DE3320131C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorheizen einer Gießdüse, insbesondere bei einer Stranggießkokille mit mitlaufenden Kokillenwänden, zum Gießen von Metall.

Zum kontinuierlichen Gießen insbesondere von Eisen- und Nichteisenmetallen sind Maschinen entwickelt worden, die eine Kokille mit stetig mitwandernden Wandungen aufweist. Unter diesen Maschinen befinden sich solche, bei denen zwi­ schen zwei umlaufenden Stahlbändern gegossen wird. Zu die­ sen gehören vor allem die bekannten Hazelett-Bandgießma­ schinen, z. B. nach der US-PS 26 40 235.

Es sind außerdem Maschinen bekannt, bei denen die Gieß­ form durch eine Doppelreihe von Kokillenhälften gebildet ist, die zu zwei endlosen umlaufenden Ketten vereinigt sind. Am Gießende legen sich die einander gegenüberliegen­ den Kokillenhälften gegeneinander und bewegen sich in die­ ser Lage über eine gewisse Strecke, auf der sie die eigent­ liche Raupenkokille bilden. Dann trennen sie sich, um sich nach kurzer Zeit am Eingießende wieder zu treffen.

Insbesondere bei Maschinen mit Raupenkokillen zum Gießen von verhältnismäßig dünnen Bändern, z. B. Bändern von nur 20 mm Dicke und darunter, ist die Zuführungsdüse für das Metall der problematischste Bestandteil. Dies rührt in er­ ster Linie davon her, daß es wenige Werkstoffe gibt, die den hohen Temperaturen des durchfließenden Metalls wider­ stehen können. Unter den wenigen Werkstoffen, welche den notwendigen Anforderungen entsprechen, ist Graphit zu nennen. Graphit bietet dagegen den Nachteil einer hohen Wärmeleitfähigkeit; die Wärme wird so schnell von der Me­ tallschmelze abgeführt, daß das Metall die Neigung hat, in der Düse zu erstarren.

Auf jeden Fall müssen die Teile der Zuführungsdüsen, die mit dem flüssigen Metall in Berührung kommen, aus einem feuerfesten Werkstoff bestehen, der z. B. beim Vergießen von Aluminium aus einer Mischung von 30% Diatomeenerde (praktisch reine Kieselsäure in Form von mikroskopischen Zellen), 30% langen Asbestfasern, 20% Natriumsilikat (Trockengewicht) und 20% Kalk (zur Bildung von Kalziumsi­ likat) zusammengesetzt ist.

Beim Vergießen von Stahl steht insbesondere ZrO₂ als Dü­ senwerkstoff zur Verfügung oder auch ZrSiO₄ mit unter­ schiedlichem ZrO₂ Gehalt, wobei die Düse auch aus Kosten­ gründen als Zweistoffdüse ausgebildet sein kann. Bei dem ZrO₂-Werkstoff handelt es sich um ein stabilisiertes, fein­ keramisch verarbeitetes Material mit genau eingestellten Porositäten. Ein derartiges Gefüge ist in der Lage, die auftretende ZrO₂-Volumenänderung so aufzunehmen, daß eine nachteilige Rißbildung vermieden wird.

Obwohl die oben beschriebenen Zuführdüsen aus einem feuer­ festen Werkstoff eine gute Wärmedämmung und eine kleine Wärmekapazität aufweisen, besteht ihr wesentlicher Nachteil darin, daß der verwendete Werkstoff sich durch geringe Ho­ mogenität in bezug auf die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften, Wasseraufnahme, irrever­ sible Veränderungen der chemischen Zusammensetzung bei der Erwärmung auf Arbeitstemperatur und damit verbundene weite­ re Versprödung, bzw. geringe mechanische Festigkeit aus­ zeichnet und - damit verbunden - in der Regel nur eine ein­ malige Verwendung der Zuführdüse zuläßt.

Trotz der obenerwähnten geringen Wärmekapazität und schlechten Wärmeleitfähigkeit des bekannten keramischen Werkstoffs ist die Düse beim erstmaligen Eingießen des flüssigen Metalls einem erheblichen Thermoschock ausge­ setzt, wobei die auftretende, plötzliche thermische Span­ nung innerhalb des Düsenkörpers dazu führen kann, daß die­ ser auseinanderbricht oder zumindest reißt. Ein weiteres Problem ist das sog. Einfrieren der Düse beim Auftreffen von zu vergießendem Metall auf die kalte Düseninnenflä­ che.

Um diesen Thermoschock bzw. das Einfrieren der Düse zu ver­ meiden, wurde beispielsweise in der DE-OS 28 16 500 vorge­ schlagen, daß die Gesamtdüse aus einer Mehrzahl von neben­ einander in einer Metallhalterung befestigten, als Aus­ flußdüsen wirkenden Hohlprofilen aus einem schwer schmelz­ baren, hitzebeständigen Werkstoff besteht, wobei neben den schmelzeführenden Kanälen parallel dazu verlaufende Kanäle für eine Beheizung der Vorrichtung angeordnet sind. Mit Hilfe einer derartigen Beheizung ist es möglich, die Düse bereits vor Gießbeginn auf die erforderliche Schmelztem­ peratur zu bringen. Dies kann auch so langsam geschehen, daß ein Thermoschock nicht auftritt bzw. thermische Span­ nungen abgeleitet werden können. Andererseits ist eine der­ artige Düse kompliziert aufgebaut und insbesondere wirkt sich der Beheizungsmechanismus während des Betriebs, d. h. nachdem der Anfahrvorgang beendet ist, störend aus.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine wesentlich ein­ fachere Möglichkeit zu entwickeln, eine Gießdüse vor dem eigentlichen Anfahren mit dem zu vergießenden Metall auf ei­ ne gewünschte Temperatur zu bringen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß vor dem eigentlichen zu vergießenden Metall zumindest eine Vorlaufschmelze aus einem Metall mit einer anderen Temperatur als der des zu vergießenden Metalls durch die Düse geleitet wird.

