DE2525483A1

DE2525483A1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb von heisskopfstranggiesskokillen

Info

Publication number: DE2525483A1
Application number: DE19752525483
Authority: DE
Inventors: Gerd Bulian; Kurt Kraemer; Edgar Dr Lossack
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1975-06-07
Filing date: 1975-06-07
Publication date: 1976-12-23
Also published as: BE841904A; CH615608A5; NO761911L; US4057100A; LU75099A1; NL172732C; DE2525483B2; CA1066868A; GB1554946A; AT343305B; JPS51148620A; NO143480C; ATA271676A; FR2313154A1; IT1061725B; NO143480B; NL7606091A; JPS5843173B2; SE7606285L; NL172732B

Description

VEREINIGTE ALUMINIUM-WERKE
AK riENGESELLSCHA? Γ
BONN

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Heißkopfstranggießkokillen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb von Heißkopfstranggießkokillen, insbesondere zum Gießen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, unter Zuführung eines Trenn- bzw. Schmiermittels.

Unter Heißkopfkokillen versteht man solche Stranggußkokillen mit feuerfesten wärmeisolierenden Aufsätzen. Solche Heißkopfkokillen haben gegenüber den üblichen Stranggießkokillen den Vorteil, daß die formgebende, indirekt kühlende Fläche der Kokille verhältnismäßig kurz gehalten werden kann, was zu jsiner wesentlichen Verbesserung der Barrenqualität führt. Um eine glatte Barrenoberfläche zu erhalten, wird der Kokille ein Trenn- bzw. Schmiermittel zugeführt.

Beim Stranggießen von Metallen, z.B. Aluminium, muß zur Vermeidung des Anschweißens oder oberflächlichen Anklebens des mit der gekühlten Kokillenwand in Berührung kommenden flüssigen Metalls ein Trenn- und/ oder Schmiermittel auf die Kokillenwand aufgebracht werden.

Das Trenn- und/oder Schmiermittel, im folgenden kurz "Trennmittel" genannt, wird im allgemeinen vor Stranggießbeginn in z.B. Fett- oder ölform auf die Kokillenwand aufgebracht. Um im Verlaufe des Stranggusses den Trenn- und Schmiereffekt aufrechtzuerhalten, muß das Trennmittel in gewissen Zeitabständen während des Stranggusses nachdosiert werden, was bei Kokillen ohne Heißkopf auf einfachste Weise durch Zugabe geringer Mengen Trennmittel in den frei zugänglichen Winkel zwischen Oberfläche des flüssigen Metalles und der Kokillenwand erfolgt. Diese Trennmittelnachdosierung zeigt in der Praxis, daß das Nachgeben von Trennmittel in sehr kleiner Dosierung und bei guter Verteilung über die gesamte Kokillenwand erfolgen muß, um Verschlechterungen der Barrenoberfläche zu verhüten, d.h., daß Trennmittelmangel wie auch "rennmittelüberfluß zu Verschlechterungen der Oberfläche des erzeugten Metallstranges führen.

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Die Nachschmierung oder [Tennmittelnachdosierung ist bei Kokillen mit feuerfesten Aufsätzen meist erheblich erschwert, weil der Berührungspunkt zwischen Metall und gekühlter Kokillenwand , an dem die Trennmittelzuführung erforderlich ist, nicht frei zugänglich ist, sondern vorn sogenannten Heißkopf abgedeckt wird.

Zwei Lösungen dieses Problems werden häufig angewandt:

1. Feuerfeste Pilze oder Gewebe werden als Docht zwischen Heißkopf und metallische Kokille eingelegt und stehen mit einem Trennmittelreservoir in Verbindung. Die Dochtwirkung des feuerfesten Pilzes soll eine Förderung des flüssigen Trennmittels während des gesamten Stranggießvorganges zur Berührungsstelle vom flüssigen Netall und Kokillenwand sicherstellen. Diese Lösung befriedigt nicht, da der Docht zwischen Heißkopf und Kokillenkörper zusammengepreßt wird und auch trotz Feuerfestigkeit in der Nähe des flüssigen Metalls durch Temperatureinwirkung hart wird. Beides führt zu starken Einbußen der Dochteigenschaften. Solche Dochte müssen in der Regel nach jedem Stranggießvorgang erneuert werden.

