DE864239C - Verfahren zur laufenden Herstellung von Stangen, Draehten u. dgl. Gebilden - Google Patents

Verfahren zur laufenden Herstellung von Stangen, Draehten u. dgl. Gebilden

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DE864239C
DE864239C DEP30187D DEP0030187D DE864239C DE 864239 C DE864239 C DE 864239C DE P30187 D DEP30187 D DE P30187D DE P0030187 D DEP0030187 D DE P0030187D DE 864239 C DE864239 C DE 864239C
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DE
Germany
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bath
metal
walls
speed
cooled
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Expired
Application number
DEP30187D
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English (en)
Inventor
Rene Denis Colinet
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La Soudure Electrique Autogene SA
Original Assignee
La Soudure Electrique Autogene SA
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0628Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by more than two casting wheels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • Verfahren zur laufenden Herstellung von Stangen, Drähten u. dgl. Gebilden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur laufenden Herstellung von Stangen, Drähten und ähnlichen Gebilden von unbegrenzter Länge aus Metall oder einem anderen schmelzbaren Werkstoff, bei welchem das schmelzflüssige Gut in ein in einem Trichter enthaltenes Bad gegossen wird. Dieser Trichter ist durch feste, sich nach unten bewegende Wandungen begrenzt, welche gegeneinander abgedichtet sind und ein großes thermisches Absorptionsvermögen besitzen. Bei ihrer Bewegung nähern sich die Wandungen zunächst und entfernen sich dann nach unten hin progressiv voneinander in mindestens zwei transversalen Richtungen. An der Stelle, an der sich die Wandungen am meisten einander nähern, weisen sie einen Durchlaß von dem Ouerschnitt des herzustellenden Erzeugnisses, z. B. eines Drahtes, auf. Es ist bekannt, Preßstahl bzw. Schweißstahl herzustellen, indem ein Strahl von geschmolzenem Metall in Einzeltropfen zerteilt wird und diese Tropfen alsdann durch Pressung miteinander vereinigt werden. Bei diesem Verfahren -,vird ein großer mechanischer Kraftaufwand benötigt, um die verfestigten Tropfen zu agglomerieren. Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Mischung in Form eines kontinuierlichen, nicht zerteilten Strahles zu verarbeiten, ohne anzugeben, wie der Abkühlungsvorgang durchzuführen ist. Hierzu ist zu bemerken, daß bei diesem Verfahren die Abkühlung selbstverständlich durch Berührung mit Drehkörpern stattfindet, wobei die Verfestigung des Metalls fortschreitend von außen her gegen die Mitte1.-schicht erfolgt. Hierbei bildet sich zunächst bei Berührung der Schmelze mit der kalten Oberfläche der Drehkörper eine verfestigte Metallhaut, wobei große Sorgfalt aufgewendet werden muß, um eine Beschädigung oder einen Bruch dieser Metallhaut bis zu dem Zeitpunkt zu verhüten, in »dem sie eine solche Dicke erlangt hat, daß sie eine feste Wand, bildet, die dem hydrostatischen Druck des eingeschlossenen noch flüssigen Metalls widerstehen kann. Erst dann darf das Gebilde die Gießmaschine verlassen und durch Wasserkühlung oder ähnliche Mittel weiter abgekühlt werden.
  • Die Empfindlichkeit der frisch gebildeten Metallhaut bereitet die Hauptschwierigkeit beim kontinuierlichen Gießen. Fast alle Verbesserungen der verschiedenen Verfahren bezwecken eine rasche -Verstärkung der Metallhaut. Hierbei führt aber ein rasches Kühlen nicht zu den gewünschten Ergebnissen, weil die Kontraktion des Metalls die Haut von der formgebenden Fläche entfernt und hierdurch Veranlassung zur Bildung von Luftspalten zwischen der Wandung und der entstandenen Metallhaut gibt. An solchen Stellen verhindert die Metallhaut die Abkühlung. Es findet rasche Wiedererhitzung durch das eingeschlossene heißflüssige Metall statt. Häufig findet sogar ein Wiederschmelzen an den betreffenden Stellen statt, und das flüssige Metall fließt in den Hohlraum zwischen Wandung und Metallhaut. Die Folge ist, daß Oberflächendefekte, wie Runzeln u. dgl., entstehen. Es sind viele Versuche gemacht worden, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, z. B. durch Verwendung verschiedener Stoffe, u. a. von Schmiermitteln, wie Graphit oder Ö1, um die Hohlräume auszufüllen und die Abkühlung der Metallhaut durch Maßnahmen, wie Vibration der Begrenzungsflächen, zu begünstigen. Diese, Maßnahmen haben aber nur bei niedrig schmelzenden Metallen, wie Aluminium, Messing und Bronze, zu gewissen Ergebnissen geführt. Für die Verarbeitung von Stahl u. dgl. haben sich- derartige Hilfsmittel nicht als ausreichend erwiesen.
