DE3246470C1

DE3246470C1 - Stranggiessverfahren fuer Metalle

Info

Publication number: DE3246470C1
Application number: DE3246470A
Authority: DE
Inventors: Atsumi Chofu Ohno
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd; OCC Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd; OCC Co Ltd
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1984-06-07
Also published as: US4515204A; CH661673A5; SE8207149D0; GB2132925A; GB2132925B; NL181634C; CA1188481A; FR2537897B1; FR2537897A1; SE445181B; NL8204844A; SE8207149L

Description

BAD ORIGINAL

daß der Schmelzendruck am Auslaßende einer Stranggießkokille im wesentlichen Null beträgt und die Innenwandung der Stranggießkokille auf einer Temperatur gehalten wird, welche höher als die Erstarrungstemperatur der Schmelze ist.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß in der Innenwand der Stranggießkokille an dem Auslaßende eine Heizeinrichtung eingebettet ist, mit der die Innenwandung der Stranggießkokille auf einer über der Erstarrungstemperatur der Schmelze liegenden Temperatur gehalten werden kann.

Die Erfindung ermöglicht ein in einer nach abwärts, nach aufwärts, horizontal oder in einer anderen Richtung verlaufendes Stranggießen eines Gußstrangs aus einem Metall oder einer Legierung, der eine Querschnittsform hat, die insbesondere die Form einer Platte, einer Stange, eines Rohrs oder dergleichen ist, und der eine glatte und ausgezeichnete Oberfläche hat, ohne daß dieses Stranggießen irgendeine Gefahr oder ein Ausbrechen beinhaltet; wobei dieses Stranggießen leicht, einfach und unter Stabilität des Verfahrensablaufs erfolgt. Infolge der hohen Oberflächenqualität des Gußstrangs ist kaum bzw. überhaupt nicht irgendein Abarbeiten der Oberfläche erforderlich. Der Gußstrang kann trotz dendritischer Struktur in wirtschaftlicher Weise praktisch beliebig lang ausgebildet werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 5 der Zeichnung anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen

F i g. l(a) und l(b) schematische Darstellungen zur Veranschaulichung des Grundkonzepts der Erfindung;

F i g. 2 eine Vertikalschnittansicht einer Stranggießvorrichtung, die dazu angewandt werden kann, das Stranggießverfahren nach der Erfindung in Aufwärtsrichtung auszuführen;

Fig.3 eine Vertikalschnittansicht einer anderen Stranggießvorrichtung zum Ausführen des Stranggießverfahrens nach der Erfindung in Aufwärtsrichtung;

Fig.4 eine Vertikalschnittansicht einer Stranggießvorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Stranggießverfahrens in Horizontalrichtung; und

Fig.5 eine Vertikalschnittansicht einer Stranggießvorrichtung zum Ausführen des Stranggießverfahrens nach der Erfindung in Abwärtsrichtung.

F i g. l(a) veranschaulicht die Situation, die sich ergibt, unmittelbar bevor mit dem Stranggießen begonnen wird, und die Fig. l(b) zeigt die Situation, die sich ergibt, wenn mit dem Stranggießen begonnen worden ist. Die F i g. l(a) und l(b) zeigen eine Stranggießkokille 1 für das Stranggießen nach abwärts, in der eine Heizeinrichtung vorgesehen ist; außerdem eine Schmelze 2, einen Anfahrstrang 3, der mittels einer nichtgezeigten geeigneten Antriebseinheit vertikal bewegbar ist, einen Gußstrang 4, der mittels Stranggießens erzielt worden ist, und eine Kühleinrichtung 5 zum Kühlen des Gußstrangs.

Die Innenwand der Stranggießkokille 1 wird mittels der darin befindlichen Heizeinrichtung auf eine Temperatur erhitzt, welche höher als die Erstarrungstemperatur des geschmolzenen Metalls ist, und die Schmelze 2 wird in die Stranggießkokille 2 zugeführt. Die Schmelze 2 hat am unteren Ende a der Stranggießkokille 1, die eine Auslaßöffnung begrenzt, einen Nulldruck oder im wesentlichen einen Nulldruck. Die Schmelze kann zum Beispiel mittels einer Vorrichtung, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist, der Stranggießkokille zugeführt werden. Diese, weiter unten näher erläuterte Vorrichtung umfaßt ein Saugheberohr, das an seinem einen Ende hrdie Schmelze eingetaucht ist, die sich in einem Warmhalteofen befindet, während sein anderes Ende mit der Stranggießkokille verbunden ist. Die Auslaßöffnung der Stranggießkokille befindet sich auf. dem gleichen Höhenniveau wie die Oberfläche der Schmelze in dem Warmhalteofen.

