereits beschrieben ist Wie aus Fig.3 zu ersehen ist, sind in die Innenseite der Stranggießkokille über eine wesentliche Strecke von 25,4 mm bis 50,8 mm vom Auslaßende aus mehrere schraubenförmige Nuten 202 mit einer Tiefe von 0,025 bis 0,075 mm eingeschnitten. Diese Nuten können mittels eines entsprechenden Rändelrades hergestellt werden. Die Richtung der Wendel verläuft in der Drehrichtung der Stranggießkokille. Wird die Stranggießkokille gedreht, so pumpen die Nuten das öl entlang der Stranggießkokille, so daß der Gußstrang von der Stranggießkokille durch einen dünnen Ölfilm getrennt wird. Die gleichmäßige Verteilung des Öls über die gesamte Länge der Stranggießkokille hinweg ist wesentlich, um bei dem Gußstrang eine ausgezeichnete Oberflächengüte zu erzielen.

Wenn der Gußstrang der Stranggießkokille verläßt, so gelangt er nach F i g. 1 in Wisch- und Kühlanordnungen, die in einer Spritzkammer vorgesehen sind. In dieser Kammer ist ein mechanischer Wischer 710 sngeordnet mit einer oder mehreren Dichtungen 711. Bei einem Gußstrang mit einem Durchmesser von ungefähr 57 mm werden 50,8 mm-Dichtungen benutzt, um eine gute Wischwirkung und einen guten Kontakt mit dem Gußstrang 3 zu erzielen. Diese Dichtungen sind in einem Halter 712 eingesetzt, der seinerseits im Wischergehäuse 713 mit herkömmlichen Befestigungsmitteln befestigt ist, z. B. mittels Schrauben und Muttern

In der Nähe des mechanischen Wischers 710 ist ein Luftwischer 720 angeordnet. Dieser Luftwischer 720 weist einen Verteilerabschnitt 721 auf, der den Gußstrang umgibt und der mit einer Anzahl von Düsen 720 ausgestattet ist, durch die Luft unter einem Winkel von 30—60° und vorzugsweise 45° in bezug auf die durch den Verteiler verlaufende Ebene ausströmt. Die Düsen können aus einer Schlitzöffnung mit einer Weite von 1,14 mm bestehen. Eine nicht dargestellte Pumpe fördert Druckluft durch eine Rohrleitung 723. Der Luftwischer soll von der Oberfläche des Gußstranges das gesamte Wasser entfernen, das von den mechanischen Wischern aufgetragen worden ist.

Es kann eine zusätzliche Kühlung vorgesehen werden, die tatsächlich beim Stranggießen von gewissen spannungsempfindlichen Legierungen erforderlich ist. Eine solche zusätzliche Kühlung kann an einer sekundären Kühlstation 730 vorgesehen werden. Die

IO sekundäre Kühlstation weist ein Gehäuse oder einen Verteiler 731 auf, in den ein Kühlmittel, z. B. Wasser durch eine Rohrleitung 732 eingelassen wird. Nahe am Gußstrang ist eine Anzahl von Bohrlöchern 733 angeordnet. Nach Verlassen der sekundären Kühlstation 730 kann das Kühlwasser mittels zusätzlicher Wischer 740 entfernt werden, die von den Befestigungsmitteln 742 mit der Abstützung 741 an der Gebrauchsstelle festgehalten werden.

Bei der Ausführungsform nach der F i g. 1 wird das Kühlwasser senkrecht zur Bewegungsrichtung der Stranggießkokille eingeführt. Das Kühlwasser kann daher in bezug auf die Bewegung des Gußstranges unter jedem geeigneten Winkel eingeführt werden, solange die Stranggießkokille so ausgestaltet ist, daß das Kühlwasser auf den Gußstrang, wenn dieser die Stranggießkokille verläßt, unter einem Winkel von 3° -20° und vorzugsweise 3° -10° auffällt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Horizontale Stranggießkokille für Aluminiumstrangguß, die auf der eine durchgehende öffnung S mit konstantem Innendurchmesser aufweisenden Beschickungsdüse drehbar ist, mit Einrichtungen zur Zuführung von Schmiermittel zur Innenwand der Stranggießkokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Stranggießkokille (20) zur Aufnahme und Leitung eines Schmiermittels mit einer Anzahl schraubenförmig verlaufender Nuten (202) versehen ist, und daß mindestens ein Teil der Außenfläche der Stranggießkokille vom Austrittsende an konkav ausgebildet ist mit einer zunehmenden Kokillenwandstärk<!.

2. Horizontale Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten eine Tiefe von 0,025 bis 0,076 mm haben.

3. Horizontale Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubrichtung der Nuten (20) in der Drehrichtung der um die Beschickungsdüse umlaufenden Stranggießkokille (20) liegt.

4. Horizontale Stranggießkolille nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Außenfläche parabolisch ausgebildet ist.

5. Horizontale Stranggießkokille nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Außenfläche der Stranggießkokille (20) Kühlmittel-Zuführungseinrichtungen (601—607) angeordnet sind, die aus einem Sprühkasten (607) mit einer am Umfang verlaufenden Seitenwand (605) bestehen, an der eine Anzahl von auf die Außenfläche der Stranggießkokille gerichtete öffnung vorgesehen ist

6. Horizontale Stranggießkokille nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel für die Stranggießkokille aus dieser unter einem Winkel von 3 bis 20° in bezug auf die Oberfläche des Gußstranges austritt.

7. Horizontale Stranggießkokille nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittswinkel des Kühlmii.telis 3 bis 10° beträgt.

8. Horizontale Stranggießkokille nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus desoxidiertem Kupfer, Aluminium und dessen Legierungen, Kupfer mit Graphiteinsatz oder desoxidiertem Kupfer mit maximal 1,3% Chrom besteht.

9. Horizontale Stranggießkokille nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus desoxidiertem Kupfer mit 0,8% Chrom besteht.