DE714871C - Gussform zur Herstellung von Metallstraengen mit glatter zusammenhaengender Oberflaeche - Google Patents

Gussform zur Herstellung von Metallstraengen mit glatter zusammenhaengender Oberflaeche

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DE714871C
DE714871C DEA80916D DEA0080916D DE714871C DE 714871 C DE714871 C DE 714871C DE A80916 D DEA80916 D DE A80916D DE A0080916 D DEA0080916 D DE A0080916D DE 714871 C DE714871 C DE 714871C
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DE
Germany
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mold
die
casting
metal
casting mold
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Expired
Application number
DEA80916D
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English (en)
Inventor
Karl A Lindner
Frank F Poland
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American Smelting and Refining Co
Original Assignee
American Smelting and Refining Co
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Publication date
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

  • Gußforgn zur Herstellung von Metallsträngen mit glatter zusammenhängender Oberfläche Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gußform zum Stranggießen von Metallen.
  • Es ist bekannt, daß beim Gießen von Metallgußsträngen Schwierigkeiten dadurch entstehen, daß einerseits der Gußstrang aus der formgebenden Kokille nicht oder nur schwer herausgezogen werden kann und anderseits, claß der derart hergestellte Gußstrang keine glatte Oberfläche besitzt, sondern auf der Oberfläche mit Rissen u. dgl. aus der Kokille kommt.
  • Es wurde gemäß der vorliegenden Erfindung gefunden, da ß diese Schwierigkeiten durch die besondere Werkstoffwahl der mit dem Metall in Berührung kommenden Oberfläche der Gußform beseitigt werden können. Gemäß der Erfindung wird als Werkstoff für die Oberfläche der Gußform, die mit dem Metall in Berührung kommt, Graphit verwendet, das durch chemischen Niederschlag gebildet und unter sehr hohem Druck mit kolloidaler Kohle als Bindemittel derart verpreßt wurde, daß die Porosität höchstens 2o°/, und die Korngröße sowie die Porengröße höchstens so Mikron beträgt. _ Es ist zwar bereits bekannt, die Gießform aus Graphit herzustellen. Bei dieser bekannten Kokille ist kein Graphit von den oben bezeichneten Eigenschaften verwendet worden. Es ist nun aber für den Erfolg wesentlich, daß ein äußerst dichtes Graphit von bestimmter Höchstporosität und Höchstporengröl3e verwendet wird, da sonst die erstrebte Wirkung ausbleibt.
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen v erschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung, in denen der Grundsatz der Erfindung" verkörpert ist.
  • Fig. i ist ein senkrechter Schnitt einer ersten Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung; Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch die in Fig. i gezeigte -Alatrize, F ig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine zusammengesetzte :Matrize, und Fig. 4. einen Schnitt durch eine etwas abgeänderte Matrize.
  • In den Zeichnungen ist ein Ofen 1o dargestellt, der auf einer Plättform 1? montiert ist, die durch Balken o_ler Träger 1.;. gestützt ist. Auf feuerfesten Blöcken 16 ist ein Behälter 18 angebracht, der das geschmolzene Metall 2o enthält. Der Ofen 1o wird durch irgendwelche geeigneten Mittel, die nicht dargestellt sind, beheizt, z. B. durch Öl- oder Gasbrenner oder eine elektrische Heizeinrichtung.
  • Durch den Boden des Behälters r8 nach unten hindurch und darin eingepaßt, erstreckt :ich die Gußform oder Matrize 22, die mit einem Kanal oder Durchgang 2.1 versehen und von einem Kühlmantel 26 umgeben ist, der in geeigneter Weise mit dem Einlaß 28, dein Überlaufrohr 30 und mit Auslaßrohr 3 2 für eine Kühlflüssigkeit verbunden ist. Eine Platte 3.1 begrenzt den Raum 36 unmittelbar unter der Gießform 22, und der Gaseinlaß 38 rührt in den Raum 36. Weiter tiefer sind Walzen .lo vorgesehen, um das erhärtete Metall aus der Gießform zu entfernen.
  • Wie bereits erwähnt, bestellt dabei die Gießform aus Graphit höchster Dichte, welches durch chemischen Niederschlag gebildet und unter sehr hohem Druck mit kolloidaler Kohle als Bindemittel derart verpreßt wurde, daß die Porosität höchstens 2o°% und die Korngröße sowie die Porengröße höchstens .4o Mikron beträgt.
  • Wein ein Material verwendet wird, das den bereits geschilderten Anforderungen entspricht, so kann der Bau der Matrize oder Gießform an sich große Verschiedenheiten aufweisen, und einige der möglichen Bauarten sind in den Zeichnungen dargestellt. In Fig. i und 2 ist eine verhältnismäßig einfache Bauart der Gußform dargestellt, die aus einer ATatrize 22 besteht, welche finit einem Kragen -2 versehen ist. der in den Boden des Behälters 18 eingelassen ist. Der Kanal 2.1. der .Matrize ist etwas konisch nach unten erweitert, um die Entfernung des erhärteten Metalls aus der Form möglichst leicht zu gestalten. Die Gießform ist vom 1-lantel 26 umgeben, der für den Umlauf von Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit vom Einlaß 28 zum Auslaß 32 über den Überlauf 3o eingerichtet ist.
