DE2727868A1 - Verfahren zum kontinuierlichen giessen von hohlstraengen und vorrichtung zu dessen durchfuehrung - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen giessen von hohlstraengen und vorrichtung zu dessen durchfuehrungInfo
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
P 6/ 3f/~
Mogilevskij filial Fiziko-technitscheskogo Institute
Akademii Nauk Belorusskoj SSR
Mogilev/UdSSR
P 67 287-M-61 21. Juni 1977
L/Br
VERFAHREN ZUM KONTINUIERLICHEN GIESSEN VON HOHLSTRÄNGEN UND VORRICHI'UNG ZU D^kiKN DURCHFÜHRUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet
der Gießtechnik und insbesondere auf Verfahren zum kontinuierlichen
Gießen von Hohlsträngen und Vorrichtungen zu deren Durchführung.
DLer.e Verfahren und die Vorrichtungen
sind zur Herstellung von Gußstücken für Zylinderbuchsen, Kolbenringe,
Buchsen und andere hochbeanspruchte Maschinenbauteile, von Kanalisationsrohren aus Gußeisen, -^agerringen,
Wärmestrahlungsrohren aus Stahl, Antifrilcionsbuchsen aus
NE-Metallen und Legierungen usw. hor.ondcrr, nooi friot.
Bekannt ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Hohleträngen und eineVorrichtung zu dessen Durchführung
(DT-Ps 804Ö40, Kl. B 22 d, 11/06, 1951).
Das Wesen des Verfahrens besteht darin, daß das schmelz· flüssige Metall durch ein Steigrohrsystem in eine oben offe-
80988 1 /0286
ηβ Kokille kontinierlich gegossen wird. Die an den Kokillenwänden
erstarrende Kruste wird kontinuierlich nach oben abgezogen. Diese Kruste bildet . den Strangkörper·
Bekannt iat writer ein Verfahren zum kontinuierliche:
eine
Gießen von Hohlsträngen durch Metallansetzen und Vorrichtung
zu d ssen Durchführung (A. I. Weinik, "Berechnung des Gußstücks", Moskau, toaschinostrojenie, 1964, S. 239-261;
A.I. Weinik, 'Thermodynamik der Gießform" Moskau, Maschinostrojenie,
1968, S. 252-264; A.I. Weinik "Gußkokille", Moska
MaschinostroJenie, 1972, S. 127-137).
Der Vorgang wird unter maximaler Intensität der Jiärmeab
gäbe von der Oberfläche des erstarrenden Stranges während de
gesamten Dauer «einer Formung in der Kokille durchgeführt, lsabel wird der Strang kontinuierlich im zyklischen Betrieb
abgezogen. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
enthält eine wassergekühlte Kokille mit einer Arbeitshülse, deren Innenfläche zylindrisch ausgebildet ist, ein Übergangs
gießrohr und ein Eingußsystem, durch welche das Metall in den Hohlraum der Kokille gegossen wird.
Ein Nachteil der bekannten Verfahren und Vorrichtungen besteht darin, daß οi ne Regelung der Intensität der Wärmeabgabe
vom Strang in der Kokille nicht vorgesehen ist. Dieser Umstand verhindert die Erzeugung eines Stranges mit im
Querschnitt gleichmäßiger Wanddicke sowie mit vorgegebenen Gefügestruktur und Eigenschaften. Und beim Gießen von Gußeisen
ist, z.B., die Herstellung von Strängen mit vorgegebe-
B Π Π 8 IM / 0 2 8 6
ner Gefügestruktur ohne Abschrecken unmöglich» Da die Anfangskruste bei hoher Intensität der Wärmeabgabe erstarrt, erfolgt
die Kristallisation im Gußeisen unter Bildung von Austenitdendriten
und Ledeburiteutektikum, Durch die hohe Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des erstarrenden Stranges
während der gesamten Dauer seiner Formung (die durchschnittliehe Wärmeabgabezahl beträgt (£ 3).1Cr W/m .Grad) wird der
Zerfall von eutektischem Zementit verhindert. Im irgebnis
wird ein Strang mit Hartguß auf der Außenfläche und mit dem Gefüge melierten Gußeisens im übrigen Teil erzeugt· Ein
großer Nachteil der beschriebenen Verfahren ist ferner eine niedrige Stabilität des Gie^Vorganges· Das ist auf große
dynamische Beanspruchung der erstarrenden Anfangskruste des Stranges bei jedem Bewegungszyklus zurückzuführen. Im Anfungsmoment
der Formung weist die Kruste eine hohe Temperatur auf, die, z· B., beim Gießen von Gußeisen 950° bis 1050°C erreicht.
Bei solchen Temperaturen beträgt die Bruchfestigkeit von Guß-
eisen 0,1 bis 0,4-5 kp/mm · Eine starke Gescbwindigkeitserhöhung
der Strangbewegung am Anfang jedes Zyklus führt oft zum Abreißen der Kruste und zur Unterbrechung des GießVorganges·
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, durch ein verbessertes Verfahren Metailstränge von optimal hoher
Qualität zu erzeugen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Hohlsträngen sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaf-
mit
fen, welchen durch die Regelung der Betriebsart der Wärme-
fen, welchen durch die Regelung der Betriebsart der Wärme-
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abgabe vom Strang die Steuerung des Prozesses seiner Formung ermöglicht wird«
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ^ei einem Verfahren
zum kontinuierlichen Gießen von Hohlsträngen, bei welchem das Metall durch ein Steigrohrsystem in den Hohlraum
einer gekühlten Kokille gegossen und die an den Kokillenwänden erstarrende Kruste, die den Strang bildet, kontinuierlich
im zyklischen Betrieb nach oben abgezogen wird, erfindungsgemäß die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des
Stranges in der Kokille von einem bestimmten Maximalwert im Bereich der Formung der Anfangskruste bis zu einem bestimmten
Minimalwert beim Austritt des Stranges aus der Kokille all-
entlang
mählich der Kokillenhöhe geändert wird und die Abzugsgeschwindigkeit
des Stranges aus der Kokille während jedes Ab-
eincm
zugszyklus in Zeitraum, der die Hälfte der Bewegungszeit des Stranges beträgt, von Hull bis zum Maximalwert stufenlos gesteigert und im gleichen Zeitraum stufenlos auf liull herabgesetzt wird·
zugszyklus in Zeitraum, der die Hälfte der Bewegungszeit des Stranges beträgt, von Hull bis zum Maximalwert stufenlos gesteigert und im gleichen Zeitraum stufenlos auf liull herabgesetzt wird·
Zweckmäßig wird die Intensität der Wärmeabgabe vom Strang
in jedem Punkt der Kokillenhöhe nach der Formel
oi s Cl ( h ) ,
H
bestimmt, dabei sind
oL - Wärmeabgabezahl von der Strangoberfläche, (W/m .Grad) ι
h - Kokillenhöhe, auf der die Intensität der Wärmeabgabe bestimmt wird, (m) |
809881/0286
H - gesamte Kokillenhöhe (m);
(χ, - lärfahrungskoeffizient, der vom Strangmaterial abhangt
, (»V/m2.Grad) ;
0 - dimensionsloser krfahrungskoeffizient, der vom Strang·
material abhängt.
