DE2520091A1 - Kokille fuer strangguss - Google Patents

Description

• AKTEIJZEICHEN Heuanmeldung Kokille für Strangguß Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Kombination aus einer Kokille und einem Einfüllstutzen für das Stranggießen von Metall.
• Beim Stranggießen durchläuft das Metall während seines Überganges vom geschmolzenen Zustand in das kalte Fertigprodukt vier besondere Kühlzonen. In der ersten Zone wird dem Metall in einem Einfüllstutzen oder in einer in das Kokilleninnere führenden Einfülldüse die grßte wJrme entzogen. In der zweiten Kühl zone wird eine dünne, nachgiebige Schicht erstarrten Metalls gebildet, die sich der Kokillenform anpaßt und mit der Kokille im wesentlichen in Kontakt bleibt, wobei die zweite Kühl zone am oder in der Nähe des Einlaßendes der Kokille liegt.
• Die dritte Kühl zone erlaubt die Ausbildung einer verfestigten Haut auf dem Produkt von solcher Stärke, daß dem von dem Metallkopf entwickelten Druck widerstanden werden kann; die dritte Kühlzone bewirkt ferner die Kolltraktion des Gußkörpers weg von der Kokillenwand.
• Diese Kühlzone befindet sich an demjenigen Teil der Kokille, der nicht der ersten und zweiten Zone zuzurechnen ist. Schließlich wird der Gußkörper in der vierten Zone durch direkte Einwirkung eines Kühlmittels etwa in Form von Wasser oder Luft gekühlt.
• Bei der zweiten Kühlzone ist die neu erstarrte Haut des Gußkörpers sehr dünn und es muß Vorsorge getroffen werden, daß diese haut nicht aufreißt, wenn der Gußkörper sich durch die Kokille bewegt.
• Gemäß der Erfindung ist für die zweite Kühlzone ein Einfüllstutzen aus feuerfestem Material vorgesehen, der außerdem als erste Kühlzone dienen kann, wobei derEinfullstutzen an der Wandung der Kokille anliegt, so daß der Einfüllstutzen mit der Kokillenwand in wärmeleitendem Kontakt steht.
• Der Nachteil einer Kokille mit hoher thermischer Leitfähigkeit ist, daß die Kokille an ihrem Einlaßende verzogen wird. Das heiße Metall tritt in die Kokille zu Beginn des Gießens ein und heizt die Innenwand der Kokille sehr schnell auf, während die Außenwand noch kalt ist. Das Metall an der Innenwand expandiert und verliert seine Festigkeit bis zu einem bestimmten Ausmaß mit zunehmender Temperatur und erleidet dann einen Druckausfall unter der Rückhaltekraft des noch kalten äußeren Teils der Kokillenwand. Am Ende des Gießens treten die umgekehrten Verhältnisse auf 1 wodurch die Kokille verzogen wird, indem die lichte Weite des -Kokillenkanais sich verkl-einer-t. Diese Art an Verwindung oder Verzerrung ist als "Wein9R-as £rEffekt bekannt.
• Die der erfindungsgemäßen Kombination entsprechende Kokille leidet nicht mehr unter dem "Weinglas"-Effekt, weil die Kokillenwand am Einlaßende der Kokille durch das feuerbeständige Material geschützt ist, das sich in den Kokillenkanal erstreckt. Das feuerfeste Material bildet dort, wo es sich in den Kokillenkanal erstreckt, eine zweite Kühlzone und ermöglicht es, daß das neu erstarrte Material über seine Außenfläche gleiten kann, wobei nur geringfügiger Zug oder geringe Reibung auftritt, so daß dieser Teil des Stutzens, der durch seinen Kontakt mit der Kokille von hoher thermischer Leitfähigkeit gekühlt wird, eine nahezu ideale zweite Kühlzone bildet.
• Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt einer Strangguß-Kokille mit Einfüllstutzen; Fig. 2 einen Querschnitt einer Kokille mit Einfüllstutzen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 3 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
• Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Warmhaltebehälter 1 zum Bevorraten geschmolzenen Gießmetalls einen Metallbehälter 2, der mit einer Auskleidung aus feuerfesten Steinen 3 ausgerüstet ist. In der Wand des Behälters sowie in den feuerfesten Steinen ist eine Öffnung 4 freigelassen. Die Offnung bildet den Auslaß aus dem Wärmebehälter.
