DE870324C - Verfahren und Vorrichtung zum selbsttaetigen Zufuehren des Giessgutes beim Stranggiessen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Zuführen des Gießgutes beim Stranggießen Das Funktionieren des Stranggießens setzt bekanntlich einen Gleichgewichtszustand zwischen der Menge der in der Zeiteinheit zugeführten Schmelze und dem Gewicht des in der Zeiteinheit aus der Kokille abwandernden Stranges voraus. Dies wird in der Praxis dadurch erreicht, daß der erstarrende Strang mit einer einmal als zweckmäßig erkannten Geschwindigkeit aus einer in der Regel gekühlten Kokille fortbewegt wird und der Zufluß des Gießgutes dabei so geregelt wird, daß es eine vorausbestimmte möglichst konstante Höhe in der Kokille einnimmt. Bei den meisten heute praktisch angewandten Stranggießverfahren führt der Strang eine Relativbewegung gegen die Kokille aus. Von den bisher vorgeschlagenen Kokillen hat sich die wassergekühlte am besten bewährt, da sie bei hoher Gießleistung infolge intensiven Wärmeentzuges einfach im Bau, unempfindlich und haltbar im Betrieb ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß selbst zwischen einer gekühlten Kokille mit polierter Formfläche und dem erstarrenden Strang .so, hoher Reibungsschluß infolge Festklebens der erstarrenden Metallkörner auftreten kann, daß ein kontinuierliches Gießen unmöglich wird, wenn das Anhaften nicht durch Zugabe geringer Mengen schmierfähiger Substanzen, vorzugsweise 01, unterbunden wird. Gerade diese Erfahrungstatsache hatte zur Folge, daß zahlreiche Vorschläge, das Gießgut zur Vereinfachung des Stranggießverfahrens durch Aufsetzen eines meist ungekühlten, unter Umständen sogar beheizten Aufsatzes auf die Kokille zuzuführen; keine praktische Bedeutung erlangen konnten: Man hat -versucht, bei der Verwendung solcher Aufsätze durch Zuführen von öl od. dgl. das Festkleben des Stranges in der Barunterliegenden Kokille zu vermeiden. Der Schmiermitteldämpf mußte jedoch durch die Schmelze hindurch entweichen; -was--im günstigsten Fall ein starkes Schäumen,- normalerweise jedoch mehr oder minder starke Explosionen zur Folge hatte. Gerade beim Stranggießen von Stahl wäre ein derartiger Aufsatz von Vorteil, da die Schwierigkeit der Zuführung des Gießgutes das Gießen nur eines Stranges pro Anlage gestattet, so daß die Gießleistung im Verhältnis zu den Anlagekosten zu niedrig wird. Aber gerade darin ist bisher der technische Großeinsatz des Stranggießverfahrens für die Stahlproduktion gescheitert, trotz seiner qualitätsmäßigen Vorzüge. Man hat deshalb diesen Weg verlassen und führt das Gießgut über. öffne. Rinnen, .Rohre u. dgl. in einer Weise zu, daß wesentliche Teile des Gießspiegels in der gekühlten Kokille mit der Atmosphäre in Verbindung bleiben, so daß die vom Schmiermittel herrührenden Dämpfe.-' entweichen können. Dabei nimmt man die Einwirkung der Atmosphäre auf das Gießgut in Kauf oder sucht deren Einflüsse durch Abdecken mit reduzierenden oder neutralen Gasen zu vermeiden. Diese Art der Zuführung muß durch den -Nachteil einer höheren Gießguttemperatur erkauft werden. Es ist somit bei diesem Verfahren nicht möglich, die-Gießtemperatur genau zu beherrschen. Das wirkt sich sowohl beim Gießen kleinster Strangabmessungen wie auch beim Gießen großer Strangquerschnitte sehr nachteilig aus. Im ersteren Falle neigen die verhältnismäßig kleinen Schmelzemengen zum Einfrieren schon in der Zuführung, im letzteren Falle aber entstehen an der gekühlten Kokillenw .and die sog. Kaliläufe, die Ausschuß zur Folge haben. In keinem Falle aber gelingt es, die Temperatur des Gießgutes so zu beherrschen, daß. etwa knapp über der Liquidustemperatur oder gar innerhalb des Erstarrungsintervaldes gegossen-, werden kann, was aus Gründen der Qualität und der Höhe der Ausbringung erstrebenswertwäre.