Die Abzugsgeschwindigkeit des btranges aus der Kokille
während jedes AbzugsZyklus läßt sich nach der Formel
*t s A0 + ^1 An . cosCnt^ - C n) bei 7k ^ ult £
*** t/Uk+1)
+ ^j An . cos(n C- t - ^)=O bei J (k+1)<iJtr;
bestimmen, dabei sind
Vx. - augenblickliche Abzugsgeschwindigkeit des Stranges
während dessen Bewegungszyklus, (m/s); "'max "" maximale Abzugsgeschwindigkeit des Stranges wäh*
rend dessen Bew* gungszyklus, (m/s);
A - freier Koeffizient der Fourierreihenj
A - Schwingungsamplitude der entsprechenden i'ourier-Harmonischen;
η - natürliche Zahlenreihe 1, 2, 3i 4·...;
Qj 2% - frequenz der Geschwindigkeitsänderung der
Strangbewegung, (s );
T - Periode der Geüchwindigkeitsschwankung bei der Strangbewegung, (s);
T - Periode der Geüchwindigkeitsschwankung bei der Strangbewegung, (s);
t - augenblickliche Zeitdauer des Strangabzugs, (β)| c - Anfangsphase der entsprechenden i'ourier-Harmoni·» \
sehen, (rad);
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K - gerade Zahlenreihe 0, 2, 4, 6...
Bei GuBe!sen kann die Intensität der Wärmeabgabe auf dei
gesamten Kokillenhöhe geregelt werden, wobei die Rrfahrungskoeffizienten
O- und υ im folgenden Bereich gewählt werden»
200 £ Λ ^ 2500
-1,2 5 β· < -0,6.
-1,2 5 β· < -0,6.
Beim Gießen von Hohlsträngen aus Stahl wird die Intensität
der Wärmeabgabe üblicherweise auf der gesamten Kokillenhöhe geregelt, wobei die Krfahrungskoeffizienten Cl und ο
im folgenden Bereich gewählt werdent
1000 < Λ <i 1200
-0,6 < ^ έ -Oil·
1000 < Λ <i 1200
-0,6 < ^ έ -Oil·
Beim Gießen von Hohlstrüngen aus Nichteisenmetallen und
Legierungen läßt sich die Intensität der Wärmeabgabe wirksam auf der gesamten Kokillenhöhe regeln, wobei die Erfahrungskoeffizienten Cl und b im folgenden Bereich gewählt werden
300 ^ CL ^ 1000
-0,7 ^ ί £ -0,5.
-0,7 ^ ί £ -0,5.
In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gießen von Hohlsträngen, enthaltend eine wassergekühlte Kokille,
die über ein Ubergangsgießrohr mit einem Steigrohrsystem verbunden
ist, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Abzug des Stranges nach oben sowie eine Einrichtung zum Schneiden des
Stranges nach Maßlängen, erfindungsgemäß die Kokille in form eines umgestülpten Stumpfkegels ausgebildet/ist} bei welchem
der Durchmesser der . Grund flächen wesentlich
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geringer ale dessen Höhe ist, und welcher im Oberteil einen
zylindrischen Abschnitt aufweist, in dessen Innenfläche eine
Reihe von Bingeussparungen eingearbeitet ist.
Der Durchmesser der durch die Aussparungen gebildeten Torsprünge wird etwas geringer als der Durchmesser der oberen
Grundfläche des Stumpfkegels gewählt und die Übergänge von den Vorsprüngen zu den Aussparungen werden r.tufeni or, r^'taltet.
Zweckmäßig wird die Vorrichtung mit einem abnehmbaren
Schirm versehen, durch welchen die Abkühlungsintensität des
in
Stranges geregelt wird, indem er unmittelbarer Nähe dieser
Stranges geregelt wird, indem er unmittelbarer Nähe dieser
über der Kokille angeordnet ist·
Dadurch wird die Regelung der Wärmeabgabe vom Strang sowie die Steuerung des Prozesses seiner Formung unter Erzeugung
von Metallsträngen von außerordentlich hoher (Qualität ermöglicht·
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Auaführungsbeispielen
mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
einer
Fig. 1 - die Gesamtansicht erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum kontinuierlichen Gießen von Hohlsträngen;
Fig· 2 - einen Axialschnitt durch die Kokille im Bereich
der erfindungsgemäßen Aussparungen·
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Gießen von Hohlsträngen
besteht im folgenden. Das schmelzflüssige Metall wird aus der Gießpfanne 1 (Fig· 1) über ein Steigrohrsystem 2 in eine
wassergekühlte Kokille 5 kontinuierlich gegossen· Die sich
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auf der Arbeitsfläche der Kokille 3 "bildende Hartkruste, die
den Körper des Stranges 4 darstellt, wird mittels einer Abzugseinrichtung 5 im zyklischen Betrieb kontinuierlich nach oben
abgezogen·
Mit dem Austritt des Stranges 4 wird dieaer mittels einer Schneideinrichtung 6 auf Teillängen (Knüppel) geschnitten, die
in einen Speicher (nicht gezeigt) gelegt werden.
tier Abzug des Stranges 4 erfolgt -tiruilf; ±Λ zyklischen
Betrieb Bit einer Periode T. Während der einen Periodenhälfte bewegt sich der Strang 4 relativ zur Kokille 3 und während
der anderen Periodenhälfte ist er unbeweglich relativ
zur Kokille 3,
Bei jedem Bewegungszyklus des Stranges 4 nach oben wird
im unteren Teil der Kokille 3 ein Flächenabschnitt freigelegt,
der der Abzugshöhe des Stranges 4 gleich ist. In diesem Abschnitt
kommt das schmelzflüssige Metall mit der Arbeitsfläche der Kokille 3 1&. Berührung, wodurch eine schnelle Erstarrung
von Metall zustandekommt und eine ^artkruste entsteht, die sich mit dem früher erstarrten Abschnitt verschweißt· Die Intensität
der Wärmeabgabe von der Oberfläche des Stranges 4 in
der Kokille 3 wird von einem bestimmten Maximalwert im Bereich der Formung der Anfangskruste bis zu einem bestimmten Minimalwert
beim Austritt des Stranges 4 aus der Kokille 3 allmählich °n§er Höhe der Kokille 3 geändert·
Im Anfangsmoment der Erstarrung ist die Intensität der
Wärmeabgabe von der Oberfläche des Stranges 4 hoch, die
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Wärmeabgabezahl c*~ der Oberfläche des erstarrenden Stranges
erreicht 16·1Ο^ W/m · Grad. Im weiteren wird die Intensität
der Wärmeabgabe von der Oberfläche des erstarrenden Stranges 4- nach der Formel
H
bestimmt, dabei sind
bestimmt, dabei sind
,^C - Wärmeabgabe zahl von der ßtrangoberf lache, 'JT/a .Gradi
h - Kokillenhöhe, auf der die Intensität der Wärmeabgabe
bestimmt wird, m;
H - gesamte Kokillenhöhe, mi
H - gesamte Kokillenhöhe, mi
OL - Erfahrungskoeffizient, der vom Strangmaterial ab-
2
hängt, W/m ·Urad;
hängt, W/m ·Urad;
O - dimensionsloüer Erfahrungskoeffizient, der vom
Strangmaterial abhängt·
Dabei wird die Abzugsgeüchwindigkeit des Stranges 4- aus
einem der Kokille 5 während jedes Äbzugszyklusίη Zeitraum, der die
Hälfte der Bewegungszeit des Stranges beträgt, von i*ull bis
einen zum Maximalwert stufenlos gesteigert und in gleichen Zeitraum
stufenlos auf WuIl herabgesetzt, wodurch eine starke dynamische
Beanspruchung des zu formenden Stranges 4 vermiudon wird.
