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Gekühlte Gießform zum Herstellen von Strängen aus Leichtmetall oder
Zink und deren Legierungen Die Erfindung bezieht sich auf eine gekühlte Gießform
mit absenkbarem Boden zum Herstellen von Strängen aus Leichtmetallen, Zink und deren
Legierungen mit einer an diese Form in der Bewegungsrichtung des Stranges anschließenden
Berieselungsvorrichtung und besteht darin, daß' unmittelbar am unteren Rand der
gekühlten Blockform ein Ring angeordnet ist, dessen Wandung den absinkenden Block
mit geringem Spiel umschließt, und in der ein enger, schräg auf die Innenkante der
Blockform gerichteter Ringspalt zum Ausblasen eines dünnen Schleiers von gasförmigem
D@ruckmittel zwischen die Blockform und den Strang angeordnet ist, daß' ferner unterhalb
dieses Ringes ein den Block umfassender Ring mit einer Vielzahl nahe beieinanderliegender,
vorzugsweise in der Senkrichtung schräg gegen den Strang gerichteter enger Düsen
zum Ausspritzen von Dampf oder Dampfflüssigkeitsgemisch angebracht ist, und daß
schließlich unterhalb dieses Berieselungsgehäuses ein weiterer Kokillenteil für
direkte Flüssigkeitstauchkülllung liegt.
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Nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung ist der Abstand
zwischen dem Spritzkühlring
und dem Kokillenteil für direkte Flüssigkeitskühlung
einstellbar, z. B. mittels Schraubenspindeln und Muttern; nach einer weiteren besteht
der Zuführungsring für Druckluft oder Druckgas aus einem Unterteil und einem Oberteil;
deren einander zugekehrte Flächen einen den Kokillenhohlraum umgebenden Verteilungskanal
bilden, von dem aus ein feiner Ringspalt schräg nach oben genau auf dieUhterkante
der innerenKokillenwand läuft, wobei in der Bohrung des Unterteils eine Mehrzahl
Luftsammelrillen vorgesehen sind.
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Schließlich soll nach einer noch anderen Ausführungsart in der Innenwand
des Unterteils des Berieselungsgehäuses eine Dampf- und Wassersammelrille vorgesehen
sein, aus der mehrere diffusorartige Kanäle nach außen führen.
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Es war schon bekannt, einen kürzen sog. Kühlring mit Wasserkühlung
zu benutzen und eine Zone des Hauptwärmeentzuges mittels direkter Kühlung des Stranges
unmittelbar am Austrittsende dieser kurzen Kokille anzuordnen.
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Diese Gießformen sind aber mit dem Nachteil behaftet, das' durch das
Reiben des so aus der Kokille austretenden Gusstückes an der Kokillenwand seine
Oberfläche infolge Quetschung der Kristalle der ausgeschwitzten Mutterlauge sehr
raub wird, so das eine Nachbearbeitung durch Abdrehen od. dgl. unerläßlich ist.
Ferner ist mit dem Vorteil, das- die Erstarrung in der Hauptsache vom Boden aus
in vertikaler Richtung fortschreitet und dadurch Seigerungen verhindert werden,
die Gefahr verbunden, das durch zu rasche Abkühlung in dem Gießstrang Spannungen
entstehen, die zur Bildung von Querrissen und Mikrolunkern führen, welche durch
Nachbehandlung nicht zu beseitigen sind, so das z. B. Legierungen mit hohem Magnesiumgehalt
auf diesem Wege nicht vergossen werden können.
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Es ist auch schon vorgeschlagen, zwischen den Wänden der Gießform
und dem Strang eine durchgehende Schicht von Kühlflüssigkeit aufrechtzuerhalten,
so das keine Berührung zwischen Kokillenwand undBlockkruste eintritt undeinFlüssigkeitsspiegel
sich in der Gießform über dem Strang bildet, so das letzterer kräftig gekühlt wird.