Der Anfahrstrang 3 wird an dem unteren Ende a der Stranggießkokille 1, wie in Fig. l(a) gezeigt ist, angelegt, bevor die Schmelze in die Stranggießkokille 1 eingeleitet wird. Da das obere Ende des Anfahrstrangs 3, das mit der Schmelze 2 in Kontakt kommt, eine Temperatur hat, die niedriger als die Erstarrungstemperatur der Schmelze ist, beginnt die Schmelze in der Stranggießkokille 1 in der Mitte der letzteren zu erstarren, während sie in einem Bereich, der sich benachbart der heißen Innenwand der Stranggießkokille 1 befindet, noch nicht erstarrt. Wenn der Anfahrstrang 3 vom unteren Ende der Stranggießkokille 1 nach abwärts zu wegbewegt wird, während er mittels der Kühleinrichtung 5 gekühlt wird, wächst der erstarrte Gußstrang 4 allmählich und wird kontinuierlich aus der Stranggießkokille 1 abgezogen, wie Fi g. l(b) zeigt. Da die Innenwandung der Stranggießkokille eine Temperatur hat, die höher als die Erstarrungstemperatur der Schmelze ist, wird in der Stranggießkokille keine feste Randzone, welche die Umfangsoberfläche des Gußstrangs begrenzt, ausgebildet, jedoch geschieht das unmittelbar unterhalb der Auslaßöffnung der Stranggießkokille, so daß man dadurch einen Gußstrang mit einer sehr glatten Oberfläche erhält.

Der Druck der Schmelze an der unteren Auslaßöffnung der Stranggießkokille wird in der Nähe von Null gehalten, da die Schmelze herausblasen bzw. -quellen würde, wenn die feste Randzone nicht innerhalb von 1 mm oder innerhalb etwa dieser Strecke unterhalb der Auslaßöffnung der Stranggießkokille gebildet wird.

Es ist außerdem wichtig, die Temperatur der Schmelze und die Kühlrate bzw. -geschwindigkeit sowie die Entnahmegeschwindigkeit des Gußstrangs zu steuern bzw. zu regeln. Es ist insbesondere wichtig, ein angemessenes Gleichgewicht zwischen der Kühlrate bzw. geschwindigkeit und der Entnahmegeschwindigkeit des Gußstrangs sicherzustellen. Wenn der Gußstrang im Vergleich mit seiner Entnahmegeschwindigkeit zu schnell gekühlt wird, dann erstarrt die Schmelze innerhalb der Stranggießkokille, und ihre feste Randzohe bzw. Außenhaut haftet an der Stranggießkokille an. Der Gußstrang hat nämlich dann eine minderwertige Oberfläche, die nicht nur die Innenwand der Stranggießkokille beschädigt, sondern auch das glatte Entfernen des Gußstrangs aus der Stranggießkokille unmöglich macht. Demgemäß ist die Heizeinrichtung in der Stranggießkokille vorgesehen, damit die Innenwandung der letzteren auf einer geeigneten Temperatur gehalten wird.
Eine wirksame Maßnahme, um das vorerwähnte Problem zu vermeiden, besteht darin, die Innenwandung der Stranggießkokille nach ihrer Auswärtsöffnung hin leicht divergent auszubilden. Das ermöglicht das Entfernen des Gußstrangs, ohne daß die Innenwandung der Stranggießkokille beschädigt wird, selbst dann, wenn der Anfahrstrang zu schnell gekühlt wird, was zur Erstarrung der Schmelze außerhalb der Stranggießkokille führt.
Es wurde durch Untersuchungen festgestellt, daß das

...5 - . ■ ■ ■ 6

Stranggießen ohne Verursachung irgendeines Ausbre- Weise verhindert wird, daß Wasser auf die Oberfläche chens während des Aufwärts- oder Abwärtsstranggie- - der Schmelze fällt. ;

Bens mit nahezu allen Arten von Metallen und Legie- Die Fig. 2 zeigt als Beispiel eine wassergekühlte

rungen ausgeführt werden kann, wenn die Schmelze in Vorrichtung zum Aufwärtsstranggießen, die eine mittels der Auslaßöffnung der Stranggießkokille einen Druck 5 einer Inertgasatmosphäre geschützte, beheizte Stranghat, der 0,00196 bar nicht übersteigt. Es wurde außer- gießkokille aufweist. Die Stranggießkokille 22 ist an ihdem gefunden, daß ein Druck des geschmolzenen Me- rem oberen Ende mit einem äußeren Umfangsrand vertalls bis zu 0,0049 bar für horizontales Stranggießen sehen, der jedes Überströmen der Schmelze verhindert, zulässig ist, wenn man es zuläßt, daß sich der erstarrte Eine Heizeinrichtung 23, die als elektrischer WiderKern aus Metall in einem größeren Ausmaß innerhalb 10 Standsheizer ausgebildet ist, ist in der Innenwand der der Stranggießkokille bildet. Stranggießkokille 22 eingebettet. Die Stranggießkokille

