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Verfahren zur Herstellung seigerungsfreier, bandförmiger Guß stränge
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung seigerungsireier, bandförmiger
Guß stränge auf Bandgießmaschinen, bei denen die Schmelze zwischen umlauienden Gießbändern
oder dergleichen erstarrt.
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Bandgießmaschinen werden zur Herstellung solcher Stranggußquerschnitte
benutzt, die zur Weiterverarbeitung zu Blechen, Bändern und dergleichen bestimmt
sind. Das Gießen derartiger bandförmiger Querschnitte hat den Vorteil, daß beim
anschließenden Walzen ein großer Teil der Umformarbeit gespart werden kann.
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Es hat sich aber gezeigt, daß die auf diese Weise hergestellten Guß
stränge nicht die erforderliche Oberflächenqualität aufweisen, so daß daraus gewonnene
Bleche und Bänder nur beschränkt angewendet werden können. Insbesondere bereiten
die p
Seigerungen bei Schmelzen mit einem Erstarrungsintervall erhebliche
Schwierigkeiten. So können beispielsweise Bleche und Bänder aus Aluminium und dessen
Legierungen nicht als sogenannte Eloxalqualität benutzt werden, wenn von einem stranggegossenen
Bandquerschnitt ausgegangen wird. Ein Abfräsen, Abschleifen oder Abbeizen der mit
Seigerungen durchsetzten Oberflächenschichten kommt wegen des großen Netallverlustes
aus wirtschaftlichen Gründen praktisch nicht in Betracht.
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Es besteht daher die Aufgabe, beim Stranggießen bandförmiger Querschnitte
die Seigerungen zu vermeiden oder doch wenigstens auf ein unschädliches Maß zu verringern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöste daß in dem sich
zwischen Gußstrang und Gießband bildenden Schrumpfspalt solche Wärmeübergangsverhältnisse
aufrecht erhalten werden, daß mindestens die zur Vermeidung eines Wiederaufschmelzens
bereits erstarrter Bereiche erforderliche Wärmeabfuhr erreicht wird.
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Der Erfindung liegt folgende Erklärung für das Auftreten von Seigerungen
bei auf Bandgießmaschinen erzeugten Guß strängen zugrunde: Anders als beim vertikalen
Wasserguß von beispielsweise Aluminium, wo die Wärmeabfuhr nur zu einem kleinen
Teil durch die Kokille, im wesentlichen aber durch den Gußstrang selbst erfolgt,
wird beim horizontalen Stranggießen auf Bandgießmaschinen die Erstarrungswärme fast
ausschließlich durch die die Kokillenwand bildenden Gießbander oder dergleichen
abgeführt. Dementsprechend bildet sich beim vertikalen Wasserguß eine im wesentlichen
senkrecht zur Gießrichtung stehende Erstarrungsfläche aus, während die Erstarrungsfläche
beim horizontalen Stranggießen auf Bandgießmaschinen im wesentlichen parallel zur
Gießrichtung liegt.
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An der Eingangsseite der Bandgießmaschine erstarrt eine dünne Randkruste
praktisch unmittelbar nachdem die Schmelze mit dem um-laufenden Gießband oder dergleichen
in Berührung kommt.
Diese dünne Randkruste hat praktisch noch keine
Eigenfestigkeit, so daß geringe Kräfte, wie z.B. der Auftrieb oder der metallostatische
Druck der Schmelze genügen, die Randkruste gegen das Gießband gepreßt zu halten.
Durch den Kontakt mit dem gekühlten Gießband, wird dem Guß strang laufend Wärme
entzogen, so daß an der Randkruste weitere Schmelze erstarren kann0 Die Randkruste
"wächst" etwa senkrecht zu der durch das Gießband gebildeten Ebene.