  • In Anbetracht der außerordentlichen Schwierigkeiten des Hautproblems arbeitet vorliegende Erfindung nach einem gänzlich verschiedenen Prinzip. Anstatt eine Metallhaut zu erzeugen und ihre Bildung zu begünstigen, wird erfindungsgemäß zielbewußt einer Metallhautbildung entgegengewirkt und jede Spur einer Metallhaut, welche trotzdem in Erscheinung tritt, unmittelbar zerstört. Anstatt das Metall in statischem Zustand mit fortschreitender Verfestigung Schicht für Schicht gegen die Mitte des Produktes hin abzukühlen, wird erfindungsgemäß das sich abkühlende Metall einer gründlichen Durchmischung unterworfen, um es zunächst in einen viskosen Zustand und später in einen zähen, etwa: schmiedbaren Zustand überzuführen, wobei die Mittelschicht in demselben Ausmaß wie die Außenschicht heruntergekühlt wird. Dieses Verfahren kann als dynamisches Kühlen bezeichnet werden. .
  • Bisher ist häufig der Standpunkt vertreten worden, da.B es für ein erfolgreiches kontinuierliches Gießen wesentlich sei, das flüssige Metall in einem vollkommen ruhigen Strom fließen zu lassen und jegliche Turbulenz zu vermeiden. Demgegenüber ist bei dem Verfahren gemäß Erfindung experimentell gezeigt worden, daß ein andauerndes Inbewegunghalten des flüssigen Metalls erforderlich ist und daß Fehler entstehen,' wenn die Bewegung in dem Metall unterdrückt wird oder nachläßt. Wie bekannt, ist es aber bedeutend leichter, Turbulenz aufrechtzuerhalten, als sie zu unterdrücken.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Mitte des Bades ein Strahl von schmelzflüssigem Metall in Richtung nach unten geführt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Strahles ist so groß, daß in dem Bad ein schnellerer Umlauf bzw. eine schnelle Umwälzung der viskosen Flüssigkeit herbeigeführt wird. Die so erzeugte Bewegung der Badflüssigkeit ist in der Mitte des Bades nach unten gerichtet und verläuft entlang den gekühlten Begrenzungswänden nach oben, um schließlich in radialem Verlauf wieder zur Mitte an der Oberfläche des Bades zu gelangen.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise eine Walzeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die in den Fig. i bis q. veranschaulichte Walzeinrichtung besteht aus vier einander gleichen Drehkörpern, welche zur Herstellung eines Drahtes von rundem Querschnitt dienen. ' Fig. i- veranschaulicht einen waagerechten Querschnitt durch die Walzeinrichtung in der Linie I-1 der Fig. 2; Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Walzeinrichtung in der Linie II-II der Fig. i sowie die in derselben Ebene geschnittene Vorrichtung zur Zuführung des Metalls; die Fig. 3 und q. stellen Einzelteile in vergrößertem Maßstab dar.
  • Bei demAusführungsbeispiel ist der Durchmesser der Drehkörper i mit 22 cm bemessen, während der Durchmesser des Drahtes 5 mm beträgt. Jeder Drehkörper besitzt eine konvexe sphärische Oberfläche 2, welche " der konkaven sphärischen Oberfläche 3 des benachbarten Drehkörpers entspricht. An der Verbindungsstelle des konvexen und konkaven Teils jedes Drehkörpers ist eine ringförmige Nut q. vorgesehen, die dem Querschnitt des Endproduktes (etwa einem Viertel des Umfanges eines runden Drahtes) entspricht. Die Durchschnittsgeschwindigkeit der Drehkörper beträgt Umdr./min: Hierdurch werden etwa 30 cm Draht in der Sekunde oder 18 m in der Minute erzeugt. Die Drehzahl kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen eingestellt werden. Das Metall wird von einem Tiegel 5 geliefert, der in geeigneter Weise z. B. durch eine Hochfrequenzspule 6 beheizt wird. Um den Gießstrahl in einfacher Weise regeln zu können, ist es vorteilhaft, am Boden des Tiegels eine Ausflußöffnung 7 vorzusehen, in welche eine als Ventilkegel wirkende Spindel 8 hineinragt; die über den Handhebel 13 zu tätigen ist. 'Das Metall in dem Tiegel 5 muß gründlich durchgeschmolzen sein. Es soll , aber nicht wesentlich überhitzt sein. Die Oxydation des flüssigen Metalls soll nach Möglichkeit vermieden werden, z. B. durch eine Schlackenschicht oder mit Hilfe einer reduzierenden Atmosphäre. Eine geringe Zufuhr von Leuchtgas ist ausreichend für kohlenhaltige Stähle, während für rostfeste Nickelstähle Stickstoff vorzuziehen ist. Wenn Schlacke Verwendung findet und der Tiegel 5 periodisch oder kontinuierlich aus einem größeren Behälter 9 nachgefüllt wird, ist darauf zu achten, daß die überschüssige Schlacke durch den Abfluß io am Oberteil des Mischgefäßes entfernt wird.
