DE900861C - Verfahren zum Giessen von Metallen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Gießen von Metallen Bei der Herstellung von Güssen wird angestrebt, durch den ganzen Gußquerschnitt ein möglichst gleichmäßiges Korn (meistens ein sehr feines Korn) zu erzielen, und außerdem soll möglichst jedes Ausseigern von irgendwelchen Legierungs, bestandteilen vermieden werden. Es ist bekannt, daß dieses Ziel dadurch erreicht werden kann, daß man versucht, einen möglichst kleinen flüssigen Lunker und eine möglichst rasche und gleichmäßige Abkühlung zu erhalten, und ferner dadurch, daß man das Temperaturgefälle zwischen Rand und Mitte vor der Erstarrung des Gusses möglichst klein macht. Diese Bedingungen werden bei den bekannten Gießverfahren wohl angestrebt aber nicht einwandfrei erreicht, weil allgemein so vorgegangen wurde, daß die Schmelze in eine gleichmäßig gekühlte Kokille aus ein und demselben Stoff gegossen wurde, wo sie dann am Rande sehr schnell erstarrte, während in der Mitte, wo der Metallzufluß stattfand, ein je nach der Kühlung größerer oder kleinerer flüssiger Lunker bestand. mit einer dem erstarrten Rand gegenüber verhältnismäßig hohen Temperatur. Das. langsamere Erstarren dieses Lunkers gibt außerdem immer wieder Gelegenheit zu unnötigen Ausseigerungen.
• Die Erfindung vermeidet diese Nachteile im wesentlichen daadurch, daß entweder die aus einem Stoff bestehende Kokille an verschiedenen Stellen ihrer Länge auf verschiedenen Temperaturen gehalten wird oder aber von vornherein die Kokille aus zwei oder mehreren verschiedenen Stoffen hergestellt wird, die dann auch noch, wenn erforderlich, verschiedenen Kühlmitteln ausgesetzt werden können.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung, in welcher beispielsweise verschiedene Kokillen schematisch. dargestellt sind, an Hand deren das Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben wird.
• Fig. i zeigt eine Kokille, deren Kühlraum in ihrem oberen Drittel durch eine Scheidewand e in die Kühlräume a und b getrennt ist. Durch diese Trennung ist es möglich, in die Kühlräume a und b verschiedene Kühlmittel einzubringen, z. B. in Raum d ein Kühlmittel mit einer Temperatur von 6oo°, in den Raum b Wasser mit einer Temperatur von 2d°. Auch ist dadurch möglich, die Kühlmittel mit verschiedenen Drücken anzuwenden.
• Fig. 2 zeigt eire Kokille ohne Trennwände, die jedoch aus zwei verschiedenen Stoffen hergestellt ist, z. B. aus Eisen c und aus Kupfer d.
• Fig. 3 zeigt eine Kokille mit Trennwand e und aus verschiedenen Stoffen.
• Fig. q. zeigt eine Kokille, in deren Kühlraum noch eine besondere Kühlmittelführung feingebaut ist. Diese Führung dient dazu, das ganze oder einen Teil des der Kokille zufließenden Kühlmittels mit oder ohne besonderen Druck an einer bestimmten Stelle der Kokillenwand zuzuführen. Für bestimmte Metalle hat es sich z. B. als sehr zweckmäßig erwiesen, das zufließende Kühlmittel, z. B. Wässer, an der Stelle zuzuführen und auf diejenige Fläche zu. verteilen, die das jeweils frisch zufließende Metall aufzunehmen hat.
• Fig.5 zeigt eine Kokille mit einer unter der Kokille angebrachten Führung des Kühlmittels dergestalt, daß das Kühlmittel so zugeführt wird, daß es das sich von der Kokillenwand durch seine Schrumpfung abhebende Gußstück im Moment des Abhebens von der Kokillenwand ringsum bespritzt.
• Fig. 6 und 7 zeigen Kokillen, deren Wandstärke verschieden stark gehalten ist, wodurch verschiedene Kühlwirkungen erzielt werden.
