Vorrichtung zum Beeinflussen der Temperaturverteilung im flüssigen Gießkopf beim Gießen von Strängen Beim ununterbrochenen Gießen von Metallen und Metallegierungen, wobei das Gießgut fortlaufend einer gekühlten Gießform - zugeführt wird; aus welcher der erstarrte Gußstrang ebenfalls fortlaufend heraustritt, ist es nicht nur wichtig, daß die Zuflußgeschwindigkeit der Schmelze in einem genau bestimmten Verhältnis zur Erstarrungsgeschwin.digkeit steht, sondern es muß auch dafür gesorgt werden, daß die. Erstarrung möglichst gleichmäßig, d. h. gleichzeitig, über den ganzen Gußquerschnitt vor sich geht. Da nun bei den bisher bekannten Verfahren dieser Art wohl eine Wärmeabführung unter Vermittlung der gekühlten Kokillenwandungenerfolgt, wobei die jeweils höchste Temperatur aber dort, wo, die Schmelze zufließt, also im allgemeinen etwa in der Mitte des Gußquerschnitts, vorhanden ist, wird die Erstarrung an dem Außenrand des Gußstranges stets rascher erfolgen als in der Mitte, so daß hier ein flüssiger Lunker entsteht, der erst später erstarrt als der äußere Teil. In den meisten Fällen ist nun der Lunker unerwünscht, weil er die Gleichmäßigkeit der Struktur des fertigen Gußstückes ungünstig beeinflußt insofern, als gewöhnlich die später erstarrten Teile eine wesentlich gröbere Struktur aufweisen als die sofort erstarrten und insbesondere bei Legierungen leicht Entmischungen der Komponenten eintreten.

Es ist schon vorgeschlagen worden, auf die Oberfläche des in der Foren vergossenen Metalls Kühlpolster aufzulegen, wobei, um die Kühlwirkung zu erhöhen, die Kühlpolster schwach konische oder gewölbte untere Flächen aufweisen konnten, so daß sie in allerdings bescheidenem Umfang auch in den flüssigen Gießkopf hineinreichten. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist also eine Temperaturbeeinflussung des Gießkopfes nur von oben in Richtung auf die Oberfläche des Gießkopfes möglich.

Es hat sich ergeben, daß ein vollständiges Beherrschen des Erstarrungsvorganges im flüssigen Gießkopf durch eine derartige Vorrichtung nicht möglich ist. Es ist vielmehr nach der Erfindung erforderlich, daß ein kühl-oder heizbarer Einsetzkörper innerhalb des flüssigen: Gießkopfes angeordnet ist. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung kann an beliebiger Stelle des flüssigen Gießkopfes sowohl an der Oberfläche als auch im Innern symmetrisch oder unsvmmetrisch zur Achse des Gießkopfes angeordnet sein, je nachdem wie die Kühlverhältnisse im Gießkopf dies erforde@rn. Gegebenenfalls können mehrere solche Einsetzkörper Verwendung finden. sofern man mit einem einzigen nicht auskommt. Die Einsetzkörper gemäß der Erfindung können sowohl aus einfachen Rohr- oder sonstigen Führungen als auch aus anderen geeigneten, gleichzeitig noch anderen Zwecken dienenden Vorrichtungen bestehen. Durch diese Art der Temperaturregelung des flüssigen und erstarrenden Gießguts, die im folgenden als Kühlung bezeichnet wird, wobei aber der Begriff Kühlung ganz weit zu fassen ist und gegebenenfalls auch ein Heizen bedeuten soll, läßt sich derErstarrungsvorgang,wfe erwähnt. vollkommen beherrschen, wobei vor allein das Entstehen eines flüssigen Lunkers mit seinen ungünstigen Begleiterscheinungen vermieden werden kann. Durch die örtliche Kühlung wird an Stellen besonderer Kühlnotwendigkeit die gesamte fühlbare Wärme der Schmelz fortgeleitet und dadurch ein starkes Temperaturgefälle zwischen erstarrendem Metall und dem Einsetzkörper geschaffen. Hierdurch kann der Verlauf der Erstarrungszone nach Belieben beeinflußt werden. Es ist zwar bereits der Vorschlag gemacht worden, bei Kokillen, die zum ununterbrochenen Gießen dienen, die Kokille auch innen mit Kühlwasser zu kühlen. Bei jenem Vorschlag handelt es sich jedoch um das Gießen von Rohren und ähnlichen Hohlkörpern; demgemäß sind die Innen- und die Außen-,vand der Kokille als wasserführende Kühlräume ausgebildet. Demgegenüber schlägt die Erfindung im wesentlichen vor, die Temperaturregelung im flüssigen, über der Erstarrungszone liegenden Gießkopf unmittelbar vorzunehmen, wodurch sich der Erstarrungsvorgang vollkommen und über den ganzen Querschnitt beherrschen läßt.

