DE2908795A1

DE2908795A1 - Verfahren zum stranggiessen von metall im elektromagnetischen feld und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2908795A1
Application number: DE19792908795
Authority: DE
Inventors: Eduard Konstantino Belebaschev; Nikolai Andreevitsch Gordeev; Jury Pavlovitsch Ignatiev; Vladimir Arsentievitsc Korytov; Dmitry Petrovitsch Lovcov; Orlovskoi Oblasti Mtsensk; Aleksei Viktorovitsch Novikov; Boris Pavlovitsch Platunov; Anatoly Stepanov Tertischnikov
Original assignee: GOSUDARSTVENNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT SPLAVOV I OBRABOTKI CVETNYCH METALLOV GIPROCVETMETOBRABOTKA; MCENSKIJ FILIAL GOSUDARSTVENNOGO NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKOGO I PROEKTNOGO INSTITUTA SPLAVOV I OBRABOTKI CVETNYCH METALLOV GIPROCVETMETOBRABOTKA; GNI PI SPLAVOV TSVET METALL; MTSENSKY GNI
Current assignee: GOSUDARSTVENNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT SPLAVOV I OBRABOTKI CVETNYCH METALLOV GIPROCVETMETOBRABOTKA; MCENSKIJ FILIAL GOSUDARSTVENNOGO NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKOGO I PROEKTNOGO INSTITUTA SPLAVOV I OBRABOTKI CVETNYCH METALLOV GIPROCVETMETOBRABOTKA; GNI PI SPLAVOV TSVET METALL; MTSENSKY GNI
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1979-09-13
Also published as: SE7901922L; GB2020211A; SE436979B; IT7920887A0; IT1188778B; DE2908795C2; GB2020211B

Description

-7- 2303795

VEEFAHEEN ZUM STBANGGIE3SEN VOF METALL IM EtEEIKOMAGKETISCHEN EELD UMD ANLAGE ZUR DÜECHFÜHEUNG DES VEEFAHEENS

Die Erfindung betrifft das Hüttenwesen, konkreter gesagt, Verfahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld und Anlagen zur Durchführung dieser Verfahren. Lie Erfindung bezweckt eine Erweiterung des Sortimentes von Metallen, die nach dem vorliegenden Verfahren in Stränge gegossen werden.

Besonders wirksam ist die vorliegende Erfindung bei der Herstellung der Stränge nach einem kontinuierlichen (Stranggußverfahren) oder»einem diskontinuierlichen Gießverfahren unter der Formausbildung des flüssigen Teils des Stranges durch ein elektromagnetisches Feld einer Induktionsspule beim Gießen der Stränge aus hochschmelzenden und leicht oxydierbaren Metallen und Legierungen, die an der Oberfläche des flüssigen Metalls keine geschlos ene dichte und feste oxydische Schutzschicht ähnlich der Oxydschicht von Aluminium und des-

909837/0748

sen Legierungen bilden sowie auch aus Legierungen, die Legierungskomponenten mit einem hohen Dampfdruck enthalten, bei denen an die Qualität der Seitenfläche und die chemische Zusammensetzung erhöhte Forderungen gestellt werden. Außerdem kann die Erfindung zur Herstellung der Gußblöcke beim Umschmelzen der selbstverzehrenden Elektroden verwendet werden.

Verfahren und Anlagen zum Stranggießen von Metallen, die die Herstellung von Strängen mit einem beliebigen Querschnitt unter der Verwendung des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule gewährleisten, welche die Holle eines kontafcblosen Formers des flüssigen Teils des Stranges erfüllt, bei direkter und intensiver Abkühlung der Seitenfläche des Stranges, sind beispielsweise aus den Urheberscheinen Hrn. 328037 und 283615 bekannt, die in der UdSSH erteilt wurden.

Die praktische Durchführung des Gießens von Strängen aus Aluminium und einer Eeihe von dessen Legierungen im elektromagnetischen feld hat bedeutende Vorteile dieses Gießverfahrens gegenüber dem Verfahren zum Gießen von Strängen in Anlagen mit einer üblichen zwangsgekühlten Gleitkokille nachgewiesen. Dabei werden Stränge mit einer Seitenfläche von hoher Qualität und einer gleichmäßigen chemischen Zusammensetzung über den Querschnitt des Stranges sowie auch mit einem gleichmäßigen kristallinen Gefüge hergestellt, wodurch die Technologiegerechtheit bei der nachfolgenden plastischen Be-

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

~⁹~ 290^;V795

handlung der Stränge bedeutend erhöht und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften der Legierungen verbessert werden.

Me bekannten Verfahren zum Stranggießen von Metallen im elektromagnetischen leid und Anlagen zur Durchführung dieser Verfahren ermöglichen jedoch das Gießen der Stränge von einer relativ hohen Qualität der Oberfläche nur aus Metallen und Legierungen, die an der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges eine geschlossene dichte und feste Schutzoxydschicht ähnlich der Schutzschicht beim Gießen von Aluminiumsträngen bilden. Diese Schutzoxydschicht trägt zum Aufrechterhalten der Säule des flüssigen Teils des Stranges bei einer geringen Zunahme ihrer Höhe d.h. des hydrostatischen Drukkes derselben oder bei einer geringen Änderung der andexen technologischen Parameter des Gießens und der Kristallisation. z.B„ bei der Änderung der Senkgeschwindigkeit des Untersatzes mit dem Strang, bei Stoßen, Zittern des Untersatzes und Änderung der Kristallisations^geschwindigkeit bei.

Ls besteht eine Beihe von hochschmelzenden Metallen sowie auch von hochlegxerten Legierungen mit leicht verdampfenden und leicht oxydierenden Komponenten. Beim Gießen solcher Metalle im elektiomagnetischen Feld findet eine bedeutende Erregung der flüssigen Zone des Stranges statt, die durch intensive konvektive Ströme der Schmelze innerhalb der flüssigen Zone des Stranges und durch die vertikale Aufsteigung

909 8 3 7/0748
ORIGINAL INSPIOTiS

der Bläschen infolge der Sublimation der Legierungskomponenten hervorgerufen wird· Der Abfluss von Schlacken- und Oxydeinschlüssen, die eine örtliche ungleichmässige Zusammenwirkung mit dem elektromagnetischen Feld hervorrufen sowie die intensive Erregung der Oberfläche der flüssigen Zone des Stranges ermöglichen es nicht, falls keine Unterdrückung derselben verwirklicht wurde, den Prozess der Formausbildung und der Kristallisation der Seitenfläche der flüssigen Zone des Stranges zuverlässig zu stabilisieren und folglich Stränge von hoher Qualität herzustellen· Die intensive Erregung der flüssigen Zone des Stranges, insbesondere des oberen Teils desselben ermöglicht es ausserdem nicht, mit ausreichender Genauigkeit die Höhe der flüssigen Zone des Stranges beim Giessen der genannten Legierungen zu kontrollieren·

Ss ist bekannt, dass die Änderung der Höhe der flüssigen Zone des Stranges proportionale Änderungen der Dimensionen des Querschnittes desselben hervorruft· Wenn die Höhenstufe der flüssigen Zone den Kennwert derselben bedeutend übersteigt, führt das zu einer Störung des Giessprozesses· Diese Besonderheiten der lOrmausbildung und der Kristallisation nach den bekannten Giessverfahren in den Anlagen zur Durchführung dieser Verfahren kommen noch negativer beim Giessen von schweren Bunt- und i'-isenmetallen und Legierungen zur Geltung, die an der Ober fläche der Schmelze keine geschlossene dichte und feste Oxydschicht bilden, welche dem elektromagnetischen Feld der Induktionsspule hilft, die Säule der flüssigen Zone des Stranges aufrechtzuerhalten und ein Zeriliessen derselben bei einer Zu-

909837/0748

nähme der Höhe des flüssigen Teils des Stranges, die mehr als um 20% die Nennhöhe übersteigt, zu verhindern. Folglich muß man den linfluß der Erregung des flüssigen Teiles des Stranges auf den Prozeß der Formausbildung und der Kristallisation des Metalls vermindern, sowie ein Wandern von Cbcydhäute^,a und Schaum von dem oberen Teil der flüssigen Zone des Stranges auf die Seitenfläche desselben verhindern.

Die erwähnte Beschränkung auf die Anwendung der bekannten Gießverfahren und der Anlagen zu deren Durchführung ist durch eine hohe Empfindlichkeit des Prozesses der Formgestaltung gegenüber den geringen Änderungen der technologischen Parameter des Gießens und der Kristallisation von Metall des Stranges bedingt. Auf diese Weise stellt die hohe Empfindlichkeit des Prozesses der kontaktlosen Formausbildung des flüssigen Teils des Stranges durch ein elektromagnetisches Feld einer Induktionsspule eine der Hauptschwierigkeiten dar, die bei der Durchführung des bekannten Verfahrens entstehen, bei dem Stränge von hoher Qualität aus den hochschmelzenden und leicht oxydierenden Metallen und Legierungen nicht erhalten werden können, die an der Oberfläche des flüssigen Teils des Metalls keine geschlossene dichte und feste Oxydschicht, wie hei Aluminium und einerReihe von dessen Legierungen,bilden.

Dieser Fachteil des bekannten "Verfahrens ist durch die Schwierigkeiten bei der Sicherung der automatischen Stabilisierung der Eesultierenden der elektromagnetischen Kräfte

909837/0748

des Induktxonsspulenfeldes, welches den flüssigen Teil des stranges formt, des hydrostatischen Druckes der Schmelze über die Höhe des flüssigen Teils des Stranges sowie auch dadurch bedingt, daß die erforderliche wenig träge automatische Korrektion des Prozesses der Formausbildung des flüssigen

Teils des Stranges bei der Änderung der technologischen Parameter des Gießens und der .kristallisation, insbesondere beim Gießen von hochschmelzenden Metallen und Legierungen feht.

hs wurde festgestellt, daß eine Vergrößerung der Höhe des flüssigen Teils des Stranges beispielsweise nur um 3 bis 5 mm entsprechende Änderungen des Querschnittes des flüssigen Teils des Stranges hervorruft, Bei einer größeren Störung des .Kräftegleichgewichtes des hydrostatischen Druckes und des Druckes des elektromagnetischen leides wird der Gießprozeß nicht stattfinden. Schwankungen der Höhe des flüssigen Teils des Stranges oder der elektrischen Parameter des elektromagnetischen Formgebers sowie auch eine Änderung der Abzugsgeschwindigkeit beim Abziehen des Stranges beeinflußen besonders negativ die Qualität des Stranges beim Gießen von schweren hochschmelzenden Metallen und Legierungen, die auf der Oberfläche

bei

keine geschlossenen festen und dichten Gxydschichten, wie^Legierungen auf der Basis von Aluminium bilden, welche Oxydschichten zum Stabilisieren des Prozesses der lOrmausbildung des·

909837/0748

flüssigen Teils des Stranges beitragen.

