DE2058051B2

DE2058051B2 - Verfahren zum Stranggießen von Metallen

Info

Publication number: DE2058051B2
Application number: DE19702058051
Authority: DE
Inventors: George Maxmillion Almont Goodrich; Fred John Orchard Lake Webbere; Robert George Birmingham Williams
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1969-11-25
Filing date: 1970-11-25
Publication date: 1973-10-04
Also published as: CA931319A; DE2058051C3; GB1307423A; FR2077534A2; JPS4926812B1; FR2077534B2; DE2058051A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Metallen, bei dem eine Schmelze einer ersten ungekühlten Zone zugeführt und von dieser ersten Zone in eine zweite Zone geleitet wird, in der sie gekühlt wird, und bei dem der einen ringkrustenförmigen Erstarrungsbereich aufweisende Strang über eine dritte gekühlte Zone intermittierend ausgezogen wird, wobei die Stillstandszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ziehschritten für ein Anschweißen des frisch erstarrten Teils ausreichend gewählt und die Verfestigung der Schmelze in der stark gekühlten zweiten Zone auf die Bildung einer dünnen, genau mit dem Beginn der zweiten Zone zusammenfallenden Ringkruste beschränkt und der Strang bei jedem Ziehschritt um nicht mehr als die Länge der stark gekühlten zweiten Zone ausgezogen wird, nach Patentanmeldung P 20 25 764.

Bei diesem Verfahren kann es geschehen, daß während des Gießvorgangs in der in der zweiten Zone gebildeten Ringkruste Risse auftreten, aus denen flüssiges Metall austritt und dann an der gekühlten Kokillenwandung verfestigt wird. Des weiteren kann der Fall eintreten, daß zwischen jeweils einem Ziehschritt entsprechenden Ringkrustenabschnitten kein einwandfreies Verschweißen erfolgt, wodurch wiederum an der mangelhaften Schweißstelle flüssiges Metall austreten kann. Derartiges Austreten von Metall durch die gebildete Ringkruste hat zur Folge, daß der gegossene Strang eine unregelmäßige Oberfläche erhält und außerdem das Ausziehen des Stranges durch die dritte Zone erschwert wird, wobei überdies Beschädigungen der vorzugsweise mit Graphit ausgekleideten Kokille in der dritten Zone entstehen können.

Es wurde gefunden, daß den sich aur, den geschilderten Rißbildungen ergebenden Nachteilen durch eine verlängerte Stillstandszeit während der einzelnen Ziehschritte entgegengewirkt werden kann, wenn einerseits das Auftreten eines derartigen Risses sofort festgestellt und andererseits die Stillstandszeit ausreichend lang gewählt wird, um ein Heilen der unvollkommenen Ringkruste zu ermöglichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren nach der Hauptpatentanmeldung derart weiterzubilden, daß dem Auftreten von Ringkrustenrissen sofort Rechnung getragen werden kann, und zwar in der Weise, daß stets einwandfreie Oberflächen des gegossenen Stranges gewährleistet sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Temperatur an der Wand der stark gekühlten Zone gemessen wird und daß bei Abfall der gemessenen Temperatur unter eine vorbestiinmte Temperatur der Strang stillgehalten wird, bis ein Temperaturanstieg gemessen wird.

Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß das Auftreten einer Rißbildung sofort festgestellt und der Strang bis zur vollständigen Ausheilung des Risses stillgehalten werden kann. Auf diese Weise werden optimal kurze Stillstandszeiten und gleichzeitig eine maximale Sicherheit im kontinuierlichen Betrieb erhalten.

Vorzugsweise wird das beschriebene Verfahren am Übergang zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone angewendet. Dieser Übergang eignet sich vor allem deshalb besonders, weil jegliches Austreten von Metall durch einen Riß in der Ringkruste von einer Verdickung der Ringkruste am Übergang zwischen der ungekühlten ersten Zone und der stark gekühlten zweiten Zone begleitet wird und damit Temperaturänderungen an diesem Übergang charakteristisch für das Auftreten eines Risses in der Ringkruste sind.

Vorteilhafterweise wird als vorbestimmte Temperatur eine Temperatur im Bereich von 8 bis 25° C verwendet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 eine schematische Schnittansicht eines

Teils der Kokille zur Erläuterung verschiedener Stufen des Gießvorganges,

F i g. 2 eine graphische Darstellung, von über der Zeit aufgetragenen Kokillentemperaturänderungen für einen speziellen Betriebsfall,

F i g. 3 eine graphische Darstellung, in der die Änderungen der Kokillentemperatur vom Beginn des Gießprozesses an veranschaulicht sind.

