DE959753C - Vorrichtung zum Zufuehren des fluessigen Metalls beim Stranggiessen von duennwandigen Rohren od. dgl. - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. MÄRZ 1957

E3469 VI/31c

Beim Stranggießen von Rohren od. dgl. Hohlkörpern aus Eisen- und Nichteisenmetallen hat die Zuführung des flüssigen Werkstoffes zu dem im Formhohlraum befindlichen ringförmigen Metallspiegel für den Ablauf des Gießvorganges bzw. für die Beschaffenheit des sich bildenden Werkstückes wesentliche Bedeutung. Insbesondere wachsen mit abnehmender Wandstärke die Schwierigkeiten, eine gleichmäßig ausgebildete Werkstückoberfläche zu erhalten, zumal wenn der flüssige Werkstoff dem Metallspiegel nicht über den ganzen Formraumquerschnitt — z. B. Überlauf artig ·—, sondern nur an einzelnen Stellen zugeführt wird. Um Oberflächenfehler, welche durch die aus der Ausflußvorrichtung austretenden einzelnen Metallstrahlen hervorgerufen werden können, zu vermeiden, wurden bisher zum Gießen von Hohlsträngen unter anderem z. B. auch ringförmig ausgebildete Ausflußvorrichtungen mit einer größeren Anzahl von Ausfluß Öffnungen mit ge- ao ringen Abständen voneinander verwendet. Da nun aber die Absenkgeschwindigkeit des gegossenen Stranges infolge der Erstarrungsbedingungen nicht über ein gewisses Maß gesteigert werden kann, mußte infolgedessen der Querschnitt der Ausflußöffnungen verhältnismäßig gering gewählt werden. Dieser geringe Querschnitt der Ausflußöffnungen begünstigt infolge der hohen Oberflächenspannung des flüssigen Metalls die Koagulation der fließenden Metallstrahlen, welche gegebenenfalls in Form von kleinen Tröpfchen auf den Metallspiegel fallen. Hierdurch ist ein erhebliches Spritzen des Metalls gegen die z. B. gekühlten Wandungen der Außenformen und des

inneren Domes bedingt, wodurch diese Spritzkugeln in vielen Fällen in Form von Kaltschweißen auf den Oberflächen des erstarrten Stranges zu finden sind.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine neue Vorrichtung zum Zuführen des flüssigen Metalls beim Stranggießen von dünnwandigen Rohren oder anderen hohlquerschnittigen dünnwandigen Werkstücken und besteht darin, daß das unmittelbar ίο über dem engen Schmelzespiegel der Gießform angeordnete ringförmige Verteilergefäß, welches vorzugsweise mehrere Ausflußöffnungen besitzt, längs dieses engen Schmelzespiegels beweglich ist, so daß das ausfließende Metall ständig wechselnden Stellen des engen Schmelzespiegels zufließt.

Bei der Standgußerzeugung von Hohlblöcken in einer senkrecht stehenden Kokille hat man schon Metallzuführungsvorrichtungen vorgeschlagen, deren rohrartige lange Ausläufe bis kurz ao über den Boden der Kokille reichen. Hierbei erfolgt durch Relativverschiebung zwischen der Gießvorrichtung und der Kokille entsprechend dem Ansteigen des Metallspiegels in letzterer die Zufuhr des Gießwerkstoffes derart, daß er unter Drehung der Zuführungsvorrichtung ständig wechselnden Stellen des Metallspiegels in der Kokille zugeleitet wird.

Weiterhin hat man auch beim Stranggießen von vollquerschnittigen Werkstücken schon umlaufende topfartige Verteilergefäße vorgeschlagen, aus deren Auslauf der Gießwerkstoff ständig wechselnden Stellen des Schmelzespiegels in der Stranggießform zufließt.

Hierbei befindet sich das topfartige umlaufende Verteilergefäß innerhalb des eigentlichen Kokillenhohlraumes und nimmt einen bedeutend geringeren Raum ein als der freie Formhohlraumquerschnitt, so daß trotz des innerhalb der Kokille befindlichen unmittelbar über dem Schmelzespiegel angeordneten oder in diesen sogar eintauchenden Verteilertopfes ein wesentlicher Teil des Schmelzespiegels nach oben offen und infolgedessen einer guten Beobachtung zugänglich ist, wodurch Änderungen in der Höhenlage des Schmelzespiegels sofort erkannt werden können.

Da nun beim Gießen von dünnwandigen Rohren ein ringförmig ausgebildetes Verteilergefäß den schmalen, ringförmigen Gießhohlraum zwischen Außenkokille und Dorn oben im allgemeinen der-So art abdeckt, daß eine Beobachtung des engen Schmelzespiegels sehr erschwert ist, mußte der Fachmann annehmen, daß hierbei die an sich beengten Verhältnisse und ungünstigen Beobachtungsmöglichkeiten so verschlechtert würden, daß nicht zu erwarten war, daß mit einer solchen Einrichtung in der Praxis ein einwandfreies Arbeiten überhaupt möglich sei.