Der Abzug des Stranges 4 muß dabei kontinuierlich Im zyklischen
Betrieb mit einer Geschwindigkeitsänderung der Strangbewegung
während eines Zyklus nach der Formel a A0 + J-^1 J^.coaduJfc -^n) bei ik^^t£- /,(kfi)
max
Vt
max
Ö09881/0286
(2)
-zugeführt werden, dabei sind
Vfc - augenblickliche Abzugsgeschwindigkeit des Stranges während
dessen Bewegungszyklus, m/s;
V 11137 - maximale Abzugsgeschwindigkeit des stranges während
V 11137 - maximale Abzugsgeschwindigkeit des stranges während
dessen Bewegungszyklus, m/s;
A- freier Koeffizient der Fourierreihe ;
A^- Schwingungamplitude der entsprechenden Fourier-Harmonischen;
A- freier Koeffizient der Fourierreihe ;
A^- Schwingungamplitude der entsprechenden Fourier-Harmonischen;
η - 1, 2, 3, 4, ...
(j ss 2% - Frequenz der Geschwindigkeitsänderung der Strang-
(j ss 2% - Frequenz der Geschwindigkeitsänderung der Strang-
bewegung, s ;
T - Periode der Geschwindigkeitsschwankung, s;
t - augenblickliche Dauer des Strangabzugs, s;
£_- Anfangsphase der entsprechenden Fourier-Harmonischen, rad; K-O, 2, 4, |5, ...
t - augenblickliche Dauer des Strangabzugs, s;
£_- Anfangsphase der entsprechenden Fourier-Harmonischen, rad; K-O, 2, 4, |5, ...
Zur Ableitung des Gesetzes der Geschwindigkeitsänderung
der Strangbewegung mit einer Genauigkeit von 1 bis 2% sind
fünf Fourier^-Komponenten ausreichend·
fünf Fourier^-Komponenten ausreichend·
Beim Kingießen von Gußeisen in den Hohlraum der Kokille
3 wird die intensität der Wärmeabgabe auf der gesamten Höhe
der Kokille 3 nach der oben angeführten Formel (1) geregelt, wobei die Erfahrungekoeffizieuten (\ und ο im folgenden
Bereich gewählt werden:
der Kokille 3 nach der oben angeführten Formel (1) geregelt, wobei die Erfahrungekoeffizieuten (\ und ο im folgenden
Bereich gewählt werden:
200 *ϊ t-1 ^ 23>OO,
-1,2 < h < -0,6.
-1,2 < h < -0,6.
ÜÜ9 0 81/02Ö6
Ein Strang mit einem Durchmesser von 170 mm und einer
Wanddicke von 14,4 mm, der zur Herstellung von Kolbenringen aus Gußeisen der Zusammensetzung) 3i15% C, 1,7% Si» 1*4^% Un,
0,03% S, 0,45% Pt 0,32% Cr, 0,5% ^i bestimmt ist, wird in ein
in W Kokille mit einer Höhe von 0,25 m folgender eise erzeugte
Die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der Ko
kille 3 nach der Formel
cL = CL ( h )
H
H
geregelt« Die Erfahrungskoeffizienten betragen:
u = 367
S = -0,95.
Das Ergebnis ist in diesem konkreten Beispiel
S = -0,95.
Das Ergebnis ist in diesem konkreten Beispiel
<< = 367( h °95
S72
In der Anfangsperiode der Formung des Stranges 4 beträgt die Wärmeabgabezahl im Bereich der Formung der Anfangskruste
6287 W/m .Grad. Bei dieser Intensität der Wärmeabgabe sinkt
die Oberflächentemperatur des Straxxges von der Erctarrunr.atemperatur
auf 873°C mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 100°C/s ab. Bei der KristalJ isation ira Gußeisen werden
neben Zementit und einzelnen Graphiteinschlüssen Austenitdendriten
gebildet. Bei nachfolgenden BewegungsZyklen des Stranges
4 verlagert sich der genannte Abschnitt in höher gelegene Bereiche der Kokille 3t wo die Intensität der Wärmeabgabe all·
809881/0286
mählich abnimmt· Auf der Höhe h=100 nun beträgt, z.B., die
Wärmeabgabezahl cCr876 W/m .Grad, wodurch optimale Bedienungen
für die Kristallisation im Gußeisen unter Bildung von
Austenitdendriten und Graphiteutektikum geschaffen werden sowie die Zementitbildung verhindert wird. Im oberen Bereich
der Kokille 3, wo die Wärmeabgabezahl nur 300 bis 400 W/m.
Grad beträgt, steigt die °berflächentemperatur des Stranges 4
auf 9800C an, wodurch Bedingungen für den Zerfall von Zementit
geschaffen werden, der in der Außenschicht des stranges 4· bei
der Kristallisation der Anfangskruste entsteht. Der Abzug des Stranges 4 wird ε tau dip; im zyklischen Betrieb mit einer
Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,008 m/s unter Geschwindigkeitsänderung
der Strangbewegung während des Zyklus nach der
Formel
Zt__ =A0+g, A^COe(XUJt -£n) bei Xk^ U t
max
\^ An.cos(n ω t - £n)=0 bei X(k+1) <
U) t 47Γ (k+2)
max
geführt, wobei
geführt, wobei
6,28 s~1
= 0,23; A1 = 0,4005 t A2= 0,2jJ,
= 0,1289; A4= 0,0363; Α
= 0,1289; A4= 0,0363; Α
Die Geschwindigkeitsänderung während des Zyklus ergibt eich aus der Formell
809881 /0286
JJt =0,23+0,4005.cos(6,28t - -^ ) + 0,23.cos(2.6,28t +Jf)
0,032 T"
+0,1289.cos(3.6,28t + ^) + 0,0363.cos(4.6,28t - Jt- ) +
+0,0034.cos(3.6,28t + X) bei 77 k O. 6,28t ^ y (k+1)
*t = 0 bei -7 (k+1) ^ 6,28t - Γ (k+2)
Dadurch wird die Durchführung eines kontinuierlichen
stabilen Gießvorganges ermöglicht und ein gleichwandiger hartgußfreier Strang H mit perlitischer metallischer Matrix
und fein- und mittellamellaren Graphiteinschlüssen im mittigen und inneren Dickenbereich der ätrangwandung erzeugt. In den
Außeumschichten des Stranges mit einer Dicke von 1,3 bis 2,0 mm
ist interdendritischer »Graphit anwesend. Die Haarte ^e^ Gußeisens
beträgt 269 HB, die Bruchfestigkeit 41,^ kp/nni*", die
Dichte 7300 kg/nr . Bei der Bearbeitung von Strängen wurde
kein gußbedingter Ausschuß festgestellt. Alle Werkstücke entsprechen
vollständig den technischen Anforderungen, die an die
Kolbenringe gestellt werden.