Die dem Aluminium und einer Heine von seinen Legierungen ähnlichen Metalle erfordern keinen guten Wärmeschutz und keinen Schutz gegen die Codierung des flüssigen Teils des Strangmetails, weil die feste und dichte Oxydschicht, die sich auf der Oberfläche des flüssigen Teils des Strangmetalls bildet, die Schmelze gegen die Oxydation und gegen die Berührung mit der Luft zuverlässig schützt und folglich die Bildung von schlacken und Oxyden in Form, eines Schaumes bei einer geringen Überhitzung des Metalls vor dem Eingießen desselben verhindert.

Metalle und Legierungen mit einer relativ hohen Schmelz— und Kristallisationstemperatur, die sich leicht oxydieren lassen, lösen diese Oxyde nicht auf und bilden auf der Oberfläche des flüssigen Teils des Strangmetalls keine schützende Oxydschicht, wie es bei Aluminium und einer ßeihe von seinen Legierungen der lall ist. Bei diesen Metallen und Legierungen bildet sich außerdem schnell eine dünne Kruste des erstarrten Metalls am Meniskus der flüssigen Zone des Stranges, die durch konvekiiive Ströme der Schmelze gerissen und zusammen mit Schlacken- und festen Oxydeinschlüssen auf die Seitenfläche des flüssigen Teils des Strangmetalls übertragen wird, wobei

bildung
der Prozeß dey Formaua und der Kristallisation des Metalls zu

einem Strang von hoher Qualität gestört wird.

jSs wurde versucht, eine Schutzatmosphäre aus inerten Gasen

909837/0748
ORIGINAL JNSPECTEO

über der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges zu verwenden, der von einem elektromagnetischen Feld geformt wird« Aus dem in der UdSSS erteilten Urheberschein Mr. 4-55794 ist eine Anlage zum Gießen von Metall im elektromagnetischen Feld bekannt« Diese Anlage weist einen Deckel(Kappe), der den Hohlraum zum Formen des Stranges überdeckt, sowie einen Stutzen für die Zuführung von Schutzgas auf. Um das Eindringen der atmosphärischen Luft in die Zone des Formens des Stranges zu verhindern, ist unterhalb der Stelle der Zuführung des Wassers, mit dem der geformte Strang abgekühlt wird, ein trichterförmiger Teil (als Kegel bezeichnet) befestigt, der mit Wasser gefüllt wird, das über die Oberfläche des abzukühlenden Stranges abfließt und von oben einen Schleier aus Dampf zwischen dem zuzuführenden Inertgas und der Umgebungsatmosphäre bildet.

Diese Anlage gestattet es, ein Schutzmittel nur aus Gas zu verwenden.

Auch in diesem Fall wird jedoch die Herstellung der Seitenfläche von hoher Qualität für Stränge aus Legierungen nicht gewährleistet, die Legierungselemente mit einer relativ niedrigen Siedetemperatur enthalten, für welche der Schutz der flüssigen Oberfläche vorzugsweise mit Flußmittelschmelzen verwirklicht werden soll. Die Verwendung einer Flußmittelschmelze in einer solchen Anlage ist nicht möglich, weil sie von der horizontalen flüssigen Oberfläche des Stranges auf die Seitenfläche ablaufen und mit Kühlwasser zusammenwirken wird«

909837/0748

" ¹⁵ ' 2906795

In einer solchen Anlage kann keine vollständige hermetische Abdichtung verwirklicht werden; deshalb kann hier kein Vakuum, verwendet werden.

Die bekannten Stranggußverfahren zum Gießen des Metalls im elektromagnetischen 3?eld und Anlagen zur Durchführung dieser Verfahren können infolge der Besonderheiten eines kontaktlosen Formens des flüssigen Teils des Stranges durch das elektromagnetische Feld sowie infolge einer intensiven unmittelbaren Abkühlung der Seitenfläche des Stranges es nicht gestatten, Stränge von hoher Qualität aus hochschmelzenden, leicht o:xydierenden Metallen und .Legierungen, die auf der Oberfläche des flüssigen 'feils des Stranges keine dichte und feste Gxydschicht wie z. B. die auf der Basis von Aluminium hergestellten Legierungen bilden, sowie auch aus Legierungen, die Legierungskomponenten mit einem hohen Dampfdruck enthalten, zu gießen.

Bei diesen Verfahren ist kein erforderlicher Schutz der Schmelze im oberen Heil der flüssigen Zone des Stranges gegen überflüssige Yvärmeverluste vorgesehen» auch fehlt ein Schutz der Seitenfläche des flüssigen Teils des Stranges gegen das i-indringen in diesen der Schlacke, der Oxydschichten mit in diesen eingeschlossenen kristallisierten Metallteilchen aus dem oberen Teil der flüssigen Zone des Stranges. Das führt zu einer Verletzung der Verhältnisse einer gleichmäßigen Formausbildung des flüssigen i'eils des btranges und verhin-

909837/0748 ORIGINAL INSPECTED

2300795

dert die gleichmäßige Kristallisation der Schmelze an der Seitenfläche desselben.

Außerdem kann man nicht die gesamte Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges mit einer Schicht aus dem Überzugsund Haffinationsflußmittel schützen oder über diesem ein
Schutzmedium aus verdünnter Atmosphäre herstellen.

Beim Gießen eines Stranges aus einer Legierung, die Legierungskomponentoamit einem hohen Dampfdruck z. B. Zink in Messing, enthält, führt die Absonderung der Dämpfe durch die offene Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges zu einer Störung der Stabilität des Prozesses des Formens des Stranges
infolge einer intensiven Erregung des flüssigen Teils des
Strangmetalls und verursacht fehler an dessen Seitenfläche und in der periphären Schicht.

Die bekannten Verfahren gestatten es nicht, einen kalibrierten Strang sowie auch einen Strang zu gießen, dessen Profil im querschnitt sich bedeutend von dem Profil des Querschnittes des flüssigen Teils des Strangmetalls unterscheidet.

Diese Verfahren gestatten es nicht, einen Strang herzustellen, der an der Seitenfläche eine Schicht des Werkstoffes aufweist, dessen chemische Zusammensetzung sich von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls unterscheidet. Als
Beispiel können hier die Schicht eines erstarrten B'lußmittels, das die Oberfläche des Stranges gegen die Oxydierung schützt, oder die Schicht eines plattierenden Metalls, oder eine dünne Legierungsschicht, z. B. Kupfer^ Zinn, Kupfer- Blei auf einem Kupferstrang erwähnt werden.

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

-¹⁷~ 2808795

Die Nachteile der bekannten Verfahren und Anlagen gestatten es nicht, einen hochleistungsfähigen Prozeß des Gießens der Stränge von hoher Qualität unter dem Formen der flüssigen Zone derselben mittels eines elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule mit den Verfahren zum Umschmelzen der selbstverzehrenden Elektroden zu vereinigen«

Zur Zeit sind jedoch die Anforderungen, die vom Maschinenbau an. das Hüttenwesen gestellt werden, derart bemessen, daß das Problem aufgetaucht ist, bekannte Verfahren und Anlagen zum Gießen im elektromagnetischen Feld zu vervollkommnen. Die Lösung dieses Problems findet großes praktisches Interessej weil es dadurch möglich sein wird» Stränge aus hochsehmelzenden_? leicht oxydierenden Metallen und den auf der Grundlage derselben hergestellten Legierungen, z. B. Eisen, Wickel, Titan, Kupfer, Silizium, Germanium sowie auch aus Legierungen, die Legxerungskomponenten mit einem hohen Dampfdruck, z, B. Zink in Messing enthalten, d.h. aus Metallen und Legierungen zu gießen, die im Unterschied zum Aluminium keine solche geschlossene dichte und feste Schutzoxydschicht auf der Oberfläche des flüssigen 'feils des Stranges bilden, der durch das elektromagnetische PeId einer Induktionsspule geformt wird»

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Schwierigkeiten,

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

mit solchen Methoden der Durchführung dieses Verfahrens und eins Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer solchen Anordnung der Teile zu schaffen, die es gestatten, Stränge aus Metallen zu gießen, die die Anwendung eines Schutzmittels erfordern, sowie eine Verbesserung der Eigenschaften des Strangmetalls und der Seitenfläche des Stranges dadurch zu gewährleisten, daß die vorgegebenen Abmessungen und die Form des Querschnittes des Stranges streng eingehalten werden.

Diese Aufgabe wurde durch die Schaffung eines Verfahrens zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld gelöst, das die Zuführung des flüssigen Metalls auf einen Untersatz»¹ der i^· einem elektromagnetischen Feld untergebracht ist, welches elektromagnetisches Feld die Aufrechterhaltung des flüssigen Metalls in Form einer Säule gewährleistet, die Schaffung eines Schutzmittels über der Oberfläche des Stranges sowie die Zuführung eines Kühlmittels zu der Seitenfläche des erstarrten Stranges vorsieht, wobei erfindungsgemäß das Schutzmittel aus einer Schmelze oder aus der verdünnten Atmosphäre mindestens an dem horizontalen Teil der Oberfläche des flüssigen Metalls des Stranges hergestellt wird.

Das Vorhandensein eines Schutzmittels über dem flüssigen Teil des Stranges gestattet es, das Verfahren zum Stranggießen von Metallen im elektromagnetischen Feld aus Metallen

909837/0748

und Legierungen zu verwirklichen die auf der Oberfläche der flüssigen Zone des Stranges keine dichte und feste Oxydschicht bilden, und zwar aus Metallen und Legierungen, bei denen die physikalisch-chemischen Besonderheiten der Natur der Schmelze einen Schutz gegen die Gxydierung und Wärmeverluste erfordern.

Ils Schutzmittel wird zweckmäßigerweise e ine Schmelze von einer elektrisch leitenden Schlacke und/oder einem raffinierenden Flußmittel verwendet.

Das Vorhandensein einer Schicht der schmelzflüssigen elektrisch leitenden Schlacke auf der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges beim Gießen desselben im elektromagnetischen Feld gestattet es, das Gießen der Stränge von hoher Qualität aus Metallen und Legierungen zu verwirklichen, die kraft ihrer Natur einen guten Wärmeschutz des oberen flüssigen Teils des Stranges erfordern. Das ist zur Beseitigung der Verhältnisse für die Bildung der kristallisierten Metallabschnitte auf dem flüssigen oberen Teil des Stranges und für ein Eutschen derselben auf die flüssige Seitenfläche des Stranges, die eine Verletzung des Prozesbes des Foimens und der Kristallisation des Metalls zu einem Strang mit Metall von hoher Qualität und einer glatten Seitenfläche herbeiführen notwendig.

