EP0363375A1 - Stranggiessvorrichtung. - Google Patents

Stranggiessvorrichtung.

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EP0363375A1
EP0363375A1 EP88903813A EP88903813A EP0363375A1 EP 0363375 A1 EP0363375 A1 EP 0363375A1 EP 88903813 A EP88903813 A EP 88903813A EP 88903813 A EP88903813 A EP 88903813A EP 0363375 A1 EP0363375 A1 EP 0363375A1
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EP
European Patent Office
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cooling
continuous casting
cooler
primary
casting device
Prior art date
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EP88903813A
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EP0363375B1 (de
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Hans Horst
Werner S Horst
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Original Assignee
Individual
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Application granted granted Critical
Publication of EP0363375B1 publication Critical patent/EP0363375B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/045—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for horizontal casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/045—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for horizontal casting
    • B22D11/047—Means for joining tundish to mould

Definitions

  • the invention relates to a continuous casting device according to the preamble of claim 1.
  • Conventional continuous casting devices consist of a mold which is made from a graphite tube or at least has a graphite layer on its inner surface.
  • a mold which is made from a graphite tube or at least has a graphite layer on its inner surface.
  • conventional molds are usually designed to protrude into the melting chamber.
  • this has the disadvantage in terms of process technology that considerable amounts of heat are withdrawn from the furnace and, above all, from the metal to be cast therein, via the molds, which then flows off via the mold wall to the surrounding cooler.
  • a two-part mold has become known, for example, from DE-OS 20 58 051 and from DE-GM 18 54 884. In both cases, the mold is divided in the longitudinal direction, the cooling device following the introductory part being divided into two different zones in the first-mentioned publication, due to the use of different materials on the inside
  • Cooling central pipe differentiate the.
  • the far at "larger and longer part of the cooling central tube is manufactured but also with this prior art, made of graphite, which is why there are the disadvantages mentioned here and perform.
  • Improved conditions have been achieved by means of a continuous casting device which has become known from EP-A-158 898.
  • EP-A-158 898 In order to reduce the manufacturing and operating costs and to improve the strand quality in this known continuous casting apparatus, it has been provided that the
  • Continuous casting mold is subdivided into a feed part which possibly receives a casting mandrel and transversely to the continuous casting direction into a cooling mold which is adjustable in temperature, the cooling mold consisting of metal as the base material.
  • the cooling mold is made of a cast material which surrounds the cast-in cooling tube and the spirally surrounding cooling tubes in the shrink fit.
  • the quality of the continuous casting should be further improved compared to conventional continuous casting devices.
  • the present invention for the first time creates a continuous casting device which, in addition to a feed part, comprises a primary cooler and a secondary cooler, each of which is provided with a separate cooling device. Due to the separate cooling device, a separate control of the cooling is also possible, which enables the solidification of the outermost shell of the continuous casting to begin in the primary cooler, which then is further transferred to the secondary cooler.
  • the front feed part is kept extremely short.
  • the tubular feed part anchored to the crucible can extend to the secondary cooler, the extremely short primary cooler only surrounding the lower section of the tubular feed part immediately adjacent to the secondary cooler.
  • This front feed part can consist of good heat-conducting, high-quality graphite which is not soluble in the melt. Due to this short length, however, the graphite costs for this wear part are kept extremely low.
  • the wall temperature of this short primary cooler can be regulated so high that complete edge rigidity occurs in it over the entire strand circumference, without any noticeable shrinkage taking place.
  • the cooling mold is withdrawn with less heat compared to conventional solutions. Furthermore, the advantage is achieved that in the short hot feed part. Sufficient hot metal always flows into the cooling device and the gases released in the solidification and dissolved in the melt can escape in countercurrent without having to raise the metal temperature of the melt and the gas content associated therewith disadvantageously.
  • the larger part of the cooling mold, namely the secondary cooler, is designed as a reusable component.
  • a carbide compound in particular silicon carbide, is particularly suitable for the cooling central tube in the secondary cooler.
  • silicon carbide By using aluminum, or one
  • both the inner cooling central tube preferably made of silicon carbide, and the cooling coils, achieves an optimal thermal conductivity and cooling effect.
  • this mold is extremely light and therefore easy to handle.
  • the casting performance can also be increased by more than 30% compared to conventional continuous casting devices.
