DE977028C - Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Eisen und Anlage zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. DEZEMBER 1964

B 4661 Via/3IC

Bekannt ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Eisen in einer an beiden Enden offenen, aufrechten, stark gekühlten Kokille unter kontinuierlichem Eingießen einer im wesentlichen gleichförmigen Menge flüssigen Eisens in das obere Ende der Kokille und Abziehen des erstarrten Stranges aus dem unteren Ende der Kokille, wobei über dem Eisenspiegel eine Sauerstoff verzehende Atmosphäre aufrechterhalten und eine gekühlte Teillänge der

Kokille abwechselnd der in letzterer herrschenden to Atmosphäre und dem flüssigen Eisen ausgesetzt wird.

Bei einer bekannten Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens erhält die Kokille selbst eine auf und ab schwingende Bewegung, um ein Anfrieren des Gießgutes an der Kokillenwand zu vermeiden und die Wärmeabfuhr an der Kokillenwand zu verstärken. Das Heben und Senken der Kokille

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bereitet technische Schwierigkeiten; die Amplitude der hin- und hergehenden Bewegung der Kokille ist durch das notwendige Zusammenspiel der Kokille mit den Organen für den Metallzulauf begrenzt. Eine Regelung der Höhe des Metallspiegels in der Kokille in Abhängigkeit von der Zulaufmenge des Metalls durch Änderung der Kokillenbewegung ist nicht möglich.

Bei einer anderen bekannten Ausführung wird ίο durch entsprechende Ausbildung des Antriebsgetriebes der Strangabziehvorrichtung der Strang ruckweise aus der Kokille gezogen. Die Schmelze läuft aus einem über der Kokille angeordneten Vorratsbehälter ungeregelt zu, so daß in der Kokille kein freier Metallspiegel vorhanden ist. Wird die Schmelze dagegen ohne Vorratsbehälter direkt in die Kokille gegossen, so ist ein absatzweises Eingießen in Abhängigkeit von der Strangbewegung vorgesehen.

ao Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der an erster Stelle erwähnten bekannten Ausführung aus und besteht darin, daß die Abziehgeschwindigkeit des Stranges aus der ortsfest angeordneten Kokille in einem durch Anzeige der Standhöhe des Eisenspiegels in der Kokille zwangläufig gesteuerten Arbeitszyklus derart periodisch geändert wird, daß die Standhöhe des Eisens in der Kokille periodisch zwischen einer bestimmten unteren und einer bestimmten oberen Grenze um einen wesentlichen Betrag schwankt. Hierdurch wird eine exakte periodische Änderung des Spiegels des flüssigen Eisens, im folgenden auch allgemein als »Metall« bezeichnet, in der Kokille erreicht und eine erhebliche Vereinfachung insofern erzielt, als die pulsierende Säule aus flüssigem Eisen selbst die Aufgabe übernimmt, die Vorschubgeschwindigkeit der Abziehvorrichtung im Sinne des Hebens und Senkens des Spiegels zu steuern. Eine Änderung der Zulaufmenge des Eisens wird durch dieses Verfahren selbsttätig ausgeglichen. Die Einzelheiten der Steuerung sind, da die Kokille feststeht und die Lage der Zulauforgane zur Kokille unverändert bleibt, weitgehend variabel.

Es ist zwar bekannt, die höhe des Metallspiegels in einer Stranggießkokille zu messen und davon abhängig die Strangabziehgeschwindigkeit zu steuern, doch dienen die bekannten Vorrichtungen nicht dazu, die Spiegelhöhe des Metalls zu ändern, sondern sollen im Gegenteil einen möglichst gleichbleibenden Metallspiegel bewirken.

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einem von die Kokille durchdringenden Strahlen gesteuerten Gerät zur Messung der Eisen-Standhöhe in der Kokille in Zusammenarbeit mit einer Regelvorrichtung für die Strangabziehgeschwindigkeit. Zur Begrenzung der Dauer der Strangabziehbewegung während des Senkens des Eisenspiegels in der Kokille dient vorzugsweise ein Zeitmesser.

Die Vorrichtung zum Abziehen des Stranges aus der Kokille kann mit einer Bremse ausgerüstet sein, die durch den Zeitmesser gesteuert ist.

