DEP0042923DA - Verfahren und Vorrichtung zum ununterbrochenen Vergießen von insbesondere spannungsrißempfindlichem Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung desselben, die vorteilhaft benutzt werden, um Metallkörper beliebiger Länge und beliebigen Profils ununterbrochen zu giessen. Der Boden der hierbei verwendeten Kokillen ist in der Regel nach unten absenkbar. Die Kokillen sind ferner von eine Kühlflüssigkeit umgeben. Der erstarrte Metallblock wird ununterbrochen aus der Kokille herausbewegt. Bei der Durchführung eines solchen sogenannten Stranggiessverfahrens ist darauf zu achten, dass die Schmelzwärme beim Erstarren des Gusstückes in der Kokille möglichst schnell und sehr wirksam von ihren Wandungen abgeführt wird, damit die Gusskörper lunker- und seigerungsfrei sind und ein zur Nachbearbeitung ausreichend dichtes Gefüge aufweisen. Kokillen, die diese Aufgabe lösen, sind in mannigfacher Weise ausgebildet worden. So sind z.B. in den Wandungen der Kokille besondere Kühlmittelkanäle vorgesehen, die in einer für die Wärmeableitung günstigen Weise gegebenenfalls spiralförmig oder auch im Gegenstrom verlaufen. Ausserdem wird dafür gesorgt, dass die Kühlmittelgeschwindigkeit beliebig gross einstellbar ist.

Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, die Schmelzwärme im wesentlichen durch das Anspritzen eines Blockes mit Wasser beim Austritt aus der Kokille abzuführen.

Diese bekannten Massnahmen reichen jedoch dann nicht mehr aus, wenn das zu vergiessende Metall spannungsrissempfindlich ist. So hat es sich beim Vergiessen von Leichtmetall unter Anwendung einer Blockkokille mit den Abmessungen von 180 x 550 mm gezeigt, dass in einem bestimmten Bereich am Gusstück Spannungsrisse auftreten.

Beim Vergiessen von Zink kann ebenfalls ein kritischer Spannungsbereich beobachtet werden. Die Risse zeigen sich während des Giessens dicht unterhalb der Kokillenunterkante, können aber auch teilweise in der Mittel des Blockes oder manchmal auch an zwei Stellen auftreten. Diese Risse sind offenbar durch eine ungleichmässige Temperaturverteilung verursacht.

Besonders stark können diese Spannungsrisse bei spannungsrissempfindlichen Metallen, wie z.B. bei bleihaltigem Zink beobachtet werden. Es war auch aus diesem Grund nicht möglich, die vorerwähnten Metalle bzw. Legierungen derselben einwandfrei im Strangguss zu vergiessen.

Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäss dadurch behoben, dass die Wärmeabführung durch die Kokille so eingestellt wird, dass im Gusstück ein geradliniger Isothermenverlauf entsteht. Erreicht ist dies z.B., in dem die Abführung der Wärme an den Schmalseiten des aus der Kokille austretenden Gusstückes, beispielsweise eines Gussblockes, verringert wird, während die Längsseiten desselben zusätzlich gekühlt werden. Die Grösse der verminderten Wärmeableitung wird vorteilhaft einstellbar gemacht. Die Wände an den Schmalseiten der Kokille sind zur Erfüllung dieser Bedingungen vorteilhaft aus Kupfer oder einem anderen Metall hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Bei der Verwendung anderer Metalle, wie z.B. Aluminium, werden die Abmessungen der Leisten so gross bemessen, dass die erforderliche Wärmeableitung gewährleistet ist. Diese auf ihrer Innenseite vorteilhaft gebogenen Leisten können je nach Bedarf geheizt oder gekühlt werden. Vorteilhaft erscheint es, sie in ihrer axialen Richtung tiefer als die Längswände der Kokille in die Kühlflüssigkeit eintauchen zu lassen. Die Längswände weisen zweckdienlich eine besondere zusätzliche Kühlung auf.

Ein Bespritzen des austretenden Blockes an seinen Längsseiten braucht bei dem erfindungsgemässen Verfahren nicht angewendet zu werden.

Die Wärmeableitung erfolgt vorwiegend durch das Einwirken des Kühlwassers im Absenkraum, wobei die

Kühlungsverhältnisse weitgehend durch die jeweils gewählte Höhe des Wasserstandes einstellbar sind.

