DE2218245A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Strang gießen von Hohlprofilen, insbesondere aus Kupfer, zur Weiterverwendung in Rohr Strangpreßanlagen - Google Patents

Description

DR. ING. F. WtTESTHOFF d UtTNCHEN OO DR. ING. D. BEHRENS

TELKX 9 84 070 DIPL. IKG..R. GOETZ

PATENTANWÄLTE

1A-40 943

Beschreibung

zu der Patentanmeldung der

MIVERSAI OIL PRODUCTS COMPANY, DES PLAINES,ILLINOIS,
U.S.A.

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Hohlprofilen, insbesondere aus Kupfer, zur Weiterverwendung in Rohrstrang-

preßanlagen«

Nach der Erfindung dient eine relativ kurze zylindrische, wassergekühlte Form oder Kokille entsprechenden Innendurchmesser z.B. zumindest 23 cm. In diese vertikale Kokille reicht von oben ein Dorn in Form einer Stange aus einer warinfesten Legierung und zwar aus einem oberen Teil aus feuerfestem Material wie Silica und einem unteren Teil aus Graphit. Der untere Graphitteil des Dorns weist einen oberen zylindrischen Bereich auf, der untere Teil ist etwas eingezogen und verhindert das Festfressen beim Erstarren des absinkenden Gießlings infolge der Erstarrungsschrumpfung.

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Kupferschmelze wird oben in den ringförmigen Raum zwischen der wassergekühlten Kokille und dem Dorn eingegossen und zwar über eine Zuführung, die durch einen vertikal verstellbaren Schwimmer regelbar ist. Der untere Teil dieser Gießrinne oder Zuführung reicht in den oberen Teil der Schmelze innerhalb der Kokille. Mit zunehmendem Absinken der Metallschmelze in der Kokille während des Stranggießens erfolgt die dauernde dosierte Zuführung von frischer Schmelze, um das Niveau der Schmelze innerhalb der Form im wesentlichen konstant zu halten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dafür vorgesehene Vorrichtung wird anhand der Pigux^en weiter erläutert*

Fig. 1 ist eine Draufsicht und Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer Stranggießvorrichtung.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang 3-3 aus Fig. 1.

Die wassergekühlte zylindrische Kokille 10,z.B. nit einem Innendurchmesser von etwa 23 cm und einer vertikalen Höhen von zumindest 30 cm,hat einen Wassermantel 11 für dauernde Zufuhr und Abfuhr von Kühlwasser. Die Kokille ist vertikal gelagert, z.B. hängt sie in dem Ring 12, v/elcher seinerseits mit dem Überbrückungsring H verbunden ist und 2 gewölbte Teile 16 aufweist, die über eine querliegende Spreize 18 verbunden sind. Diese liegt horizontal quer über den oberen Teil,hat jedoch eine abgeschrägte Bodenfläche, so daß der Mittelteil eine größere Stärke besitzt (Fig. 2), Die Spreize 18 weist eine Mittelbohrung 20 auf, durch die der lange Bolzen 22 reicht. Dieser besteht aus warmfester Legierung, z.B. einer Molybdänlegierung (TZM) oder Nickellegierungen oder auch anderenSonderlegierungen und Edelstähle_u< (Inconel 718).

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Am oberen Teil des Bolzens 22 befindet sich der Führungsteil 24 aus warmfesten Material, welches auch gegenüber der Metallschmelze chemisch beständig sein muß. Üblicherweise befindet sich auf der Kupferschmelze eine schmelzflüssige oxidische Schlacke, die auch komplexes Kupferphosphoroxid enthält. Derartige oxidische Schlacken sind gegenüber metallischen Werkstoffen und Graphit sehr aggressiv. Demzufolge ist der Führungsteil 24 hergestellt aus hochwarmfestern Material, welches auch diesem Schlackenangriff zu widerstehen vermag. Besonders geeignet dafür ist geschmolzene Kieselsäure oder Quarzglas.

Aus der Fig. 3 erkennt man, daß die Oberfläche der Kupferschmelze in etwa bei dem mit l· angedeuteten Niveau konstant gehalten wird. Dort liegt auch die Schlacke vor. Es ist die Stelle zwischen dem oberen und unteren Teil des Führungsstücks 24 aus geschmolzenem Quarz oder einem anderen gegenüber Wärme und Chemikalien widerstandsfähigea Material.