In den Zeichnungen ist eine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Vorrichtung beispielsweise dargestellt. Es stellt dar Fig. ι die Gesamtanlage,

Fig. 2 die Kokille samt Zwischengefäß und Steuereinrichtung, vergrößert und teilweise geschnitten, Fig. 3 einen Grundriß zu Fig. 2,

Fig. 4 ein Diagramm, darstellend die Länge des aus der Kokille abgezogenen Stranges in Zoll in Abhängigkeit von dem Gewicht des erstarrten Metalls in Pfund.

Wie Fig. ι zeigt, besteht das Gießgerät aus einem Ofen 10 und einem tonnenförmigen Zwischengefäß 11, welches das flüssige Metall aus dem Ofen übernimmt, um es in einem im wesentlichen schlackenfreien Strom in das obere Ende einer Kokille 12 abzugeben. Der Ofen 10 kann ein Schmelzofen oder eine Gießpfanne sein, die das flüssige Metall aus einem anderen Gefäß empfängt. Zweckmäßig wird der Ofen 10 beheizt, so daß das geschmolzene Metall an die Kokille bei im wesentlichen gleichförmiger Temperatur abgegeben wird. Der Ofen 10 ist um eine horizontale Querachse um Zapfen 13 kippbar. Letztere befinden sich an gegenüberliegenden Seiten eines L-förmigen Trägerrahmens 14. Die Zapfen 13 ruhen in Zapfenlagern 15, von denen jedes durch eine Konsole 16 getragen ist und die in horizontaler Richtung senkrecht zur Kippachse verschiebbar sind. Die Stellung des Ofens 10 relativ zu dem tonnenförmigen Zwischengefäß 11 ist über eine Gewindespindel 17, die von einem nicht gezeichneten Motor getrieben wird, verstellbar. Die Kippbewegung des Ofens wird in beliebiger Weise erzeugt, beispielsweise mittels einer von einem Motor angetriebenen Windentrommel 18. Die Winde ist durch ein Kabel 20 und ein Joch 21 mit der Plattform des Rahmens 14, auf welcher der Ofen io· ruht, verbunden.

Die aus einem Behälter, wie dem Ofen 10, abgegebene Menge an flüssigem Metall ist während eines gleichförmigen Winkelausschlages der Kippbewegung keineswegs gleichförmig. Um dies zu erreichen, muß die Kippbewegung gesteuert werden, so daß sich der Winkelausschlag verändert. Die Steuerkurve kann experimentell oder durch Berechnung für eine bestimmte innere Form des Ofens ermittelt werden. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. ι gezeigt.

Gemäß dieser Figur wird ein durch Stifte gebildeter Steuernocken 22 mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit durch einen Synchronmotor 23 über ein regelbares Untersetzungsgetriebe angetrieben. Die durch die Stifte gebildete Umrißform des Steuernockens ist veränderlich, derart, daß sie eine Kippbewegung erzeugt, die ein gleichförmiges Ausgießen des flüssigen Metalls bewirkt. Die im wesentlichen gleichförmige Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle wird in eine bestimmte, ungleichförmige Winkelbewegung verwandelt (wie nachstehend beschrieben); die Resultierende aus dieser ungleichförmigen Winkelbewegung und der wirklichen Bewegung der Winde 18 wird auf ein die Geschwindigkeit und die Richtung bestimmendes

Kontrollgerät 24 übertragen, das über ein elektrisches Kabel 25 mit einem durch einen Motor angetriebenen Rheostaten 26 verbunden ist, der den Motor 27 der Winde 18 steuert. Die tatsächliche Bewegung der Winde 18 wird kontinuierlich angezeigt mittels eines selbst synchronisierenden, die Bewegung übertragenden Gerätes 30, das durch die Windentrommel angetrieben und mit einem selbst synchronisierenden Empfangsgerät 31 elektrisch verbunden ist. Die Drehung der Welle 32 des Empfängers 31 entspricht der tatsächlichen Drehbewegung der Winde. Die Welle 32 arbeitet auf ein Ausgleichsdifferential 33 und trägt einen Zeigerann 34. Das Differential 33 wird ferner durch eine Hohlwelle 35 beeinflußt, welche von dem Nocken 22 über eine Kette 36, Kettenräder 37 und 38 und eine Kette 40 angetrieben wird. Die Kette 36 läuft über die von den Stiften der Nockenscheibe 22 gebildete Steuerkurve. Auf der Hohlwelle 35 sitzt ein Zeigerarm 41, der die Drehbewegung der Hohlwelle 35 anzeigt. Die treibenden Eingangsräder des Differentials 33 sind getrennt und bzw. verbunden mit den Wellen 32 bzw. 35 und sind so angeordnet, daß irgendeine Differenzbewegung dieser Wellen eine Drehbewegung der Ausgangswelle 42 des Differentials in der einen oder anderen Richtung bewirkt. Die Ausgangswelle 42 des Differentials betätigt den Regler 24. Auf diese Weise steuert nun der Rheostat 26 den Antriebsmotor 27 der Windentrommel in Abhängigkeit einerseits von der Bewegung der Windentrommel, andererseits von der Bewegung des Steuernockens, der auf die optimale Kurve eingestellt ist, so daß die tatsächliche Kippbewegung des Ofens 10 einer optimalen, d. h. gleichförmigen Ausgießmenge an flüssigem Metall entspricht.

