DE2532361A1

DE2532361A1 - Verfahren zum stranggiessen von metallen

Info

Publication number: DE2532361A1
Application number: DE19752532361
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr Gross
Original assignee: Piel and Adey
Current assignee: Piel and Adey
Priority date: 1975-07-19
Filing date: 1975-07-19
Publication date: 1977-02-03

Description

Verfahren zum Stranggiessen vori Metallen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stranggiessen von Metallen, insbesondere mit groben Verhaltniswerten von Querschnittsumfang zurn Querschnitt, mittels einer Durchlaufkokille, auf die der metallostatische Druck zur Einwirkung gelangt.
Das Verfahren soll auch vor allem das Stranggiessen von Schwermetallen sowie von hochlegierten, nichtrostenden Stählen gestatten.
Die kleinsten Querschnitte haben beim Stranggiessen von Stählen Knüppel, die anschließend noch einer Umformung durch Walzen unterzogen werden. Hierbei sowie auch bei größeren Querschnitten müssen die Reibungslräfte, die zwischen der Kokillenwand und dem in Erstarrung befindlichen Metall bestchen, überwunden worden. Wenngleich es mit zunehmender Erstarrung zu einer Ablösung der Strangschale von der Kokilleninnenwandung kommt, bleiben die Reibungskräfte noch betrüchtlich, weil heute überwiegend gebogene Stranggiesskokillen Verwendung finden, so daß die Ablösung der Strangschale nicht zugleich auch eine Aufhebung der Haftreibung bewirkt. Eine oszillierende Betriebsweise der Kokille ist daher üblich. Besonders bei Querschnitten, bei denen das Verhältnis von Querschnittum@ung zum Querschnitt über den für Knüppel bekannten Werten liegt, entstehen sehr hohe Reibungskrüfte, die der Anwendung des Stranggiessverfahrens schließlich entgegenstehen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die aufgabe zugrunde, die nachteiligen Auswirkungen der Reibungskräfte beim Stranggiessen herabzusetzen, so daß nicht nur sehr kleine Querschnitte, soxidern vor allem auch infolge ihrer geometrischen Struktur mit erheblichen, auf die Querschnittsfläche bezogenen Umfangslängen gestaltete Querschnitte im Stranggiessverfahren erzeugt werden köriiien.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein zusätzlicher Gasdruck auf den Spiegel des flüssigen Metalls zur Einwirkung gebracht wird, dessen Wert nach oben durch die zwischen der Kokillenwand und dem Netall bestehende Reibungskraft begrenzt ist.
Auf diese Weise wird das in cler Kokille befindliche Metall mit einer Ausschubkraft beaufschlagt, so dass es schließlich störungsfrei am Austrittsende der Kokille austreten kann.
Da der Badspiegel in oberen Teil der kokille dicht an deren Innenwandung anliegt, besteht zugleich eine zuverlässig wirkende Dichtung für das zur Einwirkung gelangende Druckgas. Als Druckgas eingnen sich entweder inerte Gasse, bei denen unbeabsichtigte Reaktionen zwischen dem Gas und dem flüssigen Metall vermieden werden, oder fiir dn Fall, daß Gasreaktionen beabsichtigt sind, auch reaktionsfähige Gase.
Schutzgase, wie sie bei bekannten Verfahren Anwendung finden, sind insbesondere geeignet.
Vorteilhaft wird das Verfahren so betrieben, daß das flüssige Metall einen geschlossenen Behälter mit angesetzter Kokill entnommen wird, Die Kokille ist 3n der Regel senkrecht all Behälter angeschlossen, jedoch ist eiiie schräge oder horizontale anbringung der Kokille hierdurch nicht ausgeschlossen. Der Gasdruck in Behälter wird weiterhin in einem bestimmten Bereich geregelt, der sich aus der Differenz des metallostatischen Druckes zwischen dem oberen und der unteren Spiegel des flüssigen Metalls im Behälter ergibt.
Somit wird nicht nur ein ständig gleicher Ausfluss des flüssigen Metalls aus dc: Behälter gewährleistet, was ffil die Einhaltung bestimmter Giessgeschwindigkeiten von sehr wesentlicher Bedeutung ist, sondern zugleich der notwendige Druck aufrechterhalten, der zur Lösung der anmeldungsgemäßen Aufgabenstellung erforderlich ist.
In der Regel bildet das fliissige Metall iri der Kokille einen eigenen Badspiegel dus, da der Gießstrahl kleiner als der Querschnitt der Kokille ist. Es kann indes auch, was vor allem für kleinere Querschnitte von Bedeutung ist, die Kokille mit einem Giesstrichter versehen werden, so daß sich der selbständige Badspiegel innerhalb des Trichters ausbildet. In beiden 1 Fällen wird der zusätzliche Gasdruck über dem Badspiegel auf einein Wert gehalten, der höchstens der Gesamtwert des auf den Badspiegel bezogenen, metallostatischen Druckes gleich ist. Hierdurch wird in zuverlässiger Weise verhindert, daß flüssiges Metall in den Giessbehälter zurückgedrückt wird. Sofern der Giessbehälter in der vorgeschlagenen Weise gleichfalls ein geschlossenes, unter Druck stehendes Gefäß ist, ist zweckmäßig eine Druckregelanlage vorgeschen, die den Gasdruck im Giessbehälter sowie den Gasdruck über dem zuletzt genannten Badspiegel ill dem vorgesehenen Verhältnis hält. Dabei bedarf noch die Höhe des metallostatischen Druckes zwischen den Badspiegeln der zusätzlichen Berücksichtigung, so daß auch aus diesem Grunde eine fortlaufende Messung der Höhe des Badspiegels im Giessbehälter angebracht ist.