• Eine Stranggieß-Kokille ist mit ihrer Längsachse horizontal in der Nähe der Öffnung 4 angeordnet und weist ein Kupferrohr 5 auf, das von einem Mantel 6 so umgeben ist, daß ein Zwischenraum 7 zwischen dem Rohr und dem Mantel verbleibt. Im Betrieb wird eine Kühlflüssigkeit, gewöhnlich Wasser, durch den Zwischenraum 7 zum Kühlen der Kokille durchgeleitet. Die Bohrung des Rohres 5 bildet den Kokillenkanal und am Einlaßende des Kokillenkanals ist eine Ausnehmung 8 vorgesehen, die einen endseitigen Abschnitt 9 in der Form einer Manschette eines Einfüllstutzens 10 aufnimmt, wobei der Einfüllstutzen 10 aus einem feuerfesten Material von geringem Reibungskoeffizienten gefertigt ist. Die Außenfläche der Manschette 9 liegt in Längsrichtung gegen die Wand des Rohres 5 so an, daß sie mit diesem in gutem thermischem Kontakt steht; die Manschette wird auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt als derjenige Teil des Rohres, der außerhalb der Kokille sich befindet. Der außerhalb der Kokille befindliche Teil des Einfüllstutzens 10 ist an seiner Außenfläche 11 konisch gehalten und steht in die Öffnung 4 des Wärmebehälters vor.
• Ein Ring 12 aus feuerfestem Material, etwa 37 %igem Aluminiumoxid, besitzt eine konische Bohrung und paßt über die konische Außenfläche 11 und ist mit dieser mit einem feuerfesten Bindemittel gegebenenfalls auf Alkoholbasis abgedichtet. Die Verbindung zwischen dem Bauteil 12 und dem Frontstein 3 des Warmhaltebehälters ist mit einem feuerfesten Bindemittel 13-oder einer an Luft abbindenden feuerfesten Kunststoffverbindung 13 abgedichtet. Der Einzelstutzen 10 ist mit der Kokille über eine Lochplatte 14 verbunden, die über den Stutzen 10 paßt und am benachbarten Ende der Kokille verbolzt ist.
• Wenn das zu gießende Metall Kupfer ist, besteht der Einfüllstutzen 10 und folglich die Manschette 9 aus Graphit.
• Die Manschette 9 bildet die zweite Kühlzone für das dem Einlaßende der Kokille zugeführte geschmolzene Metall, während die erste Zone durch den Einfüllstutzen 10 gebildet wird. An der zweiten Kühlzone bildet sich an der Manschette 9 eine dünne Metallhaut aus und bricht von ihr weg. Wenn die Manschette 9 zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Rohr 5 am Einlaßende der Kokille angeordnet ist, wird eine Verformung oder ein Sichverziehen der Kokille wesentlich reduziert.
• Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Einlaßende des Kokillenrohres 25 bei 26 ausgenommen und nimmt einen Endabschnitt 27 eines tubusförmigen Graphit-Einfüllstutzens 28 auf. Die Wandung der Bohrung des Stutzens setzt sich nahtlos mit der Fläche 29 des Kokillenkanals fort und der Abschnitt 27 des Einfüllstutzens steht in gutem Wärmeübergang mit der Kokille. Das von der Kokille wegweisende Ende des Einfüllstutzens besitzt verringerten Querschnitt und paßt in eine Öffnung 30 eines Schamottekörpers 31 von hohler Kegel form. Der Basisabschnitt 32 dieses Schamottekörpers ist mit feuerfestem Bindemittel an dem Frontstein 3 eines Warmhaltebehälters 1 abgedichtet. Im Betrieb der Vorrichtung bildet der Einfüllstutzen 28 sowohl die erste wie auch die zweite Kühlzone.
• Der feuerfeste Einfüllstutzen der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorzugsweise Graphit; man hat jedoch bemerkt, daß der Graphit, insbesondere am Einlaßende des Einfüllstutzens, während des Gießens leicht wegbricht, so daß es sich für den Graphit als besonders vorteilhaft erweist, wenn wenigstens das Einlaßende des Einfüllstutzens geschützt wird.
• Gemäß Fig. 3 ist das von der Kokille wegweisende Ende des Einfüllstutzens 28 wiederum von reduziertem Querschnitt und paßt in eine Öffnung 30 eines Schamottekörpers 31.
• Das auf den WarmhEltebehälter zuweisende Ende des Graphit-Einfüllstutzens 28 wird wahrscheinlich durch das geschmolzene Metall chemisch angegriffen, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist; daher ist dieses Ende sowie die Bohrung des Stutzens gegenüber dem geschmolzenen Metall durch einen Einsatz 35 aus feuerfestem Material geschützt, der dem chemischen Angriff durch das geschmolzene Material einen größeren Widerstand entgegensetzt als Graphit.
• Der Einsatz hat zweckmäßig die Form einer Manschette, die sich in die Bohrung über ein Teil ihrer Länge des Einfüllstutzens von einer Schulter 36 aus feuerfestem Material weg erstreckt, die am Ende des Einfüllstutzens durch genügend feuerfestes Bindemittel 37 befestigt ist. Das feuerfeste Material ist zweckmäßig Siliziumnitrit, Siliziumkarbid oder Silimanid, das eine Mischung aus Aluminiumoxid und Kieselsäure ist.