• Durch das vorgeschlagene Gießverfahren werden diese Nachteile vermieden und erreicht, däß insbesondere hochschmelzende Metalle, wie Stahl, aber auch alle anderen Metalle in wesentlich einfacherer, sicherer' und wirtschaftlicherer Weise als bisher vergossen werden können: - Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Gießgut so zugeführt und seine freie Oberfläche -innerhalb der Kokille so bemessen wird, daß es in, der ',Kokille nur bis auf eine vorbestimmte Höhe steigt und diese Höhe durch die Oberflächenspannung des Gießgutes selbsttätig aufrechterhalten. wird.
• Es ist bekannt, daß mit sinkender Temperatur des. Gießgutes die Oberflächenspannung zunimmt. Gerade dieser Umstand macht bei- den bekannten Gießverfahren Schwierigkeiten, weil die Zuführung des Gießgutes und das Verhindern von Kaltläufen sehr- schwierig, wenn nicht unmöglich wird. Deshalb muß "die Z.uflußtemperatür Näher gewählt werden, als für die Qualität des .Stranges und für den Durchsatz vorteilhaft ist. Das vorgeschlagene Verfahren wirkt jedoch gerade bei hoher Oberflächenspannung, d. h. bei niederer Gießtemperatur besonders sicher, so d'aß die Seigerungsfrei:heit und Feinkörnigkeit des Stranges sowohl wie auch hohe Gießleistung ermöglicht werden. So führt vorschlagsgemäß eine Gießtemperatur knapp oberhalb der Liquiduslinie oder auch bereits innerhalb des Erstarrungsintervalles zu besonders guter Strang" qualität, und es kann mitsehr hoher Geschwindigkeit gegossen werden.
• Der Umstand, daß die Oberflächenspannung vorschlagsgemäß eine vorbestimmte Höhe des Gießspiegels innerhalb der Kokille aufrechterhält, führt zu weiteren Vorteilen.
• Es hat sich bei manchen Legierungen erwiesen, daß die.-Liinge .der Kokille so gering wie möglich gehalten werden soll. Nur aus Gründen der Betriebssicherheit mußte man sie bisher in diesen Fällen länger als für die Qualität des Stranges erwünscht ausbilden. Bei der Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens kann die Kokillenhöhe beliebig gehalten werden, da die Oberflächenspannung den Gießspiegel auf der einmal eingestellten Höhe selbsttätig aufrechterhält.
• Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß der Durchmesser der Gießform viel geringer als bisher üblich gewählt werden kann, ohne daß etwa die Betriebssicherheit davon beeinflüßt wird. Man kann nun auch nicht nur Drahtbarren, sondern Draht einer solchen Abmessung und Oberflächenbeschaffenheit gießen, daß die Benutzung einer Vorblockwalze überflüssig wird, vielmehr direkt die Kaliberwalze benutzt werden kann.
• Gemäß der Erfindung ist es jedoch auch möglich, große oder größte Strangquerschnitte zu gießen, ohne die Entstehung von Kaltläufen befürchten zu müssen.
• Besondere Bedeutung kommt dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Gießen mehrerer Stränge zu, das bisher nur bei Leichtmetallen und da nur mit erheblichem Aufwand und empfindlichen Vorrichtungen möglich gewesen ist. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist die Anzahl der Stränge ohne Einfluß auf die Betriebssicherheit und Einfachheit des Gießverfahrens. Somit ist die Voraussetzung für den Großeinsatz des Stranggießverfahrens zum Stähl- und Eisengießen gegeben.
• Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Abb. i bis 4 schematisch dargestellt. Ihre Wirkungsweise ;geht aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen hervor. Es ist .Ahb. i Vorrichtung zum Gießen von massiven Strängen,- - -Abb. 2 Vorrichtung zum Gießen von Rohren, Abb. 3 Ausschnitt aus Abb. i, vergrößert, Abb. 4 Verteilervorrichtung für mehrere Stränge. In einer gekühlten Kokille i ist das Zuflußrohr 2 mittels schmaler Stege 3 so aufgesteckt, daß der Spalt 4 zwischen Kokille i und Zuflußrohr z bleibt. Das Zuflußrohr 2 kann sich nach oben in einen nicht weiter dargestellten Vorratsbehälter fortsetzen, dessen Form nicht Gegenstand der Erfindung ist. Infolge seiner Oberflächenspannung kann das Gießgut 5 nicht in den Spalt 4. eindringen, wodurch die Menge der zufließenden Schmelze sich nach der einmal gewählten Abwanderungsgeschwindigkeit selbsttätig einstellt. Um das Ankleben des erstarrenden Gießgutes an der Kokillenwand zu verhindern, kann beispielsweise in der Ringnut 6 etwas Öl zugegeben werden, das die Kokillenwand benetzt. Die entstehenden Oldämpfe entweichen durch den Spalt 4.. Natürlich kann der Spalt 4. auch durch ein neutrales Gas abgedeckt werden. Das Zuflußrohr kann in einer bekannten Weise beheizt oder auch, falls erforderlich, gekühlt werden. Als besonders schwierig hat es bisher gegolten, das zum kontinuierlichen Gießen von Röhren erforderliche Gießgut so gleichmäßig zuzuführen, daß der Gießspiegel innerhalb der Kokille in erforderlichem Maße konstant gehalten werden kann. Auch haben die bekannten Zuführungen Schmelzeströmungen zur Folge, die wiederum mehr oder weniger hohe Sei:gerungen oder Spannungen in der Wand des erstarrten Rohrstranges verursachen.
• Diese Nachteile entfallen bei der Verwendung einer in Abb. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung. Der an sich bekannte gekühlte Dorn 7 wird in einem Trichter 8 so in einer seitlichen Aussparung 9 befestigt, daß zwischen der inneren Wand io des Trichters 8 und dem Dorn 7 ein Spalt i i entsteht, in den die Schmelze infolge ihrer Oberflächenspannung nicht eindringen kann. Die Außenwand i2 des Trichters 8 bildet gegen die Kokillenwand 13 den bereits beschriebenen Spalt 6. Bei dieser Anordnung fließt das Gießgut praktisch allseitig gleichmäßig zu, die Regelung erfolgt infolge der -Ausnutzung ihrer Oberflächenspannung selbsttätig, örtliche Strömungsdifferenzen, die Steigerungen oder Spannungen verursachen können, sind ausgeschaltet.
• Die Bemessung der Breite des Spaltes hängt theoretisch von verschiedenen Faktoren ab. Praktisch macht es jedoch dem Fachmann keinerlei Schwierigkeit, durch einen einfachen Versuch die richtige Spaltbreite für das zu vergießende Gut bei einer beabsichtigten Höchsttemperatur zu bestimmen. Das Gießgut soll dabei nicht in den Spalt eindringen, sondern eine Kuppe bilden, etwa wie in Abb. 3 als Ausschnitt aus Abb. i dargestellt.
• Die vorgeschlagene Schmelzezufuhr bedarf nach dem Anfahren keiner besonderen Wartung mehr. Es ist deshalb ohne weiteres möglich, die beispielsweise beschriebene Einzelanordnung in beliebiger Anzahl nebeneinander gleichzeitig zu verwenden, beispielsweise wie in Abb. 4. schematisch dargestellt. 1q. ist ein Vorratsbehälter, der direkt an einem Schmelz- oder Warmhalteofen angebaut ist, 15 der Zulauftrichter, 16 die einzelnen Kokillen und 17 die erstarrten Stränge.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum selbsttätigen Zuführen des Gießgutes beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von hochschmelzenden Metallen oder Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießgut so zugeführt wird, daß es infolge seiner Oberflächenspannung vorzugsweise in einem Spalt eine vorbestimmte Höhenlage innerhalb der Kokille einnimmt und sie selbsttätig beibehält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießgut mit einer Temperatur zugeführt wird, die innerhalb des Erstarrungsirntervalles liegt.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch eine rohr- oder trichterartige Zuführung ,des Gießgutes zu jeder Kokille und einem Ringspalt zwischen Kokillenw and und Kokille, der auf die Oberflächenspannung des Gießgutes abgestimmt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Behälter für das Gießgut, von dem Zuführungen zum Gießen mehrerer Stränge abgezweigt sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch :a., gekennzeichnet durch Einlichtungen zum Beheizen bzw. Kühlen des Zuführungsrohres.