Das in Fig. 2 gezeigte tonnenförmige Zwischengefäß 11 hat einen rechteckigen, feuerfest ausgekleideten Querschnitt 44, der durch eine Zwischenwand 45 unterteilt ist. Letztere besitzt am unteren Ende eine oder mehrere öffnungen 46 für den Durchgang des flüssigen Metalls. Das flüssige Metall gelangt aus dem Ofen 10 in die Kammer 44a des Zwischengefäßes 11, und zwar derart, daß der eintretende Metallstrom durch einen Verteiler 47 im Winkel von etwa i8o° abgelenkt wird. Etwa vorhandene Schlacke hat das Bestreben, sich an der Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kammer 44a zu sammeln; sie kann von hier leicht entfernt werden. Die Kammer 44a ist von solcher Abmessung in der Länge, daß kleine Abweichungen der Lage des eintretenden Metallstromes stattfinden können, ohne daß die relative Horizontalstellung, sei es des Ofens 10, sei es des tonnenförmigen Zwischengefäßes 11, geändert werden muß und ohne daß die Schlacken abscheidende Wirkung des Verteilers 47 beeinträchtigt wird. Das flüssige Metall gelangt durch die öffnung oder öffnungen 46 der Zwischenwand 45 in die Kammer 44 b und steigt dort bis zur Höhe der Gießschnauze 48, um durch diese in das offene obere Ende der Kokille 12 zu gelangen.

Zweckmäßig wird das tonnenförmige Zwischengefäß 11 in seiner Stellung gegenüber der Kokille 12 derart veränderlich angeordnet, daß das Eingießen des flüssigen Metalls in die Kokille an einer bestimmten bevorzugten Stelle vorgenommen werden kann. Um die Erhaltung des flüssigen Zustandes des Metalls beim Durchgang desselben durch das tonnenförmige Zwischengefäß 11 zu gewährleisten, wird im Deckel der Kammer 44 b ein Brenner 43 vorgesehen. Die gasförmigen Verbrennungsprodukte des in der Kammer verbrannten Öles treten über dem Spiegel des flüssigen Metalls durch die Gießschnauze aus und bewirken hierdurch die Aufrechterhaltung des flüssigen Zustandes des Metalls beim Auslauf desselben aus der Gießschnauze. Das Zwischengefäß 11 ist mit Lagerzapfen 50 versehen, die durch Lager 51 auf einer Grundplatte 52 getragen sind. Die Platte 52 ruht horizontal beweglich auf einer Platte 59, die mit ihrem einen Ende bei 53 drehbar gelagert ist. Die horizontalen Bewegungen der Platte 52 und des Zwischengefäßes 11 relativ zur Platte 59 werden erreicht durch eine Winkelbewegung um einen vertikalen, auf der Platte 59 sitzenden Zapfen 54. Diese Bewegungen werden über Gewindespindeln 55 und 56 ausgelöst. Zusätzlich ist das Zwischengefäß 11 um Zapfen 50 kippbar, und zwar mittels einer Gewindespindel 57, go die sich gegen einen Arm 58 des Zwischengefäßes 11 abstützt (Fig. 1, 2 und 3). Die Regelbarkeit der Stellung des Zwischengefäßes 11 bezweckt, die Richtung des Metallstromes so bestimmen zu können, daß er in die Kokille an einem bestimmten g$ bevorzugten Punkt eintritt.

