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Verfahren zum Ingangsetzen des Stanggießens von Metallen
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@, Im allgemeinen zählen zu den Schwierigkeiten beim Stranggießen
@@tleme beim Ingangsetzen des Stranggießvorges einschließlich @@@@@@chiedener Produktionsfehler,
z.B. Festfahren des Stranges In der Form, Abbrechen oder Schmelzen des Forminhalts
mit dem agebnis des Austritts flüssigen Metalls. Trotz dieser Fehler Lt das Stranggießen
einen verhältnismäßig fortgeschrittenen stand in Bezug auf bestimmte Metalle, z.B.
Aluminium und Kupfer, erreicht. Dagegen haben die Anstrengungen, andere Metalle
strangzugießen (z.B. Hochtemperatur-Metalle), insbesondere mit Längen von verhältnismäßig
kleinem Querschnitt, weiterhin erhebliele Probleme aufgeworfen. Ein aussichtsreiches
Verfahren wurde entwickelt, indem die Stange oder der Strang, der zu gießen ist,
in einer hin- und hergehenden Bewegung ausgezogen wird, um in Zuwachsabschnittcn
zu entwickeln. Dagegen haben sich beträe liche Schwierigkeiten beim Ingangsetzen
des Verfahrens im ijinblick auf die verschiedenen kritischen Zustände, die dabei
eine Rolle spielen, ergeben.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeiten
zu überwinden und das Verfahren zum Ingangsetzen des Str gießens von Metallen zu
verbessern. Die Erfindung bedient sich dabei einer hohlen oder rohrförmigen eine
oder Startstange um die kritischen Bedingungen beim Ingangsetzen zu erfüllen, die
in das Icontdnuierliche Stranggießen überleiten können. Zusätzlich
wird
die Keim- oder Startstange, z.B. durch einen Luftstro:n, temperiert, um Probleme
wie das Kondensieren zu vermeiden.
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In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel in Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Stranggießei.nrichtun"
an der die Erfindung ausgeführt wird.
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Fig. 2Ä - 2C eine Reihe von Schnitten durch einen Teil der Stranggießeinrichtung
der Fig. 1, und zwar den die Gießform enthaltenden Teil, zur Veransdhaulichung der
Verfahrensschritte gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 ist ein Ofen F gezeigt, der Metall in geschmolzonen Zustand
an eine gekühlte Form D abgibt. Im Betrieb der Stran gießeinrichtung wird Metall,
das in geschmolzenem Zustaii.t Form D eintritt, äußerlich verfestigt, (in der Nähe
der wände), so daß es in Stangenform aus der Form D mittels ein Ausziehwalzen-Mechanismus
R gezogen werden kann. Eine Antrie@@@ einheit U betätigt den Walzen-Mechanismus
R so, daß der Stran B (oder ein anderes gewünschtes längliches Gußteil) aus der
Ferm D in einer unterbrochenen Bewegung ausgezogen wird. D.h., daß eine Länge des
Stranges B, die sich äußerlich in der Vorn D verfestigt hat, ausgezogen wird; was
man als Vorwärtszieilen-oder Ausziehhub bezeichnen könnte. Auf Jeden Ausziehhub
folgt eine Phase, in der der Walzen-Mechanismus R durch die Antriebseinheit U so
betätigt wird, daß eine umgekehrte Bewegung oder ein abgekürzter Umlcehrhub des
Stranges B bewirkt wird, um den aus der Verfestigung des Metalls resultierenden
Schwund zu kompensieren und;zu sichern, daß der Strang B eine einheitliche Form
huber seine ganze Länge annimmt. Der Bewegungsablauf des
Stranges
B ist kritisch und gehört zu den zu beachtenden Maßnahmen, die zur Herstellung eines
einheitlichen Produktes beitrage:i.
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Der Ofen F gemäß Fig. 1 enthält eine Menge 12 geschmolzenen Metalls
für den gewünschten zusammenhängenden Strang B. Insbesondere ist die menge 12 in
einem Schmelztigel 14 aus feuer-Festem Material enthalten, der angenähert aufrechtsteht
und einen bodenauslaß 16 aufweist, aus dem geschmolzenes Metall i.iistritt> um
den Strang B zu bilden. Eine Induktionsspule 18 amgibt den Schmelztigel 14, und
ist, wie in der Technik gut :nnt mit einer Quelle 20 elektrischer Leistung verbunden.