  • Da es im wesentlichen nur auf die Fläche der Form ankommt, mit der das Metall in der Erstarrungszon.e in Berührung kommt, ist es nur nötig, Material, das die ob, -n dargelegten besonderen Eigenschaften hat, für das Futter der Gießform zu verwenden. Das ergibt die Möglichkeit, den Rest der Gießform aus anderein Material herzustellen und erlaubt dadurch eine wesentliche Kostenersparnis. Zusammengesetzte Matrizen können so ausgebildet sein, wie in Fig. 3 und 4. gezeigt.
  • In Fig.3 ist eine Gußform gezeigt, in der nur das Futter d. aus dem Material besteht. mit dein sich die Erfindung befaßt, während der Hauptträger 4.6 der Gußform zum Beispiel aus. gewöhnlichem dichtem Graphit bestehen kann. Das Futter 44 ist dem Teil :46 des Körpers durch Gewinde 5o gesichert. Zwischen dem Boden des Behälters 48 und dein hopf des Kühlmantels 56 ist ein Glimnierstutzen 5:2 angebracht, der von einer Heizschlange 54 umgeben ist, die von einer Isolierung 58 eingeschlossen ist, wodurch es möglich wird, das Metall wesentlich zu überhitzen, kurz bevor es abgekühlt wird, was sich bei gewissen Arbeitsvorgängen als vorteilhaft erweist. Die in Fig. q. dargestellte zusammengesetzte Matrize ist ähnlich der in Fig.3 gezeigten, jedoch sind die Heizschlange und die Isolierung fortgelassen.
  • Beim Betriebe wird der Boden der Matrize oder Gußform mit einem geeigneten Pfropfen verschlossen, bev or das Metall in den Behälter r8 eingeführt wird. Die Verschlußvorrichtung kann zweckmäßig aus einer Stange von gleichem Durchmesser wie das gewünschte Gußstück bestehen und ragt vorzugsweise durch die Walzen 4o hindurch, wodurch das Herausziehen der Stange bei Beginn des Gießvorganges erleichtert wird.
  • Das zu gießende Metall, wie Kupfer oder eine Kupferlegierung, wird dann in den Behälter 1S eingeführt und darin in dem geeigneten flüssigen Zustande gehalten. Eine Kühlflüssigkeit, etwa Wasser. wird durch den die Matrize umgebenden Mantel im Umlauf gebracht, um das Metall in der Gießform zum Erstarren zu bringen. Das zuerst in dieGießform eintretende Metall wird sich mit der Verschlußstange verschweißen, und zu geeigneter Zeit wird eine Längsbetvegung auf diese Stange übertragen, wodurch .das Gußstück aus der Gußform herausgezogen wird. In dein Maße wie das Gußstück entfernt wird, erstarrt eine weitere Metallmenge darüber und liefert so ein Gußstück von ununterbrochener Länge. Nicht oxydierendes Gas, z. B. Leuchtgas, wird vorzugsweise in .den Raum 36 °durch den Einlaß 38 eingeführt, um die Oxydation des Gießsatzes zu vermeiden, die sonst in einzelnen Fällen bei der verwendeten Temperatur beträchtlich sein würde.
  • Die folgenden besonderen Beispiele von tatsächlichen Arbeitsvorgängen sollen -dazu .dienen zu zeigen, wie die Erfindung in Praxis angewendet werden kann. Beispiel i Es wurde eine Matrize aus sehr dichtem Graphit von der vorher beschriebenen Art verwendet. Der Gießsatz hat die in' Fig.3 dargestellte Art mit einer Nickel-Chrom-Schlange, die die Matrize zwischen dem Behälter und dem Wassermantel umgibt. Der hauptsächliche Teil des Matrizenkörpers besteht aus gewöhnlichem dichtem Graphit. Die ganze Länge der Matrize beträgt -19o,5 mm, wobei sich die eigentliche Matrize aus einem Material, das die oben -aufgezählten wesentlichen Eigenschaften besitzt, etwa 132,1 mm, nach unten von dem oberen Teil der Matrize gerechnet, erstreckt. Der obere Teil des Wassermantels war 95,25 mm vom oberen Teil -der Matrize, die einen Durchmesser von 38,1 mm hatte, entfernt.
