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Gekühlte Gießform zum stetigen Gießen von Metallen Die Erfindung betrifft
eine zum stetigen Gießen von Metallen geeignete, gekühlte Gießform von geringer
Bauhöhe und mit über den ganzen Umfang ihres Bodens verteilten Ausflußöffnungen
für das Kühlmittel.
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Die schon vor längerer Zeit gemachten Vorschläge zum stetigen Gießen.von
Metallsträngen führten bekanntlich erst dann zu einem im dauernden Großbetrieb brauchbaren
Verfahren, als man zur Verwendung gekühlter, metallischer Gießformen übergegangen
war und gelernt hatte; älle Betriebsbedingungen zu beherrschen. Insbesondere muß
man darauf achten, daß das Gießgut unter ständig gleichbleibender Temperatur, Menge
und Geschwindigkeit in die Form gegossen wird und daß die Kühlung des schmelzflüssig
vergossenen Gießgutes eine vollkommene, nämlich dicht unterhalb des Metallspiegels
einsetzende Erstarrung ergibt. Um den Erstarrungsvorgang nicht durch den stetigen
Zufluß von - neuem, heißem Metall zu stören, wird das Gießgut durch Zuflußleitungen
oder ähnliche Mittel in den flüssigen Gießkopf bis dicht an oder unter -den Metallspiegel
geführt.
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Als Gießformen werden senkrecht stehende, beiderseitig offene, gekühlte
Dauerformen angewandt, in denen das oben eingegossene Metall zu einem Strang erstarrt,
der aus dem
unteren Ende der Form abgeführt wird. Das angewendete,
meist flüssige Kühlmittel läuft in dieser Gießform in dem durch die Kokillenwand
und den äußeren Kühlmantel gebildeten Kühlraum von gleichmäßigem Querschnitt um,
in dem es bei Gießformen größerer Baulänge auch durch Leitbleche oder Wendel geführt
sein kann. Der Entzug der Schmelzwärme aus dem flüssigen, metallischen Gießgut erfolgt
mittelbar über die innere Kokillenwand, und zwar bei den Gießformen verhältnismäßig
großer Baulänge ausschließlich auf diese Weise, während bei den entsprechenden Formen
kurzer Baulänge ein großer Teil oder sogar der Hauptteil des `'Wärmeentzuges durch
die unmittelbare Berührung des Kühlmittels mit dem aüs der Form austretenden Strang
erfolgt.
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Die Erfindung bezieht sich auf die zuletzt genannten Gießformen von
kurzer Bauhöhe. die an ihrem Boden mit über den ganzen Umfang verteilten Ausflußöffnungen
für das Kühlmittel versehen sind. Es wurde nämlich erkannt, daß bei diesen Formen
das flüssige Kühlmittel nach seinem Eintritt in den Kühlmittelraum einen stetig
zunehmenden Druckabfall erleidet. wodurch seine Fließgeschwindigkeit dauernd verringert
wird. Die Folge davon ist, daß das flüssige Kühlmittel: je «-eiter es von der Eintrittsstelle
in der Kokille entfernt ist, weniger Wärme dem Gießgut mittelbar entzieht als an
der Eintrittsstelle, so daß die zuerst erstarrende Randkruste von Anfang an nicht
an allen Ouersclinittsstellen gleichmäßig dick ist, sondern im unmittelbaren Zusammenhang
mit der Verringerung der Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels auch immer stetig
schwächer wird. Die Randkruste ist demnach am dicksten an der ersten Auftreffstelle
des Kühlmittels auf die innere Gießformwand und in deren näherer Umgebung und nimmt
von hier ab an ihrer Stärke stetig ab. Die nachfolgenden Schichten erstarren unter
denselben Bedingungen, was zur Folge hat. daß der Strang exzentrisch erstarrt. Durch
die ungleichmäßige Erstarrung über den Querschnitt werden aber Spannungen hervorgerufen.
die sich früher oder später und in verschiedener Stärke auslösen, sei es in Form
von Krümmungen des Strangabschnittes oder sogar in Rissen oder Spalten bei stärker
zu Wärmerissen neigendeil Werkstoffen.