Hinzu kommt noch, daß beim Stranggießen von dünnwandigen Hohlkörpern insofern ganz andere Verhältnisse vorliegen als beim Stranggießen von vollquerschnittigen Werkstücken, als im ersteren Falle die Erstarrung von außen und von innen zur Mitte der Hohlkörperwandung hin außerordentlich schnell fortschreitet. Beim Guß vollquerschnittiger Körper bildet der Gießspiegel eine große ununterbrochene Fläche, wobei sich das flüssige Metall etwa in Form eines Kegels in der Mitte dieser Fläche in der Absenkrichtung erstreckt und die Erstarrung im wesentlichen nur am Außenumfang erfolgt und von hier aus langsam zur flüssigen Mitte hin fortschreitet. Daher sind hier die Bemühungen bei der Zuführung des flüssigen Metalls darauf gerichtet, den Metallsumpf von der Form eines Kegels in die Form einer flachen Mulde abzuwandeln, zu welchem Zweck man die Zufuhr des flüssigen Metalls an ständig wechselnden Stellen vorgenommen hat.

Ganz anders liegen nun die Verhältnisse beim Gießen von dünnwandigen Rohren od. dgl. Hier bildet der Gießspiegel einen schmalen Ring, wobei das flüssige Metall bei feststehendem Verteilergefäß unterhalb des Gießspiegels nur unmittelbar an den Zuführungsstellen des flüssigen Metalls flüssig bleibt und sich nur hier jeweils in Form eines dünnen spitzen Kegels in der Absenkrichtung erstreckt, während an den benachbarten Stellen infolge der abschreckenden Wirkung sowohl der Kokillenwandung als auch des nur wenig davon entfernten Domes bereits eine frühzeitige Erstarrung des Metalls durch die ganze Ringstärke hindurch eintritt; hierdurch ergeben sich im Gegensatz zum Gießen von vollquerschnittigen Körpern folgende Schwierigkeiten:

Die tief hinabreichenden spitzen Kegel flüssigen Metalls führen bei an sich richtig bemessener Ab-Senkgeschwindigkeit sehr leicht zu Durchbrüchen des flüssigen Metalls, während bei der gleichen Absenkgeschwindigkeit die dazwischenliegenden wesentlich schneller erstarrten Stellen infolge ihrer Schwindung bereits zu Aufschrumpfungen auf den Dorn Veranlassung geben. Es läßt sich infolgedessen kaum eine richtige Abstimmung der Gießbedingungen bei Anwendung eines feststehenden Verteilergefäßes durchführen.

Hier schafft nun die vorliegende Erfindung in überraschender Weise erstmalig Abhilfe zum einwandfreien Stranggießen dünnwandiger Rohre od. dgl. dadurch, daß durch Bewegung des Verteilergefäßes längs des engen Schmelzespiegels die dünnen spitzen Kegel flüssigen Metalls nicht nur in ihrer Länge verkürzt werden, sondern laufend an andere Stellen des Hohlkörperquerschnittes gelangen, so daß sich der Schmelzesumpf als Ring gleichmäßig über den gesamten Umfang erstreckt; die Erstarrung und Schwindung erfolgen dadurch ebenfalls gleichmäßig über den ganzen Umfang, und die Gießbedingungen können infolgedessen einwandfrei abgestimmt werden.

Mit der neuen Einrichtung ist man im übrigen ferner in der Lage, mit wenigen, größeren Ausflußöffnungen arbeiten zu können und trotzdem eine möglichst gleichmäßige und schnelle Verteilung des ausfließenden Metalls über den ganzen Schmelzespiegel zu gewährleisten, wobei durch die Anwendung von wenigen, aber größer querschnittigen Ausflußöffnungen die Koagulations-

gefahr und die Bildung von Tröpfchen vermieden werden.

Das über der eigentlichen Formeinrichtung befindliche bewegliche Verteilergefäß kann entweder eine hin- und hergehende Bewegung oder auch eine umlaufende Bewegung ausführen. Bei Anwendung von hin- und hergehender Bewegung kann diese auf einer beliebigen Kurve, z. B. auf einer Geraden, einem Kreisbogen, einer Wellenlinie, erfolgen; bei Anwendung von umlaufender Bewegung kann diese auf einem Kreis, einer Ellipse oder auch auf einer beliebigen anderen in sich geschlossenen Kurve stattfinden.