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Matürlich kann auch, wie ebenfalls bekannt, ein äußeres Genäuse für
den Ofen F außerhalb der Induktionsspule 18 vorgeachen sein.
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Au: der Behälter-Menge 12 durch den Bodenauslaß 16 ausflicßendes geschmolzenes
Metall wird in einem im allgemeinen zylindrischen Gießhohlraum 22 der Form D aufgenommen.
Der Gießhohlraum 22 stellt im allgemeinen die Fortsetzung des Bodenauslasses lu
dar.
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Wie gezeigt, befindet sich konzentrisch zum Gießhohlraun 22 ein Ringhohlraum
24, durch den ein Kühlmittel 26, z.B. Wasser umgewälzt wird. Insbesondere nimmt
ein Einlaß 28 Kühlmittel von einer nicht gezeigten Quelle auf, das den Ringhohlrauj
24 durchläuft und durch einen Auslaß 30 austritt. Unter Beachtung der Tatsache,
daß eine Vielzahl besonderer Anordnungen und Materialien Verwendung finden können,
kann für ein Ausführungsbeispiel der Ringhohlraum 24 aus einer Legierung bestehen,
die in der Hauptsache Kupfer enthält. Dementsprechend ist eine Einung für hohe Temperaturen
zusammen mit guten Wärmeübertragenden Eigenschaften gegeben.
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Wie oben bereits angedeutet, versteht es sich, daß der Strang B in
einer zusammenhängenden einheitlichen Form Abschnitt für Abschnitt aus der Form
D durch Zusammenwirken mit einem Walzen-
Mcchanismus R ausgezogen
wird, der ein Paar Transportwalzen 34 und 36 enthält. Natürlich können die Walzen
34 und 36 in der verschiedensten Weise drehbar gehalten sein. Im gezeigten beispiel
wird angenommen, daß die Walze 34 angetrieben ist, während die Walze 36 als Gegendruckwalze
arbeitet. Die Walze 34 ist (wie durch die strichpunlctierte Linie 38 angedeutet)
mit der Antriebseinheit U verbunden, wodurch der gewünschte hin-und hergehende Bewegungsablauf
erzielt wird. Dies geschieht so, daß die Antriebseinheit U die Walze 34 während
eines Autziehhubes zum Ziehen einer bestimmten Länge des Stranges 3 aus der Form
D betätigt, darauf den Strang B in einem Umkehrhub geringerer Länge bewegt, um den
Zusammenhang mit der flüssigen Phase zu erhalten und den von der Verfestigung des
Metalls herrührenden Schwund zu kompensieren.
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Unter Berücksichtigung der oben erwähnten einschlägigen Überlel rungen
kann im folgenden die erfindungsgemaße Arbeitsweise am besten durch Beschreibung
der Folge der Verfahrensschritte verstanden werden. Dementsprechend wird zunächst
angenommen, daß die geschmolzene Menge 12 sich noch nicht im Schmelztigel 14.
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(der als Warmhalteofen dient) befindet, oder daß bei einer anderen
Ausführungsform eine nicht gezeigte Öffnung verschlossen ist, um den Fluß geschmolzenen
Metalls durch den Bodenauslaß 16 zu verhindern.
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Vor dem Auslaß geschmolzenen Metalls in den Gießhohlraum 22 (Fig.2
A) wird ein "Keim"-Abschnitt oder eine hohle längliche Startstange 40, wie gezeigt,
in die Form eingelegt. Die r;tanre 40 ist, wie angedeutet, ein längliches Element
von gleichförmiges Querschnitt und besteht im Idealfall aus einer Zusammensetzung,
die sich mit der der geschmolzenen Menge 12 verträgt.
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Das bedeutet, daß die zwei Zusammensetzungen (z.B. Kobalt-IX,iclcei-Legierung
und rostfreier Stahl) gute Schweißverbindungseigenschaften haben sollten,um sich
wirksam miteinander zu verbinden.
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zJin Ende 42 der hohlen Stange 40 wird so eingesetzt, daß es gut innerhalb
des Gießhohlraumes 22 zu liegen kommt. Der Durchgang 44 (durch die Stange 40) erstreckt
sich bis an das gegenüberliegende Ende 46, das in einer Venturipumpe 48 aufgenommen
ist. Eine Radialbohrung 50 ist nächst dem Ende 42 der in den Gießhohlraum 22 eingesetzten
Stange 40 vorgesehen. Ein Luftstes.