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Dieser Erstarrungsvorgang würde sich stetig fortsetzen, wenn überall
gleiche Abkühlungsbedingungen beim Durchgang des Guß stranges durch die Bandgießmaschine
aufrecht erhalten werden könnten. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Voraussetzung
mit den bisher üblichen Mitteln nicht realisiert werden kann. Sobald nämlich die
erstarrte Kruste eine gewisse Dicke erreicht hat, besitzt sie eine solche Eigenfestigkeit,
daß die bei jedem Erstarrungsvorgang eintretende Volumenkontraktion nicht mehr durch
den metallostatischen Druck kompensiert werden kann und es zu einem Abheben des
Guß stranges vom Gießband kommt. Der entstehende Spalt (Schrumpfspalt) füllt sich
augenblicklich mit Luft, so daß der weiteren Wärmeabfuhr aus dem Guß strang nunmehr
ein erheblich größerer Widerstand entgegensteht als im Falle eines unmittelbaren
Kontaktes zwischen Gußstrang und Gießband. Diese Anderung des Wärmedurchgangswiderstandes
beim Abheben des Guß stranges vom Gießband hat zur Folge, daß die Randkruste jedenfalls
nicht mehr mit der gleichen Geschwindigkeit weiterwachsen kann. In der Praxis sind
die Verhältnisse häufig sogar so, daß ein Stillstand des Erstarrungsvorgangs oder
ein Wiederaufschmelzen durch Wärmenachschub latenterErstarrungswärme aus den noch
nicht erstarrten Bereichen des Gußstrangs eintritt. Dabei schmelzen die zuletzt
erstarrten, mit Verunreinigungs- oder Legierungs-Komponenten angereicherten Restschmelzbereiche
wieder auf, während das primär erstarrte Gefüge stehenbleibt.
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Das Wiederaufschmelzen ist' mit einer Volumenvergrößerung verbunden,
die bei fest eingeschlossenen Restschmelzbereichen dazu führt, daß das umgebende
feste Gefüge gelockert wird,
wobei die Randkruste sich öffnen und
noch nicht erstarrte oder wiederaufgeschmolzene Restschmelze austreten kann. Diese
erstarrt unmittelbar bei der Betuhrung der Gießbänder mit der Folge, daß die Gußstrangoberfläche
von Seigerungen durchsetzt und mit einer mehr oder wenige gleichmäßigen Schicht
sekundär erstarrter Restschmelze überzogen ist.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Unstetigkeit in der
Wärmeabfuhr beim Abheben des Guß strangs vom Gießband vermieden werden kanne wenn
erSindungsgemäß im Schrumpfspalt genügend große Wärmeübergangsverhältnisse aufrecht
erhalten werden. Dazu genügt es vielfach schon, wenn in den Schrumpfspalt Luft mit
ausreichend hoher Geschwindigkeit eingeleitet wird. Noch besser haben sich Gase
mit gegenüber Luft vergleichsweise hoherwärmeleitfähigkeit bewährt, wie z.B. Helium
oder Wasserstoff. In diesen Fällen kann u.U. sogar auf eine Verbesserung des Wärmeübergangs
-durch Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit verzichtet werden. Es genügt, wenn
der Schrumpfspalt statt mit Luft mit einem gut wärmeleitenden Gas gefüllt ist. In
anderen Fällen kann es wirtschaftlicher sein, in den Schrumpfspalt ein auf-die erforderliche
Wärmeabfuhr abgestimmtes Gemisch aus Luft und einem Gas hoher Wärmeleitfähigkeit
einzuleiten. Schließlich besteht erfindungsgemäß auch die Möglichkeit, die Wärmeübergangsverhältnisse
in dem sich bildenden Schrumpfspalt durch Anwendung eines Kühlmittels hoher Wärmeleitfähigkeit
und Anwendung hoher Strömungsgeschwindigkeiten zu verbessern.
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Durch die vorgenannten Maßnahmen wird eine genügend hohe Wärmeabfuhr
auch dann gewahrleistet, wenn der Guß strang aufgrund der Erstarrungsvorgänge vom
Gießband abhebt. Dadurch wird das stetige Weiterwachsen der erstarrten Randkruste
erreicht und ein Wiederaufschmelzen von angereicherten Restschmelzbereichen verhindert.
Das Fehlen von Seigerungen in den erfindungsgemäß erzeugten Gußsträngen bestätigt
nicht nur, daß die oben beschriebene Erklärung des Erstarrungsvorgangs zutreffend
ist, sondern auch daß die vorgeschlagenen Maßnahmen eine wirksame Lösung des zugrundeliegenden
Problems mit sich bringen. Patentansprüche