Weiterhin wird die Kokille derartig gestaltet, dass ihre Abmessungen im wesentlichen von den jeweils vorhandenen Walzeinrichtungen und von der erforderlichen Giessgeschwindigkeit abhängen.

Die Abbildungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel für eine Kokille nach Art der Erfindung.

Die Abb. 1 zeigt die Kokille in Ansicht.

Die Abb. 2 stellt die Kokille im Grundriss dar.

Eine zum Vergiessen nach dem Stranggiessverfahren für aus Zink oder Zinklegierungen bestehenden Blöcken dienende Kokille besteht aus wassergekühlten Längswänden a und aus den die Schmalseiten bildenden Leisten b, die vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen Metall mit nahezu gleicher Wärmeleitzahl hergestellt sind. Die die Schmalseiten bildenden Leisten b können wahlweise beheizt oder gekühlt werden. Die Leisten b tauchen tiefer in die Kühlflüssigkeit ein als die Längswände a und gestatten damit eine wahlweise Einstellung der gerade notwendig werdenden Wärmeabführung. Um den Wärmeübergang von b nach a zu drosseln, sind Wärmeisolierstücke c an den Berührungsflächen der die Schmalseiten bildenden Leisten b mit den Längswänden a vorgesehen.

Das für die zusätzliche Kühlung der Längsseiten a, die zweckdienlich aus Leichtmetall angefertigt werden, erforderliche Wasser tritt bei d ein und bei e aus.

Eine Ueberwachung hinsichtlich des Grades der Kühlung und eine weitere Einstellmöglichkeit bezüglich der Grösse derselben kann durch eine Veränderung in der Höhe des Kühlwasserstandes im Absenkbehälter erfolgen.

Wird in besonderen Fällen auf die Anordnung eines Kühlkanals in den Längswänden a verzichtet, so ist auch eine Anordnung brauchbar, bei der die Wärmeableitung der Längswände a ebenfalls durch die Eintauchtiefe in die Kühlflüssigkeit erreicht wird. Hierbei ist es möglich, dass die Längswände a je nach ihrem wärmeführenden Querschnitt auch tiefer zum Eintauchen gebracht werden können als die Leisten b.

In einem mit Hilfe einer solchen Kokille hergestellten Barren kann der Verlauf der Isothermen völlig geradlinig eingestellt werden. Seine Erstarrungskrusten weisen innerhalb der Kokillenform am gesamten Umfang keine nennenswerten Dickenschwankungen auf.

Ein weiterer Vorteil des durch die Anwendung der erfindungsgemässen Kokille erhaltenen Gusskörpers liegt in der Abweichung der Grösse des Metallsumpfes im Kopf des zu vergiessenden Metallblockes gegenüber der sonst allgemein üblichen Abmessung und Gestaltung, wie sie beim Vergiessen von Leichtmetall üblich sind.

Die an sich auffällige Vertiefung des Sumpfes bewirkt ferner eine stärkere Neigung der Kristallisationsrichtung gegen die Achse des Gußstückes. Diese Erscheinung erweist sich besonders günstig beim Walzen.

Claims (8)

1. Verfahren zum ununterbrochenen Vergießen von insbesondere spannungsrißempfindlichen Metallen oder Legierungen derselben mittels einer in eine Kühlflüssigkeit eintauchenden Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabführung durch die Kokille so eingestellt wird, daß im Gußstück ein gradliniger Isothermenverlauf entsteht, beispielsweise dadurch, daß die Wärmeabführung an der schmalen Seite des Gußstückes gegenüber der an den Längsseiten verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabführung von den Schmalseiten des Gußstückes verschieden groß einstellbar ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände (a) zusätzlich gekühlt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände an den

Schmalseiten der Kokille aus Leisten (b) bestehen, die auf ihrer Innenseite gegebenenfalls gekrümmt sind und je nach Wahl der Wärmeableitung der Längswände (a) tiefer oder weniger tief in die Kühlflüssigkeit hineinragen als die Längswände (a).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (b)vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen Metall hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (b) und die Längswände (a) in ihrer Eintauchtiefe verschieden hoch einstellbar sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (b) mit einer zusätzlichen Kühlung bzw. gegebenenfalls mit einer Beheizung versehen sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Berührungsflächen der Längs- und Schmalwände (a) und (b) der Kokille je eine Wärmeisolierung angeordnet ist.