Die Verwendung einer Schicht aus dem raffinierenden Flußmittel als Schutzmittel gestattet es, das Gießen der Stränge von hoher Qualität aus Metallen und Legierungen durchzuführen,

909837/0748

die ein zusätzliches .Raffinieren des Metalls "bei der unmittelbaren Zuführung derselben in die Zone des Formens und der Kristallisation erfordern, was die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Metalls bedeutend erhöht, Itfach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht nur die Qualität der Oberfläche des Stranges, sondern auch die Qualität des Strangmetalls erhöht. Außerdem werden Bedingungen für eine Vereinigung des Verfahrens zum Elektroschlacke-Umschmelzen der selbstverzehrenden Elektroden mib dem Formen des Stranges durch das elektromagnetische Feld einer Induktionsspule geschaffen.

Die Schmelze kann an der flüssigen Seitenfläche des Stranges mittels eines trichterförmigen Gürtels mit einem Ringabschnitt gehalten werden, der an der zu formenden Kruste des Stranges oberhalb des Standes der Zuführung des Kühlmittels zu der Seitenfläche des Stranges anliegt.

Dadurch wird es möglich, nicht nur den oberen horizontalen Abschnitt der flüssigen Oberfläche des Stranges, sondern auch die Seitenfläche des flüssigen Abschnittes des Stranges zu schützen. In diesem Fall können eine Schlacke oder ein raffinier--endes Flußmittel als Schmelze verwendet werden.

Um die Seitenfläche des flüssigen Metalls des Stranges herum kann man eine Schicht aus einem schmelzflüssigen Metall herstellen, dessen chemische Zusammensetzung sich von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls unterscheidet.

Da um den flüssigen Seitenteil des Stranges ein schmelz-

909837/0748
ORIGINAL INSPECTS?

"²¹~ 2903795

flüssiges Metall mit einer chemischen Zusammensetzung vorhanden ist, die sich von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls unterscheidet, wird es möglich, einen Strang mit einer dünnen periphären Schicht aus dem gewünschten Metall, d.h» einen birnetallischen Strang herzustellen oder die Oberflächenlegierung des Hauptmetalls des Stranges durchzuführen»

Vorzugsweise wird dasschmelzflüssige Metall zum Formen des Stranges in einer Menge zugeführt, die eine ständige Überschreitung des hydrostatischen Druckes des flüssigen Metalls von 5 bis 20^e gegenüber dem Wennwert des Verdichtungsdruckes des elektromagnetischen Feldes gewährleistet d« h. den Bedingungen des Gleichgewichtes derselben entspricht sowie es gestattet, gleichzeitig die zu formende Strangkruste durch den Hingabschnitt des trichterförmigen Gürtels zu kalibrieren und die Größe und die Form des Durchgangsquerschnittes des Gürtels in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Abmessungen und der Form des Querschnittes des Stranges zu wählen.

Überschreitung

Die genannte ^ des hydrostatischen Druckes gegenüber dem Nennwert des Verdichtungsdruckes des elektromagnetischen Feldes unter gleichzeitigem Kalibrieren der Strangkruste gestattet es, den Strang mit streng vorgegebenen Querschnitt und Form zu erhalten» Unter der radialen Einwirkung in der .Richtung zur Längsachse wird die Kruste des Stranges verformt} bei einem runden oder ovalen Querschnitt des flüssigen Teils des Stranges kann man auf diesem Wege einen festen Strang

909837/0748

mit einem rechteckigen Querschnitt, ζ. Β. ein Fünf-, Sechs- oder Achteck mit exakt ausgeprägten Kanten und Flächen erhalten. Folglich kann man bei einer relativ einfachen Konstruktion der elektromagnetischen Kühlkokille Stränge mit einem kompliziert^ Profil des Querschnittes herstellen, und das ist von ein⁵ bedeutenden praktischen Interesse .

Zur Verwirklichung des Verfahrens wurde eine Anlage geschaffen, die an einem Rahmen montiert und zueinander koaxial ange-

Teile, nämlich

ordnet ringförmige^veinen Schirm, eine elektromagnetische Induktionsspule und einen Kühler enthält, welche einen Hohlraum zum Formen des stranges umfassen, der von unten durch einen Untersatz begrenzt, der in das elektromagnetische Feld der Induktionsspule eingeführt wird und von oben mit einem Deckel geschlossen ist, in dem eine Bohrung für die Zuführung von Metall, eine Bohrung für den Stab eines Füllstandgebers für das Strangmetall sowie eine Öffnung für die Zuführung des Schutzmittels vorgesehen sind; erfindungsgemäß ist in der Anlage unter dem Deckel mindestens ein Schuß vorgesehen, der am Schirm mittels seines Flansches derart befestigt ist, daß seine untere Stirnfläche in das schmelzflüssige Strangmetall eingetaucht ist, wobei der Schuß aus einem feuerfesten gegenüber der Schmelze, den Flußmitteln und dem flüssigen Metall chemisch inerten und unmagnetischen Werkstoff ausgeführt ist, der eine niedrige wärmeleitfähigkeit aufweist.

Eine solche konstruktive Ate führung der Anlage gewährleistet die Schaffung eines Schutmittels über der Oberfläche des

909837/0748

-23- 290Ö795

schmelzflüssigen Strangmetalls» das für eine Reihe von Metallen und Legierungen erforderlich ist, aus welchen in den bekannten ähnlichen Anlagen Stränge nicht gegossen werden können. Als Schutzmittel können in einer solchen Anlage

oder
ein Inertgas ^ eine Schmelze aus einer elektrisch leitenden Schlacke oder einem raffinierenden Flußmittel verwendet werden. In einer solchen Anlage kann das Umschmelzen der selbstverzehrenden .Elektroden beim Formen des Stranges im elektromagnetischen Feld durchgeführt werden. Der in die Oberflächenschicht des flüssigen Teiles des Stranges eingetauchte Schuß gestattet es, im Hohlraum desselben die Schmelze von Schlacke oder Flußmittel an dem oberen flüssigen horizontalen !Peil des Stranges zurückzuhalten.

Der V/erkstoff für die Herstellung des Schusses soll so gewählt werden, daß er die erforderliche Beständigkeit unter den Bedingungen der Einwirkung der Temperaturen» der chemischen Stoffe und der elektromagnetischen Kräfte besitzt.

Das Vorhandensein eines in den flüssigen Teil des Stranges eingetauchten Schusses gestattet es, den Prozeß des Formens und der Kristallisation beim Gießen der Metalle im elektromagnetischen Feld aus Metallen und Legierungen, die auf ihrer Oberfläche keine Schutzoxydsehicht (wie z. B. Aluminium und eine Reihe von seinen Legierungen) bilden, zu stabilisieren sowie auch es zu verhindern, daß Oxyde und Schlacken von dem oberen Teil der flüssigen Zone des Stranges auf die erstarr-

909837/0748

te Seitenfläche gelangen.

Die Verwendung eines Deckels vermindert die Möglichkeit einer Kristallisation des Metalls an der Oberfläche des Meniskus des flüssigen Teils des Stranges, Das Vorhandensein eines Schusses und des Deckels gestatten es, oberhalb des flüssigen Teils des Stranges einen Raum für die Aufnahme des Schutzmittels zu bilden, die Wärmeverluste und die Verluste von flüchtigen Metallkomponenten zu vermindern.

Δη der Außenseite des ersteren Schusses und koaxial zu diesem kann zweckmäßigerweise ein zweiter an dem Schirm befestigter Schuß angeordnet werden, dessen Innenabmessungen einen Kontakt dieses Schusses mit dem oberen Teil der flüssigen Seitenfläche des Stranges sichern müssen.

Ein solcher Außenschuß gestattet es, die Schmelze (Schutzmittel) auf der gesamten horizontalen flüssigen Fläche des Stranges zurückzuhalten. Außerdem ist ein Teil der flüssigen Seitenfläche des Stranges durch den Außenschuß gegen die Qxydierung geschützt« Dabei vermindert sich bedeutend die Sublimation von Legierungskomponenten der Legierung, welche einen hohen Dampfdruck aufweisen.

Der Außenschuß soll zweckmäßigerweise aus einem Werkstoff ausgeführt werden, dessen physikalische Dichte um ein 4- bis 6-faches geringer ist als die physikalische Dichte der Schmelze des flüssigen Teils des Stranges; es ist zweckmäßig, an der Innenseite einen horizontalen Abschnitt auszuführen und an die-

909837/0748

sem den Stab eines Füllstandgebers für das schmelzflüssige Metall zu befestigen, und den genannten Schuß frei zwischen dem Innenschuß und dem Schirm unterzubringen, sowie den Außenschuß mit Innenabmessung en auszuführen, die einen Kontakt desselben mit dem oberen Abschnitt der flüssigen Sei benfläche des stranges sowie einen Kontakt des horizontalen Abschnittes desselben mit dem periphären Abschnitt der horizontalen flüssigen Oberfläche des Stranges gewährleisten.

hin solcher Schuß schwimmt auf der oberen flüssigen Oberfläche des Stranges j dadurch wird es möglich, den negativen Einfluß der erregenden Wirkung des flüssigen Teils des Stranges auf den Prozeß des Formens und der üristaliisation bedeutend zu vermindern, sowie auch die Kontrolle über die Änderung der Höhe (des Standes) des flüssigen Teils des Stranges wesentlich zu verbessern und die Höhe des flüssigen Teils in den vorgegebenen Grenzen zu halten, insbesondere beim Gießen der Stränge aus Legierungen, die Legierungskomponenten mit einer relativ niedrigen Siedetemperatur enthalten.