Ein Strang mit einem Durchmesser von 102 mm und einer Wanddicke von 14 mm, der zur Herstellung von Zylinderbuchsen
aus Gußeisen der Zusammensetzung: 3,2% C, 1,98>
Si, 0,78% Mn,
0,03% S, 0,23% P, 0,19% Cr, 0,2% Ni, 0,73% Cu vorgesehen ist,
ΘΧΠΘΓ*
wird in Kokille mit einer Höhe von 0,2 m folgender eise erzeugt.
Die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des
809881 /0286
Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der
Kokille 3 geregelt.
Die .Erfahrungskoeffizienten, aus der oben angeführten
Formel (1) betragen»
Ο = 495, $ = -0,87.
Im Ergebnis ist
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 kontinuierlich im zyklischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von
0,014 m/a unter Geschwindigkeitsänderung der Ütrangbewegung
während des Zyklus nach der oben angeführten Formel (2) geführt, wobei
Vmax · °»°56 */a
O) s 6,28 s"1
O) s 6,28 s"1
A0 = 0,23; A1 5 0,4005» A2= 0,23;
A3 = 0,1289; A4 = 0,0363? A5 = 0,0034;
Die Geschwindigkeitsänderung der Bewegung des Stranges
während des Zyklus ergibt sich aus der Formel
Jt = 0,23+0,4005.cos(6,28t - Tl )+0,23.cos(2.6,28t +J )
+0,1289.cos(3.6,28t + -^ )-»-O,O363.cos(4.6,28t -
"T"
+0,0034.cos(5.6,28t +^) bei ik ^ 6,28t ί' Λ (k+1)
J[t =0 bei 7Γ(*+1) <
6,28t < X (k+^)
809881 /0286
Dadurch wird die Durchführung eines kontinuierlichen stabilen Gießvorganges ermöglicht und ein gleichwandiger hartgußfreier
Strang 4 mit perlitischer metallischer Matrix und fein- und mittellamellaren Graphiteinschlüssen ex-zeugt. Die
Härte des Gußeisens beträgt 241 HB, die Bruchfestigkeit 35,8 kp/mm , die Dichte 7285 kg/m . Bei der Bearbeitung von
Strängen wurde kein gußbed,ingter Ausschuß festgestellt. Alle
Werkstücke entsprechen vollständig den technischen Anforderungen,
die an Zylinderbuchsen gestellt werden. Die Verschleißfestigkeit von Buchsen, die durch das zu patentierende Verfahren
hergestellt wurden, ist 2- bis 2,5mal höher als die Verschleißfestigkeit der in herkömmlichen !erfahren erzeugten
Buchsen.
Ein Strang mit einem Durchmesser von 57 mm und einer
Wanddicke von 3,5 mm, der zur Herstellung eines Kanalisationsrohrs
aus Gußeisen der Zusammensetzung 3»52% C, 2,18% Si,
einer 0,72% Mn, 0,03% S, 0,10% P vorgesehen ist, wird in Kokille
in W
mit einer Höhe von 0,15 m folgender aise erzeugt.
mit einer Höhe von 0,15 m folgender aise erzeugt.
Die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der
Kokille 3 geregelt·
Die Erfahrungskoeffizienten aus der oben angeführten Formel (1) betragen:
α = 280; β s -1,15.
Ergebnis ist
809881/0286
280
0,15
Dabei vird der Abzug de3 Stranges 4 kontinuierlich in
zyklischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit "von 0,04 m/s unter Geschwindigkeitsänderung der Strangbewegung
während des Zyklus nach der oben angeführten Formel (2) geführt, wobei
Y = 0.167 m/s
max '
O - 8,48 s""1
A0 = 0,23; A1 = 0,4005; A2 = 0,23; A3 = 0,1289;
A4 = 0,0363; A5 = 0,0034;
Die Geschwindigkeitsänderung der Bewegung des Stranges während des Zyklus ergibt eich aus der Formel:
Jt =0,23+0,4005.cos(8,48t - % )+O,23.cos(2.8,48t +X)+
+0,1289.coe(3^i,i»et + -^ )+0,363.cos(4.e,48t - J" ) ,,
+0,OO34.coe(5.8,46t +^) bei Xk £ 8,48t - X" (k+1)
Jt s 0 bei T(k+1)<
8,48t ^ X (k+2)
Dadurch wird die Durchführung eines kontinuierlichen stabilen Gießvorganges ermöglicht und ein gleichwandigerhartgußfreie»'
Strang 4 mit einer guten Qualität der Innen- und Außenfläche erzeugt· Die Bruchfestigkeit des. Gußeisen* be trägt
29 kp/mm2, die Dichte des Gußeisens 7280 kg/m . Das aus dem
Strang 4 hergestellte fiohr hält einen Viasserdruck von 15 at
809881/0286
es
und gibt dabei keine Leckage und Schwitzwasserbildung.
und gibt dabei keine Leckage und Schwitzwasserbildung.
Beim Eingießen von Stahl in den Hohlraum der Kokille soll
die Intensität der Wärmeabgabe auf der gesamten Höhe der Kokille nach der Formel (1) geregelt werden, wobei die Krfahrung;
koeffizienten CL und t> im folgenden Bereich gewählt werden:
1000έ CL < 12000
Ein Strang mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Wanddicke von 13 vmt der zur Herstellung von Lagerringen aus
Stahl der Zusammensetzung» 1,3% Cr, 1,01% C, 0,33%Si, 0,25%
Mn, 0,015% S, 0,027% P, 0,30% Ni, 0,25% Cu vorgesehen ist,
einer in W
wird in Kokille mit einer Höhe von 0,2 zn folgender eise
erzeugt.
Die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberflüche des
Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der Kokille 3 geregelt.
Die Erfahrungskoeffizienten aus der oben angeführten
Formel (1) betragen:
CL= 4630, ß = -0,43.
Die Änderung der Intensität der Wärmeabgabe ergibt sich
aus der Formel:
0,2
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 kontinuierlich im
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 kontinuierlich im
809881 /0286
zyklischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,011 m/s unter Geschwindigkeitsänderung der Strangbewegung
während des Zyklus nach der oben angeführten Formel (2) geführt, wobei
(J = 6,28 s~1
A0 = 0,23; A1 = 0,4005; A2= 0,23;
A^ = 0,1289; A4= 0,0363; A5 = 0,0034
Die Geschwindigkeitsänderung der Bewegung des Stranges während des Zyklus ergibt sich aus der Formel:
=0,23+0,4005.cos(6,28t - ^ )+0,23.cos(2.6,28t
"2"
O7ü4y
+0,1289,cos(3.6,28t + _Λ_) +0,0363.cos(4.6,28t -
2 _
+0,0034.cos(5.6,28t + T ) bei Ji k ^ 6,28t ^ J~ (k+1)
= O bei X(k+1) - 6,28t 6 % (k+2)
0,045
Dadurch wird die Durchführung eines kontinuierlichen
stabilen Gießvorganges und die Erzeugung von gleichwandigen
Form von
Strängen mit feinkörnigem Gefüge in feinlamollaren Perlit ,
mit einer Härte von 363 HB und einer Dichte von 7ü7O kg/m*
ermöglicht«
Der Stahl zeichnet sich durch physikalischrchemische Homogenität
im gesamten Metallvolumen, durch hohe Reinheit hinsichtlich
nichtmetallischer Einschlüsse sowie durch homogene Verteilung der Karbidphase aus. Die Stränge weisen keine Poro-
809881 /0286
sität und keine anderen Makrofehler auf· Auf der Strangoberfläche fehlt die entkohlte Zone. Bei der mechanischen Bearbeitung
wurde kein gußbedingter Ausschuß festgestellt· Alle Werkstücke entsprechen vollständig den technischen Anforderungen,
die an Lagerringe gestellt werden·
Ein. Strang mit einem Durchmesser von 102 mm und einer
Wanddicke von 7 nun, der zur Herstellung von Wärmestrahlungsrohren
aus Stahl der Zusammensetzung: 0,24% C, 0,87% Si,
0,63% Mn, 16,7% Cr, 18,7% Ni, 2,8% Al, 0,016% S vorgesehen
einer i°
ist, wird in Kokille mit einer Höhe von 0,2 m folgender Weise erzeugt.