  • the continuous casting device according to the invention is suitable for both horizontal and vertical operation. Above all, it can be used for a continuous continuous casting process, although it is of course also suitable for discontinued operations. It is precisely here that the particular advantages of the invention become apparent through the use of a highly wear-resistant, highly heat-conducting, thermo-shock-resistant and at the same time extremely hard, polishable material such as ceramic material for the inner cooling central tube, which in many cases without the otherwise required reworking of the Inner surface of the mold is usable. The otherwise considerable wear of graphite molds in the case of discontinuous continuous casting is evidently avoided here.
  • FIG. 1 a first exemplary embodiment of a continuous casting device according to the invention for horizontal continuous casting of round bolts;
  • FIG. 2 a further embodiment of a continuous casting device according to the invention, in particular for vertical continuous casting of pipes made of metal, in particular heavy metal alloys.
  • FIG. 1 in which a continuous casting device for horizontal operation is shown schematically
  • a feed part 5 of the continuous casting device is provided so as to protrude, the opening of which is provided in a known manner with an insert 7 made of refractory material which is not soluble in the melt and has passages 9.
  • the end of the feed part 5 opposite the insert 7 in the continuous casting direction is fitted into a conical or cylindrical seat of a primary cooling 11 in the manner of a cooling ring.
  • 13 designates thermal insulation which sits between the furnace wall 1 and the primary cooler 11 designed as a cooling ring. The cooling itself takes place through a cooling spiral 15 provided in the primary cooler 11.
  • the amount of cooling water required for cooling is arranged in the inflow line 17 for the cooling spiral 15
  • Control valve 19 is set accordingly, which is regulated and controlled in a known manner by the temperature of the exiting heated cooling water via a thermal sensor 23 arranged in the outlet pipe 21.
  • the primary cooling 11 which is designed as a cooling ring and has only a slight longitudinal extension, is located at the end of the feed part 5 directly in front of the subsequent secondary cooler 25 to the outer diameter of the cast strand is, for example, less than 70: 100 or less than 60: 100, 50: 100, 40: 100 or 35: 100.
  • the above-mentioned ratios therefore apply equally in principle if the length of the
  • the primary cooler 11 is set in relation to the inner diameter of the tubular feed part 5, which corresponds to the outer diameter of the casting strand shrinkage factor.
  • the extreme ratio of the short length of the primary cooler to its diameter results in a high ⁇ T of at least 550 ° C. to 600 ° C. at the inlet of the primary cooler, especially when entering the primary cooler
  • the cooling disc 11 is designed in the manner of a flat cone. It consists of highly thermally conductive metal or _ from a likewise highly thermally conductive metal alloy, e.g. B. copper or copper with z. B. 0.5 to 0.7% Si
  • the primary cooler 11 is followed by the secondary cooler 25, the inner cooling central tube 27 of which consists of highly thermally conductive ceramic material.
  • the cooling central tube 27 is surrounded by the actual cooler made of highly thermally conductive metal, such as aluminum or an aluminum alloy, which are connected to the supply part 5 by a tight fit 31 and anchor bolts 33, but are easily detachably connected.
  • the cooling tubes 17 and 21 of the primary cooling circuit are guided in the • axial orientation through the cooler 25 such that they pass into the cooling spirals 15 in the primary cooler 11.
  • the cooling coil 35 of the secondary cooler 25 is connected in a heat-conducting manner by the metal of the cooler 25, which is shrinking around both.
  • the temperature of the secondary cooler 25 ' is regulated by a further thermal sensor 39 located in the outlet pipe 37, which controls the control valve 41 in the inlet pipe 43 of the secondary cooler 25.
  • thermocouple 45 designates a thermocouple, which is installed between the inner wall of the cooler 25 and the ceramic central cooling tube 27 shortly behind the transition of the feed part 5 to the secondary cooler 25.
  • This thermocouple 45 influences the casting speed, ie the strand transport and its speed, in such a way that it is ensured that the edge rigidity of the casting strand in the feed part 5 is completed.
  • the position of the phase boundary liquid / solid or. the Liquidus / Solidus line is shown.
  • the position of the phase boundary immediately after the end of the train period is denoted by 47, while line 49 shows the solidification front moved back towards the furnace during the stop period.
  • the thermocouple 45 effects the limitation of the phase boundary at the level of the connection or by regulating the pulling speed, for which purpose the thermocouple 45 controls a sensor designated 51 in the drawing. shortly before the connection between the feed part 5 and the
  • thermocouple 45 indicates an increasing temperature above a set value as a result of the shifting of a phase boundary
  • the casting speed is reduced via the transmitter 51, as a result of which the temperature measured again at the thermocouple 45 drops.