Die Kokillenanordnung ergibt sich ebenfalls aus den Fig. 2 und 3. Das stationäre Kokillenrohr 60 besteht aus Messing, Kupfer oder einem anderen, gut wärmeleitenden Werkstoff und besitzt eine Wandstärke, die genügt, um einen ausreichenden Wärmestrom durch die Wand zu ermöglichen. Letztere ist an beiden Enden offen, steht senkrecht und ist langgestreckt, so daß beim Durchlauf des flüssigen Metalls ein allmählich erhärtender und schließlich sich selbst tragender Strang entstehen kann. Die Kokille kann aus einem Stück gefertigt oder aus Segmenten zusammengesetzt sein. Ihre äußere Oberfläche wird durch einen Kühlwasserstrom von hoher Geschwindigkeit gekühlt. Um befriedigende Gußergebnisse zu erzielen, muß die Geschwindigkeit des Kühlwasserstromes so bemessen sein, daß längs der äußeren Oberfläche dei Kokille eine intensive Wirbelung entsteht. Das Rohr und der dasselbe umgebende Ringraum 61 für den Durchgang des Kühlwasserstromes sind im Querschnitt zweckmäßig oval; das will heißen, daß der Querschnitt symmetrisch zu einer größeren Achse und einer dazu senkrecht stehenden kleineren Achse sein soll. Ein solcher Querschnitt ist in Fig. 3 iao zu sehen.

Das obere offene Ende der Kokille 60 ist an einer Platte 90 aufgehängt, so daß sich die Kokille axial nach unten ausdehnen kann. Die Platte 90 bildet den Deckel für eine Ringkammer 91, die über eine 1*5 Vielzahl von Einlaßöffnungen 92 mit Kühlwasser

beschickt wird. Die Kokille 60 ist von einem metallischen Mantel 93 entsprechenden Querschnittes umgeben; der Ringraum zwischen diesem Mantel und der Kokillenaußenfläche ergibt den Durchlaufweg 61 für das Kühlwasser. Das obere Ende des Mantels 93 ist in eine Ausnehmung einer Muffe 94 eingesetzt, die in die Kammer 91 hineinragt und den Überlauf für den durch den Ringraum 61 fließenden Kühlwasserstrom bildet. Der Überlaufquerschnitt der Muffe 94 ist düsenförmig, derart, daß er eine im wesentlichen gleichförmige Beschleunigung des Kühlwasserstromes und die Verteilung des Kühlwassers auf die äußere Oberfläche der Kokille auf deren ganze Länge liefert.

Wie Fig. 3 zeigt, sind das tonnenförmige Zwischengefäß 11 und die im Querschnitt ovale Kokille derart zueinander angeordnet, daß der Strom des flüssigen Metalls am oberen Ende der Kokille in einem Bogen eintritt, welcher in der vertikalen Ebene durch die große Achse des Kokillenquerschnittes liegt und auf das in der Kokille enthaltene, flüssige Metall am Schnittpunkt der beiden Achsen des Querschnittes oder kurz jenseits dieses Schnittes punktes trifft. Die resultierenden Oberflächenwirbelströme zwingen Schlacken oder Eisenoxyde, welche an der Oberfläche des flüssigen Metalls schwimmen, sich in dem ruhigen Bereich hinter dem Auftreffpunkt des Metallstromes, d. h. in dem dem tonnenförmigen Zwischengefäß näher liegenden Teil der Kokille zu sammeln.

Zu Beginn des Gießprozesses wird in üblicher Weise in die Kokille ein Anfahrstück eingesetzt, derart, daß seine obere Kante in der Höhe des niedersten erwarteten Spiegels des flüssigen Metalls liegt. Das untere Ende dieses blinden Formlings wird von der Einrichtung zum Abziehen des Stranges gefaßt, die, gemäß Fig. 1, aus einem Paar von vertikalen, im Abstand voneinander angeordneten Klemmrollen 71 besteht, welche durch einen Elektromotor 70 mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Das zu Beginn des Gießprozesses eingegossene flüssige Metall erstarrt rings um hinterschnittene, an der oberen Stirnfläche des Winden Formlings angebrachte Ansätze, so daß der in der Bildung begriffene Strang mit dem Anfahrstück gekuppelt ist und beim Abziehen des letzteren mitgenommen wird.