Der Außenschuß soll vorzugsweise mittels eines Außenflansches am Schirm befestigt und mit Innenabmessungen ausgeführt werden, die am obeien Abschnitt einen Spalt zwischen der Innenflächen des Außenschusses und der Seitenfläche des flüssigen Teils des Stranges gewährleisten; es ist zweckmäßig an dem unteren Abschnitt in aer Zone des Formens der Strang-

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

kruste einen kalibrierenden Binggürtel auszuführen, bei dem die fform und die Abmessungen des Durchgangsquerschnittes der Form und den Abmessungen des Durchgangsquerschnittes des fertigen Stranges entsprechen. Das Vorhandensein eines Außenschusses, dessen oberer Abschnitt den flüssigen Teil des Strangmetalls nicht berührt, und dessen unterer Teil mit seinem kalibrierenden Abschnitt die sich kristallisierende Seitenfläche der Strangkruste umfaßt und diese kalibriert, gestattet es, den Gießprozeß beim vollen und zuverlässigen Schutz der gesamten Oberfläche des flüssigen Teils des otrangmetalls mit einem Inertgas, einem raffinierenden Flußmittel und/oder mit einer elektrisch leitenden Schlacke sowie auch bei verdünnter Atmosphäre durczufuhren, Dadurch wird es seinerseits möglich, das Verfahren zum Stranggießen des Metalls im elektromagnetischen Feld aus den Metallen und den auf der Basis dieser Metalle hergestellten Legierungen durczuführen, die zur Herstellung der Stränge von einer hohen Qualität obligatorisch sowohl einen $ärmeschutz als auch einen Schutz gegen die Oxydierung des flüssigen Teils des Strangmetalls beispielsweise solcher Strangmetalle, wie Kupfer, Magnesium, Eisen, Nickel, Zink, Silizium, Titan usw. erfordern.

Der Außenschuß wird vorzugsweise mit querschnittlichen Innenabmessungen des oberen Teils ausgeführt, die 0,85 bis 1,15 der entsprechenden Abmessungen des kalibrierenden Qürtels betragen, dessen Höhe 1/2 bis 2/5 der Höhe der Induktionsspule ausmacht, wobei die untere Stirnseite des Ausschusses unterhalb der Querachse der Induktionsspule in einem

90983.7/07 4.8

290^95

Abstand anzuordnen ist, der 1/4 bis zu £/3? der Höhe der Induktionsspule "beträgt.

Die ermittelten Innenabmessungen des Außenschusses berücksichtigen den Charakter und die Größe der räumlichen Schwindung des Metalls bei dessen Kristallisation während der Abkühlung.

Beim Gießen eines Stranges aus einem Metall oder aus Legierungen, deren Volumen sich im Prozeß der Kristallisation vergrößert, werden die querschnitt liehen Innenabmessungen des Durchgangsquerschnittes des oberen ieils des Schusses geringer als die Abmessungen des kalibrierenden Abschnittes sein.

Die Höhe des kalibrierenden Abschnittes des Außenschusses, die 1/2 bis 2/3 der Höhe des Induktionsspule beträgt, sowie auch die Anordnung der Stirnfläche des Schusses unterhalb des Standes, wo die Zone des Stranges beginnt, gewährleisten das Kalibrieren vor dem Zeitpunkt, wo die Seitenschichten des Stranges schon keiner bedeutenden '/erf ormung bei einer geringen Vergrößerung (in zulässigen Grenzen) des hydrostatischen Drukkes der Säule des flüssigen Strangteils ausgesetzt sind.

Das Vorhandensein eines kalibrierenden Abschnittes im unteren Teil des Außenschusses, der eine radiale Einwirkung auf die warmplastische Strangkruste in der .Richtung der Längsachse des Stranges ausübt, gestattet es, Stränge mit kalibriertem Querschnitt über die gesamte Länge des Stranges sowie auch Stränge zu erhalten, deren ^uerschnittsprofil anders als das Profil des

909837/0748

ORIGINAL INSPECTED

- 28 - ? Q Π ^ ^ Q ξ

flüssigen Teils des Strangmetalls isb. Das bedeutet, daß bei einer relativ einfachen Form und Konstruktion die elektromag-r netische Induktionsspule das kontaktlose Formen des flüssigen Teils des Strangmetalls mit einem runden oder ovalen querschnitt und dabei die Herstellung der Stränge mit einem Fünfkanten-, Sechskanten-, Achtkanten-^erschnitt usw. mit ausgeprägten Kanten und Flächen gewährleistet werden.

Man kann die Seitenwände des Innenschusses gelocht ausführen und diese miteinander mittels einer gelochten quer angeordneten Zwischenwand verbinden.

Das Vorhandensein der Öffnungen in den Seitenwänden des Innenschusses und einer gelochten Zwischenwand wird es gestatten, ein gleichmäßiges Schutzmittel über dem flüssigen Teil des Strangmetalls herzustellen, sowie auch die Energie des Metallstrahls zu vermindern, der durch einen Verteiler in die Zone des Formens des Stranges zugeführt wird. Dabei wird der ursprüngliche mächtige Metallstrahl in eine Heihe von gleichmäßig über den Querschnitt der flüssigen Zone des Stranges verteilten Strahlen eingeteilt, und dadurch werden das Entstehen von größeren knnvektiven Verschiebungen der Schmelze bedeutend unterdrückt und die Qualität des Strangmetalls verbessert.

In der Wand des Außensckusses kann man Eingußkanäle für die Zuführung des Metalls mit einer anderen chemischen Zusammensetzung als das Strangmetall in den Spalt zwischen dem Außenschuß und dem flüssigen Seitenteil des zu formenden Stranges ausführen.

909837/0748
ORiGiNAL .[SPjEC

-29- 290*795

Das Vorhandensein von Eingußkanälen in dem Außenachuß gestattet es, um die Seitenfläche des flüssigen Teils des Strangmetalls eine Schicht vom schmelzflüssigen Metall herzustellen, dessen chemische Zusammensetzung sich von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls unterscheidet; dadurch wird es möglich, bimetallische Stränge oder Stränge mit periphärer Plattierungsschieht zu erhalten.

Im Deckel kann man ein Schauglas vorsehen, Dadurch wird es möglich, visuell den .ablauf des technologischen Prozesses des Gießens vom Strang und den Zustand der Oberfläche des flüssigen Heils des stranges, das Vorhandensein des Schutz— mittels, z. B₉ der Schlacke oder des Flußmittels zu überwachen.

In der Wand des Außenschusses kann man durchgehende Bohrungen für das Durchfließen des gasförmigen Schutzmittels ausführen, das der flüssigen Seitenfläche des Stranges zugeführt wird.

Das Vorhandensein von durchgehenden Bohrungen in der Wand des Außenschusses wird durch die Notwendigkeit bestimmt, durch diese ein Mittel zur Herstellung der Schutzatmosphäre auch außerhalb der Wand des Außenschusses im Bereich der Wirkung des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule zuzuführen.

Man kann im Flansch des Innenschuss e3 Schaugläser vorsehen. Das Vorhandensein der Schaugläser in dem Innenschuß gestattet es, den oberen flüssigen 'Heil des ,Stranges visuell zu beobachten·

Zur Erläuterung der Erfindung sind nachstehend Durchfüh-

909837/0748

ORIGINAL INSPECTID

rungsbeispiele des Verfahrens und Ausführungsbeispiele der Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens unter Bezugnahme auf die "beigefügten Zeichnungen "beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 - eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens unter der Verwendung eines Schusses mit einem Deckel im teilweisen Längsschnitt mit Einzelheit;

Fig. 2 - eine Anlage mit zwei Schüssen, im Längsschnitt; Fig. 5 - die schematische Darstellung einer Anlage mit

, . j Außenschuß. _x.. , ., . schwimmendem v- im Langsschnxtt;

Fig. 4 - eine Anlage mit Außenschuß, der einen kalibrierenden Gürtel aufweist;

Das Verfahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld wird wie folgt durchgeführt.

Zum formen des Stranges wird das schmelzflüssige Metall

einem Untersatz zugeführt, der im elektromagnetischen Feld einer Hinginduktionsspule angeordnet ist. Dabei wird ein elektromagnetisches Feld hergestellt und unterhalten, das die Aui'rechterhaltung des flüssigen Metalls in Form einer Säule gewährleistet, wie das bei den bekannten ähnlichen Verfahren zum Gießen von Metall der Fall ist«,

Gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung wird das Verfahren unter der Anwendung eines Schutzmittels, vorzugsweise einer Schmelze oder eines Vakuums (einer verdünnten Atmosphäre) durchgeführt. Es ist jedoch die Verwendung von. Inertgasen möglich, wie das bei einem der bekannten Verfahren der Fall ist* Wie bei den bekannten Verfahren wird ein Kühl-

909837/0748

-51- 2 9 O - "^r 9 5

mittel dem Untersatz und der Seitenfläche des erstarrten Stranges zugeführt.

Das vorliegende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmittel aus einer Schmelze mindestens an dem horizontalen Teil der oberfläche des flüssigen Strangmetalls hergestellt wird. Dabei verwirklicht man das Gießen der Stränge im elektromagnetischen Feld aus chemisch aktiven und leicht oxydierenden Metallen und Legierungen, die an der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges keine dichte und feste Schutzoxydschicht bilden. In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls wird eine elektrisch leitende Schlacke oder ein i&ffinierungsflußmittel gewählt, und es wird auch die irage eines teilweisen oder vollen Schutzes der flüssigen Oberfläche des Strangmetalls durch die Schmelze gelöst. Anschließend kann man das Gießen der Stränge aus hochschmelzenden Metallen und Legierungen durchführen, für die ein Wärmeschutz der oberen flüssigen Metalloberfläche des Stranges erforderlich ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der obere flüssige Teil des Stranges hermetisch abgedichtet und der Strang wird unter den Bedingungen der verdünnten Atmosphäre (des Vakuums) gegossen. Dabei verwendet man einen trichterförmigen Gürtel mit einem Hingabschnitt, der an der zu formenden Strangkruste dicht anliegt.

Bei anderen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann man diesen trichterförmigen Gürtel auch im Palle der Verwendung einer Sehme3ze eines Flußmittels oder einer Schlacke benutzen.

909837/0748
ORIGINAL B

"³²" 2901^95

Zu diesem Zweck wird der Spalt zwischen der flüssigen Seitenfläche des Stranges und der Innenfläche des trichterförmigen Gürtels mit einer elektrisch leitenden Schlacke oder mit einem Saffinierungsflußmittel gefüllt; auf diese Weise wird nicht nur die obere, sondern auch die flüssige Seitenfläche des Stranges beim Gießen desselben im elektromagnetischen Feld geschützt* Datei verbessere sich nicht nur die Qualität des Strangmetalls, sondern auch die 'Qualität der Seitenfläche des Stranges·

Wenn es notwendig ist, einen Strang herzustellen, bei dem an der Seitenfläche eine Schicht aus einem Metall vorhanden ist, dessen chemische Zusammensetzung sich von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls unterscheidet, wie das beispielsweise beim Oberflächeniegieren des Grundmetalls oder bei bimetallischen Strängen der Fall ist, wird mit der Schmelze dieses Metalls der Spalt zwischen dem Strang und dem trichterförmigen Gürtel gefüllt, wie das im vorangehenden Beispiel beschrieben ist.