  • the manufacture of the secondary cooler by simultaneously casting around the inner ceramic cooling central tube 27 and the cooling spiral 35 is particularly cost-saving and efficient. After pouring, the inner cooling central tube 27 forms a solid, insoluble with the surrounding metal of the secondary cooler 25
  • Shrink connection the inner cooling surface of which no longer needs to be machined.
  • highly thermally conductive ceramic materials such as silicon carbide
  • Materials of this type such as special silicon carbide, have high thermal conductivity and low thermal expansion and, at the same time, high thermal shock resistance and age resistance. They are also extremely hard and polishable.
  • FIG. 2 A further exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to FIG. 2, in which the same components as in FIG. 1 are provided with corresponding reference numerals.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 relates to a vertical continuous casting device, in particular for heavy metal alloys.
  • the entire furnace can be protected here by additional floor insulation 61, 63 being a floor plate.
  • the feed part is let into the furnace bottom 1 by means of a fitting piece 65.
  • the adapter 65 lies on the cooling ring-like primary cooler 11 or on the insulation 13 provided there.
  • 67 denotes a hollow casting mandrel, preferably made of graphite, which is made of a graphite plug 69 and one Centering 71 is held exactly in the middle of the feed part 5.
  • the plug 70 which is made of refractory cement, prevents direct heat flow from the melt to the casting mandrel and prevents possible leakages of melt through the thread 73 into the interior of the casting strand 75.
  • ceramic materials are particularly suitable for the central cooling tube. Above all,
  • Acids resistant generally harder than the pure metal components and conduct the electrical current.
  • Carbides of chromium, tungsten, hafnium, molybdenum, nadium, niobium, tantalum and titanium are technically important.

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Description

Stranggießvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Stranggießvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Herkömmliche Stranggießvorrichtungen bestehen aus einer Kokille , die aus einem Graphitrohr geferti gt ist oder zumin¬ dest an ihrer inneren Oberfläche eine Graphitschicht aufweist. Um einen einwandfreien und heißen Metalldurchfluß von einem Warmhalteofen oder einem Tiegel zu gewährleisten , werden her¬ kömmliche Kokillen meist bis in den Schmelzraum hineinragend ausgebildet. Dies hat aber den verfahrenstechnischen Nachteil zur Folge, daß über die Kokillen dem Ofen- und vor allem dem darin befindlichen zu gießende Metall beträchtliche Wärmemen¬ gen entzogen werden, die dann über die Kokillenwand an dem umgebenden Kühler abströmt.
Zwar könnte durch eine Verlängerung des Kokillenkopfes dem Wärmeverlust entgegengewirkt werden. Dies findet aber seine Grenzen einmal in der dadurch bedingten Kostensteigerung. Denn bei dem Graphit handelt es sich um ein Verschleißteil, weshalb bei Verwendung bekannter Graphit-Kokillen ganz enorme Herstellungs- und Produktionskosten bedingt sind. Zum anderen aber löst sich Graphit in bestimmten Legierungen mit steigender Temperatur zunehmend auf . Festzustellen ist vor allem eine Neigung zur Karbidbildung , so daß auch von daher der Verlängerung einer Graphitkokille Grenzen ge¬ setzt sind.
Schließlich neigen relativ lange und weite Metallkühler zum Verwerfen und Ausbauchen, wodurch eine gleichmäßige Wärme¬ übertragung von der Kokille an einen sie umgebenden Kühler verhindert wird.