Zur Verringerung der Lunkerbildung, die z. B. durch den nach unten gerichteten Strahl der Schmelze begünstigt wird, sind auch bereits verschiedene Mittel vorgeschlagen worden; z. B. wurde beim Blockgießen unterhalb der Düsenmündung, aus welcher die Schmelze in die Kokille einfließt, eine Ablenkvorrichtung angebracht, welche den eintretenden Schmelzestrahl aus seiner nach unten gehenden Richtung ablenkt. Obwohl dadurch die Veigung zur Lunkerbild.ung etwas verringert ist, kann der Erstarrungsvo@rgang trotzdem nicht beliebig beherrscht werden, weil hierfür auch die Temperaturverteilung maßgebend ist.

:Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung stehen die Räume zwischen den Wandungen der doppel- oder mehrwandig ausgeführten Einlegevorrichtung mit Kühl- oder Heizmittelleitungen in Verbindung. Da aber diese Temperaturbeeinflussung im wesentlichen auf die bereits in der Kokille befindliehe Schmelze ausgeübt -,verden muß, katiii es vorteilhaft sein, die Auffangvorrichtung so auszubilden, daß die Beeinflussung hauptsächlich von innen nach außen erfolgt, während das Innere der Vorrichtung mehr oder weniger gegen Kühlung abgedeckt ist. Erreichen läßt sich das in einfacher Weise nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, da.ß die Vorrichtung aus Werkstoffen verschiedener Wärmeleitfähigkeit besteht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung, in «-elclier einige Ausführungsbeispiele von Einsetzvorrichtungen in Form von Auffang- und Ablenkvorrichtungen nach der Erfindung dargestellt sind. Es zeigt Fig. i eine erste Ausführungsform in setil;-rechtem Längsschnitt innerhalb der Gießform. von der nur das obere Ende angedeutet ist, Fig. a eine zweite Ausführung ebenfalls in senkrechtem Längsschnitt, jedoch ist hier, ebenso: wie bei den folgenden Darstellungen, die Gießform fortgelassen; Fig. 3 bis i i zeigen weitere Ausführungen in gleicher Schnittdarstellung; Fig. 1:3 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführung, zu der Fig. 13, 14 und 15 Draufsichten wiederum verschiedener Anordnungen angeben.

Bei der Ausführung nach Fig. i wird die flüssige Schmelze durch die Düse i in die Gießform 2 geleitet, die mit einem Kühlmantel 3 versehen ist. In, der Kokille entsteht dann zunächst der flüssige Kopf q., der beim Erstarren den Strang 5 bildet. Unter der Mündung der Düse i ist eine becherförmige Auffang vorrichtung 6 angeordnet, und zwar wird diese vorteilhaft an der Düse i durch Träger 7 aufgehängt, damit der Becher 6 von den etwaigen Bewegungen der Kokille 2 unabhängig ist. Der Becher 6 ist ebenfalls mit einem Kühlmantel 8 versehen, dem durch die Leitung 9 das Kühlmittel zugeführt wird, während es aus der Leitung io wieder abfließen kann.

