DE3050939C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum horizontalen Stranggießen gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Stranggießkokille zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Mit dem bekannten Verfahren und der bekannten Strang­ gießkokille (JP-U 54-82 021) können nur massive Stränge in Form von Stangen oder Stäben gegossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungs­ gemäßes Verfahren so auszugestalten, daß auch Hohl­ stränge gegossen werden können. Ferner soll erfindungs­ gemäß eine hierfür geeignete Stranggießkokille vor­ geschlagen werden.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Für die Durchführung des Ver­ fahrens wird eine Stranggießkokille mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 6 vorge­ schlagen.

Durch die Verlegung der Erstarrungsfront in den Bereich des Dornes wird eine hohe Lebensdauer der Kokille und des Dornes erreicht, da der Verschleiß von Form und Dorn dort, wo die Erstarrungsfront ent­ steht, stets am größten ist, so daß durch eine schrittweise Verlegung der Erstarrungsfront in Rich­ tung auf das auslaßseitige Ende des Kokillenblocks aufgrund entsprechend unterschiedlicher Positionierung der Kühlstäbe in den Kühlkanälen die Lebensdauer von Kokillenblock und Dorn erhöht werden kann. Durch die konische Ausbildung des Dornes erreicht man, daß mit ein und demselben Dorn Hohlstränge unterschiedlicher Wandstärke hergestellt werden können, indem man durch Wahl einer entsprechenden Einstecktiefe der Kühlstäbe die Erstarrungsfront in einen Bereich größeren oder kleineren Durchmessers des Dorns verlegt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man bei der Wiederaufnahme eines Gießvorganges nach einer Unterbrechung desselben, die ein Erstarren des geschmolzenen Metalles rund um den Dorn zur Folge hat, die Kühlstäbe zunächst so weit nach außen zurückziehen kann, daß die Erstarrungs­ front in Richtung auf das auslaßseitige Ende des Formkanals hinter den Dorn verlegt wird, so daß man nunmehr mit dem Abziehen des erstarrten, zunächst noch massiven Metallstranges beginnen kann, ohne den Dorn übermäßigen mechanischen Kräften auszusetzen, da dieser zunächst noch vollständig von der Schmelze umgeben ist. Die Kühl­ stäbe werden dann erst nach Beendigung dieser Anlaufphase wieder so weit in ihre zugeordneten Kühlkanäle vorgescho­ ben, daß die Erstarrungsfront in die gewünschte Lage längs des Dorns gelangt.

Weiterhin besteht in Ausgestaltung der Erfindung die Mög­ lichkeit, die Einstecktiefe der Kühlstäbe bezüglich der Kühlkanäle von der Unterseite des Kokillenblockes zur Oberseite desselben derart zu vergrößern, daß die Er­ starrungsfront an der Oberseite des Formkanals und an der Unterseite desselben jeweils im wesentlichen denselben Abstand vom einlaßseitigen Ende des Kokillenblocks auf­ weist, was insbesondere bei einem konischen Dorn wichtig ist, bei dem andernfalls die Unterseite des Hohlstrangs eine kleinere Wandstärke als die Oberseite desselben be­ sitzen würde. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei glei­ cher Kühlwirkung an der Oberseite und an der Unterseite des Formkanals die Erstarrung der Schmelze an der Unterseite des Form­ kanals früher, das heißt in einem größeren Abstand vom auslaßseitigen Ende des Kokillenblockes erfolgt als an der Oberseite des Formkanals und daß dieser Effekt gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden kann, daß man die Kühlstäbe an der Unterseite des Formkanals weniger tief einschiebt als an der Oberseite desselben.

Gemäß der Erfindung werden also die Einstecktiefen für die einzelnen Kühlstäbe vorzugsweise so gewählt, daß sich eine Erstarrungsfront ergibt, die im wesentlichen symmetrisch zur Längsmittelachse des Formkanals ausge­ bildet ist, was zu einer deutlich verbesserten Ober­ flächenqualität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Hohlstranges führt.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ha­ ben sich Stranggießkokillen gemäß den Patentansprüchen 6 bis 8 besonders bewährt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Stranggießkokille zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die in die Kühlkanäle des Kokillen­ blockes einzusetzenden Kühlstäbe der Über­ sichtlichkeit halber weggelassen sind;

Fig. 2a und 2b Stirnansichten vorteilhafter Dorne für die Stranggießkokille gemäß Fig. 1.