Eine zweigeteilte Kokille ist beispielsweise aus der DE-OS 20 58 051 und aus dem DE-GM 18 54 884 bekannt geworden. In beiden Fällen handelt es sich um eine in Längsrichtung zwei¬ geteilte Kokille, wobei in der zuerst genannten Druckschrift die nach dem Einführungsteil nachfolgende Kühleinrichtung in .zwei unterschiedliche Zonen unterteilt wird, d e sich durch die Verwendung der unterschiedlichen Materialien am inneren
Kühlzentralrohr untersche den. Der bei "weitem größere und längere Teil des Kühlzentralrohres ist aber auch bei diesem Stand der Technik aus Graphit gefertigt, weshalb auch hier die eingangs genannten Nachteile bestehen und auftreten. Verbesserte Verhältnisse sind durch eine aus der EP-A-158 898 bekannt gewordenen Stranggießvorrichtung erzielt worden. Um bei dieser vorbekannten Stranggießvorrichtung die Her- stellungs- und Betriebskosten zu vermindern und die Strang- qualität zu verbessern , ist vorgesehen worden , daß die
Stranggießkokille in ein gegebenenfalls einen Gießdorn auf¬ nehmendes Zuführungsteil und quer zur Stranggießrichtung in eine in ihrer Temperatur regelbare Kühlkokille unterteilt ist, wobei die Kühlkokille als Basismaterial aus Metall be- steht. Dabei ist die Kühlkokille aus einem Gußmaterial ge¬ fertigt , welches im Schrumpf sitz das eingegossene Kühlzen¬ tralrohr und die spiralförmig umgebenen Kühlrohre umgibt . Durch ein spezifisches Gleitmittel im Inneren des Kühlzentral¬ rohres kann der benötigte Graphitanteil gegenüber früheren vorbekannten Vorrichtungen drastisch minimiert und gleich¬ zeitig die Qualität des Stranggusses verbessert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik eine Stranggießvor- richtung weiter dahingehend zu verbessern , daß ebenfalls bei niedrigen Herstellungs- und Betriebskosten zumindest we¬ sentliche Teile der Kokille nicht als nur einmal verwendbare Verschleißteile, sondern als wiederverwendbare Bauteile aus¬ gebildet sind., wobei die Qualität des Stranggusses gegenüber herkömmlichen Stranggießvorrichtungen noch weiter verbessert sein soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im kenn¬ zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben . Durch die vorliegende Erfindung wird erstmals eine Strang¬ gießvorrichtung geschaffen, die neben einem Zuführungsteil einen Primärkühler und einen Sekundärkühler umfaßt, die jeweils mit einer getrennten Kühleinrichtung versehen sind. Durch die getrennte Kühleinrichtung ist auch eine getrennte Steuerung der Kühlung möglich, die es ermöglicht, daß in dem Primärkühler gerade erst die Erstarrung der äußersten Schale des Stranggusses beginnt, die dann in den Sekundär¬ kühler weiter überführt wird.
Der vordere Zuführungsteil, vor allem die Länge des Pri¬ märkühlers ist extrem kurz gehalten. Dabei kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform das rohrförmige am Tiegel verankerte Zuführungsteil bis zum Sekundärkühler reichen, wobei der extrem kurze Primärkühler lediglich den unteren Abschnitt des rohrförmigen Zuführungsteiles unmittel¬ bar benachbart vor dem Sekundärkühler umgibt. Dieser vordere Zuführungsteil kann aus gut wärmeleitendem, in der Schmelze nicht löslichen, hochwertigen Graphit bestehen. Durch diese geringe Länge werden aber die Graphitkosten für dieses Ver¬ schleißteil extrem niedrig gehalten. Durch die gezielte Steue¬ rung der Kühltemperatur kann die Wandtemperatur dieses kurzen Primärkühlers so hoch geregelt werden, daß in ihm über den gesamten Strangumfang eine vollständige Rander- starrung eintritt, ohne daß eine merkliche Schrumpfung stattfindet.
Zudem wird durch die geringe Längserstreckung der das rohrförmige Zuführungsteil scheibenförmig umgebenden Primär- Kühlereinrichtung gegenüber herkömmlichen Lösungen bei wei¬ tem weniger Wärme der »Kühlkokille entzogen. Ferner wird dadurch der Vorteil erzielt , daß in dem kurzen heißen Zuführungsteil der . Kühlvorrichtung stets ausreichend hei¬ ßes Metall zufließt und dadurch die bei der Erstarrung freiwer¬ denden , in der Schmelze gelösten Gase im Gegenstrom entweichen können , ohne die Metalltemperatur der Schmelze und damit verbunden auch ihren Gasgehalt unvorteilhaft hoch anheben zu müssen .
Der größere Teil der Kühlkokille , nämlich der Sekundär- Kühler ist als wieder verwendbares Bauteil ausgebildet.
Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei , daß bei der erfindungs'gemäßen Stranggießvorrichtung bei diesem den grö¬ ßten Teil der Längserstreckung ausmachenden Sekundärkühler auf die Verwendung von Graphit verzichtet werden kann . Dadurch werden extreme Kosten eingespart und zudem die stetige Wiederverwendung des Sekundärkühlers sichergestellt .
Besonders gut eignet sich für das Kühlzentralrohr im Sekun¬ därkühler eine Karbidverbindung , insbesondere Silizi um- karbid. Durch die Verwendung von Aluminium , oder einer
AL-Legierung , welches im Schrumpf sitz .sowohl das innere Kühl¬ zentralrohr vorzugsweise aus Siliziumkarbid, wie auch die Kühl¬ schlangen umgibt , wird eine optimale Wärmeleitfähigkeit und Kühlwirkung erzielt. Zudem ist diese Kokille extrem leicht und damit auch leicht handhabbar .