Während des Gießens wird also nicht nur von außen her durch die Wandungen der Kokille 2 eine- Kühlwirkung auf den flüssigen Gießkopf ausgeübt, sondern auch von innen her durch den Kühlmantel 8 des Bechers 6, so daß also: auch in der Mitte des gesamten Querschnitts eine schnelle Erstarrung stattfindet. Durch Regeln und bestimmte Auswahl der Kühlmittel in den Kühlmänteln 3 und 8 läßt sich somit der Erstarrungsvorgang genau beherrschen.

Sollte es nicht erwünscht sein, daß die Kühlwirkung aus. dem Kühlmantel 8 des Bechers 6 auch nach innen auf den Becherinhalt mehr oder weniger stark in Ersche-inung tritt, dann kann der Wärmeentzug dadurch vermieden werden, daß die innere Wand des Bechers 6 aus weniger wärmeleitfähigem Stoff als, die äußere Wand hergestellt wird', bzw. es. können hier besondere Isoliermittel eingeschaltet werden.

Andererseits kann aber auch eine Ausführung nach Fig. 2 gewählt werden, bei welcher der Becher 6 aus drei Ringwänden besteht, so daß zwei Kammern i i und 12 rings um die Seitenwände und den Boden des Bechers 6 entstehen. Diese Kammern i i und 12 stehen mit voneinander getrennten Zuleitungen 13, 1.4 und Ableitungen 15, 16 in Verbindung. Durch die Leitungen 13, 16 und den äußeren. Mantel i2 wird ein Kühlmittel geleitet, welches, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, die Schmelze auch in der Mitte der Gießform kühlt, so daß damit der Erstarrungsvorgang geregelt werden kann. Durch die Leitungen 14,15 und den inneren Mantel i i wird dagegen ein Heizmittel geführt, um die neu in den Becher 6 eintretende Schmelze auf der günstigsten Temperatur zu halten und sie vor dem Einfluß des äußeren Kühlmantels 12 sicher zu schützen. Vorteilhaft ist es bei dieser Ausführung, wenn die innere und die äußere Wand des Bechers 6 aus gut wärmeleitendem Stoff, die mittlere Wand 17 dagegen aus isolierendem Stoff hergestellt werden. Mit einer solchen Einrichtung läßt sich also nicht nur der Wärmeentzug und damit der Erstarrungsvorgang regeln, sondern es können, auch die für die neu zufließende Schmelze günstigsten Bedingungen geschaffen werden. Zweckmäßig ist es dabei, die äußere Wandung des Bechers nach unten kegelförmig verjüngt auszubilden, damit ein leichteres, Ablösen der erstarrenden Schmelze möglich ist.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführung wie Fig. i, jedoch mit dem Unterschied, daß der Boden des Bechers 6 nur einfach ausgebildet ist, so daß sich also der Kühlmantel 8 nur Tiber die senkrechten Seitenwände erstreckt.

Andererseits kann der Kühlmantel 8 aber nur am Boden vorgesehen sein, wie es in Fig. .4 angedeutet ist, so daß die aufwärts gehenden Becherwandungen keine Kühlung erhalten.

Wie Fig. 5 zeigt, braucht die Auffangvorrichtung aber auch nicht einmal becherförmig ausgebildet zu sein. Die Auffang-bzw. Ablenkvorrichtung, deren Hauptaufgabe es ist, die Richtung der ausströmenden Schmelze zu verändern, besteht hier nur aus einer Platte 6, so daß die aus der Düse i zuströmende Schmelze zur Seite gelenkt wird. Die Platte 6 ist jedoch nach unten mit einem Kühlmantel 18 mit Zu- und Abflußleitungen i9, 2o versehen, so daß ein Kühlmittel durch den: Kühlmantel geleitet werden kann. Auch hier kann es zweckmäßig sein, die Platte (i aus wärmeisolierendem Stoff herzustellen, während für die Wandungen des Kühlmantels 18 gut wärmeleitende Stoffe Verwendung finden. Ferner besteht aber auch bei einer solchen Auffangvorrichtung die Möglichkeit, ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 2, eine besondere Heizeinrichtung bzw. einen Heizmantel für die Platte 6 vorzusehen, so daß dieser auf keinen Fall Wärme entzogen wird.