Im einzelnen zeigen Fig. 1, 2a und 2b eine Stranggießkokille gemäß der Erfindung, welche für das kontinuierliche Gießen von Hohlsträngen, wie z. B. Rohren und dergleichen, geeig­ net ist. Der Kokillenblock 2 besitzt dabei ein einlaßsei­ tiges Ende 6, das länger ist als bei Kokillenblöcken für massive Stränge, und einen ersten Teil 6 a aufweist, der mit einem Innengewinde versehen ist, sowie einen zweiten Teil 6 b, der kein Innengewinde aufweist und sich in Rich­ tung auf einen Formkanal 4 konisch verjüngt. Weiterhin ist ein Dorn 3 aus feuerfestem Material, insbesondere Graphit, vorgesehen, der einen sich verjüngenden Teil 3 a aufweist, welcher in den Formkanal 4 hineinragt, und einen mit einem Außengewinde versehenen Teil 3 b, der in das Innengewinde im ersten Teil 6 a am einlaßseitigen Ende des Kokillenblockes 2 eingeschraubt ist. Dabei zeigen Fig. 2a und 2b unterschiedliche Ausführungsformen des mit einem Gewinde versehenen Teils 3 b des Dorns 3, wobei deutlich wird, daß bei beiden Ausführungsformen ge­ schmolzenes Metall aus dem Tiegel (nicht dargestellt) in den Formkanal eintreten kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a kann das geschmolzene Metall an den seit­ lich abstehenden Zungen 3 c des Dorns 3 vorbeifließen, während das Metall bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2b durch die Zwischenräume zwischen den radial aus­ gerichteten Speichen 3 d in den inneren Teil 6 b des ein­ laßseitigen Endes 6 und von dort in den Formkanal 4 ge­ langen kann. Dabei weisen beide Ausführungsformen des Dorns 3 am äußeren - in Fig. 1 linken - Ende einen Schlitz 3 e auf, an dem ein Schraubenzieher oder dergleichen angesetzt werden kann.

Im Betrieb wird die Symmetrie des Erstarrungsvorganges rund um das sich verjüngende Ende 3 a des Dorns 3 dadurch gewährleistet, daß man die einzelnen Kühlstäbe, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und vorzugsweise ge­ mäß Fig. 3 der DE-OS 29 44 175 ausgebildet werden, ent­ sprechend tief in die zugeordneten Kühlkanäle einschiebt, wie dies oben beschrieben wurde. Auf diese Weise wird eine symmetrische Ausbildung des kontinuierlich gegosse­ nen Hohlstranges gewährleistet. Dabei besteht die Mög­ lichkeit, den Durchmesser des Hohlraums bzw. der Bohrung in dem Hohlstrang dadurch zu verändern, daß man die Kühl­ stäbe mehr oder weniger weit in die Kühlkanäle des Kokillenblockes einschiebt, so daß die Erstarrungsfront bei­ spielsweise weiter in Richtung auf das einlaßseitige Ende verschoben wird, um einen dünnwandigen Hohlstrang zu er­ halten oder längs des Dorns weiter in Richtung auf das aus­ laßseitige Ende verlegt wird, so daß ein dickwandigerer Hohlstrang erhalten wird. Es besteht also die Möglichkeit, bei Rohren oder dergleichen einen unterschiedlichen Innen­ durchmesser zu erhalten, ohne daß der Dorn 3 ausgewechselt werden müßte.

Beim Gießen von Hohlsträngen besteht bis­ her das Problem, daß bei einer Unterbrechung des Gießvor­ ganges das erstarrende Metall häufig solche Scherkräfte auf den Dorn ausübt, daß dieser zerbricht, wenn der Gieß­ vorgang wieder fortgesetzt wird. Dieses Problem kann er­ findungsgemäß leicht gelöst werden. Man kann nämlich vor dem Wiederbeginn eines Gießvorganges die Kühlstäbe so weit nach außen zurückziehen, daß die Erstarrungsfront jen­ seits - in der Zeichnung rechts - von dem sich verjüngen­ den Ende 3 a des Dorns 3 liegt, beispielsweise auf der Linie A-A in Fig. 1, so daß rings um den Dorn nur ge­ schmolzenes Material vorhanden ist und zunächst eine mas­ sive Stange oder dergleichen gegossen wird. Nach einer gewissen Anlaufphase werden die Kühlstäbe dann entspre­ chend den zuvor ermittelten Werten tiefer in die Kühl­ kanäle des Kokillenblockes eingeschoben, um rund um den Dorn eine symmetrische Erstarrungsfront zu erhalten. Nunmehr kann ein Hohlstrang, beispielsweise ein Rohr, erhalten werden. Da beim Neubeginn des Gießvorganges kein erstarrtes Metall rund um den Dorn vorhanden ist, wird dabei die Gefahr eines Zerbrechens des Dorns auf ein Minimum reduziert.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Abmes­ sungen der Kühlkanäle und der Kühlstäbe zur Optimierung der Wärmeübertragung von dem Kokillenblock auf die Kühl­ stäbe sorgfältig aufeinander abgestimmt sein müssen. Beim Räumen der Kühlkanäle im Gießformkörper ist dabei mit äußerster Sorgfalt vorzugehen, während andererseits die Mantelfläche der Kühlstäbe vorzugsweise mit kolloi­ dalem Graphit versehen wird, um einen guten Kontakt bzw. Wärmeübergang zwischen dem jeweiligen Kühlstab und der Wand des zugehörigen Kühlkanals zu erreichen.