Durch Verwendung des erwähnten Spezial-Siliziumkarbids , welches bei geringsten thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine extrem hohe Härte aufweist , wird auch eine hohe Ober- flächengüte der Kokillenwand mit einer Rauh tiefe von z. B. 2 bis 5 μ erzielt. Dadurch wird dem in diesem Kühlzentralrohr hin¬ durch laufenden Strangguß , der zunächst nur am Rand er¬ starrt ist, nur eine sehr geringe Reibung entgegengesetzt. Dies, sowie die große Härte des Materials führt dazu, daß keine den Wärmeübergang beeinträchtigenden Ansätze im Kühlzentralrohr gebildet werden können . Schließlich wird durch eine dem "schwarzen Körper" nahekommende Strahlungs- zahl ein konstanter hoher Wärmeübergang/Wärmeaustausch zwischen dem heißen nur randerstarrten durchlaufenden Strangguß und dem Sekundärkühler bewirkt, ohne daß dabei der Strang ungewollt zu sehr abgeschreckt wird. Ein Vor¬ gang, der besonders beim Vergießen von Gußeisen zu der be- kannten "Weißeinstrahlung" der äußeren Gußhaut führen würde .
Durch die erfindungsgemäße Stranggießvorrichtung kann zudem die Gießleistung um mehr als 30 % gegenüber herkömmlichen Stranggieß Vorrichtungen gesteigert werden. Dabei eignet sich die erfindungsgemäße Stranggießvorrichtung sowohl für den Horizontal- wie auch den Vertikalbetrieb . Mit ihr kann vor allem ein kontinuierlicher Stranggießvorgang durchgeführt werden, wobei sie sich aber natürlich auch für diskonti- nuier liehen Betrieb eignet. Gerade hier zeigen sich die be¬ sonderen Vorteile der Erfindung durch die Verwendung eines hochverschleißfesten , hochwärmeleitenden, thermoschockbe- ständigen und zugleich extrem harten, polierfähigen Werk¬ stoff wie keramisches Material für das innere Kühlzentral- röhr , das vielfach ohne ansonsten erforderliches Nacharbei¬ ten der Innenfläche der Gießform verwendbar ist. Der anson¬ sten beachtliche Verschleiß von Graphitkokillen beim dis¬ kontinuierlichen Stranggießen wird hier augenfällig vermie¬ den.
Durch die sichere Stütz- und Führungswirkung des im Se¬ kundärkühler weiter erstarrenden Gießstranges wird dieser gegen Durchbiegung und mechanische Einflüsse ge¬ schützt und auch in der Primärkühlzone sicher geführt und zentriert . Hierdurch wird eine gleichmäßige , zentrische Primär-Erstarrung ge- fördert und ungleichmäßiger Verschleiß der empfindlichen , weichen Primär-Graphitkokille vermieden , was sich besonders deutlich auch bei einer Horizontal-Stranggießvorrichtung be¬ merkbar macht.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den anhand von Zeichnungen, dargestellten Ausführungsbeispielen . Dabei zeigen im einzel¬ nen:
Figur 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Stranggießvorrichtung für Horizontal¬ stranggießen von Rundbolzen;
Figur 2 : eine weitere Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Stranggießvorrichtung , insbesondere für Vertikalstranggießen von Rohren aus Me¬ tall-, insbesondere Schwermetallegierungen .
Nachfolgend wird auf Figur 1 Bezug , genommen, in der eine Stranggießvorrichtung für Horizontalbetrieb im schematischen
Längsschnitt gezeigt ist. Dabei sind mit 1 die Boden- und Seitenwände eines Warmhalteofens bezeichnet , in dem sich eine Schmelze 3 befindet. In einer Stirnwand des Warmhalte¬ ofens ist ein Zuführungsteil 5 der Stranggießvorrichtung hin- einragend vorgesehen , dessen Öffnung in bekannter Weise mit einem Einsatz 7. aus feuerfestem und in der Schmelze nicht löslichem Material mit Durchlässen 9 versehen ist. Das in Stranggießrichtung zum Einsatz 7 gegenüberliegende Ende des Zuführungsteiles 5 ist in einem konischen oder zylindrischen Sitz einer Primärkühlung 11 nach Art eines Kühlringes eingepaßt. Mit 13 ist eine Wärmeisolierung bezeich- net, die zwischen der Ofenwand 1 und dem als Kühlring aus¬ gebildeten Primärkühler 11 sitzt. Die Kühlung selbst erfolgt durch eine im Primärkühler 11 vorgesehene Kühlspirale 15.