Die Stranggießkokille kann aus Graphit, einem feuer- 22 ist im wesentlichen in die Schmelze 25 eingetaucht, festen Material, das hauptsächlich aus einem Oxid be- die sich in einem Warmhalteofen 24 befindet. Die Obersteht, wie beispielsweise Siliciumoxid, Aluminiumoxid, fläche der Schmelze 25 wird mittels einer gesteuerten Berylliumoxid, Magnesiumoxid oder Thoriumoxid, ei- 15 bzw. geregelten Zuführung von Schmelze durch ein für nem feuerfesten Material, das hauptsächlich aus einem letztere vorgesehenes Zuführungsrohr 26 auf einem Nitrid besteht, wie beispielsweise Bor- oderSiliciumni- konstanten Höhenniveau gehalten. Eine mit Wasser betrid, Siliciumcarbid, einem feuerfesten Metall, wie bei- triebene Kühleinrichtung 28 ist mit isolierenden, feuerspielsweise Platin, Wolfram oder Tantal, oder einer Le- festen Werkstoffen 27 ausgekleidet bzw. von dem gierung aus irgendeinem solchen Metall ausgebildet 20 Warmhalteofen 24 isoliert und auf der Oberseite dieses sein. Es ist möglich, zum Stranggießen eines Metalls, das Warmhalteofens vorgesehen. Die Kühleinrichtung 28 einen niedrigen Schmelzpunkt hat, wie beispielsweise ist, wie die F i g. 2 zeigt, in zwei vertikal voneinander im Zinn, eine Glasstranggießkokille zu verwenden. Abstand befindliche Teile unterteilt, und das Kühlwas-

Ein Metall, das einen derartigen Schmelzpunkt hat, ser wird durch den unteren Teil zugeführt und durch der niedriger als etwa 500° C ist, wie Zinn oder eine 25 den oberen Teil abgeführt. Der untere Teil hat einen Legierung desselben, und ein Metall, das einen Schmelz- Wassereinlaß 29, durch den Druckwasser eingeleitet punkt hat, der niedriger als etwa 1000° C ist, wie bei- wird, und eine Kühldüse 35, durch die ein nach aufwärts spielsweise Aluminium oder Magnesium oder eine Le- geneigter Wasserstrahl gegen die Umfangsoberflache gierung derselben, kann in der offenen Atmosphäre mit- eines Anfahrstrangs 32 oder eines Gußstrangs 34 getels einer Stranggießkokille stranggegossen werden, die 30 richtet wird. Das Wasser bewegt sich entlang der Oberaus Graphit, Siliciumcarbid, Bornitrid, Aluminiumoxid, fläche des Anfahrstrangs 32 oder des Gußstrangs 34 Siliciumdioxid, Magnesiumoxid oder nahezu allen ande- nach aufwärts und fällt in einen Behälter 36 im oberen ren Oxiden oder Nitriden ausgebildet ist. Teil der Kühleinrichtung 28, so daß es schließlich durch

Die Heizeinrichtung für die Stranggießkokille kann einen Auslaß 37 abgeführt werden kann. Der Warmein übliches Widerstandsheizelement sein, das zum Bei- 35 halteofen 24 hat einen Einlaß 30 für ein Inertgas, wie spiel aus einer Ferrochrom-, Nickelchrom-, Wolfram- beispielsweise Stickstoff, Argon oder Helium. Das Inert-Rhenium- oder Platin-Rhodium-Legierung, Molybdän, gas wird durch den Einlaß 30 in den Warmhalteofen 24 Platin, Tantal oder Siliciumcarbid ausgebildet ist. Zum eingeführt, damit in dem Warmhalteofen ein höherer Stranggießen von gegossenem Eisen oder Stahl oder Gasdruck aufrechterhalten wird, als es der atmosphärivon irgendeinem anderen Metall oder irgendeiner ande- 40 sehe Druck ist, so daß eine Inertgasatmosphäre um die ren Legierung, das bzw. die einen hohen Schmelzpunkt Stranggießkokille 22 herum erzeugt und aufrechterhalhat, ist es jedoch erforderlich, die Stranggießkokille und ten wird. Mittels eines Paars von Förderwalzen 33 wird die darin befindliche Heizeinrichtung gegen Zerstörung die Vertikalbewegung des Anfahrstrangs 32 und das durch Oxidation oder Abbau bzw. Zersetzung in einer nach aufwärts erfolgende Abziehen des Gußstrangs 34 heißen Atmosphäre zu schützen. Zu diesem Zweck ist es 45 gesteuert. Der Warmhalteofen 34 ist mit einem Halteteil notwendig, die Stranggießkokille mittels einer Inertgas- 38 versehen, das die Stranggießkokille 22 in der vorgeatmosphäre, beispielsweise einer Stickstoff-, Argon- sehenen Position hält. .

oder Heliumatmosphäre, zu schützen. Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung ist die