Claims (11)

Ansprüche

1. Stranggußkokille mit einem einen Kokillenkanal definierenden Körper aus Material von hoher thermischer Leitfähigkeit, wobei am Einlaßende des Kokillenkanals ein Einfüllstutzen (10, 27, 28) aus feuerfestem Material von niedrigem Reibungskoeffizienten angeordnet ist und ein Endabschnitt (9) des Stutzens in den Kokillenkanal von seinem Einlaßende her hineinreicht, und wobei ferner die Außenfläche dieses Endabschnittes gegen die Wandung des Kokillenkanals in Längsrichtung anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (9) des Stutzens in eine Ausnehmung der Kokille (5) hineinreicht, die am Einlaßende des Kokillenkanals ausgebildet ist, so daß die Wandung der Bohrung des Einsatzes im wesentlichen mit. der Wandung des Kokillenkanals fluchtet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (9) des Einsatzes die Form einer Manschette hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kokille (5) Befestigungseinrichtungen (14) vorgesehen sind, mit denen der Einfüllstutzen (10) an der Kokille (5) befestigbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kokillenkanal abgewandte Ende des Eint-iillstutzens in einer Öffnung eines l(rpers lzefestigbar ists der den Auslaß eines Warmhalteeha-iÜers (1) bildet.

6. Stranggieß-Kokille aus Kupfer mit einem Kolcillenkanal sowie einem Auslaßende und einem Einlaßende am Kokillenkanal, wobei ein Graphit-Einfüllstutzen (10) mit einem Endabschnitt (9) in eine Ausnehmung (8) am Einlaßende der Kokille ragt, wobei die Wandung der Bohrung des Stutzens die Wandung des Kokillenkanals im wesentlichen kontinuierlich fortsetzt, und wobei die Außenfläche des Endabschnittes des Einfüllstutzens gegen die Wandung des eingesenkten Teils der Kokille anliegt.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille aus Kupfer besteht und der Einfüllstutzen aus Graphit besteht.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kokille wegweisende Stirnwand des Einfüllstutzens und die die Bohrung des Einfüllstutzens bildende Wand von einem Einsatz (35, 36) abgedeckt sind, der aus feuerfestem, jedoch nicht aus Graphit bestehenden Material besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus feuerfestem Material eine Manschette bildet, die in die Bohrung des Einfüllstutzens reicht und einen äußeren Ring (36) aufweist, der an dem von der Kokille wegweisenden Ende des Einfüllstutzens befestigt ist.

10. Vorrichtung nach einer Ansprüche eUer t?, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus Siliziumnitrit oder Siliziumkarbid besteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus einer Mischung als Siliziumdioxyd unci Aluminiumdioxyd besteht