Die zur Kühlung benötigte Kühlwassermenge wird durch ein in der Zuflußleitung 17 für die Kühlspirale 15 angeordnetes
Regelventil 19 entsprechend eingestellt , welches über einen im Auslaufrohr 21 angeordneten Thermo-Sensor 23 in bekannter Weise durch die Temperatur des austretenden erwärmten Kühl¬ wassers geregelt und gesteuert wird.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sitzt die als Kühlring ausgebildete Primärkühlung 11 mit nur geringer Längser¬ streckung am Ende des Zuführungsteiles 5 unmittelbar vor dem nachfolgenden Sekundärkühler 25. Ein günstiges Verhältnis der Länge dieses gekühlten , also im umgebenden Metallkühler eingepreßten Primär- oder Zuführungsteiles 5 zum Außen¬ durchmesser des vergossenen Stranges beträgt beispielsweise weniger als 70 : 100 oder weniger als 60 : 100 , 50 : 100 , 40 : 100 oder 35 : 100. Die vorstehend erwähnten Verhältniszahlen gel- ten also gleichermaßen im Prinzip auch , wenn die Länge des
Primärkühlers 11 im Verhältnis gesetzt wird zum Innendurch¬ messer des rohrförmigen Zuführungsteiles 5 , der dem Außen¬ durchmesser des Gießstranges-Schrumpfungsfaktors entspricht.
Als Material für das Zuführungsteil 5 wird in der Regel gut wärmeleitender, in der Schmelze nicht löslicher hoch¬ wertiger Graphit verwendet. Möglich ist aber ebenso auch der Einsatz von z. B . Bornitrid. Durc die relative Kürze des gekühlten ZuführJgsteiles 5 beträgt die Temperatur bei dem in den Tiegel ragenden vordersten Teil des Zuführungsteiles 5 nur ca . 60° bis 110°C weniger als der Temperaturbereich der Schmelze 3. Hierdurch wird der
Vorteil realisiert, daß der Schmelze dadurch wenig Wärme entzogen wird. Durch das extreme Verhältnis der geringen Länge des Primärkühlers zu dessen Durchmesser ergibt sich vor allem beim Eintritt in den Primärkühler ein hohes Δ T von wenigstens 550°C bis 600°C am Eintritt des Primärkühlers
11 und von weniger als 200°C am Kühlerende. Die Wandtem¬ peratur am kurzen Primärkühler liegt jedoch noch so hoch , daß in diesem vorderen Primärkühlteil über den gesamten Strangumfang eine vollständige Randerstarrung , jedoch noch keine merkliche Schrumpfung einsetzt.
In Figur 1 ist die Kühlscheibe 11 nach Art eines flachen Kegels ausgebildet. Sie besteht aus hoch wärmeleitendem Metall oder _ aus einer ebenfalls hoch wärmeleitenden Metall-Legierung , z. B. Kupfer oder Kupfer mit z. B. 0 , 5 bis 0 , 7 % Si bei
1 % bis 1 , 2 % Ni , also einer aushärtbaren warmfesten Cu-Legierung . Ein Verwerfen dieser Primär-Kühlscheibe 11 ist durch ihre besondere , kompakte Form nahezu ausgeschlos¬ sen . Durch die eingegossenen Kühlspiralen 15 fällt teures , spanabhebendes Ausarbeiten von Kühlkanälen , wie bei her¬ gebrachten Kühlern^ weg . Ebenso wird das sonst erforderliche Schweißen oder Hartlöten nicht erforderlich .
An dem Primärkühler 11 schließt sich - wie bereits erwähnt - der Sekundärkühler 25 an , dessen inneres Kühl¬ zentralrohr 27 aus hoch wärmeleitendem keramischen Material besteht. Umgeben ist das Kühlzentralrohr 27 durch den eigentlichen Kühler aus hoch wärmeleitendem Metall, wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, die durch einen Paßsitz 31 und Ankerbolzen 33 mit dem Zuführungsteil 5 fu¬ gendicht, jedoch leicht lösbar verbunden sind. Dabei sind die Kühlrohre 17 und 21 des Primärkühlkreises in • axialer Ausrichtung so durch den Kühler 25 hindurch geführt, daß sie im Primärkühler 11 in die dortigen Kühlspiralen 15 übergehen.