Die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des
Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der Kokille 3 geregelt.
Die Erfahrungskoeffizienten aus der oben angeführten Formel (1) betragen:
Q = 3174, fc'= - 0,26,
Die Änderung der Intensität der Wärmeabgabe ergibt sich
aus der Formel:
= 3174( h Γ0»26.
Dabei wird der Abzug des Stranges 4· kontinuierlich im
zyklischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,015 m/s unter Geschwindigkeitsänderung der Strangbewegung
während des Zyklus nach der angeführten Formel (2) geführt, wobei
809881/0286
Z*t -
"'max* 0,06 m/s
CJ= 3,14 s~1
CJ= 3,14 s~1
A0= 0,23; A1= 0,4005; A2= 0,23; Ay= 0,1289;
A^=O,0363; A5=O,0034;
Die (Jeschwindigkeitsänderung der Bewegung des iStrangee
4 während des Zyklus ergibt sich aus der Formel: =0,23+0,4005.cos(3,14t - _^_)+O,23.cos(2.3,14t +J)
+0,1289.cos(3.3,14t + T) +0,0363.cos(4.3,14t -T)
+0,0034.cos(5.3,14t +T) bei Xk £ 3,14t έ 1 (k+1)
"T"
^t = O bei Jf (k+1) ^ 3,14t ^ T (k+2).
0,06 ~
Dadurch wird die Durchführung eines kontinuierlichen
stabilen Gießvorganges und die Erzeugung von gleichwandigen Strängen mit einer guten Außen- und Innenfläche mit einer
Metalldichte von 7660 kg/nr ermöglicht. Der Stahl besitzt ein
Die
Austenitmikrogefüge mit Einschlüssen von Chromkarbid· Warmfestigkeit
bei 90O0C beträgt 0,0b5 g/m2.h, bei 100O0C - 0,087
g/m2. V.bei 110O0C - 0,23 g/m2.h.
Die Bruchfestigkeit beträgt 62,8 kp/mm , relative Dehnung - 32,5%, relative Linschnürung 32,2%, Schlagzähigkeit
1,578 MJ/m2. Bei einer Temperatur von 93O°C beträgt die Bruchfestigkeit
10,4 kp/mm2, relative Dehnung 27,9%, relative
Einschnürung 28%.
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Die aus den Strängen hergestellten Warmestrahlungsrohre
wurden in industriellen Normalisierungsöfen für Stahlgußstücke getestet und arbeiteten im kontinuierlichen Betrieb bei einer
Temperatur von 900°C während 9250 Std.
Ein Strang mit einem Durchmesser von 170 mm und einer
Wanddicke von 8 mm, der zur Herstellung von Wärmestrahlungsrohren
aus Stahl der Zusammensetzung: 0,19% C1 0,82;*>
IHi, 0,61% Mn, 24,6% Cr, 20,0% Ni, 0,010% S vorgesehen ist, wird
einer in W
in Kokille mit einer Höhe von 0,25 m folgender eise erzeugt.
Die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des
Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der
Kokille 3 geregelt.
Die Erfahrungskoeffizienten aus der oben angeführten Formel (1) betragen
A= 5380, 6° = -0,15.
Die Änderung der Intensität der Wärmeabgabe ergibt sich aus der Formel:
cv= 538O(__h_r0'15.
0,25
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 kontinuierlich im
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 kontinuierlich im
zyklischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von
0,027 m/s unter Geschwindigkeitsänderung der «-»tran^bewegung
während des Zyklus nach der oben ungeführten Formel (2) geführt,
wobei:
009f)ÜI/Q286
°'108
= 8,48 s~1
A0= 0,25; A1 = 0,4005; A2= 0,23;
A5=O,1289; A4= 0,0363; A5=O,0034;
T — T · ^- - — "Γ · £ - _ T . c _ ι// . /■ _ _ /2.
Die üeschwindi^keitsanderung der Bewegung des Stranges 4
während des Zyklus ergibt sich aus der Formel:
*=0,23+0,4005.C03(8,4Üt - JL )+0,23.cos(2.8,48t +X) +
+0,1289.cos(3.8,48t + _£_)+0,0363.coa(4.8,48t -
+0,0034.cos(5.8,48t + ■ '* ) bei Xk ^. 8,48t £ X
J[t =0 bei J(k+1)/8,48t ά Τ (k+2)
0,108 ~~
Damit wird die Durchführung eines kontinuierlichen stabilen Gießvorganges und die Erzeugung von gleichwandigen
Strängen mit einer guten Außen- und Innenfläche ermöglicht. Das Mikrogefüge des Stahls besteht aus Polyedern dir j-i?cüt—
lösung und der Chromkarbide, die sowohl innerhalb des Korneo,
als auch an dessen Grenzen liefen. Die Warmfestigkeit bei
9000C beträgt 0,058 g/m2.h, bei 10U0°C 0,078 g/m2.h und bei
11000C 0,19 g/m2.h.
Die aus den Strängen hergestellten Wärmestrahlungsrohre wurden in industriellen Normalisierungsöfen für Stahlgußstücke
getestet und arbeiteten im kontinuierlichen Betrieb bei einer Temperatur von 9,50° während 11750 Std.
Beim Eingießen von Nichteisenmetallen und Legierungen
H Ü S) B ö 1 / 0 2 0 6
in den Hohlraum der Kokille 3 soll die Intensität der Wärmeabgabe auf der gesamten Höhe der Kokille 3 nach der Formel
(1) geregelt werden, wobei die Erfahrungskoeffizienten C\ und
im folgenden Bereich gewählt werden: 300 - a ^ 10000,
-o,7 <
ι; ^ -0,3.
Beispiel 7·
Ein Strang mit einem Durchmesser von 89 mm und einer
Ein Strang mit einem Durchmesser von 89 mm und einer
Wanddicke von 27 mm aus Bronze der Zusammensetzung: 4,7%
einer 5,13% Zn, 4,9% Pb, fiest - Cu, wird in Kokille mit einer
in W
Höhe von 0,2 m folgender eise erzeugt,
Höhe von 0,2 m folgender eise erzeugt,
Dio Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche dee
Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der
Kokille 3 geregelt.
