DEP0035805DA - Verfahren zum Stranggießen von Eisen, Stahl und Nichteisenmetallen - Google Patents

Description

Schon seit mehr als einem Menschenalter bemühen sich die Hüttenleute aller Länder, ein Verfahren zum Gießen von Metallsträngen für die Herstellung von allen möglichen Sorten Halbzeug zu entwickeln, das alle Bedürfnisse befriedigt. Bisher ist es jedoch lediglich den Metallhüttenleuten gelungen, ein befriedigendes derartiges Verfahren zu entwickeln. Die Nichteisenmetallindustrie verarbeitet jedoch nur verhältnismäßig kleine Mengen Metall in der Zeiteinheit.

Nach diesem bekannten Verfahren wird das erschmolzene Metall nach einem elektrisch geheizten Sammler warmgehalten und durch verschließbare Öffnungen und gegebenenfalls über geeignete Verteilvorrichtungen kurzen wassergekühlten Kokillen zugeleitet, die sich unter dem Sammler befinden und mittels sinnreicher Einrichtungen regelmäßig auf- und abwärtsbewegt werden können.

Die Auf- und Abwärtsbewegung der Kokillen hat dabei den Zweck, das Festkleben des eingegossenen, erstarrenden Metalls an den Kokillenwandungen zu verhindern und die Kühlfläche zu vergrößern.

Die nach den Kokillen abwandernden erstarrten Stränge wurden zur weiteren Verarbeitung in geeigneten Längen zerschnitten.

Für Eisen und Stahl ist dieses Verfahren aus mehreren Gründen jedoch nicht geeignet. Auf den Eisenhütten fallen in der Zeiteinheit so große Mengen Eisen und Stahl an, dass diese auf dem genannten Wege nicht vergossen werden können. Dazu kommen als Unterschiede die hohe Temperatur des Eisens und Stahls, das schlechte Wärmeleitungsvermögen des Eisens und schließlich die Tatsache, dass Stahl und Eisen billige Massenerzeugnisse sind, bei denen die hohen Kosten elektrischer Warmhalteöfen den Vorteil des Stranggießens stark verhindern würden.

Gemäß vorliegender Erfindung wird daher ein anderer Weg vorgeschlagen, nach dem in fortlaufender Arbeitsweise das aus den Öfen kommende Eisen zu Strängen vergossen werden kann.

Das neue Verfahren wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens darstellt, und zwar ist

Abb. 1 eine Seitenansicht und

Abb. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach A-B der Abb. 1.

In der Zeichnung ist mit 1 der auf einem Traggerüst G angeordnete Sammelbehälter bezeichnet, in den das z.B. im Hochofen erschmolzene Eisen einfließt. An diesen Sammelbehälter ist eine Anzahl von Kokillen 2, beliebiger Größe und Form in senkrechter, geneigter oder waagerechter Richtung verlaufend, derart angeschlossen, dass sie mit ihrer vollen Mündung eine gewisse Strecke in den Sammelbehälter hineinreichen und von dem im Sammelbehälter vorhandenen flüssigen Metall unmittelbar gefüllt werden. Um die Kokillenenden gegen die zerstörende Wirkung des heißen Eisen- oder Metallbades im Sammelbehälter zu schützen, werden die Kokillen, soweit die in den Sammelbehälter hineinreichen, mit Köpfen 3 aus feuerfestem Material versehen, das auch gegen die Abnutzung durch die unter dem ferrostatischen Drucke der Stahl- oder Metallsäule ausfließenden Ströme besonders widerstandsfähig ist.

Die eigentlichen Kokillen 2 werden aus einem Metall mit mehr oder weniger hohem Schmelzpunkte, aber guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Um sie vor der Gefahr des Schmelzens zu schützen, werden sie an den heißesten Stellen energisch mit Wasser gekühlt. Bei dieser Kühlung kann die latente Verdampfungswärme des Wassers dann ausgenutzt werden, wenn bei der Wahl des Kokillenwerkstoffs darauf Rücksicht genommen wird, dass seine Wärmeleitzahl sich bei der Erwärmung bis zur Dampftemperatur nicht wesentlich gegenüber der im Temperatur-Bereiches von 0° bis etwa 50° ändert. Die Kokillen können mit einem Wassermantel umgeben sein, der es den gebildeten Dämpfen erlaubt, nach oben abzuströmen, wie es bei dem Wasserbehälter 4 dargestellt ist. Das Kühlwasser wird durch die Rohre 5 zugeführt.