Die Kühlspirale 35 des Sekundärkühlers 25 ist ebenso wie auch das aus keramischem Material bestehende innere Kühl¬ zentralrohr 27 durch das beide umschrumpfende Metall des Kühlers 25. wärmeleitend verbunden. Die Regelung der Tempe- ratur des Sekundärkühlers 25' erfolgt durch einen im Aus¬ laufrohr 37 befindlichen weiteren Ther osensor 39 , der das Regelventil 41 im Zulauf röhr 43 des Sekundärkühlers 25 steuert.
Mit 45 ist ein Thermoelement bezeichnet, das zwischen der inneren Wand des Kühlers 25 und dem keramischen Kühl¬ zentralrohr 27 kurz hinter dem Übergang des Zuführungstei¬ les 5 zum Sekundärkühler 25 eingebaut ist. Durch dieses Thermoelement 45 wird die Gießgeschwindigkeit , d.h. der Strangtransport und dessen -geschwindigkeit so beeinflußt, daß sichergestellt ist, daß die Randerstarrung des Gu߬ stranges im Zuführungsteil 5 abgeschlossen ist. Zur Verdeut¬ lichung der Funktion dieses Thermoelementes ist in Figur 1 schematisch die Lage der Phasengrenze flüssig/fest bzw . die Liquidus/Solidus-Linie dargestellt. Dabei ist mit 47 die Lage der Phasengrenze unmittelbar nach Beendigung der Zug¬ periode bezeichnet, während die Linie 49 die während der Stopp-Periode in Richtung Ofen zurückverlegte Erstarrungs- front verdeutlicht. Das Thermoelement 45 bewirkt über die Regelung der Abzieh¬ geschwindigkeit, wozu das Thermoelement 45 einen in der Zeichnung mit 51 bezeichneten Geber ansteuert, die Begren¬ zung der Phasengrenze in Höhe der Verbindung bzw . kurz vor der Verbindung zwischen dem Zuführungsteil 5 und dem
Sekundärkühler 25. Zeigt der Thermofühler 45 eine ansteigen¬ de Temperatur über einen eingestellten Wert in Folge der Verlagerung einer Phasengrenze an , so wird über den Geber 51 die Gießgeschwindigkeit vermindert , wodurch die am Ther- moelement 45 wieder gemessene Temperatur sinkt. Die Herstel¬ lung des Sekundärkühlers durch gleichzeitiges Umgießen des inneren keramischen Kühlzentralrohres 27 und der Kühlspirale 35 ist besonders kostensparend und rationell . Nach dem Ein¬ gießen bildet das innere Kühlzentralrohr 27 mit dem umge- benen Metall des Sekundärkühlers 25 eine feste unlösbare
Schrumpfverbindung , deren innere Kühlfläche nicht mehr bearbeitet werden muß . Vor allem die Verwendung von hoch wärmeleitenden keramischen Werkstoffen , wie beispielsweise Siliziumkarbid, haben sich als besonders günstig erwiesen . Derartige Materialien , wie eben Spezialsilizium-Karbid weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit und niedrige Wärmeausdehnung und dabei eine hohe Thermo-Schockbeständigkeit und Alters¬ beständigkeit auf . Sie sind zudem extrem hart und polier¬ fähig .
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin¬ dung anhand von Figur 2 erläutert, in der gleiche Bauteile wie in Figur 1 mit entsprechenden gleichen Bezugszeichen ver¬ sehen sind.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 betrifft eine Vertikal- Stranggießvorrichtung insbesondere für Schwermetall-Legierungen . Der gesamte Ofen kann hier durch zusätzliche Bodenisolie¬ rungen 61 geschützt sein, wobei mit 63 ein Bodenblech dar¬ gestellt ist.
Das Zuführungsteil ist in dieser Ausführungsform mittels eines Paßstückes 65 in den Ofenboden 1 eingelassen . Das Paßstück 65 liegt auf dem kühlringartigen Primär kühler 11 bzw. auf der dort vorgesehenen Isolierung 13. Mit 67 ist bei dieser Ausführungsform ein hohler , vorzugs- weise aus Graphit bestehender Gießdorn bezeichnet, der mit¬ tels eines ebenfalls aus Graphit bestehenden Stopfens 69 und einer Zentrierung 71 genau in der Mitte des Zuführungs¬ teiles 5 gehalten wird. Der aus feuerfestem Zement beste¬ hende Stopfen 70 verhindert einen direkten Wärmefluß- von der Schmelze an den Gießdorn und verhütet mögliche Leckagen von Schmelze durch das Gewinde 73 in das Innere des Gie߬ stranges 75.
