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Rohrzuführung für das schmelzflüssige Gießgut beim stetigen Gießen
von Metallen Zum stetigen Gießen von metallischen Voll- oder Hohlsträngen werden
vorwiegend stehende, beiderseits offene metallische Kühlkokillen verschiedener Baulänge
benutzt, in denen das oben eingegossene Metall zu einem Strang mindestens in seiner
äußeren Schale erstarrt und der so gebildete Strang gegebenenfalls mit noch flüssigem
Strangkern aus dem entgegengesetzten Ende der Form abgeführt wird.
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Die Zuführung des Gießgutes in die Kokille erfolgt beim stetigen Gießen
in der Regel entweder direkt aus dem Ofen oder über einen Zwischenbehälter mit Hilfe
eines Überlaufrohres oder einer Gießrinne bis dicht an oder unter den Metallspiegel.
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Die Zuführung des schmelzflüssigen Gießgutes über eine Gießrinne hat
den Nachteil, daß sich das Schmelzgut, häufig unter teilweiser Oxydation, unkontrollierbar
abkühlt; außerdem ist die Beheizung von Gießrinnen umständlich und die Regelung
der Zuflußmenge des flüssigen Gießgutes in den erforderlichen Grenzen schwierig
zu handhaben, so daß Überlaufrohre als Zuleitungsmittel für das schmelzflüssige
Gießgut bevorzugt werden.
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Bei der Zuführung des Gießgutes durch Überlaufrohre hat man bisher
Rohre gleichbleibender lichter Weite benutzt. Infolge des geringen hydrostatischen
Druckes, der auf dem durch das Merlaufrohr dem Gießgut zuströmenden Gießstrahl lastet,
und der starken Reibung des Gießstrahls an den Rohrwänden entsteht hierbei ein wirbelnder
Gießstrahl, der Luft mitreißt und deshalb auch viel oxydiertes Gießgut mit sich
führt.
Die Erstarrung des durch das Überlaufrohr gleichbleibender
lichter Weite oder durch die Gießrinne zugeführten schmelzflüssigen Gießgutes erfolgt
in der Gießform nicht augenblicklich, sondern schreitet derart fort, daß bei gleichbleibenden
Abkühlungsbedingungen und gleichbleibender Gieß-"escliwindigkeit das -Metall während
der ganzen Dauer des Gießvorganges in eitler trichter- oder muldenförmigen Zone
unter dem Metallspiegel flüssig bleibt. Aus diesem sogenannten Sumpf wird die Metallmenge,
die zum Ausgleich der beim Cbergang vom flüssigen zum festen Zustand eintretenden
Schwindung notwendig ist, stetig dem erstarrenden Gießstrang zugeführt. An den Wänden
dieser Zone des flüssigen Gieläkopfes spielt sich also der 1?rstarrungsvorgang ab.
Gelangt nun in diese Zotte ein wirbelnder Gießstrahl, so wird dadurch zwangsläufig
auch eine wirbelnde Strömung in der tric hter- oder muldenförmigen Zone hervorgerufen.
.1n den Stellen, wo die wirbelnde Strömung des zufließenden Gießgutes den in der
Erstarrung begriffenen Block trifft, wird die Mulde oder der Trichter mehr oder
weniger stark ausgewaschen und damit auch der Erstarrungsvorgang dauernd gestört,
was wiederum die Ursache zu Fehlern in (lern Erzeugnis, wie Mikrobunker, Korngrenzenrisse
und unterschiedliche Korngröße über den Querschnitt, Förderung der Blockseigerung
usw. ist. Zum Teil sind diese Fehler auch mit darauf zurückzuführen, daß das von
dem wirbelnden Gießstrahl mitgeführte oxydierte Gießgut keine Zeit mehr hat, sich
abzusetzen, so daß die Metalloxyde von dem erstarrenden -Metall mit eingeschlossen
werden und zti Unganzheiten in dem hergestellten Erzeugnis führen, die sich erst
bei der späteren Weiterverarbeitung bemerkbar machen.