Der Anfahrstrang und der Gußstrang, der die Strang- Stranggießkokille in die Schmelze eingetaucht, damit gießkokille verläßt, können mittels Umgebungsluft aus- 50 ihre Innenwandung auf einer höheren Temperatur gereichend gekühlt werden, wenn der Gußstrang aus ei- halten wird, als es die Erstarrungstemperatur der nem Metall besteht, das einen niedrigen Schmelzpunkt Schmelze ist. Das Eintauchen der Stranggießkokille ist hat, oder aus einer Legierung desselben. Es ist jedoch jedoch beim Aufwärtsstranggießen nicht immer erforwünschenswert, eine zwangsweise Kühlung mittels derlich. Es ist zum Beispiel möglich, einen Ofen zu verWasser oder durch ein gasförmiges Kühlmittel anzu- 55 wenden, der eine Warmhaltezone für Schmelze und eine wenden, wenn der Gußstrang aus einem Metall besteht, Gießzone hat, und eine von außen geheizte Stranggießdas einen mittleren Schmelzpurkt hat, wie beispielswei- kokille mit der Gießzone derart zu verbinden, daß die se aus Aluminium, Magnesium oder Kupfer oder einer Schmelze unter Druck von der Warmhaltezone zur Legierung derselben, oder aus einem Metall, das einen Stranggießkokille zugeführt werden kann. Diese Art hohen Schmelzpunkt hat, wie beispielsweise Eisen oder 60 von Vorrichtung ist in einer beispielsweisen Ausführung Stahl oder einer Legierung derselben. in F ig.3 gezeigt.

Es ist möglich, zur Wasserkühlung eines durch Auf- Nach Fig. 3 weist ein Warmhalteofen 41 eine Warm-

wärtsstranggießen erzeugten Gußstrangs eine Kühlein- haltezone 42 für die Schmelze und eine geschlossene richtung zu verwenden, die eine nach aufwärts geneigte Gießzöne 43 auf. Eine vertikale Stranggießkokille 50, Kühldüse hat, welche nach der Umfangs- bzw. Außen- 65 die eine äußere Heizeinrichtung 45 hat, ist auf der obeoberfläche des Gußstrangs zu gerichtet ist, so daß ein ren Mitte der Gießzone 43 angeordnet. Die Einlaßöffnach aufwärts gerichteter Druckwasserstrahl gegen die nung 51 der Stranggießkokille 50 sitzt auf einem Auslaß Gußstrangoberfläche gespritzt wird, damit auf diese 52 für die Schmelze. Ein Anfahrstrang 53 ist durch Dre-

hen eines Paars von Förderwalzen 49, die mit einer geeigneten, nichtgezeigten Antriebseinheit verbunden sind, vertikal bewegbar, um aus der Schmelze einen Gußstrang 46 allmählich nach oben abzuziehen. Die gesteuerte Höhe des Badspiegels in der Warmhaltezone 42 ermöglicht es, die Schmelze mit einem gewissen Überdruck in die Stranggießkokille zuzuführen. Das erleichtert die Herstellung eines Gußstrangs, der eine relativ kleine Querschnittsfläche hat, und zwar beispielsweise in der Form eines Blechs oder eines Drahtstabs, der einen sehr kleinen Durchmesser hat. Die Vorrichtung hat außerdem den Vorteil, daß die Stranggießkokille 50 zu Reparatur- und Wartungszwecken leicht entfernt werden kann, da sie sich außerhalb des Ofens befindet.

Die Stranggießkokille 50 kann bis zu einem gewissen Ausmaß geneigt sein, damit es ermöglicht wird, einen Gußstrang mittels des Anfahrstrangs längs eines nach aufwärts geneigten Weges hochzuziehen. Diese Anordnung ermöglicht eine Wasserkühlung des Anfahrstrangs und des Gußstrangs, ohne daß irgendeine Gefahr besteht, daß Kühlwasser nach abwärts in die Schmelze fließt, die sich in der Stranggießkokille befindet.

Es sei nun auf F i g. 4 Bezug genommen, in der in einer beispielsweisen Ausführungsform eine Einrichtung zum Horizontalstranggießen gezeigt ist. Die Vorrichtung weist eine Stranggießkokille 61 auf, in der eine Heizeinrichtung 62 in Form eines elektrischen Widerstandsheizers vorgesehen ist. Der Hohlraum der Stranggießkokille 61 hat ein oberes äußeres Ende, das mit der Oberfläche der Schmelze 64, die sich in einem Warmhalteofen 63 befindet, bündig ist. Der Warmhalteofen 63 hat ein Zuführungsrohr 65 für Schmelze und einen Überströmauslaß 66 für irgendwelche überschüssige Schmelze, so daß die Oberfläche der Schmelze in dem Warmhalteofen stets auf einem konstanten Höhenniveau gehalten wird, wodurch sichergestellt wird, daß die Schmelze einen Druck von 0,0049 bar oder weniger am Auslaßende der Stranggießkokille hat. Eine Kühleinrichtung 67 sprüht Wasserstrahlen zum Kühlen eines Anfahrstrangs 68 oder eines Gußstrangs 69. Zwischen der Stranggießkokille 61 und der Kühleinrichtung 67 ist eine Zwischenwand 70 vorgesehen, durch die irgendwelches Verspritzen von Wasser zur Stranggießkokille 61 hin, welches diese kühlen könnte, verhindert wird. Ein Paar Förderwalzen 71 steuert die Horizontalbewegung des Anfahrstrangs 68 und das Abziehen des Gußstrangs 69 von der Stranggießkokille 6t. Obwohl die Stranggießkokille 61 nach der Darstellung in einer horizontalen Position angebracht ist, kann sie alternativ auch in einer nach abwärts geneigten Position angeordnet sein, um zu verhindern, daß irgendwelches Kühlwasser zur Stranggießkokille hin zugeführt wird.