Die Vorrichtung zum Abziehen des Stranges aus der Kokille wird in periodischen Zyklen intermittierend betrieben, wobei sich jeder Zyklus aus einer »Rast«-Periode und einer »Lauf«-Periode zusammensetzt. Verglichen mit dem Verfahren der kontinuierlichen Beschickung einer Kokille mit flüssigem Metall und des gleichförmigen Abziehens des Stranges wird infolge des vorübergehenden Stillstandes der Abzugbewegung während eines jeden Arbeitszyklus eine wesentlich höhere Wärmeübertragung erreicht, und zwar dank des äußerst innigen Kontaktes zwischen dem flüssigen Metall bzw. dem teilweise erstarrten Metall und der Kokillenwand (besonders in der Zone der beginnenden Erstarrung) und ferner dank der hitzespeichernden Eigenschaft der Kokille in Verbindung mit der periodischen Änderung der Standhöhe des flüssigen Metalls in der Kokille. Diese Änderung der Standhöhe (des Flüssigkeitsspiegels) wird unter kontinuierlichem und im wesentlichen gleichförmigem Beschicken der stationären Kokille mit flüssigem Metall während jedes Arbeitszyklus erreicht. Der Spiegel fällt während der »Lauf«-Periode des Stranges und steigt während der »Rast«-Periode zwischen vorbestimmten Grenzen, wobei eine Teillänge der Kokille abwechselnd der in derselben herrschenden Atmosphäre ausgesetzt und mit flüssigem Metall bedeckt wird. Da die Kokille aus Metall von hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, so bewirkt die kontinuierliche Kühlwirkung des Wassers ein rasches Absinken der Wandtemperatur in diesem Teil der Kokille auf einen Wert, der sich der Temperatur des Kühlwassers nähert. Die darauffolgende Berührung des flüssigen Metalls mit diesem verhältnismäßig stark abgekühlten Teil der Kokille erzeugt einen stoßartigen Kühleffekt an dem Metall, der abhängt von der Wärmekapazität der Kokille.

Dieser stoßartige Kühleffekt hat, wie schon angedeutet, eine Kokille aus Metall von verhältnismäßig hoher Leitfähigkeit und einer Wandstärke zur Voraussetzung, die genügt, um das flüssige oder teilweise erstarrte Metall zusätzlich zur normalen Wärmeabfuhr durch das Kühlwasser abzukühlen. Die maximale Wandstärke der Kokille ist nur begrenzt durch die Notwendigkeit, das Maximum der Metalltemperatur der Kokille in sicheren Temperaturgrenzen während des Betriebes zu halten. Beispielsweise genügt eine Kokille aus Kupfer von ungefähr V2 Zoll (1,25 cm) Stärke zum Gießen von Stahl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise kann der das Abziehen des Stranges aus der Kokille bewirkende Mechanismus gesteuert werden in Abhängigkeit von der Anzeige der Änderungen der Standhöhe des flüssigen Metalls in der Kokille oder aber in Abhängigkeit von einer Zeitmessung und der Anzeige der maximalen Standhöhe. Beim Arbeiten mit einem bestimmten ausgewählten Durchschnittsvorschub des Stranges bei einer im wesentlichen gleichbleibenden Menge an Gießmetall ist die Änderung der Standhöhe des flüssigen Metalls bestimmt durch die Dauer der »Lauf «-Periode und der »Rast«-Periode.

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, ist in dem den Arbeitszyklus steuernden Stromkreis ein Durchleuchtungsgerät zum Anzeigen des Standes des flüssigen Metalls in der Kokille verwendet. Dieses Gerät kontrolliert die obere Grenze des Standes des flüssigen Metalls und bewirkt den Beginn der »Lauf«-Periode eines jeden Zyklus. In einem Gehäuse 62 befindet sich beispielsweise eine Röntgenröhre, deren Strahlen über einen Kanal 63 gegen die eine Seite der Kokille gerichtet sind, und zwar in der Höhe, die dem ausgewählten Höchststand des flüssigen Metalls in der Kokille entspricht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kokille be-