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wird durch den Durchgang 44 (in Pfeilrichtung 51) gezogen, um die
Kondensation von Feuchtigkeit in der Form D und der Stange 40 zu vermeiden, und
diese Teile (Form D und Keim-Stange 40) vorzuwärmen.
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Wenn die geschmolzene Menge 12 (Fig. 1) die gewünschte Gießtemperatur
erreicht hat, wird ihr Ausfluß in den Gießholilraum 22 (Fig. 2A) in Gang gesetzt.
Dabei tritt geschmolzenes Metall in Ci(:n Durchgang 44 ein (der wesentlich kühler
ist) und es entsickelt sich eine Grenzfläche zwischen flüssiger und fester Phase,
was eine Ausbildung zur Folge hat, die eine Stufe des Stranggießverfahrens wiedergibt
und von der angenommen wird, daß sie etwa der Darstellung der.Fig. 2B entspricht.
Ein bestimmter Anteil des in den Durchgang 44 fließenden geschmolzonen Metalls verfestigt
sich und verschweißt mit der Startstange 40, wobei die Stange auch als künstliche
anfängliche Metallhaut oderfestes Außeres dient. Es ist auch zu bemerlcen, daß in
dem Augentlick, in dem das geschmolzene Metall in die Startstange 40 eintritt, Gasen
der Austritt durch die Bohrung 50 gestattet ist, die nun als Entlüftungsöffnung
dient m Gegensatz zu dem-vorhergehenden Verfahrensschritt, während dC;-3-sen ihre
Wirkung die Verhinderung der Kondensation innerhalb der Form und die Reduzierung
der Temperatur der Stange 40 war.
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In Anbetracht der nun folgenden Arbeitsweise des Systems wird ein
wiederkchrender Arbeitskreislauf ausgeführt, um Zuwachslängen des zusammenhängenden
einheitlichen Stranges B zu entwickeln.
Iiisbcsondere wird gemäß
der in Fig. 2 B dargestellten Be-Mngung ein Zuwachsabschnitt 52 äußerlich vorfestigten
Metalls ur. dem Gießhohlraum 22 gezogen. Natürlich kann die L..in!,e 52 I,E:i verschiedenen
Beispielen unterschiedlich sein. Jedoch ist die im allgemeinen kleiner als die Länge
des Gießhohlraumes 22.
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Der Ausziehhub ist durch einen Pfeil 54 angedeutet und wird durch
die umsteuerbare Antriebseinheit U (Fig.1) und die miteinanden zusammenarbeitenden
Transportwalzen 34 und 36 ausgeführt.
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Am Ende des Ausziehhubes ist ein neugeformter Zuwachsabschneti ,2
des Stranges aus dem Gießhohlraum 22 ausgezogen. Danae fijidet der Umkehrhub statt,
währenddessen der Abschnitt in gegenüber dem Pfeil 54 umgekehrter Richtung (Fig.
2C) bewegt wird, wodurch der aufgrund der Befestigung innerhale des Metalls auftretende
Schwund kompensiert wird.
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Obwohl einige Abweichungen aufgrund von Feineinstellungen wünschenswert
sein können, ist das Verhältnis des Auszichbubes zum Umkehrhub etwa so, wie das
Verhältnis der Volumina des während eines Hubes ausgezogenen Materials und des Schwundes
für dieses Volumen an Material nach der Verfestigung. Im allgemeinen kann der Querschnitt
des Stranges B als im wesentlichen gDleichförmig angesehen werden. Dementsprechend
steht das Volumen des Zuwachsabschnittes 52, das während jedes ausziehhubes entsteht,
in Beziehung zur Länge des Hubes. Im allgemeinen wird deshalb die Länge des Umkehrhubes
so eingestellt, daß sie der Volumenänderung des Gießmetalls bei Verfestigung entspricht.
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Es ist hicraus zu ersehen, daß das "Keim"-Rohr in der hierdn beschriebenen
Verwendung ein wirksames Hilfsmittel zum Ingan setzen eines Verfahrens darstellt,
das in ein kontinuierliches Verfahren in dem Sinne übergeht, daß Längenabschnitte
des Metals abschnittsweise hergestellt werden und als zusammenhängende aus einer
Form austreten.