Es sei nun das Abwärtsstranggießen erläutert. Es ist besonders vorteilhaft, hierfür ein Saugheberohr zum Zuführen der Schmelze in die Stranggießkokille zu verwenden, um den Druck der Schmelze an der Auslaßöffnung der Stranggießkokille im wesentlichen auf Null zu halten. Eine Vorrichtung dieser Art ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in F i g. 5 gezeigt.

Die F i g. 5 zeigt im einzelnen eine Stranggießkokille 81, die mit einer darin befindlichen Heizeinrichtung 85 versehen ist; außerdem ist ein Saugheber 82 gezeigt, der mit seinem einen Ende mit der Stranggießkokille 81 verbunden ist, während das andere Ende des Saughebers 82 in die Schmelze 84 eingetaucht ist, die sich in einem Warmhalteofen 83 befindet. Die Heizeinrichtung 85 ist ein elektrischer Widerstandsheizer, der das untere Ende der Innenwandung der Stranggießkokille 81 auf einer Temperatur hält, die höher als die Erstarrungstemperatur der Schmelze ist. Ein Anfahrstrang 86 wird an das untere Ende der Stranggießkokille 81 angelegt und.mittels eines Paars von sich drehenden Förderwalzen 88 abgesenkt, während er mittels gesprühtem Wasser, das von einer Kühleinrichtung 87zugeführt wird, gekühlt wird; dadurch wird ein Gußstrang 89 auf dem oberen Ende des Anfahrstrangs 86 ausgebildet, und dieser Gußstrang hat eine glatte und ausgezeichnete Oberfläche.

Der Saugheber 82 ist mit einem Luftausströmventil ■ 90 versehen, während der Warmhalteofen 83 eine Überströmöffnung 91 hat. Zur Einleitung der Zufuhr der Schmelze zur Stranggießkokille 81 durch den Saugheber 82 wird das Luftausströmventil 90 geöffnet, und die Überströmöffnung 91 wird geschlossen. Ein erhöhtes Niveau der Schmelze im Warmhalteofen 83 bewirkt, daß die Schmelze den Saugheber 82 füllt und die Stranggießkokille 81 erreicht. Dann wird das Luftausströmventil 90 geschlossen, und die Überströmöffnung 91 wird geöffnet, so daß das Niveau der Schmelze 84 abgesenkt werden kann und auf der gleichen Höhe wie das Auslaßende der Stranggießkokille 81 bleibt. Wenn der Anfahrstrang 86 allmählich abgesenkt wird, kann der Gußstrang 81 kontinuierlich stranggegossen werden, ohne daß das irgendeine Gefahr eines Ausbrechens oder sonstige Gefahren beinhaltet. Der Saugheber 82 ist mit einer Isolierung 93 bedeckt, in der erforderlichenfalls eine Heizeinrichtung vorgesehen sein kann.

Das geschmolzene Metall hat am Auslaßende der . Stranggießkokille einen im wesentlichen Null betragenden Druck, mit Ausnahme der Herstellung von kleinen-Stranggießprodukten, wie beispielsweise eines Drahtstabs, der einen kleinen Durchmesser hat, oder eines Blechs bzw. einer Platte, das bzw. die eine sehr kleine Dicke hat; diese Herstellung von kleinen Stranggießprodukten wird vorzugsweise mit einem gewissen Druck der Schmelze am Auslaß der Stranggießkokille ausgeführt. Demgemäß besteht keine Gefahr eines Ausbrechens bzw. Durchbrechens von irgendwelcher Schmelze. Da die Innenwandung der Stranggießkokille auf einer Temperatur gehalten wird, die höher als_; die Erstarrungstemperatur der Schmelze ist, bildet das Metall innerhalb der Stranggießkokille keine feste Randzone bzw. Außenhaut, sondern es wird ein Gußstrang erhalten, der eine glatte und ausgezeichnete Oberfläche hat, und zwar unabhängig von dem Metall oder der Legierung, um das bzw. die es sich handelt. Da infolgedessen keine feste Randzone bzw. Außenhaut an der Innenwandung der Stranggießkokille anhaftet, sind nicht nur in vorteilhafter Weise Gußstränge herstellbar, die relativ einfache Formen haben, wie sie durch irgendein konventionelles Stranggießverfahren erhalten wer-:

den, sondern es können auch in vorteilhafter Weise Gußstränge hergestellt werden, die eine Vielzahl von anderen, relativ komplizierten Querschnittskonfigurationen haben, welche direkt ausgedreht werden können, so daß sie als Endprodukte für den Verkauf erhalten werden.