Besonders vorzuziehen ist das Ausführungsbeispiel des Verfahrens, bei dem das flüssige Metall zum Formen des Stranges in einer Menge zugeführt wird, die ein ständigesÜbersteigen des hydrostatischen Druckes des flüssigen Metalls von 5 "bis 20% gegenüber dem Nennwert des Yerdichtungsdruckes des elektromagnetischen Feldes gewährleistet, wobei gleichzeitig die zu formende Kruste des Stranges mittels des Ringabschnittes des trichterförmigen Gürtels kalibriert wix*d. Die Größe und die

909837/0748

ORIGINAL INSPECTED

Form des Durchgangsquerschnittes dieses Gürtels werden so gewählt, daß sie den vorgegebenen -abmessungen und der Form des Querschnittes des zu gießenden Stranges entsprechen.

Die Ausführung des Verfahrens nach diesem Beispiel gestattet es, Stränge mit einem streng vorgegebenen querschnitt und

Form, beispielsweise in Form eines Fünf-, Sechs- oder Achteckes mit exakt ausgeprägten Kanten und Flächen herzustellen.

Gemäß dem oben beschriebenen Verfahre α kann man das Gießen der Stränge im elektromagnetischen Feld aus solchen Metallen wie Kupfer, Magnesium, Eisen, Wickel, Zink, Silizium, Titan und einer Reihe von anderen Metallen durchführen.

Das vorliegende Verfahren ist von großem praktischen Interesse, weil durch das Stranggießen des Metalls im elektromagnetischen Feld die Herstellung der Stränge von einer hohen Qualität aus hochschmelzenden und leicht oxydierenden Metallen und Legierungen, sowie auch aus Legierungen, die Legierungskomponenten mit einem hohen Dampfdruck, z. B. Zink oder Kadmium in einer Kupferlegierung enthalten, d.h. aus Metallen und Legierungen gewährleistet wird, die an der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges keine dichte und feste Schutzoxidschicht bilden, welche zur Stabilisierung des Prozesses eines kontaktlosen Formens des Metalls zu einem Strang beiträgt, bei dem die physikalisch-chemischo Besonderheit der Hatur einen zuverlässigen Schutz der Oberfläche des flüssigen Teils des Strangmetalls gegen die Oxydation und

909837/0748
ORIGINAL INSPiCTED

290ίΤ95

die Vi/armeverluste am Meniskus des obei^en Teils derselben erfordert.

Zur Durchführung der genannten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Anlage, angefangen von einem konstruktionsmäßig einfacheren bis zu den besonders vervollkommneten, beschrieben, So, z. B, wird zur Herstellung des Schutzmittels aus einer Schmelze oder einem Inertgas nur an dem Horizontalteil der Oberfläche des flüssigen Strangmetalls eine Anlage empfohlen, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Diese Anlage enthält am Sahmen 1 montiert und koaxial., zueinander angeordnet: einen ringförmigen Schirm 2, eine elektromagnetische Induktionsspule 3 und einen Kühler 4-, Zur Aufnahme des Stranges 5 mit dem oberen flüssigen Teil 6 ist ein Untersatz 7 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Anlage ist mit einem Schuß 8 versehen, dessen Hohlraum von oben mit einem Deckel 9 überdeckt ist. Der Schuß 8 ist aus einem feuerfesten, gegenüber der Schmelze chemisch inerten und unmagnetischen Werkstoff ausgeführt, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist (ζ. B, aus Graphit oder Keramik). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Anlage verwendet man nur einen Schuß 8, der mit einem Außenflansch 10 versehen ist, mit dessen Hilfe der Schuß an dem Schirm 2 befestigt ist. Zur Änderung der Tauchtiefe des Schusses 8 in den flüssigen Teil 6 des Stranges 5 sind Regelschrauben 11 vorgesehen. Im Deckel

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

9 ist eine durchgehende Zentralbohrung zur Aufnahme eines Verteilers 12 ausgeführt, durch welchen das Metall zugeführt wird, das zu dem Strang 5 geformt wird. Außerdem ist im Deckel 9 eine durchgehende Bohrung 15 vorgesehen, durch welche der

das Stab eines schwimmenden Füllstandgebers 14 für flüssige Metall im oberen Teil 6 des Stranges 5 geführt ist. Die Schmelze 15 einer elektrisch leitenden Schlacke oder eines Kaffinierungsflußmittels kann an die Oberfläche des flüssigen Teils 6 des Stranges 5 durch den Verteiler 12 igeführt werden, und das Schutzgas kann durch ein Rohr 16 zugeführt und durch Offnungen 17 in der Wand des Schusses abgeführt werden. Der Deckel 9 kann aus mehreren Platten ausgeführt werden, die übereinander in Ausbohrungen des Schusses 8 angeordnet sind. Die Gleichachsigkeit der entsprechenden Öffnungen der Platten und die Größe des Spiels zwischen diesen werden durch die Tiefe der Ausbohrungen und der Hasten im Gehäuse des Schusses 8 gewährleistet. In den Wänden des Verteilers 12 sind Öffnungen 18 vorgesehen, durch welche das Metall in Strahlen gleichmäßig in verschiedenen Eichtungen unter der Oberflächenschicht des flüssigen Metalls austritt.

Die Anlage hat folgende Arbeitsweise. Vor dem Beginn des Prozesses des Gießens des Stranges wird der Schuß 8 mittels der Kegelschrauben 11 auf einem Niveau eingestellt, das die vorgegebene Tauchtiefe des unteren Stirnabschnittes des Schusses 8 in den flüssigen Teil 6 des Stranges gewährleistet. Dann wird der "Untersatz 7 in die Zone des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule 3 derart eingeführt, daß die

909837/074 8
ORIGINAL INSPECTED

290^95

oberen Kanten der Seitenfläche des Untersatzes bis zur Längsachse der Induktionsspule um 5 bis 10 mm nicht reichen. Anschließend wird der Induktionsspule 3 eine Spannung zugeführt, und der Seitenfläche des Untersatzes 7 wird ein Kühlmittel aus dem Kühler 4 zugeleitet. Der Schuß 8 wird vorher auf eine Temperatur von 500° bis 800⁰G erwärmt, und durch den Verteiler 12 wird dem Untersatz 7 das flüssige Metall zugeführt, das zu einem Strang5geformt wird.Wenn unter der Einwirkung des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule 3> das flüssige Metall die Form einer Säule angenommen hat und die untere Stirnfläche des Schusses 8 um 5 bis 10 mm tief in das flüssige Metall eingetaucht ist, wird durch den Verteiler 12 eine Portion der Schmelze der elektrisch leitenden Schlacke oder des raffinierenden Flußmittels zugeführt. Die Schmelze 15 wird im Hohlraum des Schusses 8 gehalten und als eine Schicht auf der Oberfläche des flüssigen Teils 6 des Metalls des Stranges 5 verteilt, indem sie den ütrang gegen Oxydation schützt und überflüssige Wärmeverluste am Meniskus des flüssigen Teils 6 des Stranges 5 verhindert.

Bei Notwendigkeit kann durch das Eohr 16 unter den Deckel

9 in den Hohlraum des Schusses 8 das Schutzmittel in Form von

werden

Inertgasen zugeführt*', um einen zusätzlichen Schutz der Seitenfläche des flüssigen Metalls durch Gasstrahlen zu gewähren, die durch die Öffnungen 17 in der Wand des Schusses austreten und den oberen flüssigen Teil 6 des Stranges 5 umspulen.

Die Überwachung der Höhe des flüssigen Teils 6 des

909 8 3 7/0748

Stranges 5 wird mittels des oehwimmergebers 14 oder visuell nach der offenen Seitenfläche des flüssigen Teils 6 des Stranges 5 durchgeführt. Während des Gießens wird von dem in die Schmelze 15 unterhalb des Spiegels des flüssigen Metalls des Stranges vertieften Schuß 8 im Perimeter des flüssigen Teils 6 des Metalls des Stranges 5 ein -Batschen der festen nichtmetallischen Oxyd- Schlacken- Einschlüsse auf die Seitenfläche des flüssigen Teils des Strangmetalls verhindert. Dadurch wird die Stabilität des Prozesses des Formens und der Kristallisation des Stranges durch das elektromagnetische Feld der Induk_T tionsspule 3 erhöht.

Durch den Wärmeschutz vom Meniskus des flüssigen Teils des Strangmetalls mit einer Schicht eines Schutz- und fiaffinierungsflußmittels oder einer elektrisch leitenden Schlacke sowie durch den Wärme- und Abschirmungseinfluß des Deckels 9f sowie auch dadurch, daß ein Eindringen der Oxyde und Schlackeneinschlüsse auf die Seitenfläche des flüssigen Teils des Stranges von dem Schuß 8 verhindert wird und über der Schmelze gleichzeitig eine Schutzatmosphäre geschaffen wird, werden eine spontane Kristallisation des Metalls am Meniskus des flüssigen Teils des Stranges beseitigt sowie ein Eindringen der Krusten des kristallisierten Metalls und auch der Oxyd-Schlacken-Einschlüsse auf die Seitenfläche des flüssigen Teils des Stranges verhindert. Dadurch wird die Herstellung eines Stranges mit einem dichten kristallinen Gefüge und einer glatten Seitenfläche,

909837/0748

-3β- 290879S

darunter auch aus Kupfer, Bronze und Siliziummessing, d.h. _aus relativ hochschmelzenden und leicht oxydierenden Metallen und Legierungen gewährleistet, die auf der Oberfläche des flüssigen Teils des Metalls eine feste und dichte Oxidschicht, wie z. B. Aluminium und eine .Reihe von dessen Legierungen bilden.

Bei einem anderen Äusführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage kann diese mit zwei Schüssen versehen werden, wie das in Fig. 2 dargestellt ist.

Der Unterschied dieser Anlage zu der Anlage gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 besteht darin, daß sie einen zweiten Schuß 19 besitzt, der koaxial und an der Außenseite gegenüber dem ersten Schuß 8 angeordnet ist. Der Schuß 19 weist Innenabmessungen auf, die einen Kontakt desselben mit dem oberen Teil 6 der flüssigen oeitenfläche des Stranges 5 gewährleisten. Genau so wie der erste Schuß 8 ist der Schuß 19 aus einem feuerfesten, gegenüber der Schmelze chemisch inerten und unmagnetischen Werkstoff ausgeführt, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt. Der Schuß 19 ist am Schirm 2 abgestützt, und der Schuß 8 kann mit seinem J?lansch 10 am Schuß 19 abgestützt sein. Der Schwimmer geber 14 kann in einem ringförmigen Spalt zwischen den Schüssen 8 und 19 untergebracht werden. In der Wand des Innenschusses 8 sind Kanäle 20 zum Überfließen der Schmelze in den Spalt zwischen den Schüssen 8 uad 19 vorgesehen» In den Deckel 9 und in den Flansch 10 des Innenschusses 8 können Schaugläser 21 zum visuellen Überwachen der Oberfläche der Schmelze im flüssigen Teil 6 des

909837/074 8

ORIGINAL INSPECTED

Stranges 5 eingebaut werden. 3ie anlöge weist alle Hauptteile, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel "vorgesehen sind, darunter auch das Hohr 16 zum Zuführen von Inertgas, die öffnungen 17 in der Wand des Innanschusses 8 und öffnungen 22 in der Wand des Außenschusses 19 für den Durchgang von Inertgas auf.