findet sich eine Ionisationskammer 64, welche die die Kokille durchdringenden Strahlen aufnimmt. Ein geeignetes elektrisches Gerät mißt die Leitfähigkeit der Ionisationskammer 64, so daß eine bestimmte Änderung in der Leitfähigkeit erkennen läßt, ob im Strahlungsweg der die Kokille durchdringenden Röntgenstrahlen sich flüssiges Metall befindet. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Strahlenbündel, welches die Kokille durchdringt, im Durchmesser so begrenzt, daß schon eine verhältnismäßig kleine Änderung in der Standhöhe des flüssigen Metalls eine meßbare Änderung der Leitfähigkeit der Ionisationskammer 64 zur Folge hat. Änderungen in der Leitfähigkeit der Ionisationskammer werden elektrisch über eine Leitung 65 auf einen nicht gezeichneten Verstärkerkreis übertragen und anschließend auf ein Relais in einem Kontrollgerät 66. Das Relais ist in einen Kontrollstromkreis geschaltet, der den Regler 68 des die Klemmrollen 71 treibenden Motors 70 steuert. Der Motor ist drehzahlveränderlich; seine Umlaufgeschwindigkeit wird nach einem der üblichen Verfahren geregelt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 wird die Durchstrahlung der Kokille dazu verwendet, den Höchststand des flüssigen Metalls in der Kokille zu begrenzen durch Ingangsetzung des Motors 70, der den Strang aus der Kokille abzieht, und zwar in einem Ausmaß, das größer ist als die Menge des eingegossenen flüssigen Metalls. Damit sinkt der Spiegel des flüssigen Metalls, und zwar kontinuierlich während einer vorbestimmten Zeitspanne, die durch einen Zeitmesser 72 geregelt wird. Am Ende dieser Zeitspanne wird der Motor 70 zum Stillstand gebracht, oder es wird seine Umlaufgeschwindigkeit derart verringert, daß der Spiegel des flüssigen Metalls in der Kokille steigt. Wenn der Metallspiegel neuerdings in den Weg des die Kokille durchdringenden Strahlenbündels gelangt, beginnt der Zyklus von neuem.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß die »Halte«- oder »Rast«-Periode langer dauert als die»Lauf «-Periode. Die hohe Hitzeabsorption während der »Halte«- oder »Rast«-Periode eines Zyklus verursacht das Abkühlen des flüssigen Metalls, besonders beim Gießen von Eisenlegierungen, und damit ein Zusammenziehen des Metalls; hierdurch kommt das Metall außer Berührung mit der Kokillenwandung. Sobald hierbei ein wärmedämmender Luftspalt entstanden ist, wird die »Halte«- oder »Rast«-Periode zweckmäßig nicht weiter fortgesetzt, und da inzwischen das flüssige Metall ungefähr die gewünschte Standhöhe erreicht hat, setzt nunmehr die »Lauf«-Periode durch Antrieb der Klemmrollen 71 ein.

Bei einem praktischen Beispiel wurde flüssiger Stahl von dem üblichen schwachen Kohlenstoffgehalt in das obere Ende einer ovalen Kokille gegossen; der große Durchmesser des Kokillenquerschnittes betrug 23,5, der kleine 10,8 cm. Es wurde das Metall gleichförmig eingegossen in der Weise, daß pro Minute eine Gießhöhe des Stranges von rund 99 cm erreicht wurde. Die »Halte«- oder »Rast«-Periode betrug durchschnittlich 8,2 Sekunden; die »Lauf«-Periode durchschnittlich 11 Sekünden. Die Höhendifferenz des Standes der Säule des flüssigen Metalls während eines Arbeitszyklus betrug 13,2 cm.

Statt den Strang während der »Halte«- oder »Rast«-Periode vollständig anzuhalten, kann das Verfahren auch dahin abgewandelt werden, daß während dieser Periode der Strang nur mit geringer Geschwindigkeit abgezogen wird. In diesem Fall wird durch den Zeitmesser 72 während einer bestimmten Zeitspanne der Strang mit einer bestimmten hohen Geschwindigkeit abgezogen, derart, daß das Volumen des in dieser Zeitspanne abgezogenen Strangteiles größer ist als die Menge des eingegossenen flüssigen Metalls. Anschließend wird der die Klemmrollen antreibende Motor mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die so gering ist, daß sich dieses Verhältnis umkehrt; d. h., daß mehr flüssiges Metall oben eingegossen wird, als an Strangvolumen unten abzieht. Das Gerät zur Kontrolle des hohen Standes des Metalls stellt hierauf wieder die hohe Abzugsgeschwindgkeit des die Klemmrollen antreibenden Motors her, und der Vorgang wiederholt sich.