Mit dem beschriebenen Stranggießverfahren ist es möglich, praktisch beliebig lange Gußstränge in wirtschaftlicher Weise zu erhalten, die eine dendritische Faserstruktur haben. Das vorliegende Stranggießverfahren ist daher mit größtem Vorteil für die Herstellung eines Gußstrangs für einen Magneten, für die Herstellung von Siliciumstahlblech, einer eutektischen Zusammensetzung oder eines ähnlichen Produkts, die bzw. das

eine dendritische Struktur erfordert, geeignet Es ist auch möglich, Blech, Rohre, geformte Produkte oder dergleichen aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder irgendeinem anderen Metall oder einer Legierung, zu erzeugen, welches Metallmaterial nur schwierig mittels plastischer Deformation, ausgehend von einem üblichen Block bzw. Barren, weiterverarbeitbar ist. Wenn der Anfahrstrang um seine eigene Achse rotiert wird, während er von der Stranggießkokille wegbewegt wird, ist es möglich, einen Draht to oder einen Gußstrang zu erzeugen, der eine in Längsrichtung verdrillte Konfiguration hat, wie beispielsweise eine Eisenbewehrungsstange zum Einbetten in Beton.

Außerdem ist es möglich, von einer Metallschmelze ein Gußstück aus einer hochschmelzenden Superlegierung kontinuierlich strangzugießen, das eine in einer Richtung erstarrte Struktur hat, wie beispielsweise eine Turbinenschaufel, und es ist dadurch möglich, ein in hohem Maße verbessertes Austauschprodukt für ein Produkt zu erhalten, das durch ein konventionelles Verfahren hergestellt wird, in welchem ein Kokillengußblock und ein heißer Aufsatz für eine feuerfeste Form angewandt wird, um jedes derartige Produkt einzeln zu gießen.

Bevorzugte Ausführungsformen des vorliegenden Stranggießverfahrens seien durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Eine "zylindrische Stranggießkokille aus Graphit, die einen Innendurchmesser von 12 mm, einen Außendurchmesser von 20 mm und eine Höhe von 30 mm hatte, wurde in einer Vorrichtung zum Aufwärtsstranggießen der in Fi g. 2 gezeigten Art derart angebracht, daß ihr oberes Ende mit der Oberfläche der Schmelze in einem Warmhalteofen bündig war. Die Schmelze bestand aus 94,75 Gew.-°/o Kupfer, 5Gew.-% Zinn und 0,25 Gew.-% Phosphor; diese Phosphorbronze hatte eine Temperatur von 1100°C und wurde kontinuierlich in den Ofen eingespeist, und zwar in einer solchen Menge, daß die Menge an stranggegossenem Metall, welche die Stranggießkokille verließ, ausgeglichen wurde, so daß der Druck der Schmelze an der Auslaßöffnung der Stranggießkokille im wesentlichen auf Null gehalten wurde. Die Stranggießkokille war von einer Stickstoffatmosphäre bedeckt, und sie wurde mittels eines eingebetteten Platindrahtheizers derart erhitzt, daß ihre Innenwandung auf einer Temperatur von 1100° C gehalten wurde. Ein Anfahrstrang aus rostfreiem Stahl, der einen Durchmesser hatte, welcher im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Stranggießkokille war, wurde in Kontakt mit der Oberfläche der Schmelze in der Stranggießkokille gebracht. Der Anfahrstrang wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 15 mm/min angehoben, während Wasser mit einer Rate von 100 cm³/min auf einem Höhenniveau von 100 mm oberhalb der Oberfläche der Schmelze zugeführt wurde, wodurch ein Phosphorbronzestrang, der eine sehr glatte und hervorragende Oberfläche hatte, im Anschluß an das untere Ende des Anfahrstrangs stranggegossen wurde.

Beispiel 2

Eine zylindrische Stranggießkokille aus Zirkondioxid, die einen Innendurchmesser von 5 mm, einen Außendurchmesser von 12 mm und eine Höhe von 30 mm hatte, wurde in einer Vorrichtung zum Aufwärtsstranggießen der in Fi g. 3 gezeigten Art derart angebracht, daß ihr oberes Ende ein leicht niedrigeres Niveau als die Oberfläche der Schmelze in einem Warmhalteofen hatte, so daß der Druck der Schmelze an der Auslaßöffnung der Stranggießkokille auf 0,00196 bar gehalten wurde. Die Schmelze aus Eisenmetall, das 3,8 Gew.-% Kohlenstoff und 1,8 Gew.-°/o Silicium enthielt, hatte eine Temperatur von 1200°C und wurde kontinuierlich derart in den Warmhalteofen zugeführt, daß ihre Menge auf die Menge der stranggegossenen Schmelze abgestimmt war, welche die Stranggießkokille verließ.

Die Stranggießkokille wurde mittels eines eingebetteten Platindrahtheizers derart erhitzt, daß ihre Innenwandung auf 1200° C gehalten wurde. Ein Stahlanfahrstrangi der einen Durchmesser hatte, welcher im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Stranggießkokille war, wurde in Kontakt mit der Oberfläche der Schmelze in der Stranggießkokille gebracht. Der Anfahrstrang wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/min angehoben, während Wasser mit einer Rate von. 50 cm³/min auf einem Höhenniveau von 120 mm über der Schmelze zugeführt wurde, so daß Eisendraht von 5 mm Durchmesser, der eine sehr glatte und ausgezeichnete Oberfläche hatte, anschließend an das untere Ende des Anfahrstrangs stranggegossen wurde.