Der Prozeß des Gießens von Metall im elektromagnetischen ]?eld wird hauptsächlich wie im ersten Beispiel durchgeführt» Am elektromagnetischen Schirm 2 wird der Außenschuß 19 angeordnet, und an diesem wird der Innenschuß 8 mit dem Deckel $, dem Verteiler 12 und dem Sehwimmergetser 1Λ des Standes des flüssigen Metalls derart angebracht, daß die untere Stirnfläche des Außenschusses 19 während des Gießens des Stranges mit dem Anfang der Kristallisationsfront an der Seitenfläche des Stranges in Berührung nicht kommt, und die untere Stirnfläche des Innenschusses 8 sich in das flüssige Metall um 5 bis 15 mm vertieft. Vor der Zuführung des flüssigen Metalls und der Schmelze von Flußmittel oder Schlacke in die Zone des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule 3 werden die genannten Schüsse 8 und 19 und diesbezügliche !'eile auf eine 'temperatur von 600 bis 800°G erwärmt.

Auf die ähnliche Weise wird in der vorgegebenen Stellung doä? Untersatz 7 in der Zone des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule 3 angeordnet, und dieser wird eine Spannung zugeführt i der Seitenfläche des Untersatzes 7 wird ein Kühlmittel aus dem Kühler 4 zugeführt. Anschließend wird das

909837/0748

schmelzflüssige Metall des Untersatzes 7 zugeführt, auf welcher der Strang geformt und kristallisiert wird. Der Moment der Senkung des Untersatzes 7 wird nach der Höhe des flüssigen Teils 6 des Strangmetalls 5 bestimmt, deren Größe visuell durch Schaugläser 21 und (oder) nach der Anzeige des Schwimmergebers 14 des Standes des flüssigen Metalls kontrolliert wird.

Bei Notwendigkeit üann der Prozeß des Gießens unter Schutz des flüssigen Teils 6 des Stranges 5 ait einem Inertags durchgeführt werden, das in die Zone des üießens und des Formens durch das üohr 16, die Öffnungen 17 in der l£and des Innenschusses 8 und die Öffnungen 22 in der wand des Außenschusses zugeführt wird. Wenn der Prozeß unter aer Verwendung einer elektrisch leitenden Schlacke oder eines Jtiaffinierungsflußmittels durchgeführt wird, werden diese der Oberfläche des flüssigen Metalls durch den Verteiler 12 zugeführt, und dann zerfließt die Schmelze über die Oberfläche des flüssigen Metalls und fließt aus dem Hohlraum des Innenschusses 8 durch die Kanäle 20 in dessen Wänden in den Spalt zwischen den Schüssen 8 und 19 über.

Die im zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Anlage mit dem Innenschuß 8 und dem Außenschuß 19 gestattet es, den Prozeß des Formens des Stranges im elektromagnetischen Feld der Induktionsspule 3 zu stabilisieren und die Qualität des Stranges insbesondere aus leicht oxydierenden Metallen und Legierungen, sowie auch aus Legierungen, die leichtsiedende Legierungskomponenten, z. B. Zink in Messing oder Kadmium in

909837/0748

795

Bronze enthalten, zu verbessern.

In der vorliegenden Anlage kann man den Prozeß des Gießens unter einer Schicht des Haffinierungsflußmittels durchführen, die die Verluste der Komponenten mit einem hohen Dampfdruck wie Zink Kadmium, Phosphor in Kupferlegierungen bedeutend vermindert.

Der Schutz der Seitenfläche des flüssigen Teils des Stranges durch die vVand des Schusses gestattet es gleichzeitig, die Oxydierbarkeit der Schmelze und die Verluste aus dieser von leichtsiedenden Legierungskomponenten "bedeutend zu vermindern.

Auf diese Weise ist es durch den Schutz des gesamten oberen i'eils der flüssigen Zone des Stranges mit einer Schicht des Haffinierungsflußmittels und durch den Schutz des größeren Teils der Seitenfläche der flüssigen Zone des Stranges mit der Wand des Schusses 19 möglich:

- die Verluste von leichtsiedenden Legierungskomponenten aus der Schmelze bedeutend zu vermindern, was seinerseits eine unerwünschte und nicht kontrollierbare Erregung (Sieden) des flüssigen Teils des Stranges vermindert und folglich es gestattet, die Größe der Fehler an der Seitenfläche und in der periphären ,Schicht des Strangmetalls zu reduzieren;

- die Verluste der Wärme durch die Schmelze bedeutend zu

vermindern«, und folglich die Temperatur des Gießens um 20 bis 4ü°ö im Vergleich zu den bekannten gen zum Gießen von Strängen zu senken;

bis 4ü°ö im Vergleich zu den bekannten Verfahren und AnIa-

9Q9837/074S
ORIGINAL

- die Oxydation der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges bedeutend zu vermindern, wobei es verhindert wird, daß sich an der Seitenfläche der flüssigen Zone des Stranges Oxyde bilden und daß diese beim formen und bei der Kristallisation des Metalls auf die erstarrte Seitenfläche des Stranges gelangen.

Der Schutz des oberen Teils der flüssigen Zone des Stranges mit einem Flußmittel und der Schutz der Seitenfläche mit der tfand des Außenschusses gestatten es, den Prozeß des Formens des Stranges und die Kristallisation der Oberfläche des Metalls sowohl aus Messingarten als auch aus Bronzearten bedeutend zu stabilisieren, die Legierungskomponenten mit einem hohen Dampfdruck enthalten.

In der vorliegenden Anlage kann man aus Messing- und Bronzearten Stränge mit einer hohen Qualität der Seitenfläche und einem dichten kristallinen Gefüge herstellen.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Anlage dargestellt, bei dem der (schwimmende) Außenschuß 23 aus einem Werkstoff ausgeführt ist, dessen physikalische Dichte um ein 4- bis 6-faches geringer als die physikalische Dichte der Schmelze des flüssigen Teils des Stranges ist. Der Flansch dieses Schusses 23 ist an der Innenseite ausgeführt und neben ihm ist an einem horizontalen Abschnitt 24 der Stab des Füllstandgebers-14 für-das flüssige Metall 6 des Stranges 5 angeordnet. Dabei ist der Schuß 23 zwischen dem Innenschuß 8 und dem

909837/0748

Schirm 2 frei angeordnet. Die Innenabmessungen des Schusses 23 sind so bemessen, daß sie einen Kontakt desselben mit dem oberen Abschnitt 6 der flüssigen Seitenfläche des Stranges 5 und einen Kontakt des horizontalen Abschnittes 24 desselben mit dem periphären Abschnitt 6 der flüssigen Seitenfläche des Stranges 5 u&d einen Kontakt des horizontalen Abschnittes 24 desselben mit dem periphären Abschnitt 6 der horizontalen Fläche des Stranges 5 gewährleisten.

Der Innenschuß 8 ist gegen Konsolen 25 abgestützt, in denen die kegelschrauben 11 zur Änderung der liefe des Tauchens des genannten Schusses 8 in die Schmelze 15 unabhängig von der Bewegung des Schirmes 2, der Induktionsspule 3 und des Eingkühlers 4 angeordnet sind. Der Deckel 9» der den Schuß 8 überdeckt, weist eine Öffnung für den "Verteiler 12 auf, der die Zuführung des flüssigen Metalls, des Haffinierungsflußmittels oder der elektrisch leitenden Schlacke in die Zone des elektromagnetischen Formens des flüssigen Teils des Strangmetalls gewährleistet; er besitzt weiter das Rohr 16 für die Zuführung von Schutzgas. In den Wänden des Innenschusses ö sind die Bohrungen 17 zur Herstellung der Schutzatmosphäre hinter dem

ist

genannten Schuß, und in der Eonsole 25 ^eine Bohrung zur Aufnahme des Stabes des Schwimmenden Füllstandgebers 14 für das flüssige Metall vorgesehen.

An der Außenseitenfläche des Innenschusses 8 sind, wie das in Fig. wiedergegeben ist, ein Absatz und ein Ansatz vorgesehen, die jeweils zum Aufhängen des Innenschusses 8 an den Konsolen 25» und des schwimmenden Außenschusses 23 an dem Ansatz des Schusses 8 während der Montage oder des Abbaues bestimmt sind. 909837/0748

" 290*795

Die Querabmessungen der vertikalen Flächen der genannten Schüsse 8 und 23 sind unter aer Berücksichtigung der Bewegung derselben relativ zueinander, sowie auch unter der Berücksichtigung eines Kontaktes und der Bewegung relativ zu der Seitenfläche des flübsigen It-ils des strangmetalls ausgeführt.

Die übrigen Ttile der Anlage sind den in den vorangehenden Beispielen beschriebenen ähnlich; deshalb werden sie nicht wieder erwähnt.

Die Anlage gemäß Pig. 3 hat folgende Arbeitsweise.