Das in den Kokillen einfließende und die Kokillen durchlaufende Eisen oder Metall kühlt sich von außen nach innen allmählich derart ab, dass der in der Kokille gebildete Strang am unteren der Kokille verfestigt austritt, während etwa im mittleren Teil der Kokille die Außenfläche des Stranges bereits erstarrt, aber der Kern noch flüssig ist, und am oberen Ende das Eisen oder Metall noch vollkommen flüssig ist. Die gebildeten Eisen- oder Metallstränge stehen somit bis zur völligen Erstarrung unter dem ferrostatischen Druck der flüssigen Eisen- und Metallsäule, so dass auf diese Weise die Gefahr von Lunkerbildungen vermieden werden. Diese Wirkung kann noch dadurch verstärkt werden, dass die Abwärts- und Weiterbewegung der gebildeten Stränge von Zeit zu Zeit gestoppt oder deren Bewegung auf kurze Augenblicke sogar umgekehrt wird.

Wird der Flüssigkeitsdruck auf das in den Kokillen erstarrende Metall, z.B. durch eine entsprechende Verlängerung des Gieß- oder Einfülltrichters vor dem Sammler erhöht, so erstarrt das Metall unter Bedingungen, die ähnliche physikalische Eigenschaften erzeugen, wie sie bisher durch Walzen, Schmieden, Pressen o.dgl. erzielt wurden.

Die üblichen Gießbedingungen lassen z.B. bei großen Blöcken infolge geringer Erstarrungsgeschwindigkeit Kristalle aller möglichen Formen im Gussgefüge entstehen, die erst durch die nachfolgende Formgebung zertrümmert und verdichtet werden müssen, um zufriedenstellende physikalische Werte zu erhalten. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren scheidet die nachteilige Kristallisation deshalb aus, weil das Metall unter Druck sehr schnell aus dem flüssigen in den festen Aggregatzustand überführt wird. Das entstehende Erzeugnis wird deshalb von vornherein feinkörnig erstarren.

Vorschlagsgemäß kann man somit hochwertige Fertigerzeugnisse direkt durch Gießen herstellen.

Wird der Flüssigkeitsdruck in der genannten Weise erhöht, so ist es nach diesem Verfahren möglich, auch kleine Fertigerzeugnisse, wie Draht, oder dünne Platinen, direkt aus dem flüssigen Stahle zu erzeugen. Dazu kann es erforderlich sein, die an sich bekannte elektrische Aufheizung des Metalls auf dem Wege durch den Trichter vorzunehmen, damit es beim Übergang aus dem Sammler in den kleinen Kokillenquerschnitt flüssig genug ist.

Bei dem beschriebenen Verfahren müssen natürlich die Gießgeschwindigkeit, die zur Kühlung zugeführte Wassermenge, sowie die Länge der Kokillen mit den Ausmaßen der herzustellenden Stränge so abgestimmt werden, dass die Stränge die Kokillen vollständig verfestigt verlassen.

Da bei dem beschriebenen Verfahren die Länge der Kokillen und deren Querschnitt beliebig sein kann, so können auch Stränge beliebiger Anzahl und Stärke und beliebigen Profils nebeneinander mit der gleichen Vorrichtung gegossen werden, beispielsweise Knüppel 6 und 7 oder Fertigprofile.

Die aus den Kokillen kommenden erstarrten Stränge werden von den Druckrollen 8, entsprechend der Erstarrungsgeschwindigkeit, aus den Kokillen herausgezogen. Der Antrieb dieser auf einer Welle 9 gelagerten Druckrolle kann beispielsweise durch eine mit einem Schneckenrad 10 zusammenarbeitendes Zahnrad 11 erfolgen.