2. Zwangsweise Trennmittelnachdosierung durch Fördern des Trennmittels mit Hilfe eines äußeren Druckes durch kleine Kanäle in der Kokillenwand, poröse Einlagen u.a. Der Förderdruck wird durch Pumpen oder Gefällehöhe erzeugt. Auch diese Verfahrensweise ist unbefriedigend, da sie beim Vielfachstrangguß ein aufwendiges Zentralschmiersystem erfordert und vor allem aber sehr leicht zu überhöhter, nicht gleichmäßig auf der Kokillenwand verteilter Trennmittelzugabe führt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung beim Gießen mit Heißkopfkokillen besteht darin, eine rrennmittelnachdosierung zu erreichen, ohne daß ein äußerer Förderdruck aufgebracht und ohne daß ein Docht verwendet werden muß. Die Trennmitte!nachführung soll für jede Kokille einer Vielfachstranggußanlage unabhängig funktionieren und keine besonderen Wartungsmaßnahmen erfordern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß aus einem in der Kokille vorgesehenen Reservoir das Trennmittel durch definierte Spalte oder Kanäle zwischen dem Heißkopfaufsatz und der Kokille selbsttätig und kontinuierlich durch den Gießvorgang in den Kokillenformhohlraum gefördert wird. Dabei wird das

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INSPECTED

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Trennmittel durch Ausnutzung der beim Gießen mit Heißkopfkokillen beobachteten, für den Gießvorgang charakteristischen Druckschwankungen im Hohlraum unter dem Heißkopf, der durch die Oberfläche des flüssigen Metalls, die Kokillenwand und den Heißkopf gebildet wird, gefördert. Die in diesem Hohlraum beobachteten Druckschwankungen entstehen dadurch, daß während des Gießvorganges der Meniskus des flüssigen Metalls, d.h. der Berührungspunkt zwischen flüssigem Metall und Kokillenwand sich periodisch um geringe Beträge hin- und herverschiebt, was zur Folge hat, daß das Volumen des Hohlraumes, gebildet aus Meniskus, Kokillenwand und Heißkopf, sich periodisch vergrößert und verkleinert.

Messungen mittels eines Druckfühlers in diesem Hohlraum haben gezeigt, daß mit diesem Vorgang Wechsel zwischen geringen Über- und Unterdrücken gegenüber dem Außendruck verbunden sind.

Diese periodischen Druckwechsel als Pumpeffekt zusammen mit geeigneter konstruktiver Ausbildung der Kokillen werden erfindungsgemäß zur selbst· tätigen Nachförderung von Trennmitteln genutzt, indem in geringem Abstand zur Kokillenlauffläche ein Trennmittelreservoir in der Kokille vorgesehen wird, das beispielsweise die Form einer Nut oder eines Kanals haben kann und das erfindungsgemäß durch konstruktive Maßnahmen mit dem genannten Hohlraum, gebildet aus Meniskus, Kokillenwand und Heißkopf, in Verbindung steht derart, daß ein fließfähiges Trennmittel vom Reservoir zur Kokillenlauffläche im Bereich des genannten Hohlraums und von dort zwischen Meniskus und Kokillenlauffläche gelangen kann, wo es seine Trenn- und Schmiereigenschaften entfaltet.

Bei der selbsttätigen Nachförderung wird der Durchfluß des Trennmittels zwischen Heißkopf und Kokille vom Reservoir zur Kokillenlauffläche vorteilhaft ermöglicht durch einen konstruktiv vorgesehenen Spalt, der durch einen definierten geringen Abstand zwischen Heißkopf und Kokille eingestellt wird, oder aber der Durchfluß erfolgt durch feine Kanäle, die gebildet werden, indem der Heißkopfaufsatz auf einer künstlich durch systematische Rändelung bzw. Riffelung aufgerauhten, mit Riefen versehenen Kokillenoberfläche aufliegt, oder dadurch, daß mit ausreichender Oberflächenrauhigkeit behaftete Heißkopf- und Kokillenflächen aufeinanderliegn.

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Die Beispiele in den. Figuren 1 bis 3, die Querschnitte bzw. eine Ansicht zeigen, verdeutlichen die erfindungsgemäße Bauausführung von Heißkopfkokillen zur Sicherstellung selbsttätiger Trennmittelnachförderung oder Nachschmierung.