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Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieses Nachteils. und zwar geschieht
dies dadurch, daß der Kühlraum der Gießform. durch den das flüssige Kühlmittel strömt
und der bisher durchgehend gleichmäßigen Querschnitt über die ganze Form hat, in
seinem Querschnitt dem Druckabfall des Kühlmittels während seines Durchgangs durch
die Kokille so angepaßt wird, dall er entsprechend dem zunehmenden Druckabfall des
durchlaufenden Kühlmittels verkleinert wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Kühlmittel
durch die Gießform mit gleichbleibender Geschwindigkeit strömt. so daß an jeder
Querschnittsstelle der inneren Kokillenwand gleiche Wärmemengen durch das mit gleichbleibender
Geschwindigkeit strömende flüssige Kühlmittel mittelbar über die innere Kokillenwand
abgeführt werden.
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--Nun ist zwar auch schon früher erkannt «-orden, daß bei gekühlten
Gießformen ein gleichmäßiger Wärmeentzug aus dem flüssigen Metall wünschenswert
ist und daß hierfür besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen. Es ist deshalb
der Einbau von besonders bemessenen Drosselöttnungen für das Kühlmittel sowie auch
eine schnelle Kühlmittelströmung in Verbindung mit einem geringen Querschnitt des
Kühlmittelraumes vorgeschlagen «-orden, doch betrafen die bekannten Vorschläge nur
Gießformen von großer Bauhöhe und entsprechend langen und großen Wandflächen, durch
«-elche der Wärmeentzug erfolgen muß. Bei den Gießformen aber. auf die sich die
Erfindung bezieht, war nicht ohne weiteres zu erkennen, daß trotz ihrer geringen
Bauhöhe und den entsprechend kleinen Wandflächen. die das flüssige Gießgut berührt,
die abnehmende Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels die Ursache für die Entstehung
von inneren Spannungen im erstarrten Strang und die damit verbundenen schweren N-achteile
ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor, in der an Hand der Zeichnung in schematischer Darstellung ein
Ausführungsbeispiel erläutert ist.
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Abb. i zeigt eine Gießform gemäß der Erfindung für einen Strang mit
kreisförmigem Querschnitt in Draufsicht.
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Abb. 2 dieselbe Form im senkrechten Schnitt.
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In Abb. i ist mit z die innere Gießformwand bezeichnet, die eine gleichmäßige
Stärke der inneren Wand auch bei der erfindungsg Mäßen Gießform aufweist, da sonst
noch e leichter Wärmespannungen auftreten, wodurch sich die Form bei längerem Gebrauch
verziehen könnte. Um die innere Wand a ist exzentrisch der Kühlmantel .t gelegt,
der mit der inneren Wand z einen Ringraum i bildet, dessen Querschnitt stetig abnimmt.
Dem Ringraum i wird das flüssige Kühlmittel mittels des tangential angeschweißten
Rohrstutzens ä zugeführt. Eine solche Zuführung des Kühlmittels ist besonders vorteilhaft
gegenüber der vorbekannten, denn es @,-ird dadurch die Fließgeschwindigkeit des
Kühlmittels-
nicht unnötigerweise abgebremst. Das flüssige Kühlmittel tritt aus dem Ringraum
i durch einen Ringschlitz 3 in Form eines allseitig geschlossenen Kühlmittelmantels
aus, der eine besonders - wirkungskräftige, unmittelbare Kühlung des austretenden
Metallstranges mit erstarrter äußerer Hülle und flüssigem Strangkern ermöglicht.
Da das flüssige Kühlmittel innerhalb der Gießform mit gleichbleibender Geschwindigkeit
umläuft, tritt es auch bei gleichem Querschnitt des Ringschlitzes in gleichen Mengen
durch den Ringschlitz 3 aus, so daß auch noch nach dem Austritt des Stranges aus
der Kühlkokille eine gleichmäßige, konzentrische Erstarrung des Stranges über den
Querschnitt herbeigeführt wird.
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Die Form gemäß der Erfindung kann nicht nur zum stetigen Gießen von
Vollsträngen, sondern in Verbindung mit einem Dorn auch zum Gießen von Hohlsträngen
benutzt werden. Die in Gießformen gemäß der Erfindung hergestellten Stränge zeigen
höchste Gleichmäßigkeit der Beschaffenheit, neigen nicht zur Entstehung von Wärmerissen
und bleiben nach dem Austritt aus der Form gerade, wodurch die lästigen Betriebsstörungen
vermieden werden.