Die erstarrten Stränge werden anschließend von einer Bandsäge 12 oder einer ähnlichen Vorrichtung, während ihrer Weiterbewegung oder während eines kurzen Stillstandes, der Förderung zu Halbzeug 13 abgelängt. Das geschnittene Halbzeug gelangt dann über ein aufklappbares Tischgestell 14 auf einen Rollenweg 15, auf dem es seiner weiteren Verwendung zugeführt wird.

Die gegossenen Stäbe können in einzelnen geschnittenen Längen oder im Strang unmittelbar weitergewalzt oder gezogen werden, nachdem sie wärmebehandelt wurden.

Da auch bei Stahl die Erzeugnisse nach ihrer Erstarrung mit blanker Oberfläche die Kokille verlassen, so kann dieser Zustand bei der nachfolgenden Weiterverarbeitung dadurch aufrechterhalten werden, dass diese unter der Wirkung eines die Oxydation verhindernden Schutzgases vorgenommen wird, gleichgültig, ob die Erzeugnisse vor der Verarbeitung in passende Längen unterstellt werden oder unterteilt durchlaufen. Bei letzterer Arbeitsweise kann man in den Walzwerken Querschnittsverminderungen bis auf ein Drittel des Ausgangsquerschnittes erreichen, weil der von der Walze einmal erfasste Stab ganz anders gedrückt werden kann wie ein Stab, der jedesmal bei jedem Stiche neu gefasst werden muss.

Claims (10)

1. Verfahren zum Stranggießen von Eisen, Stahl und Nichteisenmetallen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießgut von einem Sammelbehälter aus einer beliebigen Anzahl von an den Sammelbehältern senkrecht, schräg oder waagerecht angeschlossenen Kokillen beliebigen Querschnitts und beliebiger Länge zugeleitet wird, wobei der Strang unter dem Druck der Schmelzsäule innerhalb der Kokille erstarrt und aus dieser, der Erstarrungsgeschwindigkeit entsprechend, abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsdruck auf dem verfestigten Strang so hoch gehalten wird, dass die Reibung zwischen Strang und Kokille ganz oder weitgehend überwunden wird und dass ferner der Strang unter einem Druck erstarrt,der dem Guss ähnliche physikalische Eigenschaften verleiht, wie sie beim Verwalzen, Verschmieden, Pressen usw. entsteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall unter so hohem Drucke und mit einer solchen Temperatur den Kokillen zugeführt wird, dass auch der kleinste in Form- und Stabeisen zur Zeit gewalzte Querschnitt gegossen werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung und Weiterverarbeitung des unter einem die Oxydation verhindernden Schutzgase erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärtsbewegung des Stranges zeitweilig unterbrochen oder für kurze Zeit in die Gegenrichtung umgekehrt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Kokillen abgezogenen Stränge auf ihrem Wege in beliebige Längen zerschnitten, die geschnittenen Stücke gegebenenfalls wieder angewärmt und unmittelbar dem Walzwerk zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stränge endlos in nachfolgenden Walz- oder Ziehwerken weiter verarbeitet werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden eines auf einem Gestell G angeordneten Sammelbehälters (1) für das Gießgut eine beliebige Anzahl von zweckmäßig gekühlten Kokillen (2) beliebiger Länge und beliebigen Querschnitts in senkrechter, schräger oder waagerechter Richtung so angeschlossen ist, dass deren Köpfe mit ihrem vollen Querschnitt in den Sammelbehälter hineinreichen, die erstarrten Stränge aus den Kokillen mittels Walzen abgezogen werden und während ihrer Vorwärtsbewegung oder ihres Stillstandes zerschnitten werden können.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillen (2) aus einem hochschmelzenden Metall oder einer solchen Legierung und deren in den Boden des Sammelbehälters sich erstreckende Köpfe (3) aus einem feuer- und verschleißfesten Material hergestellt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärtsbewegung der Stränge in den Kokillen kurze Zeit angehalten oder in eine Gegenrichtung umgekehrt werden kann.