Figur Ia-Ic zeigt in schematischen Querschnitten Beispiele der erfindungsgemäßen Verbindung von Frennmittelreservoir und Gießformhohlraum durch einen definierten Spalt an verschiedenen Ausführungen von Heißkopfkokillen.

Figur 2 a bis 2 d zeigt Beispiele für die Ausbildung der Verbindungsspalte zwischen Trennmittelreservoir und Gießformhohlraum durch definierte Rändelung oder Riffelung an verschiedenen Ausführungen von Heißkopfkokillen.

Figur j a- - 3 c verdeutlicht schematisch an Querschnitten Beispiele für die Bildung von Verbindungskanälen zwischen Trennmittelreservoir und Gießformhohlraum durch Aufeinanderliegen oberflächlich natürlich rauher Heißkopf- und Kokillenoberflächen an verschiedenen Ausführungen von Heißkopfkokillen.

Aus dem Trennmittelreservoir 1 beispielsweise in Form einer Vorratsnut wird über Verbindungskanäle oder -spalte 2, die auf oben beschriebene Weise gebildet werden, das Trennmittel in den sich während des Gießens periodisch verändernden Hohlraum 3 gefördert, der gebildet wird aus Kokillenwand 4, Heißkopf 5 und Meniskus des flüssigen Metalls 6, von wo es zwischen den entstehenden Metallstrang 7 und die Kokillenwand gelangt, wo es seine Trenn- und Schmierungswirkung entfaltet.

Die einzelnen Ausführungsformen der Kokillen unterscheiden sich dadurch, daß gemäß den Figuren la, 2a, 2d und 3a der Heißkopf 5 auch axial in den Kokillenformhohlraum hineinragt, während gemäß den Figuren Ib, 2b und J5t> dies nicht der Fall ist. Die Figuren Ic, 2c und 3c lassen außerdem erkennen, daß der Vorratsraum 1 für das Trenn- bzw. Schmiermittel im Gegensatz zu den vorgenannten Darstellungen innerhalb der Kokillenwand schräg zur Kokillenachse angeordnet ist. Die verschieden darge-

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stellten Möglichkeiten lassen sich gegebenenfalls auch miteinander kombinieren, beispielsweise dadurch, daß die Ausführungsformen gemäß den Figuren la - c und Ja. - c mit derjenigen nacn Figur 2d kombiniert werden, d.h. daß die Riffelungen 2 gemäß Figur 2d in die anderen AusfUhrungsformen eingebaut werden, und zwar derart, daß die Riffelungen entweder waagerecht und/oder in der Kokillenachse verlaufen.

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum Betrieb von Heißkopf stranggießkokille]!, insbesondere zum Gießen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen,unter Zuführung eines l?renn- bzw. Schmiermittels, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem in der Kokille vorgesehenen Reservoir das Trennmittel durch definierte Spalte oder Kanäle zwischen dem Heißkopfaufsatz und der Kokille selbsttätig und kontinuierlich durch den Gießvorgang in den Kokillenformhohlraum gefördert wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsspalte für das Trennmittel durch einen definierten Abstand zwischen Heißkopfaufsatz und Kokille eingestellt werden.

3) Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß Durchtrittsspalte für das Trennmittel durch definierte Rändelung oder Riffelung der Kokillenwände, an denen der Heißkopf anliegt, geschaffen werden.

4) Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei HeißkopfaufSätzen, die in den Formhohlraum hineinragen, auch zusätzlich an der Anlegekante des Heißkopfes axial zum Metallstrang Durchtrittsspalte für das Trennmittel durch definierte Rändelung odar Riffelung geschaffen werden.

5) Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsspalte für das Trennmittel sich aus der natürlichen Oberflächenrauhigkeit des feuerfesten Heißkopfmaterials ergeben, das an der Kokille anliegt.

6) Heißkopfstranggießkokille zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-5» gekennzeichnet durch ein ?renn- bzw. Schmiermittelreservoir (1), das entweder waagerecht oder in der Kokillenwand schräg zur Kokillenachse verlaufend angeordnet ist, ferner von dem Reservoir (1) in den Kokillenformhohlraum führende Verbindungskanäle (2).

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