Der ganze Dorn M weist einen unteren " stabteil 26 aus Graphit auf. Der Führungsteil 24 und Stabteil 26 stoßen an ihren Enden zusammen. Das obere Ende des Führungsteil 24 greift ein in die untere Fläche der Querspreize 18 des überbrückenden Rings 14 über die Beilagscheibe 28 und die Mutter 30 am unteren Teil des Bolzens 22.

Der Führungsteil 24 hat eine äussere zylindrische Fläche und beispielsweise einen Durchmesser von etwa 5 cm. Das öl ere Ende des Graphitstabs 26, wie es bei 32 angedeutet ist, ist zylindrisch mit gleichem Durchmesser, hingegen der Teil ist dünner und mit dem Teil 32 durch eine Schulter 36 verbunden. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Stabteile 32 und 34 jeweils etwa 15 cm lang.

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Der untere Teil nimmt von einem Durchmesser bei der Schulter 26 von 47,22 mm (1,86 inches) auf 45,72 mm (1,80 inches) ab. Der Sinn dieser Verjüngung ist, der Schrumpfung des Kupfergießlings bei der Erstarrung zu folgen, damit dieser nicht am Dorn festsitzen bleibt. Über der Schulter 36 ist das Kupfer mit zunehmender Abkühlung noch fließfähig, so daß der obere Teil 32 des Dorns keine Abschrägung haben muß.

Die Metallschmelze gelangt in die Kokille 10 aus einer Pfanne 40 durch den Rohrstutzen 42 genau in die Mitte über die obere Fläche der Kokille 10. Die Zufuhr an Schmelze durch den Rohrstutzen 62 zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen gleichen Niveaus I bei Absinken des Gießlings ist durch einen Schwimmer 44 geregelt. Dieser besteht aus einem relativ leichten feuerfesten Werkstoff, der der herrschenden Temperatur und der Einwirkung von Schmelze und Schlacke zu widerstehen vermag, er muß ein solches spezifisches Gewicht haben, daß er jedenfalls auf der Kupferschmelze schwimmt.

Bei dem Schwimmer kann es sich um einen Formkörper aus einem gießfähigen, feuerfesten und chemisch inerten Pulver handeln, irisbesondere aus pulverförmigem Silicat oder Quarz, angemacht mit V/asser, geformt und dann entsprechend gebrannt. Die Dichte dieses Schwimmers soll weniger als 20^ der des Kupfers betragen, so daß er sich Im wesentlichen über der Oberfläche der Metallschmelze - wie gezeigt - befindet.

Der Schwimmer 44 ist im allgemeinen zylindrisch geformt und zwar mit einem "Zylindermantel 46 und dem Boden 48, er weist einen querliegenden, nach unten offenen Kanal 49 .mit den Flanken 50 und der oberen Fläche 52 auf. Der Kanal 49 ermöglicht das Umgreifen des Schwimmers der Querspreize 18 des überbrückenden Rings 14.

Quer über die obere Fläche des Schwimmers 44 erstreckt eich ein Querkanal 54, dessen Kittelteil 56 durch die Bodenviand 58 "begrenzt wird. Iu der iiitto der Bodenwand 58

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erhebt sich ein Kegel 60, der als Ventilelement für das Austrittsende des Rohrstutzens 42 dient. Der vertiefte Teil 56 des Querkanals 54 stellt ein Reservoir für Metallschmelze der die aus dem Rohrstutzen 42 kommt und über den Durchlaß 62 und die geneigte Leitung 64 in den Kanal 49 gelangt. Bei Stellung der Teile im Sinne der Figur 3 ist der Austritt aus der geneigten Zuführung 64 im wesentlichen auf die Mitte des Schmelzniveaus I» gerichtet und der Ventilkegel 60 schließt den Rohrstutzen 42 ab.