Beispiel3

30 Eine Stranggießkokille aus Bornitrid, die einen rechteckigen Hohlraum mit einer Höhe von 3 mm und einer Breite von 20 mm hatte und eine Wanddicke von 3 mm besaß, wurde in einer Vorrichtung zum Horizontal-

35. stranggießen der Art, wie in F i g. 4 gezeigt, angebracht. Die Temperatur der Stranggießkokille wurde mittels eines eingebetteten Heizers auf 680° C gehalten. Aluminiumschmelze (99,9% Al), die eine Temperatur von 700° C hatte, wurde von einem Warmhalteofen kontinuierlich in die Stranggießkokille in einer Menge zugeführt, die auf die Menge der stranggegossenen Schmelze, welche die Stranggießkokille verließ, so abgestimmt war, daß der Druck der Aluminiumschmelze am Auslaß der Stranggießkokille auf im wesentlichen Null gehalten wurde. Der Gußstrang wurde horizontal von der Stranggießkokille mit einer Geschwindigkeit von 60 mm/min entnommen, und er wurde mittels Wasser mit einer Rate von 600 cm³/min in einem Abstand von 50 mm vom Auslaß der Stranggießkokille gekühlt, so daß man einen Aluminiumstreifen mit einer Dicke von 3 mm und einer Breite von 20 mm erhielt, der eine glatte und ausgezeichnete Oberfläche hatte.

Beispiel 4

Ein säulenförmiger Kern aus rostfreiem Stahl, der einen Durchmesser von 12 mm hatte, wurde in einer hohlen zylindrischen Edelstahlform, die eine Wanddicke von 1,5 mm und einen Innendurchmesser von 16 mm hatte, in einer Vorrichtung zum Abwärtsstranggießen der in Fig. 5 gezeigten Art angeordnet. Die Temperatur der Stranggießkokille wurde mittels eines eingebetteten Nickelchromheizers auf 24O⁰C gehalten. Geschmolzenes Zinn (99,9% Sn), das eine Temperatur von 270° C hatte, wurde kontinuierlich in die Stranggießkokille derart zugeführt, daß die,Menge des stranggegossenen Metalls, welches die Stranggießkokille verließ, ausgeglichen wurde, so daß der Druck der Zinnschmelze am

Auslaß der Stranggießkokille auf im wesentlichen Null
gehalten wurde, und es wurde ein Gußstrang nach abwärts zu aus der Stranggießkokille mit einer Geschwindigkeit von 40 mm/min entnommen, außerdem wurde
gekühlte Luft mit einer Rate von 50 i/min gegen den
Gußstrang in einem Abstand von 20 mm vom Auslaß
der Stranggießkokille geblasen, so daß man ein Zinnrohr erhielt, das eine ausgezeichnete Oberfläche hatte.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen io

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Claims

Patentans rüch · ^ie Enriching betrifft ein Stranggießverfahren für . Metalle und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

1. Stranggießverfahren für Metalle, dadurch Nach dem Stande der Technik hat ein Gußstrang, wie gekennzeichnet, daß der Schmelzendruck am er durch Stranggießen erhalten wird, üblicherweise kei-Auslaßende einer Stranggießkokille (1, 22,50,61,81) 5 ne vollständig glatte Oberfläche, sondern er weist vielim wesentlichen Null beträgt und die Innenwandung mehr eine ungleichförmige und oft lokal mit Rissen, der Stranggießkokille (1, 22, 50, 61, 81) auf einer Sprüngen und sonstigen Fehlstellen versehene Oberflä-Temperatur gehalten wird, welche höher als die Er- ehe auf. Das ist, wie im Rahmen der Erfindung festgestarrungstemperatur der Schmelze (2,25,54,64, M) stellt wurde, auf die Verwendung einer Stranggießkokilist . 10 Ie zurückzuführen, deren Temperatur niedriger als die

2. Stranggießverfahren für Metalle nach An- Erstarrungstemperatur der Schmelze ist, wie es bei jespruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfah- dem konventionellen Stranggießverfahren der Fall ist. ren der Wärmeinhalt der Schmelze (2,25,54,64,84) Die feste Randzone bzw. Haut, welche die Oberfläche nur über den Anfahrstrang (3, 32, 53, 68, 86) abge- eines Gußstrangs begrenzt, wird innerhalb der Strangführt wird. 15 gießkokille gebildet, und es entsteht Reibung zwischen

3. Stranggießverfahren für Metalle nach An- der Haut des Gußstrangs und der Innenoberfläche der spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Stranggießkokille, wenn sich der Gußstrang durch die Aufwärts- und Abwärtsstranggießen der Druck im Stranggießkokille bewegt. Wenn ein Gußstrang, der ir-Bereich von 0 bis 0,00196 bar liegt. gendeine solche Oberflächenfehlstelle hat, einer Bear-