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Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile cier bekannten Überlaufrohre
zu vermeiden, und besteht ini wesentlichen darin, daß die Zuführung des Gießgutes
zur Kokille unmittelbar oder mittelbar aus dem Ofen bis dicht an oder unter den
Metallspiegel des flüssigen Gießkopfes mit Hilfe einer Vorrichtung erfolgt, welche
den schmelzflüssigen Gießstrahl auch bei senkrechter Einfallrichtung wirbel- und
oxydfrei in den in der Kokille vorhandenen flüssigen Gießkopf leitet. Mine solche
Zuführung, welche die Wirbelbildung verhindert, kann beispielsweise aus einem Rohr
aus feuerfester -lasse, Kohle od. dgl. bestehen, welches in der Nähe des Austrittsendes
düsenförmig verengt ist.
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In der Zeichnung sind in den Abb. i bis 3 drei verschiedene :lusführungsheispiele
von Zuführunl;en gemäß der Erfindung dargestellt.
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in Abb. i ist mit i ein Rohr aus feuerfester \1 asse bezeichnet, welches
auf dem größten Teil seiner Länge die gleiche lichte Weite besitzt. In der Nähe
des Austrittsendes verjüngt sich der Innendurchmesser bei 2 zu einer Düse, die hei
3 eine zylindrische Austrittsöffnung besitzt.
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1)
)ei der Ausführungsform nach _\lib. ? ist ein lZolir .I aus
feuerfester -fasse gezeigt, welches am Boden ; geschlossen ist und in der Niilie
der Bodenfläche zwei düsenartige Austrittsöffnun geri 6'nnd 7 aufweist. Die kegelig
verjüngten Teile der Düse besitzen einen größten Durchmesser, welcher etwa dem halben
Durchmesser des Rohres q. entspricht.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 erweitert sich das Rohr 8 bei
9 zu einem oben breiteren, nach unten verjüngten und unten altgeschlossenen Behälter
io von annähernder Herzform, welches etwa in der Ebene der größten lichten @@'eite,
die nahezu dem Dreifachen des Rohrdurchmessers entspricht, zwei düsenartige Austrittsöffnungen
i i und 12 aufweist. Die Mittelachsen dieser _@ustrittsöffnungen sind gegen die
Waagerechte nach oben geneigt.
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Alle Ausführungsformen der Zuführungen, die durch weitere Abwandlungen
beliebig vermehrt werden könnten, zeigen beim Gießen den Vorteil, daß sie eine Wirbelbildung
verhindern und trotz des kleineren Austrittsquerschnittes die Durchströmmenge des
flüssigen Metalls in der Zeiteinheit nicht verringern, sondern unerwarteterweise
erhöhen. Versuche, die beim Gießen von Aluminiumlegierungen angestellt wurden, ergaben,
daß hei Verwendung eines Rohres von 12 mm lichter Weite (über die ganze Länge) in
der Stunde 6oo kg flüssiges Mietall ausfließen. Bei Verwendung eines Rohres gemäß
Abb. i der 7eichnung, welches bei r einen lichten Durchmesser von ebenfalls 12 mm,
bei 3 jedoch eine Austrittsöffnung von nur 8 mm Durchmesser aufwies, strömten iti
der gleichen Zeit goo kg flüssigen Metalls aus.
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Der lichte Rohrdurchmesser und der Düsenquerschnitt richten sich im
allgemeinen nur nach den Abmessungen des herzustellenden Erzeugnisses. Es . kann
aber auch die Art der herzustellenden Legierung von einem gewissen Einfluß auf diese
Abmessungen sein. Im allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, Rohre gleicher lichter
Weite zu verwenden und nur die Düsenöffnung jeweils nach den Erfahrungswerten einzustellen.