Vor Beginn des Prozesses des Gießens des stranges w ird in die Zone des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule 3 der Untersatz 7» wie das in den vorangehenden Beispielen beschrieben ist, eingeführt, und es wird ein Kühlmittel der Seitenfläche des Untersatzes 7 zugeführt. Es werden eine für den Prozeß des Gießens erforderliche Größe der Spannung an der Induktionsspule 3 und der erforderliche Verbrauch des Kühlmittels am Kühler 4 eingestellt. Dann wird an den Konsolen 25 der vorher erhitzte Innenschuß 8 mit dem Deckel 9 und dem Außenschuß 23, der wählend der Montage an dem Ansatz des Innenschusses 8 angehängt ist, derart angebracht, daß der schwimmende Mllstandgeber 14 für das flüssige Metall in der Öffnung der Konsole 23 angeordnet wird. Dabei wird wie in den vorangehenden Beispielen die Bedingung eingehalten, daß der untere Abschnitt des Außenschusses 23 den Anfang der Üristallisations-

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

-45- 290-1795

front an der Seitenfläche des Stranges nicht berührt. Es wird das flüssige Metall durch den Verteiler 12 des Untersatzes. 7 zugeführt} wenn der Innenschuß 8 in die Oberfläche des flüssigen Strangmetalls eingetaucht ist, wird die.Schmelze der elektrisch leitenden Schlacke oder des Haffinierungsflußmittels der oberen horizontalen Fläche des Stranges augeführt, die durch den Innenschuß 8 begrenzt ist. Außerdem verhindert der Innenschuß 8 ein Eindringen von verschiedenen Oxyd-, Schlacke- und anderen festen nichtmetallischen Einschlüssen in den periphären Bereich des flüssigen Teils des Stranges, d.h. in den Bereich des Kontaktes zwischen der Schmelze und dem Außenschuß, der an dem oberen flüssigen Teil des Stranges schwimmt, diese Fläche gegen die unmittelbare Oxydation und die Berührung mit dem Umgebungsmittel schützt, was seinerseits eine Isolierung von leicht verdampfenden Legierungskomponenten der Legierung, d.h. eine Verarmung der Legierung verhindert. Der schwimmende Außenschuß 23 reagiert mit einer hohen Genauigkeit und Schnelligkeit auf die Änderung der Höhe der flüssigen Zone des Stranges. Diese Änderung läßt sich leicht visuell ermicteln; sie kann auch automatisch nach einem beliebigen der bekannten Verfahren zur Kontrolle der Änderungen der Höhe der flüssigen Strangzone, z, B. nach einem radioisotopen "Verfahren unter Zuführung des Signals zu einer Stellvorrichtung die den Metallverbrauch regelt, oder nach einem elektrischen Kontaktverfahren, bei dem das Signal einem elektromagnetischen Ventil zugeführt wird, festgelegt werden.

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

Der schwimmende Außensehuß 23 überdeckt den größeren !eil der flüssigen Oberfläche des Stranges, verhindert die Entwicklung von leicht verdampfenden Legierungskomponenten, vermindert bedeutend den negativen Einfluß der konvektiven Ströme und ermöglicht dadurch die Überwachung dar Änderungen der Höhe der flüssigen Strangzone in einem Schwankungsbereich von + 2 mm»

v/ie die Erprobungen ergaben, wies ein Strang aus Messing mit einem hohen Zinkgehalt ein dichtes kristallines Gefüge und eine Oberfläche auf, die keine Fehler besaß, welche beseitigt werden müßten.

Besonders vorzuziehen ist das Ausführungsbeispiel der Anlage, das in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Anlage gestattet es, die gesamte Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges mit einer Schmelze zu schützen oder verdünnte Atmosphäre zu verwenden. Außerdem werden in dieser Anlage gleichzeitig das Gießen und das Kalibrieren des Stranges durchgeführt.

In konstruktiver Hinsicht enthält dieses Anlage, wie es in den vorangehenden Beispielen beschrieben worden ist, die am Rahmen 1 befestigten Schirm 2, Induktionsspule 3 und Kühler 4 sowie auch die am Schirm 2 befestigten Schüsse 8 und 26 mit dem Deckel 9. Der Unterschied liege in der Konstruktion des Außenschusses 26, dessen Innenabmessungen am oberen Abschnitt einen Spalt zwischen der Innenfläche des Schusses und der flüssigen Seitenfläche des Stranges sichern, und an dem unteren Abschnitt ist in der Zone des Formens der Kruste des Stranges ein kalibrierender Hinggürtel 27 vorgesehen. Die Form und die

909837/0748

-W- 290*1795

Abmessungen des Durchgangsquerschnittes des kalibrierenden Gürtels 27 entsprechen der Form und den Abmessungen des Verschnittes des fertigen Stranges 3· In Abhängigkeit vom Strangmetall werden die Innenquerabmessungen des oberen Teils des AuSensehusses 26 derart gewählt, daß sie 0,85 bis 1,15 der entsprechenden Abmessungen des kalibrierenden Abschnittes (Gürtels) 27 ausmachen« Die Höhe des kalibrierenden Gürtels

von
27 beträgt 1/2 bis 2/3 der Höhe der Induktionsspule 3, Die untere Stirnfläche des Außenschusses 26 ist unterhalb der Querachse der Induktionsspule 3 i& einem Abstand angeordnet, der 1/4 bis 2/3 der Höhe der Induktionsspule 3 beträgt.

Die Seitenwände des Innenschusses 8 sind gelocht und durch eine gelochte ^uerzwischenwand 28 miteinander verbunden· In der Wand des Außenschusses 26 können JSingußkanäle 29 vorgesehen werden, durch welche das Metall, dessen chemische Zusammensetzung sich von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls unterscheidet, in den Spalt zwischen dem Außenschuß 26 und dem flüssigen Seitenteil 6 des zu formenden Stranges zugeführt wird. In dem Deckel 9 und dem Flansch 10 des Innenschusses 8 sind die Schaugläser 21 zur visuellen Überwachung des Ablaufes des technologischen Prozesses vorgesehen. Die Schüsse 8 und 26 sind mit den Regelschrauben 11 versehen, mit deren Hilfe die Schüsse in der vorgegebenen Stellung eingestellt werden. Für den Betrieb der Anlage mit durchfließender Schutzgasatmosphäre sind in den Wänden des Innenschusses 8 die Bohrungen 17 zum Überfließen des durch das Rohr 16 zuzuführenden Inerfcgases in den Hohlraum des Außenschusses 26,vorgesehen.

909837/0748
ORIGINAL INSPECTED

" ^4Ö - 2900795

Zum Aufrechterhalten der vorgegebenen Größe des stromes und der Spannung an der Induktionsquelle 3 ist diese mit einem Eegler 30 versehen. Im Schuß 26 sind die Öffnungen 22 für den lustritt des Inertgases -vorgesehen.

Die Anlage hat folgende Arbeitsweise.

Vor Beginn der Zuführung des flüssigen Metalls wird der Untersatz 7 in die Zone des elektromagnetischen Feldes 3 derart eingeführt, daß die obere Kante der Seitenfläche des Untersatzes um 3 bis 10 mm unterhalb der Querachse der Induktionsspule 3 angeordnet wird. Anschließend wird an dem elektromagnetischen Schirm der Außenschuß 26 angebracht. Der gleichmäßige Spalt zynischen dem kalibrierenden Gürtel 27 Öles Schusses 26 und der Seitenfläche des Untersatzes 7 wird mit einer feuerfesten Masse zugemacht. Es werden die erforderliche Größe der Spannung an der Induktionsspule 3 und der erforderliche Verbrauch des Kühlmittels eingestellt; anschließend wird der Außenschuß 26 auf 600°C bis 8UO⁰C erwärmt. Dann wird an diesem der Innenschuß 8 mit allen Teilen angebracht, die ebenfalls vorher auf eine Temperatur von 600 bis 800⁰C erwärmt werden. Dann wird das erforderliche Schutzmittel hergestellt und das flüssige Metall wird der Zone des elektromagnetischen Formens des Stranges zugeführt. Nachdem der flüssige Teil 6 des Metalls die vorgegebene Hohe erreicht hat, die visuell oder nach der Anzeige des Schwimmergebers 14 des Metallstandes fixiert wird, wird eine Vorrichtung zum Senken des Untersatzes 7 mit dem kristallisierenden Strang eingeschaltet. Dann

909837/0748

-49- 290*5795

wird je nach Notwendigkeit an der Oberfläche des flüssigen Teils des Stranges eine Schicht des raffinierenden Flußmittels und (oder) der elektrisch leitenden Schlacke hergestellt.

Bei Verwendung des Verfahrens und der Anlage zur Herstellung einer periphären dünnen Metallschicht, deren chemische Zusammensetzung sich von der chemischen Zusammensetzung des Strangmetalls unterscheidet, an der Oberfläche des Stranges wird in die Zone des elektromagnetischen Formens des flüssigen Teils des Stranges in den Spalt zwischen der Oberfläche desselben und der Wand des Außenschusses 26 durch die Einflußkanäle 29 die Schmelze dieses Metalls zugeführt.

Wie es oben erwähnt wurde, stellt ein großes praktisches Interesse die Möglichkeit dar, das Verfahren zum kontaktlosen Formen des Stranges durch das elektromagnetische Feld einer Induktionsspule mit anschließender unmittelbarer und intensiver Kühlung der Seitenfläche des Stranges zur Herstellung der Stränge von hoher Qualität mit dem vorgegebenen kalibrierten Profil und einem über die Länge des Stranges konstanten querschnitt zu verwenden, dessen Profil sich von dem Profil des flüssigen Teils des Stranges unterscheidet.

Das wird in der vorliegenden Anlage durch die Verwirklichung des Verfahrens zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld mit konstanter Übersteigung des hydrostatischen Druckes um 5 ^is 20% gegenüber dem Druck des elektromagnetischen Feldes beim Vorhandensein deskußenschusses 26 mit dem

909837/0 748

kalibrierenden Gürtel 27 in dessen unterem Teil erreicht. !Dadurch, wird es möglich, kalibrierte Oberfläche des Stranges mit den genau vorgegebenen Abmessungen durch warmplastische Verformung der Kruste der kristallisierenden Seitenfläche des Stranges herzustellen. Indem man die Strangkruste dicht verformt, verwirklicht man eine zuverlässige Verdichtung, die es gestattet, den Prozeß des Gießens mit dem Schutz der gesamten Oberfläche des flüssigen Ieils des Stranges mit Gas, elektrisch leitender Schlacke und (oder) raffinierendem Flußmittel durchzuführen sowie auch es ermöglicht, über der Schmelze eine verdünnte Atmosphäre herzustellen und um die Seitenfläche des flüssigen Teils des Stranges eine Metallschicht mit einer chemischen Zusammensetzung zu schaffen, die sich von der chemischen Zusammensetzung des Stranges unterscheidet.

Man muß dabei berücksichtigen, daß die Kraft, die für die Verformung der Strangkruste erforderlich ist, äußerst gering ist, weil die Temperaturen der Oberflächen der Strangkruste und des kalibrierenden Gürtels 27 praktisch gleich sind.