Die Klemmrollen und die Einrichtung zum Antrieb derselben sind so ausgeführt, daß, wenn der treibende Motor angehalten oder seine Geschwindigkeit plötzlich vermindert wird (am Ende jeder »Lauf«-Periode), die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges plötzlich verlangsamt wird, so daß der Kern an geschmolzenem Metall im oberen Ende des Stranges einen »Hammer«-Effekt auf die umgebende, im Erstarren begriffene Haut ausübt. Die plötzliche Verlangsamung kann durch irgendwelche geeignete Mittel gefördert werden, z. B. durch Betätigen einer Bremse 74, die auf der Welle sitzt, welche den Motor 70 mit den Klemmrollen 71 verbindet. Die Bremse kann mechanisch oder elektrisch betätigt werden, und zwar in Abstimmung auf das Stoppen bzw. die Geschwindigkeitsverringerung des Motors 70.

Der Arbeitszyklus kann auch mittels eines Paares von die Standhöhe der flüssigen Metallsäule kontrollierenden Durchleuchtungsröhren gesteuert werden. Hierbei sind diese beiden Röhren übereinander in geeignetem Abstand an der Kokille angebracht und elektrisch mit dem Kontrollgerät 66 verbunden, derart, daß die Klemmrollen 71 mit hoher Geschwindigkeit zu laufen beginnen, wenn das flüssige Metall den Stand der oberen der beiden Durchleuchtungsröhren erreicht. Mit dieser Geschwindigkeit wird der Strang aus der Kokille nach unten abgezogen, bis der Spiegel oder Stand des flüssigen Metalls die Höhe der unteren Strahlungsröhre erreicht. In diesem Augenblick werden die Klemmrollen gestoppt oder auf niedrigere Abzugsgeschwindigkeit geschaltet, so daß das flüssige Metall in der Kokille wieder zu steigen beginnt.

Der durch intermittierende Bewegung nach unten die Kokille verlassende Strang wird in an sich bekannter Weise einer zusätzlichen Kühlung unter-

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worfen, um die Temperatur so weit abzusenken, daß auch der noch flüssige Kern des Stranges vollkommen erhärtet. Diese Kühlung kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden; vorzuziehen ist eine Besprühung mit Kühlwasser so, daß dieses in direkte Berührung mit dem Strang gelangt. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind auf der Innenseite eines Ringrohres 76 Sprühdüsen 75 in geeignetem Winkelabstand voneinander vorgesehen. Am unteren Ende der Kokille 60 befindet sich ein konischer Schirm 77, in dessen Innerem der horizontale Sprühring 76 liegt und der dazu dient, das aus dem Ringraum 61 der Kokille nach unten ausströmende Kühlwasser nach unten abzulenken. Unterhalb dieses Schirmes 77 und überdacht von diesem befindet sich ein langgestrecktes Rohr 78, das den abzuziehenden Strang umschließt und ihn vor der Einwirkung des übermäßigen Kühleffektes des die Kokille kühlenden, aus dem Ringraum 61 austretenden Wassers schützt. Ein Spalt 81 zwischen dem oberen Ende 78 und der konischen Haube T] ermöglicht den Austritt von Dampf, der beim Aufsprühen des aus den Düsen 75 austretenden Kühlwassers auf den Strang sich entwickelt. Die zur Abkühlung erforderliche Menge an Sprühwasser beträgt gewöhnlich einen kleinen Teil der Kühlwassermenge, die durch den Ringraum 61 der Kokille geleitet wird, und verdampft daher bei Berührung mit dem Strang vollständig. Man kann aber je nach der Zusammensetzung des zu gießenden Metalls und der Wirkung einer raschen Kühlung in bezug auf die metallurgische Qualität eine wesentlich größere Menge von Kühlwasser zum Besprühen des Stranges verwenden.

Um sowohl in der Kokille wie auch in der Zone, in welcher der Strang durch Besprühen gekühlt wird, eine auf dem Umfang gleichmäßige Kühlwirkung zu erzielen, ist es zAveckmäßig, über den Klemmrollen 71 eine Führung des Stranges vorzusehen, um denselben zuverlässig in der Achsrichtung der Kokille zu halten. In Fig. 1 ist ein Paar derartiger stationärer Führungsorgane 82 im Inneren des Rohres 78 gezeigt. Diese Führungsorgane können wassergekühlt sein; ihre Aufgabe ist es, jegliche Ouerbewegung des heißen Stranges, die ein Anlegen des austretenden Stranges an eine Seite der Kokille in deren unterem Teil verursachen könnte, zu verhindern.