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Durch das auf diese Weise herbeigeführte Einfrieren der oberen, mit
Flüssigkeit umgebenen Metallzone bis auf einen kleinen flachen Sumpf wird das Austreten
der im Metall eingeschlossenen Gase u. dgl. unmöglich gemacht, während bei der Gießform
nach der Erfindung infolge Anwendung eines gegen dieSenkrichtungvon unten zugeführten
gasförmigen Kühlmittels in der ersten Kühlzone dem Austreten der Gase kein Widerstand
entgegensteht. Im ganzen Bereich der Kokillenkombination nach der Erfindung wandert
die Erstarrung von unten nach oben und verhindert damit die unerwünschten Schwerkraftseigerungen,
erschwert die umgekehrten Blockseigerungen und treibt alle Gase nach oben aus bzw.
läßt sie nach oben entweichen. Denn bei der Gießform nach der Erfindung ist die
Kühlwirkung in der ersten, über die Höhe der eigentlichen Kokille sich erstreckenden
Kühlzone so, das die von dem gasförmigen Film berührten Randzonen des flüssigen
Metalls sofort erstarren und. eine feste Hülle um dieses bilden, aber infolge der
geringen spezifischen Wärme des Gases oder der Luft das Erstarren des Blockes vom
Rand her nicht in größere Tiefe eindringt, sondern gewissermaßen nur einen Schlauch
erzeugt, in dem sich flüssiges Metall befindet, das so Gelegenheit hat, mit dem
Absinken der Temperatur am unteren Ende des flüssigen Sumpfes etwa vorhandene Gase
oder Verunreinigungen durch den oben noch dünnflüssigen Teil des Sumpfes abzustoßen,
weil an die langsame Kühlung mittels gasförmigen Films in der Kokille eine zweite
und dritte Kühlzone mit Berieselung mit Kühlflüssigkeit bzw. Sattdampf angeschlossen
ist. In der zweiten Kühlzone wird infolge der Gießwärme des Blockes od. dgl. die
Flüssigkeit zum Teil verdampft. Durch die relativ hohe Temperatur dieses Kühlmittels
wird ein Abschrecken und auch ein Brennen des Metalls verhütet. Im letzten Kokillenteil,
der nicht unmittelbar an die Berieselungszone anzuschließen braucht, wird das Gusstück
durch direkte Flüssigkeitsbespülung vollends abgekühlt. Durch die Möglichkeit, den
Abstand der letzten Kühlzone von der Berieselungszone zu verändern, wird erreicht,
das je nach Verhalten der einzelnen Legierung der Sumpf im oberen Teil des Stranges
verschieden tief gehalten werden kann. Es ist also mit der Vorrichtung nach der
Erfindung möglich, die Erstarrung des flüssigen Metalls so zu leiten, wie es die
Eigenart der einzelnen Legierung verlangt.
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Es ist schon bekannt gewesen, beim Gießen von Stahlsträngen imAnschluß
an eine sehr lange Kühlkokille mit Wandkühlung den Strang mit nassem Dampf zu bespritzen
und so durch einen zusätzlichen Wärmeentzug die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit
der der Strang aus der langen Kokille austreten kann.
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Wesentlich ist nach der Erfindung, das die Dampfkühlung im direkten
Anschluß an die von unten her langsam vordringende Kühlung durch ein gasförmiges
Mittel in dem oberen Kokillenteil stattfindet undvon einerletztenKühlperiode mitdirekter
Flüssigkeitsbespülung gefolgt ist. Die Anwendung eines gasförmigen Kühlmittels,
z. B. Luft, ist an sich auch schon vorgeschlagen worden, z. B. im Anschluß an eine
im Verhältnis zum Strangquerschnitt sehr lange Kokille mit direkter Wandkühlung
in der Weise, das in einem weiten den Strang umgebenden Hohlraum durch regelbaren
Zug eine Luftbewegung hervorgerufen wird. Bei dieser Vorrichtung können Ausseigerungen
an den Strangwänden innerhalb der Wandkühlkokille nicht vermieden werden. Die Vorrichtung
ist also zum Herstellen einwandfreier Leichtmetallstränge unbrauchbar.
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Es ist schließlich auch schonvorgeschlagen, einen aus einer Mse frei
austretenden dünnen. Strahl zur direkten Erzeugung von Stäben, Röhren oder Drähten
durch eine lange Kühlkokille fallen zu lassen, in der er von einer in gleicher Richtung
fließenden flüssigen oder gasförmigen Hülle umgeben ist, so, das er am Ende der
Kühlkokille
erstarrt ist und durch Transportwalzen gefaßt und abbefördert
werden kann.
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Auch in diesem Falle bilden sich infolge der raschenAbkühlung während
desD,urchganges durch die Kühlkokille Mikrolunker und feine Risse und ist, insbesondere
bei den geringen in Frage kommenden Querschnitten, eine gründliche Entgasung des
Stranges nach oben hin nicht möglich, schon wegen der durch das spezifische Gewicht
des Metalls bedingten Fallgeschwindigkeit.
