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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallsträngen,
insbesondere aus Magnesium-Legierungen Bei den bekannten Stranggießverfahren wird
das flüssige Metall von oben oder von der Seite der Kokille zugeführt, die als Boden
einen absenkbaren Stempel besitzt. Dieser schließt die Kokille unten ab. Mit zunehmender
Erstarrung des der Kokille zugeführten Gießgutes wird dann der den Boden bildende
Stempel abgesenkt und durch Nachgießen der Metallspiegel in der Kokille auf gleicher
Höhe gehalten. Bei diesen Verfahren entsteht durch den beim Zuführen des flüssigen
Metalls zur Kokille kaum zu vermeidenden freien Fall die Gefahr des Mitspülens von
Oxyden usw. in den Gußblock. Wenn auch die Schmelze in dem Gießofen schon einen
Absitzprozeß durchgemacht hat, wobei sich Oxyde, Nitride usw. am Boden desselben
abgelagert haben, so ist doch beim Umfüllen des Metalls in die Kokille auch hier
ein Losreißen und Abwandern von solchen bereits sedimentierten Verunreinigungen
der Schmelze in die Kokille nicht zu vermeiden. Ein großer Nachteil ist hierbei
der hohe Energieverbrauch für den Absitzprozeß, da die Schmelze nach dem Herunterschmelzen.getrennt
vom Gießprozeß abgestellt und auf Temperatur gehalten werden muß.
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Bei einem anderen Verfahren des Blockgießens, dem sogenannten Tütenguß,
wird das flüssige Metall aus dem Schmelzgefäß, in dem dasselbe schon eine gewisse
Zeit abstehen konnte, in konische Blechkokillen mit einer dem Blockdurchmesser angeglichenen
Blechstärke gegossen, bei bestimmter
Temperatur gehalten, damit
ein Absitzen von Oxyden, Nitriden usw. eintreten kann, um dann langsam in Wasser
abgesenkt zu werden. Hierbei ist der Verlust an Fertigmaterial von großem Nachteil,
der dadurch entsteht, daß der Boden des so gewonnenen Gußblocks eine Zone von Verunreinigungen
enthält, die als unbrauchbar abgeschnitten werden muß. Auch dieses Verfahren ist
außerdem wegen des großen zusätzlichen Energieverbrauchs beim Absitzen der Schmelze
und des hohen Verschleißes an Blechkokillen sehr umwirtschaftlich. besonders wichtig
ist, daß man bei diesem metallurgisch viele Vorteile bietenden Verfahren mir in
Gier Lage ist, die durch die Kokille bestimmten längen zu vergießen.
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Bei den bisher angewandten Stranggießverfahren war es ferner notwendig,
die richtige Höhe des Metallspiegels in der Kokille zu beobachten bzw. den Metallzufluß
ständig so zu regeln, daß eine gleichmäßige Formfüllung stattfand, wobei man mehr
oder weniger von der Geschicklichkeit der Bedienungsmannschaft abhängig war, die
die Kippung eines Ofens o. dgl., aus dem das Metall in die Kokille floß, zu regulieren
hatte. Hierbei war es nicht möglich, eine gleichmäßige Temperatur des zufließenden
Metalls über den ganzen Kokillenquerschnitt zu erhalten, was man zwar durch Einleiten
des flüssigen Metalls in einen sogenannten Verteiler, der aus mehreren Ausläufen
die Kokille speiste, versuchte, aber nie erreichen konnte. Es kam besonders bei
sehr großen Kokillenquerschnitten zum Schieben des Metalls, was einen faltigen Strang
zur Folge hatte. Außerdem wurde durch ungleichmäßige Wärmezufuhr, durch beispielsweise
ungleich auslaufende Verteilerausläufe zur Kokille, bei vielen Metallegierungen
die Entstehung von durch Spannung und Schwindung hervorgerufenen Gußrissen begünstigt.
, Bei allen bekannten Stranggießverfahren ist es weiterhin üblich, daß der aus der
Stranggußkokille austretende, bereits erstarrte Gußblock entweder auf einer Hydraulisch
oder mechanisch betätigten Hebebühne absinkt bzw. durch mechanisch betätigte Rollen
nach unten gezogen wird.
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Gemäß des vorliegenden Verfahrens werden die vorher beschriebenen
Übelstände beseitigt, wobei auch ein ununterbrochenes Gießen von Metallsträngen,
insbesondere aus Magnesium-Legierungen, in beliebiger Länge ermöglicht ist und auch
in metallurgischer Beziehung weitere Vorteile erreicht werden, und zwar insbesondere
dadurch, indem das flüssige Metall so zur Stranggießkokille geführt wird, daß z.
B. durch Zwischenschalten eines Absitzraumes ein Absitzen der Schmelzverunreinigungen
(Oxyde, Nitride usw.) und ein zeitweiliges Abführen der abgesetzten Verunreinigungen
ohne Beeinträchtigung der Kontinuität des Gießvorganges ermöglicht wird.
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Eine für dieses Verfahren brauchbare Vorrichtung ist in Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Vorrichtung im Aufriß im
Schnitt, bei der der Strang nach oben geführt wird, Abb.2 eine Vorrichtung im _@ufriß
im Schnitt, bei der der Strang nach unten durch eine Kokille abwandert.
