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Kokille zum Vergießen unberuhigter Metalle Beim Vergießen und Erstarren
von nicht beruhigtem Metall, insbesondere von Stahl, in geradwandigen Kokillen bildet
sich in kleinen Abständen von der Blockoberfläche der sogenannte äußere Blasenkranz
aus. Er erstreckt sich über die gesamte Bodenfläche und über die Blockseitenflächen
bis etwa zur halben Höhe des Blockes. Liegen diese äußeren Randblasen genügend weit
von der Blockoberfläche, so wird die Güte des Stahles dadurch nicht wesentlich verschlechtert,
obwohl die an den Blasen auftretenden Seigerungen immerhin eine örtliche Herabsetzung
der Festigkeitswerte verursachen. Bedeutend schlimmer jedoch sind die Folgen, wenn
der äußere Blasenkranz nur eine geringe Entfernung von der Blockoberfläche besitzt.
Dann können die Blasen zu Oberflächenfehlern führen, die den ganzen Block verwendungsuntauglich
machen.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile durch Anwendung einer Kokille
mit von oben nach unten zunehmendem Ouerschnitt des Innenraums beseitigt, die eine
über das übliche Maß hinausgehende Querschnittsv ergrößerung des lichten Kokillenquerschnitts
am Kokillenfuß von solcher Form besitzt, daß die von der Wirbelbewegung des flüssigen
unberuhigten Werkstoffes herrührende Strömung im unteren Blockteil auf den äußeren
Blasenkranz hingeleitet wird. Hierdurch. wird erreicht, daß der Blasenkranz zerstört
oder zum mindesten erheblich verkürzt wird. Es sind bereits flaschenförmige Kokillen
bekannt, bei denen die Öffnung der Kokille nach unten so gerichtet ist, daß sich
ihre Form nach oben allmählich stark verjüngt. Diese Kokillen dienen zum Gießen
von Rohlingen für rollendes Eisenbahnmaterial, wie z. B. Eisenbahnradreifen. Als
Werkstoff wird beruhigter Stahl verwendet. Durch die Flaschenform soll erreicht
werden, daß sich Unreinigkeiten, Schamotte und Schlackenteilchen, Desoxydations-undSeigerungsprodukte
leicht in dem oberen sehr schmalen Teil des Blockes ansammeln und beim Lochen entfernt
werden. Bei diesen Kokillen ist somit eine Spülwirkung im unteren Blockteil, wie
sie durch die Erfindung ausgenutzt werden soll, weder erforderlich noch möglich.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen,
die einander gegenüberliegenden Kokilleninnenwände im Kokillenfuß, d. h. also unterhalb
der Querschnittsvergrößerung, annähernd parallel auszubilden, so daß tote Ecken
vermieden werden. Diese Ausführungsform stellt in Anbetracht. der Tatsache, daß
die Kokilleninnenwände mit Rücksicht auf das Strippen des Blockes nicht nach der
Bodenplatte zu wieder verengt werden können, die günstigste Form zur Vermeidung
toter Ecken, die für die Wirbelbewegung schädlich sind, dar. In weiterer Ausbildung
des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, neben der erwähnten über die übliche
Verjüngung der Kokilleninnenwandung
hinausgehenden Querschnittsvergrößerung
des Kokilleninnenraumes am Fußende die Bodenplatte in an sich bekannter Weise auszuhöhlen,
wodurch eine für die Spülbewegung besonders 'günstige Kokillenform geschaffen wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigt Abb. i eine bisher gebräuchliche Kokille und Abb. z eine Kokille in der
Form nach dem Vorschlage der Erfindung.
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Die besondere Ausbildung des äußeren Blasenkranzes bei der Kokille
nach Abb. i, d. h. seine nach oben ständig abnehmende Breite, läßt erkennen, daß
die durch die Desoxydationswirkung des Kohlenstoffes verursachte Badbewegung einen
besonderen Einfluß auf die Gestalt und Größe des Blasenkranzes hat. Im Blockkopf
ist die Badbewegung stärker als im Blockfuß, teils wegen des geringeren ferrostatischenDruckes,
teils wegen der größeren Anhäufung von Blasen, da hier -zu den sich im Blockkopf
entwickelnden Gasblasen auch noch jene von unten aufsteigenden Gasblasen hinzukommen.
Dazu kommt noch die Eckenwirkung zwischen Kokille und Bodenplatte, wo sich die Wirbelbewegung
nicht auswirken kann. So werden im Blockkopf durch die starke Durchwirbelung des
Bades die auftretenden Gasblasen von den Erstarrungsschichten abgespült. Weiter
nach unten zu wird die Badbewegung schwächer, und schließlich genügt ihre Stärke
nicht mehr, um die Blasen vollkommen hochzuspülen, und der Randblasenkranz beginnt
sich zu entwickeln. In noch tieferen Schichten nimmt -die Badbewegung weiterhin
ab, und durch die Wirkung der toten Ecken zwischen den Kokilleninnenwänden und der
Bodenplatte werden die Wirbel außerdem noch mehr und mehr von den Blockoberflächen
zurückgedrängt. Deshalb werden die Randblasen nach unten zu immer breiter.
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Mit der besonderen Formgebung der Kokille nach der Erfindung gemäß
Abb. 2 sollen diese Nachteile vermieden werden. Durch die über die übliche Verjüngung
der Kokilleninnenwandung hinausgehende Querschnittserweiterung des Kokillenfußes
werden die Wirbel gezwungen, schon in geringer Höhe an den Erstarrungsschichten
hochzusteigen und die Blasen davon abzuspülen. Auch ist den Wirbeln durch die Erweiterung
mehr Platz zur Umkehr gegeben, wodurch ihre Bewegungsst4rke nicht unnötig geschwächt
wird. Durch die im gleichen Abstand verlaufenden gegenüberliegenden Kokilleninnenwände
im untersten Kokillenteil in Verbindung mit der ausgehöhlten Bodenplatte werden
die obengenannten toten Ecken vermiieden, der Wirbelstrom wird also nicht mehr von
den Erstarrungsschichten abgedrängt. Schließlich wirkt sich auch noch die durch
die Erweiterung bedingte Verkürzung des Blockes vorteilhaft auf die Unterdrückung
des äußeren Blasenkranzes aus, da bei genügend kurzen Blöcken der äußere Blasenkranz
vollkommen verschwindet.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung des Verfahrens zum Vergießen
von Stahl beschränkt, sondern kann überall dort verwirklicht werden, wo gleiche
oder ähnliche Bedingungen vorherrschen, d. h. wo eine Gasentwirklung während der
Erstarrung auftritt, wie dies z. B. bei anderen Metallen oder Metallegierungen möglich
ist.