  • Fig. 3 veranschaulicht die turbulente Strömung in der Metallschmelze während des Prozesses. Die durch Pfeile i i angedeutete Bewegung der Teilchen der Schmelze kann durch Beobachtung der viskosen Badflüssigkeit experimentell belegt werden. Hierbei ist festzustellen, daß die viskose Schmelze kontinuierlich von den Drehkörpern i aufsteigt, sich unter dem Schmelzstrahl 12 konzentriert und einen dauernden Wirbel bildet. Dies wird durch das Aufsteigen des Metalls dicht an den sich abwärts bewegenden Drehkörpern angezeigt. An einer tieferen Stelle jedoch, an der das Metall eine genügende Zähigkeit erlangt hat, um auf den Druck der Drehkörper zu reagieren, muß es, wie die Beobachtung ergibt, sich abwärts bewegen, um schließlich als fester Draht den Apparat zu verlassen. Die Umkehr der Bewegungsrichtung ist durch die Pfeile 13 veranschaulicht.
  • Versuche, bei denen das schmelzflüssige Metall den Drehkörpern durch ein beheiztes feuerfestes Rohr 1.4 zugeführt wurde, sind in Fig. q. veranschaulicht. Diese Methode wurde versucht, um das Arbeiten mit einem oben offenen Bad zu vermeiden und die Regelung des Schmelzstrahlflusses bzw. der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine zu vermeiden. Es konnte aber kein Draht auf diese Weise hergestellt werden. Infolge des Fehlens der Turbulenz wurde zunächst eine dünne Metallhaut 15 auf den Drehkörpern erzeugt, die es ermöglichte, daß ein Strom von flüssigem Metall frei nach unten durch die Maschine lief. Nach einer Weile wurde aber die Metallhaut so dick, daß sie den Abfluß verstopfte und den Fluß abstoppte. Dies beweist die Notwendigkeit des Inbewegunghaltens des Metallbades, um ein homogenes Kühlen durch Konvektion zu erzielen.
  • Der Kontakt zwischen den Drehkörpern und dem Metall ist von außerordentlich kurzer Dauer im Vergleich zu anderen Methoden des kontinuierlichen Gießens. In dem durch Fig. i veranschaulichten Fall beträgt die Berührungsdauer nur 1/s Sekunde pro Umdrehung eines Punktes der Oberfläche des Drehkörpers. Da die Drehkörper durch ein Wasserbad oder andere passende Mittel an der Außenseite gekühlt sind, haben die aufeinanderfolgenden Berührungen keine kumulierende Hitzewirkungen. Die Drehkörper kommen immer wieder praktisch abgekühlt mit dem flüssigen Stahl in Berührung. Nach Befeuchtung wird jeder Teil des Drehkörpers durch einen kräftigen Luftstrahl getrocknet, bevor er wieder in Berührung mit dem heißen Metallbad kommt, um Explosionen durch schlagartige Dampfentwicklung zu verhüten. Hierdurch wird auch der Nachteil der vorzeitigen Zerstörung der Drehkörper durch aufeinanderfolgende Hitzeschocke vermieden; ein Nachteil, der bei anderen kontinuierlichen Verfahren, bei denen die Berührungsdauer zwischen der heißen Schmelze und den das Bad jeweils begrenzenden Teilen des Drehkörpers viel länger ist, verhütet wird.