Dadurch, daß das Verteilergefäß und seine Ausfluß öffnungen ihre Lage über dem ringförmigen Metallspiegel ständig ändern, wird als Resultierende aus dem freien Fall und der Bewegung der Ausflußöffnungen der sich bildende Hohlstrang gleichsam in Form eines Bandes oder mehrerer Bänder kreisförmig aufgewickelt bzw. hin- und hergehend und z. B. ineinandergreifend aufgefaltet. Dadurch wird es ermöglicht, mit wenigen Ausflußöffnungen, gegebenenfalls sogar nur mit einer einzigen Ausflußöffnung in dem beweglichen Verteilergefäß auszukommen, wobei der Querschnitt und die Querschnittsform dieser Ausflußöffnung bzw. dieser Ausflußöffnungen den jeweiligen Verhältnissen innerhalb weiter Grenzen angepaßt sein können. Der Durchmesser der Ausfluß öffnungen bzw. deren radiale Erstreckung kann im übrigen etwa der Wandstärke der zu gießenden Rohre entsprechen. Es besteht weiterhin z. B. auch die Möglichkeit, das Verteilergefäß in Form eines oder mehrerer sich drehender Arme auszubilden, denen die Schmelze selbst zentral zugeführt wird.

Das neue Verfahren eignet sich in hervorragender Weise zum Stranggießen von gußeisernen Druck- und Abflußrohren. Erstere haben beispielsweise bei Außendurchmessern von 66 bis 1262 mm Wandstärken von 8 bis 31 mm, so daß das Verhältnis der Wandstärke zum Außendurchmesser zwischen etwa Y₈ und Y₄₁ liegt. Letztere haben beispielsweise bei Außendurchmessern, von 57 bis 210 mm Wandstärken von 3,5 bis 5 mm, so daß das Verhältnis von Wandstärke zum Außendurchmesser zwischen etwa V₁₇ und V₄₂ liegt. Andere mit bestem Erfolg gemäß der Erfindung hergestellte dünnwandige gußeiserne Hohlkörper hatten bei Außendurchmessern von 382 bzw. 450 bzw. 490 mm Wandstärken von 56 bzw. 55 bzw. 45 mm, so daß das Verhältnis der Wandstärke zum Außendurchmesser hier zwischen etwa ¹J₇ und Y₁₁ liegt.

Für die Bewegung des Verteilergefäßes kann in an sich bekannter Weise ein äußerer mechanischer Antrieb, z. B. durch Zahnrad- oder Reibradantrieb, Exzenterantrieb od. dgl., vorgesehen sein. Ferner kann der Antrieb des Verteilergefäßes in an sich bekannter Weise auch durch den statischen Druck des tangential ausfließenden Metalls bewirkt bzw. unterstützt werden, zu welchem Zweck die Austrittskanäle derart tangential und gegebenenfalls zu ihrem Auslaufende hin verjüngt angeordnet und ausgebildet sind, daß die austretenden Metallstrahlen auf die Ausflußvorrichtung eine Schubkraft, wie z. B. bei dem Segnerschen Wasserrad, ausüben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. ι einen Längsschnitt und
Abb. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung,
Abb. 3 und 4 eine Draufsicht und einen kreisförmigen Schnitt auf bzw. durch ein Verteilergefäß mit tangentialen Ausflußöffnungen.

Das Stranggießen des zu gießenden dünnwandigen Hohlkörpers 1 erfolgt in an sich bekannter Weise innerhalb der z. B. wassergekühlten Kokille 2, in welcher sich der gleichfalls gekühlte Dorn 3 befindet. 4 ist die Zuleitungsvorrichtung für das geschmolzene Metall, deren Ende 5 z. B. gabelförmig ausgebildet ist, wobei das flüssige Metall aus den beiden Öffnungen als Strahl 6 austritt und in das eigentliche kreisringförmig ausgebildete Verteilergefäß 7 einfließt.

Dieses Verteilergefäß 7 ist mit einem Zahnkranz 8 versehen und durch einen Zahnradantrieb 9 entweder in Richtung des Doppelpfeiles 10 hin- und herkreisend oder in. Richtung des Pfeiles 11 umlaufend bewegbar. Hierdurch gelangen die beliebig gestalteten Ausflußöffnungen 12 des Verteilergefäßes 7 ständig über wechselnde Stellen des zwischen der Kokille 2 und dem Dorn 3 befindlichen engen Schmelzespiegels.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Zuführen des flüssigen Metalls beim Stranggießen von dünnwandigen Rohren od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das unmittelbar über dem engen Schmelzespiegel der Gießform angeordnete ringförmige Verteilergefäß, das vorzugsweise mehrere Ausflußöffnungen besitzt, längs dieses engen Schmelzespiegels beweglich ist.

   Entgegengehaltene ältere Rechte:
   Deutsche Patente Nr. 651 756, 876 891.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 609 834 3.57