Diese außerordentlich einfache Idee ist nicht nur sehr kostengünstig und wenig aufwendig, sondern mit diesem Ver­ fahren können weiterhin die handelsüblichen Gießdüsen An­ wendung finden und zusätzliche Heizeinrichtungen sind nicht erforderlich.

Bevorzugt soll eine Vorlaufschmelze Anwendung finden, wel­ che eine niedrigere Temperatur aufweist als das zu ver­ gießende Metall. Dadurch wird vermieden, daß die Düse auf eine zu hohe Temperatur gebracht wird, so daß auch das Me­ tall überhitzt würde und eine zusätzliche Kühlung in der Kokille notwendig wäre.

Als Vorlaufschmelze, die vor dem eigentlichen zu vergießen­ den Metall durch die Gießdüse geleitet werden soll, wird bevorzugt ein anderes Metall verwendet. In der Regel dient hierzu ein Metall, welches billig ist. Dieses Metall kann vor dem Einleiten in die Gießdüse in einem gesonderten Be­ hältnis auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Be­ vorzugt findet ein Metall Anwendung, das eine niedrigere Dichte als das zu vergießende Metall aufweist. Dadurch wird die Gießdüse und insbesondere deren Seitenbegrenzer beim An­ fahren nicht plötzlich einem zu hohen Druck ausgesetzt. Sollte beispielsweise ein Eisenmetall, insbesondere Stahl, vergossen werden, bietet sich Aluminium an, welches eine niedrigere Dichte aufweist als Stahl und dessen Oxidhaut ein Eindringen des Metalls in Ritzen od. dgl. verhindert. Allerdings kann es dann zu einer Verunreinigung des zu ver­ gießenden Metalls, hier Stahl, zumindest im ersten Bereich des vergossenen Werkstücks kommen. Deshalb wird in einer Weiterbildung der Erfindung daran gedacht, vor dem Vergies­ sen eines Eisenmetalls als Vorlaufschmelze Gußeisen (Grau­ guß) durch die Düse zu leiten.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch der Gedanke, vor dem Vergießen eines Eisenmetalls als Vorlaufschmelze ein Nicht­ eisenmetall durch die Düse zu leiten.

Es kann in Weiterbildung der Erfindung auch vor dem Ver­ gießen eines Eisenmetalls zuerst ein Nichteisenmetall und diesem nachfolgend ein Eisenmetall mit einem niedri­ geren Schmelzpunkt als das zu vergießende Eisenmetall durch die Düse geleitet werden.

Dies bedeutet, daß mehrere gleiche oder unterschiedliche Vorlaufschmelzen mit unterschiedlichen Temperaturen vor­ her durch die Düse geleitet werden. Als Beispiel sollen hier folgende Verfahrensschritte genannt werden: Die Dü­ se wird mit Heißluft auf eine Temperatur von etwa 200 bis 250°C gebracht. Sodann erfolgt ein Einleiten von flüssigem Aluminium mit einer Temperatur von etwa 760°C. Diesem Aluminium folgt Grauguß mit einer Temperatur von etwa 1200°C nach. Im Anschluß daran kann nun ohne Schwie­ rigkeiten der zu vergießende Stahl in die Gießdüse einge­ leitet werden.

Der der Gießdüse vorgeschaltete Zwischenbehälter (tundish) weist mehrere Kammern für die unterschiedlichen Vorlaufschmelzen sowie das zu vergießende Metall auf. Um das zu vergies­ sende Metall nicht unnötig in Kontakt mit den Vorlaufschmel­ zen tieferer Temperatur zu bringen, können der Gießdüse auch mehrere separate Zwischenbehälter vorgeschaltet sein.

Dieses Verfahren ermöglicht es, in einfacher Weise auch bereits vorhandene Gießdüsen an Gießmaschinen vor dem An­ fahren auf eine gewünschte Temperatur zu bringen und so auch einen Düsenwerkstoff zu verwenden, welcher nach den bislang angewendeten Verfahren relativ thermoschockempfind­ lich ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Vorheizen einer Gießdüse, insbesondere bei einer Stranggießkokille mit mitlaufenden Kokillenwänden, zum Gießen von Metall, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem eigentlichen zu vergießenden Metall zumindest eine Vorlaufschmelze aus einem Metall mit einer anderen Temperatur als der des zu vergießenden Metalls durch die Düse geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufschmelze eine niedrigere Temperatur aufweist als das zu vergießende Metall.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Vergießen eines Eisenmetalls als Vorlauf­ schmelze Gußeisen (Grauguß) durch die Düse geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Vergießen eines Eisenmetalls als Vorlauf­ schmelze ein Nichteisenmetall durch die Düse geleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Vergießen eines Eisenmetalls zuerst ein Nichteisenmetall und diesem nachfolgend ein Eisen­ metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das zu ver­ gießende Eisenmetall durch die Düse geleitet wird.