• Fig. 8 und 9 zeigen eine Kokille, die an den Stellen, an .denen eine geringere Kühlwirkung als in der Gesamtkokille erzielt werden soll, mit Verstärkungen bzw. Bandagen versehen ist. Diese Verstärkungen bzw. Bandagen bewähren sich insbesondere bei Kokillen mit scharfen Ecken oder bei Profilkokillen mit stark veränderlichen Querschnitten.
• Durch derartig gebaute und gekühlte Kokillen ist es nun möglich, die Abkühlung und Erstarrung des zufließenden Metalls nach den eingangs erwähnten Gesichtspunkten vollständig zu beherrschen, vorausgesetzt, daß auch noch die nachstehend weiter erwähnten Gesichtspunkte berücksichtigt werden.
• Es ist natürlich nur möglich, das in der Kokille befindliche flüssige Metall zu beeinflussen, wenn der Querschnitt der Kokille, die Kühlmenge und die Menge des zufließenden Metalls in entsprechendem Verhältnis stehen und stets während des ganzen Gießprozesses auch in diesem Verhältnis gehalten werden. Diese Beziehungen werden am ehesten mit einem Stranggießverfahren erreicht, bei dem unter Verwendung gekühlter, oben und unten offener Gießformen, aus welchen der Strang herausgeführt wird, das Gießgut unter gleichbleibender Temperatur, Menge und- Geschwindigkeit in die Form gegossen wird und die Kühlung des Gießgutes derart erfolgt, @daß es. möglichst vollkommen, d. h. bis dicht unterhalb des Metallspiegels, erstarrt; vorzugsweise wird dabei das Gießgut unterhalb des Metallspiegels zugeführt; ferner empfiehlt sich, die Gießform während des Gießens in der Längsrichtung des entstehenden Stranges hin und her zu bewegen.
• Soll das Gießmetall in bestimmter Weise zubereitet, z. B. legiert oder sonstwie behandelt, z. B. desoxydiert, werden., empfiehlt sich, diese Zubereitung oder Behandlung am flüssigen Gießkopf in der Gießform vorzunehmen, weil dabei immer nur ein vergleichsweise kleines Flüssigkeitsvolumender Einwirkung unterliegt und fortlaufend zur Erstarrung gebracht wird.
• Außerdem kommt als ganz wesentliche Bedingung .dazu, daß die Gießtemperatur nur so hoch gehalten wird, daß die Kühlvorrichtungen der Kokille und gegebenenfalls ,der Auffangvorrichtung des einfließenden Metalls auch in der Lage sind, die zuflie.ßendeWärme einschließlich Schmelzwärme des Metalls so schnell abzuführen, .daß die Bedingung des möglichst niedrigen Temperaturgefälls erreicht wird.
• Für die üblichen,Gußquerschnitte zur Herstellung von Barren und Bolzen aus den verschiedensten Metallen und Legierungen (Leicht- und Schwermetallen, hoch- und niedrigschmelzenden Metallen) hat sich ergeben, daß eine !Gießtemperatur von höchstens 25 bis 5ö° über dem Schmelzpunkt vollkommen genügt, um die günstigsten Bedingungen zu erzielen. Bei schwierigen Querschnitten, wie z. B. Profilen, oder sehr großen Durchmessern sowie bei Legierungen mit besonders leicht zu Seigerungen neigendenBestandteilen,die im spezifischenGewicht sehr verschieden sind, kann es vorkommen, daß auch noch etwas höhere Temperaturen gewählt werden müssen.
• Ein derartig temperiertes Metall kommt nun in eine Kokille gemäß Fig. i oder 2 oder 3 bis 9 und wird dort zunächst durch Auffangvorrichtungen, die unter .dem Spiegel des flüssigen Gußkopfes angeordnet sind, unter gleichzeitiger Kühlung aufgefangen, abgelenkt und in ruhigem Strom über den gesamten Kokillenquerschnitt verteilt. Die Kokille wird in ihrem Abschnitt a so in Temperatur gehalten bzw. gekühlt, daß sie nur ein weniges kühler ist als das an seinem Rand treibende Metall.
• Es wird erreicht, daß eine stärkere Kühlwirkung durch die Kokille nach der Mitte zu nicht eintritt. Die Kokille soll in dieser Zone nur dafür sorgen, daß eine ganz dünne Haut in Form des Koflzillenquerschnitts gebildet wird.