Fig.6 zeigt eine Ausführung, bei welcher der Becher 6 ähnlich ausgebildet ist wie bei dem Beispiel nach Fig. i, d. h. mit einem ihn an den Seiten und am Boden umgebenden Kühlmäntel 8, der mit den Zu- bzw. Ableitungen 9 und io in Verbindung steht. In das Innere des Bechers 6 ist hier eine besondere Kühleinrichtung :2i eingesetzt, bestehend aus gekrümmten Wänden und Leitblechen, so: daß die in das Innere des Bechers 6 durch die Düse i ausströmende Schmelze gezwungen wird, einen längeren Weg in enger Berührung mit den gekrümmten Blechen zu durchlaufen, bevor sie bei 22 austreten und von dort in die Gießform gelangen kann. Die gekrümmten Bleche bilden den Abschluß einer Kammer, welcher je nach Bedarf Heiz- oder Kühlmittel durch die Leitung 23 zugeführt werden können, während die Leitung 24 für die Abführung sorgt. Auf diese Weise kann nicht nur durch Kühlung des bereits im flüssigen Gießkopf befindlichen Stoffs, sondern auch durch Temperaturregelung des neu zufließenden Stoffs für eine genaue Beherrschung des Erstarrungsvorganges gesorgt werden.

Eine ähnliche Ausführung zeigt Fig. 7, jedoch mit dem Unterschied, daß die gebogenen Bleche der Kammer 21 hier waagerecht statt senkrecht angeordnet sind. Obwohl bei dieser Ausführung kein besonderer Kühlmantel angegeben ist, kann natürlich ein solcher auch angebracht werden.

Fig. 8 zeigt eine der Fig. 5 ähnliche Ausführung, d. h. mit einer plattenförmigen Auffang- oder Ablenkvorrichtung 6 mit Kühlmantel 18. L m zu erreichen, daß die aus der Düse i austretende Schmelze sich gleichmäßig nach allen Seiten verteilt, ist auf der Platte 6 ein besonderer, an sich bekannter, etwa kegelförmiger Verteiler 25 angeordnet, durch den ebenfalls verhindert werden kann, daß die neu zutretende Schmelze durch zu lange Berührung mit der gekühlten Platte 6 zu stark gekühlt wird.

Die Fig.9 zeigt eine gleiche Ausführung mit einem Verteiler 25 auf dem Boden einer becherförmigen Auffangvorrichtung 6. Wie Flig. io erkennen läßt, kann dieser Verteiler 25 aber auch an den Kühlmantelg bzw. 18 angeschlossen sein, so daß also auch seine Oberfläche, mit welcher die Schmelze zuerst in Berührung kommt, auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann.

Wie nun, schon in den Fig. 3 und 4 angedeutet, ist es nicht erforderlich, d'aß die Kühlmäntel sich über den gesamten Teil der Becherwände erstrecken. Ein weiteres Beispiel hierfür ist in Fig. i i angegeben, bei welchem sich der Kühlmantel 28 nur bis zu einer bestimmten Höhe der Becherwandungen erstreckt. Über dem Kühlmantel 28 sind dann aus dem Innern des Bechers 6 Rinnen.29 und 30 nach außen geführt, durch welche die durch die Düse i zugeführte Schmelze abfließen kann. Wie die Fig. i i erkennen läßt, können die Rinnen verschieden stark geneigt sein, um einen verschieden starken Abfluß zu erhalten.

Das gleiche läßt sich erreichen, wenn gemäß Fig. 12 die Abflußrinnen 29, 30 in verschiedener Höhe aus dem Becherinnern abgezweigt werden.

Die Fig. 13, 14 und 15 lassen ferner erkennen, daß man diese Abflußrinnen gleich oder ungleich über den Becherumfang verteilen kann, um je nach Bedarf besondere Ausströmungen und Richtungen zu erhalten und auch auf diese Weise für eine möglichst gleichmäßige Temperaturregelung Sorge tragen zu können.