Claims (8)

1. Verfahren zum horizontalen Stranggießen unter Verwendung einer Stranggießkokille, die in einem Kokillenblock einen durchgehenden Formkanal auf­ weist, der seinerseits von Kühlkanälen mit einge­ schobenen Kühlstäben umgeben ist, wobei die Ein­ stecktiefe der Kühlstäbe in den Kühlkanälen derart gewählt wird, daß sich im Formkanal an vorgegebener Position eine Erstarrungsfront für den zu gießenden Strang ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Gießen eines Hohlstranges im Formkanal ein Dorn angeordnet und so ausgebildet wird, daß er sich in seiner Längsrichtung zum auslaßseitigen Ende des Formkanals hin verjüngt, und daß der Innendurchmesser des Hohlstranges dadurch bestimmt wird, daß man die Erstarrungsfront längs des Dorns an eine Stelle entsprechenden Durchmessers des­ selben verlegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Wiederaufnahme eines Gießvorganges nach einer Unterbrechung desselben, die ein Er­ starren des geschmolzenen Metalles rund um den Dorn zur Folge hatte, die Kühlstäbe zunächst so weit nach außen zurückzieht, daß die Erstarrungs­ front in Richtung auf das auslaßseitige Ende des Formkanals hinter den Dorn verlegt wird, und daß man die Kühlstäbe erst nach Beendigung einer Anlauf­ phase wieder so weit in ihre zugeordneten Kühl­ kanäle vorschiebt, daß die Erstarrungsfront in die gewünschte Lage längs des Dorns gelangt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstecktiefe der Kühlstäbe bezüglich der Kühlkanäle von der Unterseite des Kokillenblockes zur Oberseite desselben derart vergrößert wird, daß die Erstarrungsfront an der Oberseite des Formkanals und an der Unterseite desselben jeweils im wesentlichen denselben Ab­ stand vom einlaßseitigen Ende des Kokillenblockes aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecktiefen für die einzelnen Kühlstäbe so gewählt werden, daß die Erstarrungsfront sich im wesentlichen symmetrisch zur Längsmittelachse des Formkanals ausgebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Kühlstäbe vor dem Ein­ schieben in die Kühlkanäle mit kolloidalem Graphit versehen wird.

6. Stranggießkokille zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Kokillenblock mit einem zwischen seinem einlaß­ seitigen und seinem auslaßseitigen Ende durch­ gehenden Formkanal, der von in Längsrichtung ver­ laufenden, im Abstand voneinander angeordneten Kühlkanälen umgeben ist, die am auslaßseitigen Ende des Kokillenblocks offen sind und im Abstand vom einlaßseitigen Ende enden, derart, daß sich angrenzend an das einlaßseitige Ende eine Isola­ tionszone ergibt, in der die Wärmeabfuhr aus dem schmelzflüssigen Metall auf ein Minimum reduziert ist, und daß sich daran anschließend eine sich in Richtung auf das auslaßseitige Ende des Kokillen­ blocks erstreckende Kühlzone ergibt, die den Formkanal umgibt, und mit länglichen Kühlstäben, von denen jeder in das offene Ende eines Kühl­ kanals eingeschoben ist, um in dem Kühlbereich eine Abkühlung zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Formkanal (4) des Kokillenblocks (2) ein Dorn (3) für das Gießen eines hohlen gegossenen Stranges angeordnet ist und daß die Kühlstäbe mit einer solchen Einstecktiefe in den zugeordneten Kühlkanälen (10) angeordnet sind, daß sich in einer vorgegebenen Position in Längsrichtung des Dorns (3) eine diesen umgebende Erstarrungsfront ergibt, so daß ein hohler gegossener Strang er­ halten wird.

7. Stranggießkokille nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das einlaßseitige Ende (6) des Form­ kanals (4) mit einem Innengewinde versehen ist, mit welchem der mit einem Außengewinde versehene Dorn (3) verschraubt ist, und daß das in den Kokillenblock (2) eingeschraubte Ende des Dorns (3) derart ausgebildet ist, daß sich Kanäle für das Eintreten des schmelzflüssigen Metalles in den Formkanal (4) ergeben.

8. Stranggießkokille nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) ein Teilstück (3 a) aufweist, welches sich in Richtung auf das auslaß­ seitige Ende des Formkanals (4) derart verjüngt, daß durch Veränderung der Lage der Erstarrungs­ front längs des sich verjüngenden Teilstücks (3 a) des Dorns (3) hohle gegossene Stränge mit unter­ schiedlichen Innendurchmessern erzeugbar sind.