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Es ist praktisch nicht möglich, Walzplatten, Knüppel od. dgl. aus
Leichtmetall auf diese Weise zu gießen. Beim Versuch würde die Mutterlauge sofort
den erstarrten dünnen Schlauch sprengen und sich in Klumpen und Tropfen an der Außenseite
des Schlauches ansetzen, und dieser würde eine ganz unregelmäßige Form annehmen.
Außerdem würden die flüssigen und fast noch flüssigen Teile des Metallstrahls Wasserstoff
aus dem Kühlmittel aufnehmen.
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Mit der kombinierten Kokille nach der Erfindung ist erstmalig die
Aufgabe gelöst, Walzplatten, Knüppel und derartiges Halbzeug aus Leichtmetall in
einwandfreier Weise, d. h. ohne Oberflächenfehler und ohne Risse und Mikrolunker
im Innern, im StrangguS'verfahren herzustellen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Aufriß,
teilweise im Schnitt, dargestellt.
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Die Hauptkokille a ist ein zylindrisches Rohr mit oberem Flansch b
und von einem Kühlmantel c mit Wasserein- und -austrittsstutzen d, e umgeben. An
den mit dem unteren Kokillenrand bündigen unteren Kühlmantelflansch schließt .der
Preßl.uftzuführungsring f an, der aus einem unteren, g, und einem Oberteil h bestehen
kann, deren einander zugekehrte Flächen so ausgedreht sind, daß sie einen um den
Kokillenhohlraum laufenden Verteilungskanal i bilden, von dem aus ein feiner
Ringspalt k schräg nach oben genau auf die Unterkante der inneren Kokillenwand läuft.
Die Preßluft- bzw. D'ruckgaszuführung erfolgt durch eine Mehrzahl Kanäle Z, welche
vom Verteilungsring i nach außen führen. Unterhalb des Ringspalts k sind in der
Bohrung des Unterteils g mehrere Luftsammelrillen m eingedreht.
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Unmittelbar unter dem Zuführungsring f ist ein Flüssigkeits- bzw.
D'ampfzuführungsring n angebracht, in dessen oberem Teil in der Nähe der Innenwand
ein Verteilungskanal o vorgesehen ist, der eine Mehrzahl Anschlüsse p von außen
besitzt, und von dem aus eine Vielzahl feine mit geringem Abstand voneinander angeordnete
Düsen q in den Durchgangsraum für das Gußstück führen. Im unteren Teil des Ringes
n ist in der Innenwand eine Dampf- und Wassersammelrinne y vorgesehen, von der aus
mehrere diffusorartig sich erweiternde Austrittskanäle s nach außen führen. Ferner
ist dieser Ring n mit einer Mehrzahl Augen t versehen, mittels deren er mit
dem Kokillendeckel u durch Schraubenbolzen v fest verbunden ist.
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An den gleichen Bolzen v ist mittels Muttern w
der Stützboden
x für den Kühlring y verstellbar aufgehängt, so daß der Abstand zwischen
der Dampf-Wasser-Rieselkühlung und der reinen Wassertauchkühlung je nach den Eigenschaften
des zu vergießenden Metalls eingestellt werden kann. Der Kühlringy ist mit seitlichen
Zuführungsstutzen z für das Wasser versehen, das durch den Spalt zwischen Ring und
Gußstück frei abläuft.
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Zum Abschluß der Hauptkokille d zu Beginn des Gusses dient ein in
bekannter Weise senkrecht verstellbarer Stempel St, der in seiner Anfangsstellung
den Ringspalt k verdeckt und in dieser in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet
ist.
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Die Vorrichtung kann sowohl als Hänge- wie auch als Standgerüst ausgeführt
wenden. Wesentlich ist nur, daß während der Vorrichtungen zur Zuführung von 'Preßgas
bzw. Dampf oder Dhmpf-Flüssigkeits-Gemisch mit der Hauptkokille fest verbunden sind,
der Abstand -des unteren Wasserkühlringes von dieser. einstellbar ist. Die zweckmäßige
Höhe der flüssigen Metallsäule und damit die erforderliche Höhe der Kokille a richtet
sich jeweils nach den besonderen Eigenschaften des Metalls. Es versteht sich von
selbst, daß ein und dieselbe Kokille von der größten in Frage kommenden Höhe für
alle verschiedenenMetallarten benutzt werden kann. Zum Eingießen dient ein Gießkübel
bekannter Art.