  • Die Steuerung der Maschine kann durch Hand oder automatisch erfolgen, entweder derart, daß der Schmelzstrahl variiert und die Umlaufgeschwindigkeit konstant gehalten wird, oder mit Hilfe eines konstanten oder fortlaufend variierenden Schmelzstrahles in Verbindung mit einem Variieren der Umlaufgeschwindigkeit. Durch Anwendung jeder dieser Methoden ist es möglich, ein niedriges, mittleres oder hohes Niveau des Bades aufrechtzuerhalten, entsprechend dem Hitzegrad des Metalls. Wenn z. B. der Draht zu kalt (mit zu dunkler Farbe) aus der Maschine kommt, kann man entweder die Höhe des Metallbades herabsetzen oder den Gang der Maschine während der Vergrößerung des Ausstoßes des Schmelzstrahles beschleunigen. In jedem Fall kann man durch derartige Mittel das Ausmaß und die Zeit der Berührung vermindern und als Folge dessen auch die Kühlwirkung der Vorrichtung. Die Möglichkeit der Regelung der thermischen Bedingungen in der vorstehend erläuterten Weise bringt unmittelbare Ergebnisse, während Versuche, die Temperatur des Schmelzstrahles zu ändern, notwendigerweise zu langsam verlaufen würden. Die beiden Regelungsmöglichkeiten mit Hilfe des Schmelzstr ahlausstoßes und der Umlaufgeschwindigkeit können selbsttätig mit Hilfe von pyrometrischen oder photoelektrischen Anordnungen bewirkt werden.
  • Die für den Einzelfall günstigste Strahlgeschwindigkeit kann durch Versuch ermittelt werden. Als mindeste Gießhöhe wurde die il/2fache Länge des Krümmungsradius der kugeligen Oberflächen der Walzen gefunden.
  • Die richtigen Werte für die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walzen können durch Beobachtung der Walzeinrichtung im Betrieb gewonnen werden. Bei zu geringer Kühlung, d. h. also bei zu geringer Walzendrehzahl, geht flüssiges und zähflüssiges, nicht zusammenhängendes Metall durch die Walzeinrichtung. Dies zeigt sich nicht nur an dem unbrauchbaren Walzergebnis, sondern daran, daß der Antrieb der Walze nicht oder kaum höher als bei Leerlauf beansprucht wird.

Claims (1)

  1. PATEN TANSPRQCHE: i. Verfahren zur laufenden Herstellung von Stangen, Drähten u. dgl. Gebilden von unbegrenzter Länge aus Metall oder anderen schmelzfähigen Stoffen, bei dem das geschmolzene Ausgangsmaterial in ein Bad geführt wird, das sich in einem Trichter befindet, der durch feste, gekühlte, nach unten bewegliche Wände begrenzt ist, die gegeneinander abgedichtet sind, eine große thermische Absorptionskapazität besitzen und sich auf dem Wege nach unten zunächst in mindestens zwei transversalen Richtungen gegeneinander nähern und sich wieder fortschreitend voneinander entfernen, wobei sie an der Stelle der größten Annäherung einen Durchlaß haben, der dem Querschnitt des Erzeugnisses, z. B. eines Drahtes, entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Mitte des Bades ein Strahl von geschmolzenem Metall in Richtung nach unten mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die ausreicht, um in der viskosen Badschmelze einen schnellen Umlauf herbeizuführen, bei der die Metallteilchen nicht nur in der Mittelschicht nach unten, sondern gleicherweise auch längs der gekühlten Begrenzungswände nach oben und in der Oberschicht radial nach der Mitte bewegt werden: 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des das Bad verlassenden Metalls regelt, indem man die Berührungsdauer mit den bewegten gekühlten Wandungen ändert, ohne das Volumen der Badflüssigkeit zu ändern. ' 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Badtemperatur durch zeitweilige Veränderung des Volumens der Badflüssigkeit geregelt wird. q.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Niveaus des Bades dadurch geregelt wird, daß entweder die Bewegungsgeschwindigkeit der Wandungen oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Schmelzstrahles zeitweilig geändert wird.
DEP30187D 1946-07-02 1949-01-01 Verfahren zur laufenden Herstellung von Stangen, Draehten u. dgl. Gebilden Expired DE864239C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1264214B (de) * 1958-09-19 1968-03-21 Elmass Walter Buehrer & Sohn Nachstell- oder Zustellvorrichtung fuer das Schneidmesser einer Keilnutenstossvorrichtung
DE3911283A1 (de) * 1989-04-07 1990-10-11 Georg Dr Bollig Stranggussanlage mit mitlaufender kokille

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1264214B (de) * 1958-09-19 1968-03-21 Elmass Walter Buehrer & Sohn Nachstell- oder Zustellvorrichtung fuer das Schneidmesser einer Keilnutenstossvorrichtung
DE3911283A1 (de) * 1989-04-07 1990-10-11 Georg Dr Bollig Stranggussanlage mit mitlaufender kokille

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