  • Bei Beginn des Gießens hatte das Kupfer eine Temperatur von i171° C und wurde mit einer Geschwindigkeit von 3556 mm in der Minute abgezogen. Danach wurde die Temperatur des Kupfers auf ungefähr iigi° C erhöht und die Geschwindigkeit des Abzuges auf ungefähr 76,2 mm je Minute gesteigert; diese Bedingungen wurden bis zum Ende des Gießvorganges beibehalten. Das hergestellte Metall wurde als .durchaus gesund befunden, zeigte eine ausgezeichnete Oberfläche und bestand aus Kristallen mit ausgeprägten Winkeln, die in einem Winkel von ungefähr 45° angeordnet waren. Beispiel 2 Bei Verwendung einer Konstruktion, wie in Fig.4 gezeigt, mit :einer Matrize von 25,4 mm Durchmesser, die im Verhältnis von 6,35 mm auf 304,8 mm konisch erweitert war, wurde geschmolzenes Kupfer bei 1i63° C mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 50,8 mm je Minute abgezogen, die stufenweise auf 1o9,22 mm je Minute erhöht und bis zum Ende des Gießvorganges beibehalten wurde. Die Temperatur der ununterbrochen gegossenen Stange, die von ausgezeichneter Oberflächenbeschaffenheit und durchaus gesund war, war ungefähr 982° C bei ihrem Austritt aus der Matrize. Eine Untersuchung des Gußstückes zeigte, daß, falls die Geschwindigkeit des Abzuges weniger als 76,2 mm in der Minute betrug, die Kristalle ausgeprägte Winkel zeigten, daß aber, wenn die Geschwindigkeit des Abzuges diese Zahl überschritt, die Kristallstruktur strahlenförmig war. Beispiel 3 Bei Verwendung einer Gießform der in Fig.-4 gezeigten Art, bei der ioi,6 mm des Matrizeneinsatzes von dem Kühlmantel umgeben waren, wurde Phosphorkupfer mit ungefähr 1,25 kg Phosphor auf iooo kg bei einer Temperatur von i2io° C mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 76,2 mm in der Minute gegossen, wobei die Temperatur der aus der Form herauskommenden Stange ungefähr 852° C betrug. Die Abzugsgeschwindigkeit wurde auf eine solche von 152,4 mm in der Minute durch Verwendung einer Temperatur des Metalles von 1127° C gesteigert, wobei das austretende Gußstück eine Temperatur von 91o° C zeigte. Das so ununterbrochen hergestellte Gußstück war durch und durch gesund und zeigte eine vollständig radiale Kristallstruktur.
  • Man wird also verstehen"daß bei Verwendung einer Matrize, die die oben beschriebenen -charakteristischen Eigenschaften hat, Verfahren zum ununterbrochenen Gießen auf dem Prinzip der Abteilung von Hitze durch die Wände der Gußform oder Matrize erfolgreich ausgeübt werden können. Es soll auch .erwähnt werden, daß neben der Herstellung der Matrize (wenigstens des Teiles, der mit dem Metall in Berührung kommt) aus einem Material, das den dargelegten Normen entspricht, es auch erwünscht ist, ihr eine leichte konische Erweiterung nach dem Ausgangsende zu für Abmessungen von weniger als 5o,8 mm Durchmesser zu geben, um den Abzug der Gußstücke zu erleichtern. Beim Guß größerer Abmessungen, z. B. von Bolzen von 76,2 mm oder mehr Durchmesser, kann auf die konische Erweiterung leicht verzichtet werden, da die Kontraktion des Kupfers beim Erstarren ausreicht, um einen angemessenen Abzug zu gewährleisten.
  • Obwohl es noch.nicht ganz klar ist, warum das Material der Matrize oder Gießform die charakteristischen Eigenschaften haben muß, die als so wesentlich erkannt wurden, ist es sicher möglich, daß die Herstellung radialer oder winkliger Kristalle, wie sie bei Entziehung der Hitze durch .die Wände gebildet werden, Bedingungen schaffen, welche im Falle einer Längskristallisation nicht bestehen. Was auch immer die Erklärung sein möge, es ist klar durch die Erfindung bewiesen worden, daß die Verwendung einer polierten Matrize, .die aus ° Material der dargelegten Art besteht, den ununterbrochenen Guß va- Kupfer und anderen #,:ichteisenmetallen und Legierungen mit solchen Verfahren erlaubt, in denen der größte Teil der Hitze durch die Wand der :Matrize entzogen wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Gußform zur Herstellung von Metallsträngen mit glatter zusammenhängender Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Gießform, die mit dein Metall in Berührung kommt, aus einem Graphit besteht, der durch chemischen 1 iederschlag gebildet und unter sehr hohem Druck mit kolloidaler Kohle als Bindemittel derart verpreßt -wurde, dar die Porosität höchstens 2o°/o und die Korngröße sowie die Porengröße höchstens do Mikro- beträgt.
DEA80916D 1936-10-30 1936-10-30 Gussform zur Herstellung von Metallstraengen mit glatter zusammenhaengender Oberflaeche Expired DE714871C (de)

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