F i g. 1 zeigt in Form einer ausschnittsweisen Darstellung einen Teil der ersten ungekühlten Zone 1 sowie der sich unmittelbar daran anschließenden stark gekühlten Zone 2. Die erste Zone 1 umfaßt eine vorzugsweise aus Bornitrid hergestellte Zuflußdüse 3, und die Zone 2 wird von einer stark gekühlten, vorzugsweise aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung bestehenden Kokille 5 gebildet. Der Über-

gang zwischen der Zuflußdüse 3 und der Kokille 5 Verlauf der Kokillentemperatur an dem Übergang

ist in Form einer Stufe 4 ausgebildet, wobei wesent- zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone ein-

lich ist. daß die Wandung der Stufe 4 aus einem be- ander gegenübergestellt sind.

züglich des zu gießenden Metalls inerten Material Im normalen Betrieb wird der Strang schrittweise

besteht. In unmittelbarer Nähe des stufenförmigen 5 um etwa 2,5 cm ausgezogen, wobei zwischen den

Überganges ist ein temperaturempfindliches Element? einzelnen Ziehschritten Stillstandszeiten vorgesehen

vorgesehen. sind, welche die Ausbildung einer Ringkruste in der

Während des Gießverfahrens tritt eine Schmelze zweiten Zone ermöglichen. Während des normalen aus der ungekühlten ersten Zone 1 in die stark ge- Betriebs schwankt die Temperatur bei jedem Ziehkühlte zweite Zone ein, wo sie bis zur Ausbildung io schritt zyklisch um 5 bis 17 C zwischen einer maxieiner Ringkruste 9 verweilt und aus der sie dann malen Temperatur, welche kurz nach dem Zeitpunkt schrittweise ausgezogen wird. auftritt, zu dem die Schmelze zu dem Übergang zwi-

Wenn einer der Ziehschritte beispielsweise nicht sehen der ersten und zweiten Zone gelangt, und einer

richtig durchgeführt wird, kann es geschehen, daß in minimalen Temperatur am Ende der Stillstandszeit,

der Ringkruste 9 ein Riß auftritt in d Schmelze durch 15 wenn die Verfestigung der Ringkruste in der zweiten

den Riß austritt. Des weiteren ibt es möglich, daß Zone beendet ist und der nächste Ziehschritt be-

das Ablösen der Ringkruste 9 von der Wandung der ginnt.

Stufe 4 nicht ganz ordnungsgemäß erfolgt, wodurch Etwa in der Mitte der graphischen Darstellung ist wiederum eine Rißbildung, insbesondere an der Ver- das Auftreten eines Risses in der Ringkruste gezeigt, bindungsstelle 8, mit der vorhergehend gebildeten 20 wobei die Temperatur unter dip normale minimale Ringkruste 6 entstehen kann. Wird ein derartiger Temperatur am Ende einer ^illstandszeit abfällt. Riß nicht umgehend beseitigt, so führt diwS zu einer Wenn die Temperatur unter diese normale Minimalfalschen Verfestigungsfolge, welche einer Abbruch temperatur gelangt, wird ein Auslösesystem betätigt, des Gießverfahrens erforderlich macht. das die Abzugsvorrichtung anhält, um eine Verlänge-

Es hat sich gezeigt, daß sich bei Auftreten eines 25 rung der Stillstandszeit zu erreichen, welche ausRisses in der Ringkruste 9 eine insbesondere im Be- reicht, um den Riß zu heilen.

reich des Übergangs von der ersten zur zweiten Zone Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß gute Ergebfeststellbare, von den normalen Temperaturänderun- nisse erzielt werden, wenn das Auslösesystem begen abweichende Temperaturänderung ergibt, welche tätigt wird, sobald die Temperatur unter eine feste ein sofortiges Erkennen einer Rißbildung bzw. eines 30 vorbestimmte Temperatur, beispielsweise 8 bis 25 C Austretens von Schmelze aus der Ringkruste er- unter die normale Minimaltemperatur fällt,
möglicht. Eine sehr schnelle Feststellung eines der- Während der verlängerten Stillstandszeit fällt die artigen Risses ist notwendig, da bei dem erfindungs- Temperatur weiter ab, wenn die Verfestigung in der gemäßen Verfahren die Ziehschritte lediglich einen zweiten Zone zunimmt und die Dicke der Haut-Bruchteil einer Sekunde dauern. Als Element zur Er- 35 schicht am Übergang zwischen der ersten und mittlung der erwähnten Temperaturänderungen zweiten Zone größer wird. Am Ende der vorgeeignet sich vor allem ein Chromel-Alumel-Thermo- gebenen verlängerten Stillstandszeit wird der Auselement, ziehvorgang wieder aufgenommen, und das Ein-

Bei Feststellung einer Rißbildung durch das treten von Schmelze in die zweite Zone wird durch Thermoelement 7 wird der Stranggießvorgang so 40 das Ansteigen der Temperatur ersichtlich. Die Darlange unterbrochen, bis die Rißstelle geheilt ist. Im stellung in F i g. 2 läßt erkennen, daß nach dem Gegensatz zu dem bei Auftreten eines Risses sich er- Ausheilen des aufgetretenen Risses die sich eingebenden Temperaturabfall tritt nämlich bei er- stellenden Temperaturschwankungen wiederum den folgter Heilung der Rißstelle ein Temperaturanstieg Schwankungen entsprechen, die vor der Rißbildung ein, der ein Anzeichen dafür ist, daß der Gießvor- 45 vorhanden waren.