Der Schwimmer 44 schwimmt auf der oberen Fläche der Metallschmelze und "bildet ein Ventil zur Aufrechterhaltung des in Figur 3 gezeigten Schmelzniveaus. Erstarrt die Schmelze in der Kokille 10 durch Abkühlung über den Dorn oder die wassergekühlte Kokillenwand, so bildet sich allmählich etwa an der Schulter 36 des Dorns eine Erstarrungsfront. Mit zunehmender Erstarrung und weiterem Absinken kommt es zu einem Schrupfen des G-ießlings, das durch die sich verjüngende Form des unteren Teils 34 aufgenommen wird. Der Graphitstab begünstigt das Absinken des erstarrten G-ießlings, da seine Oberfläche praktisch wie ein festes Schmiermittel wirkt.

Bei Betrieb kann man die Metallschmelze kontinuierlich über den Rohrstutzen 42 mit über das Schwimmerventil 44 geregelter Geschwindigkeit zuführen, so daß ein kontinuierlicher Abguß gewährleistet ist. Der erstarrte Gießling wird dann auf gewünschte langen getrennt und kann dann zum Beispiel zum Strangpressen herabgezogen werden.

Die angegebenen Dimensionen für Kokille und Dorn sind nicht kritisch. Die Erfindung vmrde erläutert an der Herstellung einos rohrförmigen Gic'ßlings. Es können natürlich andere liohrdurchuiessei¹ oder auch andere Querschnittsformen auf diese Weise abgegossen v/erden-. Die lichte Vielte des G-ießlings-sollte jedoch nicht mehr als 76 mm und der Außendurchmesser nicht weniger als 152 mm betragen.

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.....'■- Ansprüche BAD ORIGINAL

Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Stranggießen von Hohlprofilen in einer wassergekühlten kokille unter Verwendung eines vorzugsweise runden Dorns dadurch gekennze ichnet, daß man die Metallschmelze ,insbesondere Kupfer, kontinuierlich zwischen Kokille und Dorn mit einer solchen Geschwindigkeit aufgibt, daß das Schmelzniveau im wesentlichen konstant bleibt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 enthaltend eine vertikale wassergekühlte Kokille und einen darin zentrisch angeordneten Dorn, sowie Mittel zur Konstanthaltung des Schmelzniveaus in der Kokille.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Konstanthaltung des Schmelzniveaus ein Schwimmer ist, der die Schmelzzuführung freizugeben oder zu verschließen vermag.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn am oberen Teil der Kokille gehalten ist und der Schwimmer eine querliegende, nach unten offene Ausnehmung aufweist, in die die Halterung für den Dorn eingreift.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 dadurch g e k e η η ze ichnet, daß der Schwimmer eine kegolartige Erhebung auf v/eist, die als Ventil die Schnelzzuführung verschließen

kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5 dadurch g e Ir e η η ■ ze ich u et, daß der Schwimmer aus einem relativ leichtua feuerfesten Material, wie gesintertes oder geschmolzenes Silioat

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oder Kieselsäure besteht. ·

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer in seinem oberen Teil eine Ausnehmung als Schmelzvoratsgefäß aufweist, die über Schmelzführungen mit seinem unteren Teil in Verbindung steht, insbesondere an jeder Seite der nach unten offenen Ausnehmung und diese Schmelzführungen insbesondere in diese Ausnehmung münden.

8. Torrichtung nach Anspruch 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn in seinem oberen Teil aus feuerfestem Material besteht, das gegenüber der Metallschmelze und der geschmolzenen Schlacke widerstandsfähig ist, insbesondere aus keramischem oder glasigem Material, wie Silicat oder Quarz.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Horns, wo er nicht mehr mit der Schlacke in Berührung kommt, aus Graphit besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitteil des Dorns in dem Bereich, in dem das Metall noch fließfähig ist, zylindrisch ist und in dem Teil, wo es bereits erstarrt, sich etwas verjüngt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom zylindrischen zum kegelförmigen Teil des Graphitteils des Dorns plötzlich in der Art einer Schulter stattfindet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 11 dadurch g e -kennzeichnet, daß der Dorn aufgebaut ist aus einem Bolzen, über dem sich im unteren Teil eine Graphitlxülse und im oberen Teil eine Hülse aus feuerfestem, chemisch beständigem Knterial befindet. :

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ORIGINAL

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