Die Erfahrungskoeffizienten aus der oben angeführten
Formel (1) betragen:
α= 680, I= -0,37.
Die Änderung der Intensität der Wärmeabgabe ergibt sich aus der Formel:
öl = 680 (_h_)-°»57.
0,2
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 kontinuierlich im
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 kontinuierlich im
zyklischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,008 m/s unter Geschwindigkeitsänderung der ^trangbewegung
während des Zyklus nach der oben angeführten Formel (2) geführt, wobei
809881/0286
6)= 3,14 s~1
Ao=0,23| A1= 0,4005} A2= 0,2J;
A3= 0,1289; A4= 0,0363; A5- 0,0034}
Die Geschwindigkeitsänderung der Bewegung des Stranges
4 während des Zyklus ergibt sich aus der formel:
It =0,23+0,4005.cos(3,14t - % )+0,23.cos(2.3,i4t + X) +
0,032 ΊΓ
+0,1289.cos(3.3,14t + Tl ) +0,0363.cos(4.3,14t - -k ) +
+0,0034fcos(5.3,14t + Γ ) bei 7/k ^ 3,14t ^ >7 (k+1)
h =0 bei 7T(k+1) ^ 3,1^t ü ^ (k+2)
Damit wird die Durchführung eines kontinuierlichen stabilen Gießvorganges und die Erzeugung von gleichwandigen
Strängen mit dichtem feinkristallinem Gefüge ermöglicht. Die Stranghärte beträgt 87 HB, die Dichte 8710 kg/m^, die
Bruchfestigkeit 32 kp/mm .
Bei der mechanischen Bearbeitung wurde kein gußbedingter Ausschuß festgestellt.
Ein Strang mit einem Durchmesser von 101 mm und einer Wanddicke von 3,1 nun aus Aluminium der Zusammensetzung:
99,99%A1, 0,003% Si, 0,003% Fe, 0,002% Cu, 0,002% Zn wird
einer in ^
in Kokille mit einer Höhe von 0,2 m folgender eise erzeugt.
809881/0286
Die Intensität der Wärmeabgabe v^n der Oberfläche dea
Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesagten Höhe der
Kokille 3 geregelt.
Die Erfahrungskoeffizienten aus der oben angeführten
Formel (1) betragen
a = 890, b = -0,63.
Die Änderung der Intensität der Wärmeabgabe ergibt sich
aus der Formel:
Dabei wird der Abzug den Ctranges 4 kontinuierlich in w
lischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,02A- m/s unter Geschwindigkeitsänderung der Strangbewegung
wahrend des Zyklus nach der oben angeführten Formel (2) gefuhrt, wobei
Vmax 3 °'°59 "i8
CJ =6,28 a"*1
A0 = 0,23; A1 = 0,4005; A2 * 0,23;
A3 s 0,1289; A4 = 0,0363; A5 * 0,0034;
C Jt c TC I* F 7Ϊ f Jl
Die Geachwindigkeiteanderung der Bewegung des Stranges
4 wahrend dee Zyklus ergibt sich aus der Formel:
•»r
= O,23+0,4005.cos(6,28t - -~- )+O,23.cos(2.6,28UJ)♦
♦0,1289.cos(3.6,28t ♦ — )+O,O363.coa(4.6,28t -4-O,OO34.cos(5.6,28t + —-) tei Jk ^ 6,28t
= O bei ^(k+1) ^ 6,28t
809881 /0286
Damit wird die Durchfuhrung eines kontinuierlichen
stabilen Gießvorganges und die Erzeugung von gleichwandigen
2 einer Bruchfestigkeit von 19 kp/mm und einer Dichte von
2700 kg/nr ermöglicht.
Bei einer mechanischen Bearbeitung wurde kein gu.bedingter Ausschuß festgestellt.
Ein Strang mit einem Durchmesser von 103 mm und einer
Wanddicke von 12 mm aus messing der Zusammensetzung 57% Cu,
G i TlCC*
41,7% Zn, 1,336 Pb wird in '.. Kokille mit einer Hohe von 0,2m
W
in folgendex eise erzeugt.
Die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberflache des
Stranges 4 in der Kokille 3 wird auf der gesamten Höhe der Kokille 3 geregelt.
Die Erfahrungskoeffizienten aus der oben angeführten
Formel (1) betragen
a* 950, ßn -0,5.
Die Xnderung der Intensität der Wärmeabgabe ergibt sich
aus der Formel:
d = 950(-Jj^r-)-0'5.
Dabei wird der Abzug des Stranges 4 Kotlnuierllch la
809881/0286
-χ-
zyklischen Betrieb mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von
0,0237 m/s unter Geschwindigkeitsänderung der Strangbewegung
während des Zyklus nach der oben angeführten Formel (2) geführt, wobei
Vmax= °»096 "S*
OJ = 5|026 s"1
OJ = 5|026 s"1
A0= 0,23; A1= 0,4005; A2= 0,231
A?=0,1289i A4= 0,0363; A5= 0,0034j
Die Geschwindigkeitsänderung der Bewegung des Stranges if während des Zyklus ergibt sich aus der Formelt
*t =0,23+0,4005.coeC5,026t - %_ )+0.23.cos(2.5.026t +%
0,096 2~
+0,1289.cosC3.5,026t + % )+0,0363.cos(4-.5,026t -J) +
+0,0034-.cosC5.5,026t + Ti ) bei JIk ^ 5,026t Lk Ck+1)
0 bei jTCk+Di 5,026t £ T
Damit wird die Durchführung eines kontinuierlichen stabilen Gießvorganges ermöglicht und ein gleichwandiger
Strang mit dichtem Gefüge erzeugt, das aus ^ - und b »Kristallen
länglicher Form besteht.
Die Härte beträgt 104 HB, die Dichte 8380 kg/m5, die
Bruchfestigkeit 55 kp/mm2.
Bei der mechanischen Bearbeitung wurde kein gußbedingter Ausschuß festgestellt«
DieerfindungsRemäße Vorrichtung zur Durchführung des '
809881/0286
Verfahrens zum Gießen von Hohlsträngen enthält eine wassergekühlte Kokille 3 (*'ig. 1)i deren Innenfläche sich
nach oben ausweitet, d.h. in Form eines umgestülpten Stumpfkegels ausgebildet ist, bei dem der Durchmesser D2 der oberen
Grundfläche größer als der Durchmesser D^ der unteren Grundfläche
ist. Der Oberteil der Kokille 3 weist einen zylindrischen Abschnitt 7 auf und ist mit Ringaussparungen 8 mit einem
Durchmesser D, versehen. Der Durchmesser D1+ der durch die
Aussparungen gebildeten Vorsprünge 9 ist etwas geringer als
der Durchmesser D2 der oberen Grundfläche des Stumpfkegeis,
wobei der Übergang von den Aussparungen 8 zu den Vorsprüngen 9 zügig gestaltet ist. Der Durchmesser D^, D2 jeder
der Grundfläche des Stumpfkegels ist wesentlich geringer als die Höhe H der Kokille 3.