gang wieder fortgesetzt werden kann. Wenn jedoch Grundsätzlich kann das Thermoelement an einem die Verweildauer für ein Schließen des Risces nicht beliebigen Punkt längs der zweiten Zone angeordnet ausreichend war, stellt der Temperaturfühler 7 ein sein. Des weiteren können auch mehrere Thermoweiteres Absinken der Temperatur fest, und es kann elemente verwendet werden, wobei die Änderung der dann eine Verlängerung der Verweilzeit vorgenom- 50 Kokillentemperatur beispielsweise in bezug auf das men werden, die für ein Verschweißen des Risses Temperaturdifferential zweier Thermoelemente geausreichend ist. Es wurde gefunden, daß zwei ver- mssen werden kann. Der Vorteil eines derartigen längerte Verweüperioden oder Stillstandszeiten für Verfahrens besteht darin, daß die Temperaturein Verheilen eines Bruches oder Risses praktisch Schwankung ir. der Größe abnimmt und dadurch immer ausreichend sind. 55 eine höhere Empfindlichkeit des Gesamtsystems er-

Eine typische Stillstandszeit beträgt 0,12 Sekun- reicht wird.

den, und es wurden zufriedenstellende Gießresultate F i g. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit der Auserhalten mit einer Variation der Stillstandszeit im nutzung des Temperaturfühlers 7. Der von dem Bereich von etwa 0,1 bis 0,36 Sekunden, wobei der Temperaturfühler 7 bei Beginn des Gießvorgangs Anteil der Stillstandszeit an der Gesamtzykluszeit 60 angezeigte Temperaturanstieg der Kokille 5 gibt etwa zwischen 33 % und 65 %> liegt. Verlängerte Aufschluß über den Eintritt der Schmelze in die Stillstandszeiten von 2 bis 10 Sekunden wurden mit zweite Zone. Ein kontinuierlicher Anstieg der Ko-Erfolg verwendet, um Brüche und Risse in der Ring- killentemperatrr zeigt an, daß der Verfestigungskruste vollständig auszuheilen. Vorgang mit jedem Ziehschritt normal fortschreitet.

In F i g. 2 sind der normale Verfestigungsvorgang, 65 Ab einer bestimmten Zeit nach dem Beginn des

eine Ausbruchsfolge und eine Rückführung zur nor- Gießvorgangs weisen die Temperaturschwankungen

malen Verfestigungsfolge graphisch dargestellt, in- einen stabilen Verlauf auf. Es hat sich herausgestellt,

dem die schrittweise Bewegung des Stranges zum daß anfänglich eine verlängerte Stillstandszeit vor-

teilhaft ist, um ein einwandfreies Anschweißen an einen Abzugsbarren zu gewährleisten.

Der Verlauf des Temperaturanstiegs kann auch ausgenutzt werden, um den Gießvorgang automatisch in Gang zu setzen.

Ferner kann der Temperaturfühler dazu benutzt werden, um das Ausmaß der Düsenabnutzung an dem Übergang zwischen der ersten und zweiten Zone zu ermitteln. Ein allmählicher Anstieg der Temperatur während des Gießvorgangs zeigt nämlich an, daß eine Düsenabnutzung auftritt, auf Grund derer der Wärmeübergang zu dem Thermoelement verändert wird. Es ist auf diese Weise möglich, den Gießvorgang rechtzeitig zu beenden und auf diese Weise ernsthafte Kokillenbeschädigungen zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stranggießen von Metallen, bei dem eine Schmelze einer ersten ungekühlten Zone zugeführt und von dieser ersten Zone in eine zweite Zone geleitet wird, in der sie gekühlt wird, und bei dem der einen ringkrustenföimigen Erstarrungsbereich aufweisende Strang über eine dritte gekühlte Zone intermittierend ausgezogen wird, wobei die Stillstandszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ziehschritten für ein Anschweißen des frisch erstrarrten Teils ausreichend gewählt und die Verfestigung der Schmelze in der stark gekühlten zweiten Zone auf die Bildung einer dünnen, genau mit dem Beginn der zweiten Zone zusammenfallenden Ringkruste beschränkt und der Strang bei jedem Ziehschritt um nicht mehr als die Länge der stark gekühlten zweiten Zone arsgrrogen wird, nach Patentanmeldung P 20 25 764, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur an der Wand (5) der stark gekühlten Zone (2) gemessen wird und daß bei Abfall der gemessenen Temperatur unter eine vorbestimmte Temperatur der Strang (6) stillgehalten wird, bis ein Temperaturanstieg gemessen wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf den Übergang zwischen der ersten Zone (1) und der zweiten Zone (2).

3. Verwendung von 8 bis 25° C als vorbestimmte Temperatur für das '"erfahren nach Anspruch 1.