So wurde z. B. als vorteilhaft gefunden, einett 7"-Rundltolzen aus einer Aluminiumlegierung
der Gattung Al-Cii-Mg mit eitlem Düsenrohr von 12 mm lichter Weite und einer Düsenöffnung
von 7,5 mm Durchmesser zu -vergießen.
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Als Bauwerkstoff für das erfindungsgemäße rohrförmige Zuleitungsmittel
kann jede feuerfeste Masse oder auch Kohle verwandt werden. Unter diesen vorgenannten
Begriffen sind hierbei insgesamt alle Werkstoffe zu verstehen, die, wie die bekannten
keramischen Massen, aber auch graphitierte Kohle oder Graphit, von .schmelzflüssigen
Metallen nicht benetzt werden und im Eisen- und Metallhüttenwesen vielfach erprobt
sind.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine genaue Dosierung
der in der Zeiteinheit zufließenden Metallmenge, wobei das flüssige Gießgut in einem
ununterbrochenen Gießstrahl von dem Ofen bzw. Vorratsbehälter in den flüssigen Gießkopf
eingebracht wird. Es kann also bei Verwendung der neuen Einrichtung keine Oxydation
des Gießgutes auf seinem Wege mehr eintreten. Der Gießstrahl .tritt wirbelfrei aus
cler Austrittsöffnung aus, deren Querschnitt den Umständen cntsprechend
angepaßt
wird. Liegt dieser Querschnitt einmal fest, so können beim stetigen Gießen von Metallen
keinerlei Schwankungen mehr eintreten, die auf ungleichmäßige Zuflußmenge des Gießgutes
zurückzuführen sind, so daß hei sonst gleichen Verhältnissen stets gleichbleibende
Gießbedingungen gewährleistet sind, was heim stetigen Gießen von -Metallen äußerst
vorteilhaft ist.
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Es ist ltereits eine Rohrzuführung für das ;chtnelzfüssige Gießgut
beim stetigen Gießen von Metallen bekannt, deren Austrittsquerschnitt kleiner ist
als der Rohrquerschnitt. Dies wird durch eine der Rohrzuführung nachgeschaltete
und von ihr unabhängige Blende erreicht. Die Anbringttng dieser Blende bringt beim
stetigen Gießen von schmelzflüssigem metallischem Gießgut erhebliche Schwierigkeiten
und ermöglicht außerdem nur einen stoßweisen Ausstoß des flüssigen Gießgutes, was
zu Wirbeln in dem flüssigen Gießkopf des zu bildenden Stranges mit den bekannten
Nachteilen führt. Im Gegensatz dazu weist die erfindungs-,11,etnäße Vorrichtung
eine erheblich einfachere Bauweise auf, die es zudem gestattet, durch die düsenartige
Austrittsöffnung das schmelzflüssige Gießgut Wirbel- und stoßfrei in den flüssigen
Gießkopf der Stranggießkokille gelangen zu lassen.
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Die Einrichtung nach der Erfindung eignet sich zum stetigen Gießen
von metallischen Voll- oder' Ifoltlsträngen unendlicher und auch endlicher Länge.
:lach kann sie zum Gießen von Blöcken in Kokillen, insl)esondere aus schwer vergießbaren
Legierungen, benutzt werden.
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Die Zuführungen werden durch Widerstandserhitzung oder Gasbeheizung
auf der erforderlichen "Temperatur gehalten. Eine gegebenenfalls erforderliche Reinigung
erfolgt in einfacher Weise mittels eines erhitzten Drahtes.
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I>a die neue Zuführung für das schmelzflüssige Gießgut zwar die Wirbelbildung,
jedoch nicht die Strömung des Gießstrahles an sich beseitigt, ist es zweckmäßig,
den aus der Gießdüse austretenden Gießstrahl noch in ein in bekannter Weise in oder
auf <lern Gießkopf angeordnetes Zwischengefäß zu leiten, aus dem das flüssige
?Metall dann erst in den eigentlichen Gießkopf übertritt. Solche Zwischen-gefäße
sind an sich bekannt und bilden nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.