Das flüssige Metall wird in das obere Ende der Kokille 12 bei im wesentlichen gleichförmiger Temperatur und in gleichförmiger Menge eingebracht; der durch Erstarrung entstehende Strang wird vom unteren Ende der Kokille in einem gesteuerten Arbeitszyklus nach unten abgezogen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren des intermittierenden Anhaltens des Stranges wird auf besonders einfache Weise eine größere Menge an Wärme aus dem erhitzten Metall in der Kokille abgezogen.

In Fig. 4 ist dies an einem Diagramm gezeigt. Die ausgezogen gezeichnete Linie zeigt die zunehmende Erstarrung von Stahl in der Kokille beim kontinuierlichen Abziehen des Stranges, während die gestrichelte Linie die zunehmende Erstarrung in derselben Kokille nach dem erfindungsgemäßen Verfahren des schrittweisen oder intermittierenden Abziehens des Stranges wiedergibt. Die aus Fig. 4 ersichtlichen Werte wurden in der Weise ermittelt, daß in der Seitenwand des Stranges dicht unterhalb der Unterkante der Kokille 60 mittels eines Sauerstoffstrahles ein Loch erzeugt wurde, so daß das flüssige Metall des eingeschlossenen Kernes ausströmen konnte. Während dieses Versuches wurde gleichzeitig das Eingießen von flüssigem Metall in das obere Ende der Kokille unterbrochen. Unter übereinstimmenden Versuchsbedingungen, d. h. bei gleicher Zusammensetzung des Metalls, bei gleicher Eingießtemperatur, bei gleichem Verhältnis des Abzuges des Stranges aus der Kokille und bei gleicher Kühlung der Kokille ergab sich, daß die Gewichte des erstarrten Metalls bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens des intermittierenden Abzuges des Stranges aus der Kokille höher liegen als beim kontinuierlichen Abziehen des Stranges. Der Gewichtsunterschied für verschiedene Abstichquerschnitte ergibt sich durch die Gegenüberstellung der Kurven der Fig. 4.

Claims (1)

1. Patentansprüche :

   ι. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Eisen in einer an beiden Enden offenen, aufrechten, stark gekühlten Kokille unter kontinuierlichem Eingießen einer im wesentlichen gleichförmigen Menge flüssigen Eisens in das obere Ende der Kokille und Abziehen des erstarrten Stranges aus dem unteren Ende der Kokille, wobei über dem Eisenspiegel eine Sauerstoff verzehrende Atmosphäre aufrechterhalten und eine gekühlte Teillänge der Kokille abwechselnd der in letzterer herrschenden Atmosphäre und dem flüssigen Eisen ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abziehgeschwindigkeit des Stranges aus der ortsfest angeordneten Kokille in einem durch Anzeige der Standhöhe des Eisenspiegels in der Kokille zwangläufig gesteuerten Arbeitszyklus derart periodisch geändert wird, daß die Standhöhe des Eisens in der Kokille periodisch zwischen einer bestimmten unteren und einer bestimmten oberen Grenze um einen wesentlichen Betrag schwankt.

   2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein von die Kokille durchdringenden Strahlen gesteuertes Gerät zur Messung der Eisen-Standhöhe in der Kokille in Zusammenarbeit mit einer Regelvorrichtung für die Strangabziehgeschwindigkeit.

   3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet iac durch einen Zeitmesser zur Begrenzung der Dauer der Strangabziehbewegung während des Senkens des Eisenspiegels in der Kokille.

   4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Abziehen des Stranges aus der Kokille mit einer Bremse

   ausgerüstet ist, die durch den Zeitmesser gesteuert ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 750301, 702638,

   297287, 886230;

   schweizerische Patentschrift Nr. 197644; USA.-Patentschriften Nr. 2187720, 2376518, 290 083, 2 246 907, 425 846;

   Zeitschrift für Metallkunde, 1927, S. 473 ff.; 10 Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 1947, S. 14; Zeitschrift »Aluminium Archiv«, 1940, S. 39, 42,

   53. 54. 58;

   Zeitschrift »American Foundryman«, Juni 1949,

   S. 35 Ws 3?; ^l5

   Zeitschrift »The Iron Age«, 4. 4. 1940, S. 36; »Auszüge Deutscher Patentanmeldungen«,

   Vol. 19, S. 544, F 90476 VIa.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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