4. Stranggießverfahren für Metalle nach An- 20 beitung durch plastische Deformation, wie es beispielsspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß weise Schmieden oder Walzen ist, direkt ausgesetzt beim Horizontalstranggießen der Druck im Bereich wird, dann erhält man ein Produkt, das eine Anzahl von von 0 bis 0,0049 bar liegt. Fehlstellen hat. Daher ist vorher ein Entfernen der

5. Stranggießverfahren für Metalle nach An- Oberflächenschicht oder ein Abschrägen bzw. eine sonspruchl, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß 25 stige Oberflächenabarbeitung am Gußstrang erforderbeim Abwärtsstranggießen der Schmelze (84) mit- lieh. Wenn der Gußstrang einen oder mehrere zu tiefe tels eines Saugheberohrs (82) aus einem Warmhalte- Risse hat, dann kann er keiner solchen Bearbeitung bzw. ofen (83) in die Stranggießkokille (8t) überführt Weiterverarbeitung unterworfen werden und muß einwird, geschmolzen werden, damit erneut ein nunmehr zufrie-

6. Stranggießverfahren für Metalle nach einem 30 denstellender Gußstrang daraus gebildet wird.

der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Bei den konventionellen Stranggießverfahren, wie sie

der Anfahrstrang (3, 32, 53, 68, 86) und der Guß- in dem »Handbuch des Stranggießens« von Erhard

strang (4,.34, 46, 69, 89) durch ein flüssiges oder Herrmann, Aluminium-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1958

gasförmiges Kühlmittel oder eine Mischung dersel- beschrieben sind (siehe insbesondere Seiten 230/231 ben gekühlt wird. 35 und 241), werden Stranggießkokillen verwendet, die,

7. Stranggießverfahren für Metalle nach einem auch wenn sie in manchen Fällen mit einer Heizvorrichder Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß tung versehen sind, eine Temperatur haben, weiche undas Auslaßende der Stranggießkokille (1, 22,50,61, terhalb der Erstarrungstemperatur der Schmelze liegt. 81) mit einer Inertgasatmosphäre abgedeckt wird. Wenn eine feste Haut bzw. Oberflächenschicht mittels

8. Stranggießverfahren für Metalle nach einem 40 des Metalls, das stranggegossen wird, ausgebildet worder Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den ist, dann haftet diese an der Innenoberfläche der der Anfahrstrang (3, 32, 53, 68, 8S) während des Stranggießkokille, und die feste bzw. erstarrte Haut Abziehens um seine eigene Achse gedreht wird. bzw. Oberflächenschicht wird daran gehindert, sich

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Ausgang der Stranggießkokille hin zu bewenach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- 45 gen, und das führt zu einem Bruch. Wenn ein solcher zeichnet, daß in der Innenwand der Stranggießkokil- Bruch in der Nähe des Ausgangs der Stranggießkokille Ie (1,22,50,61,81) an dem Auslaßende eine Heizein- auftritt, dann bläst das von der festen bzw, erstarrten richtung (23,45,62,85) eingebettet ist. Haut bzw, Oberflächenschicht umgebene geschmolzene

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet Metall durch das Ende der Stranggießkokille aus, da der durch einen zwischen Warmhalteofen (83) und 50 Schmelzendruck am Ausgang der Stranggießkokille Stranggießkokille (81) angeordneten Saugheber nicht unbeträchtlich ist Diese Erscheinung wird als Aus-(82). brechen bezeichnet, und sie macht nicht nur die Fortset-

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekenn- zung des Stranggießvorgangs unmöglich, sondern sie zeichnet durch eine auf den Anfahrstrang (3,32,53, bildet auch ein ernsthaftes Hindernis für die Sicherheit 68, 86) bzw. Gußstrang (4,34, 46, 69, 89) gerichtete 55 bzw. den sicheren Ablauf desselben. Das Ausbrechen Kühleinrichtung (28,47,67,87). tritt mit besonders großer Wahrscheinlichkeit bei einem

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, ge- Metall oder einer Legierung auf, das bzw. die einen kennzeichnet durch eine in Stranggießabzugsrich- breiten Erstarrungstemperaturbereich hat.

tung auf den Strang (32, 34) gerichtete Kühldüse Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein

(35). M) Stranggießverfahren zur Verfügung zu stellen, welches

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis das Stranggießen von Gußsträngen, die eine glatte und

12, gekennzeichnet 'durch eine Inertgaszuführungs- ausgezeichnete Oberfläche haben, mit einem hohen einrichtung. Grad an betriebsmäßiger Stabilität ermöglicht, ohne

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis daß irgendeine Gefahr eines Ausbrechens besteht. Au-

13, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der 65 ßerdem soll mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Stranggießkokille (1,22,50,61,81) nach ihrem Aus- Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung gestellt laßende zu leicht divergent ausgebildet ist. werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,