• Der Abschnitt a wird so groß gewählt, daß das Gußstück durch sein stetiges Weiterwandern nach dem Abschnitt b erst in diesen eintritt, wenn das Temperaturgefällte zwischen ;Matte des Gußquerschnitts und Rand den praktisch niedrigst zu erzielenden Punkt erreicht hat. Im Abschnitt b erfolgt dann eine möglichst schnelle Abkühlung, die eine rasche Erstarrung durch den ganzen Gußquerschnitt erzielt. Ob diese Kühlwirkung nun durch eine Kokille gemäß Fig. i, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 erzielt wird, bleibt sich im Prinzip gleich, es sind eben immer die Mittel zu wählen, die, für die betreffende Legierung am günstigsten sind.
• Um Mißverständn,isse zu vermeiden, sei bemerkt, daß unter Kühlmittel auch über Raumtemperatur geheizte Kühlmittel verstanden werden. Ein Öl z. B., das auf 50o° oder mehr erhitzt ist und zum Kühlen von Messing von einer Schmelztemperatur von 100o° dient, ist immer noch ein Kühlmittel, wie ein auf go° erhitztes Wasser zum Kühlen von z. B. einer Aluminiumlegierung mit einem Schmelzpunkt von 640°. Es wird also unter Kühlmittel immer eine Substanz verstanden, die eine niedrigere Temperatur hat als das zu vergießende flüssige Metall.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Gießen von Metallen unter Kühlung, gekennzeichnet durch eine stufenweise Kühlung, bei der das Metall alle Kühlzonen erst flüssig, dann in fester Form durchwandert.
2. 2. Verfahren nach Anpruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Kühlstufen verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Metall erst durch eine Zone geführt wird, in welcher die Kühltemperatur wenig unter dem ErstaTrungspunkt des Metalls liegt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in .der zweiten Zone eine so starke Kühlung erfolgt, daß das Metall rasch zum Erstarren kommt.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone an eine solche Stelle verlegt ist, in welcher die Kühlung der ersten Zone praktisch keine weitere Abkühlung des Metalls herbeizuführen vermag.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, angewendet auf kontinuierliche Gießverfahren, bei denen unter Verwendung gekühlter, oben und unten offener Gießformen, aus welchen der Strang herausgeführt wird, das Gießgut unter gleichbileibender Temperatur, Menge und Geschwindigkeit in ;die Form gegossen wird und die Kühlung des Gießgutes derart erfolgt, daß es möglichst vollkommen, d. h. bis. dicht unter-halb des Metallspiegels, erstarrt, wobei vorzugsweise das Gießgut unterhalb des Metallspiegels zugeführt wird, wobei ferner die Gießforrn während des (Gießens in,der Längsrichtung des entstehenden Stranges hin und her bewegt wird.
7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Einwirkungen auf das Gießmetall zum Zwecke seiner Zubereitung und/oder Behandlung am flüssigen Gießkopf in der Gießform vorgenommen werden. B.
8. Verfahren nach den Ansprüchen i bis- 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinfließtemperatur möglichst nur wenige Grad, höchstens aber 5o° C über dem jeweiligen Schmelzpunkt des zu vergießenden Metalls gehalten wird.
9. 9. Durchlaufkokille zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen ,i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum der Kokille in zwei oder mehrere Kühlräume (a, b) unterteilt ist. i o.
10. Durchlaufkokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit verschiedenen Kühlmitteln gekühlt wird.
11. 11. Durchlaufkokille zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 8 und/oder nach den Ansprüchen 9 und 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenwand aus zwei oder mehreren verschiedenen Stoffen hergestellt ist, wobei die aus verschiedenen Stoffen bestehenden Teile nebeneinander oder vorzugsweise untereinander, sich gegenseitig anschließend, angeordnet sind.
12. 12. Durchlaufkokille zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 8 und/oder nach den Ansprüchen 9 bis n1, dadurch gekennzeichnet, da-ß die Kokillenwand in verschiedenen Stärken ausgeführt ist.
13. 13. Durchlaufkokille nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillenwand an den Stellen, an denen verschiedene Kühlwirkungen erzielt werden sollen., verschiedene Wandstärke besitzt oder mit Bandagen armiert ist.