Die kalibrierende Einwirkung mittels des Schusses wird solange durchgeführt, bis die Wände des Stranges die erforderliche Festigkeit erhalten, die den Druck der Säule des flüssigen Strangmetalls aushalten. Die Möglichkeit einer Bewegung des Außenschusses 26 entlang der technologischen Achse der Anlage gestattet es, die Lage des kalibrierenden Gürtels 27 dieses Schusses relativ zu dem imfang des festen Teiles des Stranges an seiner Seitenfläche zu andern, was einen positiven Einfluß

909837/0748

auf die Qualität der Oberfläche und die Genauigkeit der Querabmessungen des Stranges ermöglicht« Nachdem der kristallisierte Teil des stranges aus der Zone des Kühlungsgürtels herausgetreten ist;» wird zur Herstellung einer besseren Verdichfcungs- und Yerformungseinwirkung auf die warmplastische Strangkruste mit dem kalibrierenden Abschnitt des Schusses 26 die erforderliche Korrektur der Höhe des hydrostatischen Druckes mittels des Seglers des Metallverbrauches oder der Menge des eingeschmolzenen Flußmittels bis zu einer notwendigen und zulässigen Größe durchgeführt, die nach der Höhe des flüssigen Teils des Stranges visuell oder mittels des Schwimmergebers 14 des Metallstandes überwacht wird.

Oberhalb des Gürtels der Zuführung des Kühlmittels auf die Oberfläche des kristallisierten Stranges an der Grenze zwischen dem flüssigen und dem festen Metall wird auf die Strangkruste in radialer Hichtung zu der Längsachse des Stranges mittels des kalibrierenden Gürtels 27 des Außenschusses 26 eingewirkt» dessen oberer Abschnitt an den flüssigen Teil des Stranges nicht anschließt. Die JJ'ormausbildung wird bei konstanter Übersteigung des Druckes von 5 bis 20% gegenüber dem Kennwert des hydrostatischen Druckes des flüssigen Metalls durch die Aufrechterhaltung der Höhe des flüssigen Teils des Stranges gegenüber dem Nennwert der Höhe durch den Metalldurchflußregler und (oder) der elektrisch leitenden eingeschmolzenen Schlacke oder des raffinierenden

909837/0748

Flußmittels gewährleistet.

Der Nennwert des hydrostatischen Druckes der Schmelze ist der Höhe des Druckes des elektromagnetischen Feldes der Induktionsspule gleich, die die Säule des flüssigen Metalls in den vorgegebenen geometrischen ^uerabmessungen, bezogen auf deren Höhe _t aufrecht erhält _o

Die Herstellung eines kalibrierten Stranges mit einem Profil des Querschnittes desselben, das sich vom Profil des flüssigen Teils des Stranges unterscheidet, wird durch die Form und Abmessungen des Durch gangs querschnitt es des kalibrie*· renden Gürtels 27 des Außenschusses 26 verwirklicht, wobei das Profil und die Abmessungen des Gürtels unter der Berücksichtigung des Charakters und der Größe der räumlichen Schwindung des Metalls bei dessen Kristallisation und Kühlung ausgeführt sind·

Bei Notwendigkeit, das Gießen in einer durchfließenden Gasschutzatmosphäre durchzuführen, können in der Wand des Außenschuüses 26 die durchgehenden Bohrungen 22 vorgesehen werden.

Oberhalb der Oberfläche des flüssigen Metalls 6 des Stranges 5 kann eine verdünnte Atmosphäre hergestellt werden. In diesem Fall wird der Innenschuß 8 derart angeordnet, daß die gelochte Zwischenwand 28 desselben unterhalb des Standes des flüssigen Metalls liegt, und die Bohrungen 22 im Außenschuß 26 werden hermetisch abgedichtete Bei der Durchführung des Verfahrens zum Stranggießen von

909837/0748

Metall im elektromagnetischen Feld mittels der vorliegenden Anlage wird das Kühlmittel in jedem Fall dem kristallisierten Strang "vorzugsweise nach einem vorher vorgenommenen Kalibrieren zugeführt.

Das erfindungsgemäße "/erfahren zum Stranggießen von Metall und die Anlage zur Durchführung des Verfahrens haben es den üirfindem bei der Durchführung der Erprobungen ermöglicht, Stränge von hoher Qualität aus Kupfer und dessen Legierungen, d.h. aus allen Metallen und Legierungen zu gießen, die für das Gießen von Strängen ein praktisches Interesse darstellen«

909837/0748

Claims

VLBtfAHHEN ZUM Si¹UANGGIkSSEN VUN IiEITlLL IM IEIJ) UND UMLAGE ZUE DUfiCHFÜHEUNG jjfiSü

Patentansprüche

1. Verfahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld, das die Zuführung des flüssigen Metalls auf den Untersatz, der in einem elektromagnetischen Feld untergebracht ist, welches elektromagnetische Feld die Aufrechterhaltung des flüssigen Metalls in Form einer Säule gewährleistet, die Schaffung eines Schutzmittels über Oberfläche des Stranges sowie die Zuführung eines Kühlmittels zu der Seitenfläche des erstarrten Stranges vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmittel aus einer Schmel-

hergestellt und ze oder aus der verdünnten Atmosphäre^mindestens an dem horizontalen Teil der Oberfläche des flüssigen Metalls des Stranges vorgesehen wird.

2. Feifahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Schlacke und/oder ein raffinierendes Flußmittel als Schmelze verwendet werden.

3. Verfahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze an der flüssigen Seitenfläche des Stranges mittels eines trichterförmigen Gürtels mit einem Eingabschnitt gehalten wird, der an der zu formenden Kruste des Stranges oberhalb des Niveaus der Zuführung des Kühlmittels an der Seitenfläche des Stranges dicht anliegt.

909837/0748

-2- 290Ö79S

4. Verfahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall, dessen chemische Zusammensetzung sich von der chemischen Zusammensetzung des Stranges unterscheidet, als Schmelze verwendet wird,

;?. Verfahren zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Metall zum Formen des Stranges in einer Menge zugeführt wird, die eine ständige übersteigung des hydrostatischen Druckes des flüssigen Metalls von 5 bis 20% gegenüber dem Nennwert des Verdichtungsdruckes des elektromagnetischen Feldes gewährleistet sowie daß gleichzeitig die zu formende Strangkruste durch den Hingabschnitt eines trichterförmigen Gürtels kalibriert wird, wobei die Größe und die !form des Durchgangsquerschnitt es des Gürtels in Übereinstimmung des Stranges gewählt wird,

6, Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Ansprüchen 1 oder 2, die an einem Rahmen raontiert und zueinander koaxiaivangeordnet <ringf örmig> einen Schirm, eine elektromagnetische Induktionsspule und einen Kühler enthält, welche einen Hohlraum zum Formen des Stranges umfassen, der von unten durch eine Gespannplatte begrenzt, die in das elektromagnetische Feld der Induktionsspuele eingeführt wird, und von oben mit einem Deckel geschlossen ist, in dem eine Bohrung für die Zuführung von Metall, eine Bohrung für den Stab

909837/0748

eines Schwimmergebers des Standes vom flüssigen Strangmetall sowie eine Öffnung für die Zuführung des Schutzmittels vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Deckel (9) mindestens ein Schuß (8) vorgesehen ist, der am Schirm (2) mittels seines Flansches (10) derart befestigt ist, daß seine untere Stirnfläche in das schmelzflüssige Metall (6) des Stranges (5) eingetaucht ist, wobei der Schuß (ö) aus einem feuerfesten gegenüber der Schmelze chemisch inerten und unmagnetischen Werkstoff ausgeführt ist, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist.

7. Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen 3?eld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des ersteren Schusses (8) und koaxial zu diesem ein zweiter an dem Schirm (2) befestigter Schuß (19) angeordnet ist, dessen Innenabmessungen einen Kontakt dieses Schusses mit dem oberen Teil (6) der flüssigen Seitenfläche des Stranges (5) sichern.

3. Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenschuß (23) aus .einem Werkstoff ausgeführt ist, dessen physikalische lachte um ein 4- bis 6-faches geringer als die physikalische Pichte der Schmelze des flüssigen Teils (6) des Stranges (5) ist, und an der Innenseite ein horizontaler Abschnitt (24) ausgeführt ist, an dem der Stab des Füllstandgebers (14) für das schmelzflüssige Metall (6) befestigt ist,

909837/0748

ORiQtNAL INSPEpTED

290079-5

wobei der genannte Schuß (2J) frei zwischen dem Innenschuß (8) und dem Schirm (2) untergebracht ist und Innenabmessungen aufweist, die einen Kontakt desselben mit dem oberen Abschnitt (6) der flüssigen Seitenfläche des Stranges (5) sowie einen Kontakt des horizontalen Abschnittes (24·) mit dem periphären Abschnitt der horizontalen flüssigen Oberfläche des Stranges (5) gewährleisten,

9. Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenschuß (26) mittels dessen Außenflansches (10) am Schirm (2) befestigt und mit Innenabmessungen ausgeführt ist, die am oberen Abschnitt einen Spalt zwischen der Innenfläche des Außenschusses und der flüssigen Seitenfläche des Teils (6) des Stranges (5) gewährleisten, und an dem unteren Abschnitt in der Zone des Formens der Kruste des Stranges (5) ein kalibrierender Hinggürtel (2?) vorgesehen ist, dessen Form und die Abmessungen des Durchgangsquerschnittes der Form und den Abmessungen des Durchgangsquerschnittes des fertigen Stranges (5) entsprechen.

10. Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die querschnittliehen Innenabmessungen des oberen Teils des Außenschusses (26) 0,85 bis 1,15 der entsprechenden Abmessungen des kalibrierten Gürtels (27) betragen, dessen Höhe 1/2 bis 2/3 der Höhe der Induktionsspule (3) ausmacht, wobei die unte-

909837/0748

-5- 2 9 O r j ;^? 9 5

re Stirnseite des Schusses (26) unterhalb der Querachse der Induktionsspule (3) in einem Abstand angeordnet ist, der 1/4 bis 2/3 der Höhe der Induktionsspule (3) beträgt.

11. inlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Innenschusses (8) gelocht ausgeführt und miteinander mittels einer gelochten quer angeordneten Zwischenwand (28) verbunden sind,

12β Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Außenschusses (26) Eingußkanäle (29) für die Zuführung des Metalls mit einer anderen chemischen Zusammensetzung als das Metall des Stranges (5) in den Spalt zwischen dem Außenschuß (26) und dem flüssigen Seitenteil (6) des zu formenden Stranges (5) ausgeführt sind.

13· Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnetischen Feld nach Anspruch /V dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (9) ein Schauglas (21) zur visuellen Überwachung vorgesehen ist.

14·. Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagne—

oder 9
tischen Feld nach Anspruch 77 dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Außenschusses (19) durchgehende Bohrungen (22) zum Durchströmen des Schutzgasmittels vorgesehen sind, das der flüssigen Seitenfläche des Stranges (5) zugeführt wird.

909837/0748
ORIGINAL INSPÜtIP

15. Anlage zum Stranggießen von Metall im elektromagnet

oder 9 tischen Feld nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

im Flansch (10) des Innenschusses (8) Schaugläser (21) zur visuellen Überwachung vorgesehen sind«

909837/0748 ORIGINAL WP