Die Kokille 3 ist an ein Steigrohrsystem 2 über ein einsetzbares Verbindungsgießrohr 10 angeschlossen, das aus
feuerfestem Material gefertigt ist. Über der Kokille 3 sind abnehmbare Schirme 11 zur Änderung der Abkühlungsgeschwindigkeit
des Stranges 4 außerhalb der Kokille 3» eine Abzugseinrichtung 5 sowie eine Schneideeinrichtung 6 angeordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum kontinuierlichen
Gießen von Hohlsträngen und die Vorrichtung zu dessen
mit
Durchführung werden Gießvorgang sowie Formung des
Durchführung werden Gießvorgang sowie Formung des
am en
Stranges an Hand der meist verbreiteten Herstellungsweise von Hohlsträngen aus Gußeisen veranschaulicht. Das flüssige Gußeisen wird aus der Gießpfanne 1 (*ig. 1) über das Steigrohr-
Stranges an Hand der meist verbreiteten Herstellungsweise von Hohlsträngen aus Gußeisen veranschaulicht. Das flüssige Gußeisen wird aus der Gießpfanne 1 (*ig. 1) über das Steigrohr-
809881 /0286
system 2 und das Verbindungsgießrohr 10 in die Kokille 3 kontinuierlich
gegossen. Die auf der Innenfläche der Kokille entstehende Hartkruste 4 wird im vorgegebenen Zyklus mittels
der Abzugseinrichtung 5 kontinuierlich nach oben abgezogen« Beim Austritt des Stranges auf die vorgegebene Länge über
d ie Abzugseinrichtung 5 wird dieser mittels der Schneidein—
richtung 6 auf Maßlän^en (Knüppel) periodisch geschnitten, die in einen Speicher gelegt werden (in Fig. nicht gezeigt)·
Bei jedem Bewegungszyklus des Stranges 4 nach oben wird
im unteren Teil der Kokille 3 ein Flächenabschnitt freigelegt, der der Abzugshöhe des Stranges gleich iüt. Dabei kommt das
flüssige Metall mit der Innenfläche der Kokille 3 in Berührung, wodurch eine schnelle Abkühlung dcs'Uetall) zuutandekommt
und eine Hartkruste gebildet wird, die sich mit dem früher erstarrten Abschnitt verschweißt. Im Anfangsmoment der Erstarrung
gibt es zwischen dem Strang 4 und der Oberfläche der Kokille 3 praktisch keinen Spalt* Dadurch ist die Intensität
der Wärmeabgabe von der Strangoberfläche sehr hoch und die Wärme ab gäbe zahl beträgt 6.10 Λ'/m .,Grad. Bei dieser Intensität
der Wärmeabgabe sinkt aie überflächentemperatur des Stranges
4 von der Erstarrunostenip.H-atur auf 800° bis 7bO°C
mit einer Geschwindigkeit von über 100°C/s schroff ab. Bei der Kristallisation im Gußeisen worden neben Zementit und
einzelnen Graphiteinachlüssen Austenitdendrite gebildet. Beim nachfolgenden Bewegungszyklus des stranges 4 verlagert
sich der genannte Abschnitt in höher gelegene Zonen, wo zwischen der Oberfläche des otranges 4 und der Kokille 3 infolge
809881 /0286
der Vergrößerung des Durchmessers der Kokille 3 sowie der Schrumpfung des erstarrenden Metalls ein Luftspalt 12 entsteht·
Durch die Vergrößerung des Durchmessers der Kokille 3 Bewegungsrichtung des Stranges 4 wird ein für jeden Querschnitt
der Kokille 3 bestimmter Spalt 12 gebildet, wodurch eine vorgegebene Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche
des Stranges während der gesamten Dauer seiner Formung gewährleistet wird· Außerdem werden durch den Spalt 12 die
Reibungskräfte zwischen der erstarrten Kruste und der arbeitsfläche
der Kokille 3 bedeutend verringert· Im mittleren Bereich der Kokille 3 verringert sich die Wärmeabgabezahl auf
(3-1)»10^ W/m .Grad, wodurch optimale Bedingungen für die
Kristallisation im Gußeisen unter Bildung von üustenitdendri—
ten und Graphiteutektikum geschaffen werden sowie die Zementit· bildung verhindert wird. Im oberen Bereich der Kokille 3» wo
der Spult 12 zwischen dem Strang 4 und der Kokille 3 durch die Aussparungen 8 wesentlich erweitert wird, sinkt die Wärmeabgabezahl
auf 0,3.1Cr A/m .Grad ab. Dadurch steigt die Temperatur
der Außenfläche des Stranges 4 auf 920 bis 9800C an,
wodurch Bedingungen für den Zerfall von Zementit geschaffen werden, der in den Außenschichten des Stranges 4 bei der
Kristallisation der Anfangskruste entsteht. Dabei verhindern die zwischen den Aussparungen 8 liegenden kingvorsprünge 9
das Verwerfen des Stranges, welche über diese gleitet. Durch
stoßfreien
den übergang von den Aussparungen 8 zu den /oraprün-
den übergang von den Aussparungen 8 zu den /oraprün-
IH JA^:
gen 9 wird die allmähliche Änderung der Intensität der Wärmeabgabe
gewährleistet sowie die Beschädigung der Kokille 3 vermieden. Beim Austritt aus der Kokille 3 weist d^r Strang 4
eine Temperatur von ca, 950 C auf und der Zementitzerfall geht
weicer. Die Abkühlung des Stranges außerhalb der Kokille auf eine Temperatur von 6700C bis 72O°C erfolgt an der Luft
mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit yon 0,9 bis 1,1°C/s bzw. von 0,4 bis 0,6°C/s, was durch die Anordnung des Schirmes
11 über der Kokille 3 erreicht wird, oder mit einer Geschwindigkeit
von 2 bis 20°C/s, was durch Zwangskühlung gewährleistet wird·
Im ersten Fall weiet der Strang perlitisches Gefüge, im
zweiten - ferrit-perlitisches Gefüge und im dritten - Bainit-, Sorbit-, Troostit- bzw« Martensitgefüge auf·
•"Damit wird ein hartgußfreier Strang mit vorgegebenem
Gefüge der metallischen Matrix und fein- und mittellamellaren
Graphiteinschlüssen im mittigen und inneren Dickenbereich der Strangwandung erzeugt. In den Außenschichten des
Stranges mit einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm ist interdendritische^
Graphit anwesendt der jedoch im bereich der Zugabe
für mechanische Bearbeitung liegt.
Ein zu großer Spalt zwischen dem Strang und der Kokille führt zum Anschmelzen der erstarrten Kruste sowie zu deren
•Abreißen. Bei einem kleinen Spalt werden die notwendigen
Bedingungen für die Gußeisenkristallisation ohne Zementitbildung nicht geschaffen. Die Höhe der Kokille steht in direkter
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Abhängigkeit vom Durchmesser des zu erzeugenden Stranges. Eine
zu große Höhe führt zur Unterkühlung des Metallbades in der Kokille und zur Bildung von "Brücken". Bei zu geringer
Höhe der Kokille wird die Herstellung von ^trän^en mit vorgegebener
Dicke nicht ermöglicht.
Der Abzug des Stranges in der vorgegebenen Betriebsweise
gewährleistet eine zügige Geschwindigkeitserhöhung in der Strangbewegung während eines Zyklus von im 11 bis zum Maximal-
zu
wert, wodurch starke dynamische Beanspruchung der erstarrenden
Kruste vermieden wird.