Oben ist ausgeführt , daß sich vor allem keramische Materia- lien für das Kühlzentralrohr eignen. Dabei sind vor allem
Karbide bzw . Karbidverbindungen zu empfehlen. Als kovalente Karbide werden in der Regel nur Bor- und Siliziumkarbide angesehen , die hart, schwer schmelzbar und chemisch inert sind. Die meisten metallischen Karbide sind nichtstöchiome- frische Verbindungen von Legierungscharakter. Sie sind gegen
Säuren beständig , "in der Regel härter als die reinen Me¬ tallkomponenten und leiten den elektrischen Strom . Technisch wichtig sind Karbide von Chrom, Wolfram, Hafnium , Molybdän , Nadium , Niob , Tantal und Titan.

Claims

Ansprüche:
1. Stranggießvorrichtung für Vertikal- und/oder Horizontal¬ betrieb mit einer an einem Tiegel (1) ansetzbaren und ge¬ gebenenfalls einen Gießdorn (G7) umfassenden Zuführungsteil (5) und einem anschließenden, ein Kühlzentralrohr (27) um¬ fassenden Kühlkokillenabschnitt, der vorzugsweise aus dem
Kühlzentralrohr (27), der Kühlspirale (35) sowie aus dem, das Kühlrohr (27) und die Kühlspirale (35) im Schrumpf¬ sitz umgossenen Kühlermaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Zuführüngsteil (5) in Axialrichtung versetzt zueinander liegend ein Primär- und ein Sekundärkühler (11, 25) vorgesehen ist, daß der Pri¬ mär- und der Sekundärkühler (11, 25) mit einem getrennten Kühlmittelkreislauf (Kühlspiralen 15 bzw. 35) in ihren Kühl¬ körpern versehen sind, daß das Verhältnis der Längser¬ streckung in Stranggußrichtung zum Außen- bzw . Innen¬ durchmesser des Primärkühlers (11) weniger als 70: 100 , vor¬ zugsweise weniger als 60 :100 aufweist, und daß das gegen¬ über dem Primärkühler (11) sich länger erstreckende Kühl¬ zentralrohr (27) des Sekundärkühlers (25) zumindest an der Innenfläche aus graphitfreiem Material besteht, dessen Härte größer ist als die von Graphit.
2. Stranggieß Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Innenrohr des Primärkühlers (11) bzw. dessen Innenbeschichtung aus Bornitrit bzw . vorzugsweise Graphit besteht.
3. Stranggießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Zuführungsteil (5) in Stranggußrichtung bis zum Kühlzentralrohr (27) des Sekun¬ därkühlers ('25 ) reicht, und daß der Primärkühler (11) nach Art eines das Zuführungsteil (5) umgebenden Kühlringes aus¬ gebildet ist.
4. Stranggieß Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der das Zuführungsteil (5) umgebende Kühl- ring (11) am Ende des rohrförmigen Zuführungsteiles (5) benachbart zum Sekundärkühler (25) liegt.
5. Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Längs- erstreckung zum Außen- bzw. Innendurchmesser des Kühl¬ rohres (Zuführungsteil 5 ) der Primärkühlung (11) weniger als 50 : 100 , vorzugsweise weniger als 40 :100 beträgt.
6. Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Kühlzen¬ tralrohres (27) aus thermoschockbeständigem, extrem hartem Material mit geringer Wärmeausdehnung besteht.
7. Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis G , dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlzentralrohr (27) aus Karbid, einer Karbidverbindung , vorzugsweise Silizium¬ karbid bzw . Keramik besteht oder umfaßt.
8. Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß auch im Kühlkreislauf des Primärkühlers (11) ein Thermosensόr ( 23) zur Steuerung eines die Kühlmittelmenge regelnden Regelventiles (19) vor- gesehen ist.
9. Stranggießvorrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Thermosensor ( 23) im zugehörigen Aus¬ laufrohr ( 21 ) der Kühlspirale ( 35 ) zur Temperaturmessung des erwärmten Kühlmediums angeordnet ist.
10. Stranggießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermoelement (45) im Übergangsbereich vom Primär- zum Sekundärkühler (11 , 25) zur Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit des erstarrenden
Gießstranges ( 75 ) angeordnet ist .
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