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Die Vorrichtung besteht aus einem senkrecht stehenden, U-förmigen
\\'arnilialtegefäß a, welches mittels Strom oder durch Gas beheizt wird und welches
am unteren Ende des Einfüllschenkels b einen Absitzraum c mit einem .\lilaßventil
d aufweist. Neben dem \Varnilialtegef'iß a ist mit demselben in paralleler Richtung
ein kurzes Kniestück e angeordnet, welches mittels der rohrförmigen Verbindung
f init dem Warinlialtegefäß a in direkter Verbindung steht. Auf der
Stirnseite des Kniestücks e ist die Stranggießkokille - in bekannter Bauart angeordnet,
wobei der Querschnitt derselben glatt, jedoch niemals größer ist als der Austrittsquerschnitt
des flüssigen \letalls Eins dem Kniestück e des \Varmhaltegefiilies a.
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Die .\rbeitsweise dieses Verfahrens und der Vorrichtung ist wie folgt.
Aus dein Schmelzgefäß li wird das flüssige Metall in das \\'armhaltegefäß a (Abb.
i) gegossen. Die nun in dem `\'armhaltegefäß hierdurch entstehende flüssige Metallsäule
drückt nach dem Gesetz der kommunzierenden l#'öliren das 'Metall durch das Kniestück
e in die Stranggießkokille g von unten an. wobei das -Metall in derselben erstarrt.
Hiernach .durchläuft der aus der Kokille g durch den eigenen Druck der flüssigen
Metallsäule aus dein Schmelzgefäß il austretende feste Zletallstrang
: I die Halterollen i, die oberlialli der Strangkokille g angeordnet
sind. Die Halterollen i werden so reguliert, daß die Geschwindigkeit des aus der
Kokille g austretenden Metallstranges A immer die gleiche ist, so daß hierdurch
die Erstarrungsverhältnisse innerhalb der Kokille g immer die gleichen bleiben.
Weiterhin kann auch oberhalb der Halterollen i der Strang A beispielsweise durch
eine Rolle j gleich auf die gewünschte Länge abgeschnitten «-erden.
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Dadurch, daß das Nachgießen des flüssigen Metalls in das Warnihaltegefäß
a direkt aus dem Schmelzofen erfolgt, wobei der -Metallspiegel ständig in einer
bestimmten llölie in demselben gehalten wird, ruht auch ein ständig gleichbleibender
Druck auf dein gesamten Kokillenquerschnitt, so daß gleichzeitig eine gleichmäßige
Wärmezufuhr über den ganzen Kokillenquerschnitt ermöglicht ist. Hierdurch wird ein
Reißen durch Spannung und Schwindung sowie eine schlechte Oberfläche des Gußstranges
A durch Schieben in der Kokille g völlig vermieden.
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Des weiteren ist auch durch die Anordnung der Halterollen i der Vorteil
erreicht, daß die Regulierung des Metallzuflusses zur Kokille g ganz mechanisch
verläuft, indem die Halterollen i entsprechend der Durchlaßgeschwindigkeit einstellbar
sind.
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Als besonderer Vorteil bei dein vorliegenden Verfahren ist zu verzeichnen,
daß durch das Eingießen einer großen --Metallmenge in den verhältnismäßig großen
Einfüllschenkel b des Warmhaltegefäßes a und durch den sehr langsamen Durchfluß,
der durch den Abgang des -Metalls in Form des erstarrten
Gußstranges
A aus der Kokille g gegeben ist, das Absitzen der Verunreinigungen in dem Metall
ermöglicht ist, da die durch das Warmhaltegefäß a und durch das Kniestück e durchgeführte
Metallmenge genügend Zeit hat, die Verunreinigungen auszuscheiden, welche sich in
dem Absitzraum c absetzen. Dieser Vorgang ist besonders wichtig bei Magnesiuni-Legierungen,
bei denen Oxde, Nitride usw. durch besondere Schmelzzusätze' zu diesem Absitzen
gebracht werden. Zu diesem Zweck kann der am unteren Ende mit einem Ablaßventil
c1 versehene Absitzraum c, ohne das kontinuierliche Gießen zu stören, von
Zeit zu Zeit geöffnet und das hier mit Oxyd und N itrid angesammelte Metall abgelassen
werden. Flieraus folgt, daß nur ein Metall, welches frei von diesen die Korrosionsbeständigkeit
und die mechanischen Werte beeinflussenden Verunreinigungen ist, in die Kokille,-hineingeführt
wird. so daß tatsächlich nur eine einwandfreie Gutiqualität des Stranges A erzielt
ist.
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Die Vorrichtung in der dargestellten Gestaltung bedingt ferner den
Vorteil, daß insbesondere beim Vergießen von Magnesium und dessen Legierungen das
flüssige Metall lediglich beim Einfüllen in das Warmhaltegefäß a mit der atmosphärischen
Luft in Berührung kommt. Falls hierbei nicht unter Schutzgasen, beispielsweise
SO,. gearbeitet wird, ist vollkommen genügende Sicherheit dafür vorhanden,
daß das durch den freien Fall des Metalls entstehende Oxyd nicht finit in die Kokille
g gelangt, da dies in dem Absitzraum c aufgefangen wird (Abb. i).
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Auch kann für das vorliegende Verfahren die Vorrichtung derart gestaltet
sein, daß der Zufluß des Metalls zur Kokille g anstatt von unten von oben geschieht,
wobei die Kokille g unterhalb der Austrittsöffnung h des Auslaufes 1, welcher
mit dem Warmhaltegefäß a in Verbindung steht und an demselben zweckmäßig entsprechend
höher liegt, angeordnet ist. Auch hierbei werden in dem Absitzraum c die Verunreinigungen
gesammelt (Abb. 2).
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Auch wird hierbei der aus der Kokille g austretende Strang A, z. B.
zur direkten Kühlung, durch Anspritzen mit Wasser oder durch Einführen in ein Wasserbad
m gebracht (Abb. 2).