Somit werden durch die vorliegende Erfindung die meist
verbreiteten Gußfehler wie Schrumpf- und Gasporösltät, nichtmetallische
Einschlüsse, Gasblasen, Gefügeabweichungen usw.
beseitigt. Die Regelung der Wärmeabgabe von dem erstarrenden und abkühlenden Strang gestattet es, den Prozeß seiner Formung
zu steuern und einen Strang mit vorgegebenen Gefüge und physikalisch-mechanischen Eigenschaften zu erzeugen. Das
Verfahren und die Vorrichtung gewährleisten eine hohe Arbeitsproduktivität (die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges
kann 0,5 d/s betragen), lassen sich leicht mechanisieren und
automatisieren sowie zu Mehrfachstranggießanla^en vereinigen,
verringern wesentlich die Arbeitsintensität bei der Strangerzeugung und sichern eine hohe Produktionskultur, da dabei
die Herstellung von Formen und Kernen, Aufschlagen, Gußputzen usw, entbehrlich werden.
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L e e r s e i t e
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Hohlstränger, welches das Eingießen von Metall in den Hohlraum einer gekühlten Kokille über ein Steigrohrsystem sowie den r,-"mdifon zyklischen Abzug der an der Kokillenwand erstarrenden Kruste, die den Strang bildet, nach oben umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Wärmeabgabe von der Oberfläche des Stranges (4) in der Kokille (3) von einem bestimmten Maximalwert im Bereich der iormung der Anfangskruste bis zu einem bestimmten Minimalwert beim Austritt des Stranges (4) aus derentlang
Kokille (3) allmählich dur Kokillenhöhe geändert wird und daß die Abzugsgeschwindigiteit des Stranges (4) aus der Kokille» (3) während jedes Abzugszyklus im Zeitraum» der die Hälfte der Bewegungszeit des Stranges (4) beträgt, von Null bis zum Maximalwert stufenlos gesteigert und im gleichen Zeitraum stufenlos auf Null herabgesetzt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie Intensität der Wärmeabgabe vom Strang (4) in jedem Punkt entlangder Höhe der Kokille (3) nach der Formel dt = α *bestimmt wird, dabei sindcL - Wärmeabgabezahl von der Oberfläche des Stranges (4),Wm2. Grad);h - Höhe der Kokille (3)» auf der die Intensität der Wärmeabgabe bestimmt wird, (m);B09881 /0286H - gesamte Höhe der Kokille (3), (m) ;(X- .Erfahrungskoeffizient, der vom Material des Stranges (4) abhängt, (W/m2.Grad);I - dimensionsloser Krfahrungskoeffizient, der vom Material des Stranges (4) abhängt.oder3· ^erfahren nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges (4) aus der Kokille (3) während jedes Abzugszyklus nach der Formelt = A + *—a A^.cosin U) t -£ _) bei jlk £: i<-1 *- TC (k+1> ·»»— ο n=1 τι <- n' j — ^ \ τ *^t = A + ^3j An.cos(n<u) t -£n)=0 bei ^(k+1)£^t Ir ^"(k+2)max
bestimmt wird, dabei sindV. - augenblickliche Abzugsgeschwindigkeit des Stranges während dessen Bewegungszyklus, (m/s) ;~\T - maximale Abzugsgeschwindigkeit des Stranges (4) während maxdessen Bewegungszyklus, (m/s) ;
▲ - freier Koeffizient der Fourierreihen; A - Schwingungsamplitude der entsprechenden Fourier-Harmonischen;η - natürliche Zahlenreihe 1, 2, 3t 4» ...; Os 2 1Γ - Frequenz der Geschwindigkeitsänderung in derStrangbewegung,(s~ );
T - Periode der Geschwindigkeitsschwankung in der Bewegung des Stranges (4), (s);t - augenblickliche Dauer des Abzugs des Stranges (4), (s); £ - Anfangsphase der entsprechenden Fourier-Harmonischen, (rad);809881 /0286E - gerade Zahlenreihe O, 2, 4, 6,·.· ·4. Verfahren zum Gießen von Hohlsträngen aus Gußeisen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Wärmeabgabeen 8S1Ir gesamten Höhe der Kokille O) geregelt wird, wobei die Erfahrungskoeffizienten (X und I im folgenden Bereich gewählt werdent200 < a ^ 2500^ <, -0,6.
5· Verfahren zum Gießen von Hohlsträngen aus Stahlnach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätentlang
der Wärmeabgabe der gesamten Höhe der Kokille (3) geregelt wird, wobei die Erfahrungskoeffizienten & und & im folgenden Bereich gewählt werden:1000 ^: CL ^ 12000-0»6 < $ ^ -0,1.
6. Verfahren zum Gießen von Hohlsträngen aus Wichteisenmetallen ^nd Legierungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-entlang net, daß die Intensität der Wärmeabgabe der gesamten Höheder Kokille (3) geregelt wird, wobei die Erfahrungskoeffizienten (X und b im folgenden Bereich gewählt werden: 300 4a^ 100007· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum kontinuierlichen Gießen von Hohlsträngen nach Anspruch 1, enthaltend eine mit Längsnuten auf der Innenfläche versehene gekühlte Kokille, die über fin Verbindungsgießrohr an ein809881/0286Steigrohrsystem angeschlossen ist, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Abzug des Stranges nach oben sowie eine Einrichtung zum Schneiden des Stranges nach Maßlängen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille O) in Form eines umgestülpten Stumpfkegeis ausgebildet ist, bei dem der Durchmesser (D^, D2) jeder der Grundflachen wesentlich geringer als dessen Höhe (H) ist, und im Überteil einen zylindrischen Abschnitt (7) aufweist, in dessen Innenfläche eine Keine von Ringaussparungen (8) eingearbeitet ist,8. Vox-richtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D^) der durch die Aussparungen (8) gebildeten Vorsprünge (9) etwas geringer als der Durchmesser (Dp) der oberen Grundfläche des Stumpfkegele iüt.9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß die Übergänge von den Vorsprüngen (9) zu den Aussparungenstufenlose
(8) gestaltet sind·10. Vorrichtung nach Ausbruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem abnehmbaren Schirm (11) versehen ist, durch welchen die Abkühlungsintensität des Stranges (4) geregeltwelcher in
wird, und unmittelbarer Wähe über der Kokille (3)angeordnet ist.809881/0286
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US05/813,010 US4146079A (en) | 1977-07-05 | 1977-07-05 | Process and apparatus for continuous casting of hollow ingots |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2727868A1 true DE2727868A1 (de) | 1979-01-04 |
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ID=25211210
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19772727868 Ceased DE2727868A1 (de) | 1977-07-05 | 1977-06-21 | Verfahren zum kontinuierlichen giessen von hohlstraengen und vorrichtung zu dessen durchfuehrung |
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| US (1) | US4146079A (de) |
| DE (1) | DE2727868A1 (de) |
| FR (1) | FR2400978A1 (de) |
| GB (1) | GB1562003A (de) |
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| FR2400978A1 (fr) | 1979-03-23 |
| FR2400978B1 (de) | 1980-06-06 |
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