Vor allem bei der Anwendung hoher Drucke sind Entgasurigsvorgänge des flüssigen Metalls behindert bzw. sogar ausgeschlossen. Deshalb ist es voii Vorteil, wenn ein Metall vergossen wird, welches zuvor in in sich bekannter Weise eine Entgasungsbehandlung erfahren hat.
Für den fortlaufenden Betrieb wird das Metall dem Giessbehälter zweckmäßig in einer an sich bekannten, druckdichten Weise zugeführt. Dabei kann insbesondere ein Zufährungsrohr Verwendung finden, welches in das flüssige Met all im Behälter eintaucht, und in dem dann der Spiegel des flüssigen Metalls infolge des Überdruckes im Behälter erhöht ist.
In vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung kann man jedoch dem Behälter das Metall auch iri festem Zustand zuführen urld danach auf elektrischem Woge schmelzen. Hierfür eignet sich das induktive Schmelzverfahren, das Schmelzverfahren unter Erzeugung eines Lichtbogens sowie schließlich auch das Schmelzverfahren unter Ausnutzung der Widerstandserhitzung.
Beispielsweise kann das Metall in @orm von Drähten in den Bchälter eingebracht werden. Vor allem kann man auch Drähte aus unterschiedlichen Metallen fortlaufend iii den Behälter einbringen und darin abschmelzen. Sofern die jeweils im Behälter flässig gehaltene Menge sehr klein bleibt, ist dies auch von vorteilhafter Auswirkung im Hinblick auf die Durchmischung der Metalle, so daß sich hinreichend homogene Legierungen bilden können.
Um die dem in der Kokille befindlichen Metall eigene Trägheit zusätzlich zum Zwecke der übers rillung der Haftreibung auzunutzen, läßt sic der Gasdruck auch mit periodischen Änderungen auf den Badspiegel zur Linwirkung bringen. Dies gelingt vor allem dann mit Vorteil, wenn das gesamte Gasvolumen sehr klein gehalten werden kann, so dass die Kompressibilitdt sich nicht nachteilig auswirkt. Daher läßt sich diese Ausführungsform der Erfindung mit Vorteil bei den Gasvolumen vorsehen, welches unmittelbar oberhalb des in der Kokille befindlichen Badspiegels besteht.
Darüber hinaus kann man die Kokille in an sich bekannter Weise oszillierend antreiben, wie es an sich bekannt ist.
Gleichfalls lßt sich der Strang außerhalb der Kokille in an sich bekannter Weise abstützen sowie der Einwirkung von Treibrollen aussetzen. Die Treibrollen sind dabei aber von ihrer Funktion, den Strang aus der Kokille herausziehen zu müssen, im Umfang der Anwendung des Druckgases entlastet. Demgemäß können sie bei hinreichend großem Gasdruck auch entfallen.
Da das neue Verfahren Zugbeanspruchungen im Bereich des aus der Kokille austretenden Stranges herabzusetzen oder sogar zu vermeiden gestattet, wird zugleich eine zuverlässigere Betriebsweise erzielt, weil die Strangschale von der Einwirkung fremder Kräfte entlastet wird.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zum Stranggiessen von Metallen, insbesondere mit großen Verhältniswerten von Querschnittsumfang zum Querschnitt mittels einer Durchlaufkokille, auf die der metallostatische Druck zur Einwirkung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Gasdruck auf den Badspiegel des flüssigen Metalls zur Einwirkung gebracht wird, dessen Wert nach oben durch die zwischen der lokillenwand und dem Metall bestehende Reibungskraft begrenzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das flüssige Metall einem geschlossenerl behalter mit angesetzter Kokille entnommen. wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck im Behälter in dem Bereich geregelt wird, wie er sich aus dem metallostatischen Druckunterschied zwischen dem oberen und dem unteren Badspiegel des flüssigen Metalls im Behalter ergibt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei das flüssige Metall in der Kokille oder in einem vorgeschalteten Giesstrichter einen Badspiegel ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck über dem Badspiegel auf einem Wert gehalten wird, der höchstens dem Gesamtwert des auf den Badspiegel bezogenen Druckes gleich ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch geÄ:ennzeichnet, daß ein Metall vergossen wird, welches in an sich bekannter Weise zuvor einer Entgasungsbehandlung unterzogen wurde.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das Metall dem Bchälter in druckdichter Weise zugeführt wixd.

6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Metall dem Behälter in festem Zustand zugeführt und im Behälter elektrisch geschmolzen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis G, dadurch gekennzeichnnet, daß der zusätzliche Gasdruck mit periodischen Änderungen auf dem Badspiegel zur Einwirkung gebracht wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n nzeichnet, daß die Kokille in (n sich bekannter Weise oszillierend angetrieben wird.

9. Verfahren ch den Ansprüchen 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n nzeichnet, daß der Strang außerhalb der Kokille in an sich bekannter Weise abgestützt und der Einwirkung von Treibrollen ausgesetzt wird.