EP2108471A2 - Giessform - Google Patents

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EP2108471A2
EP2108471A2 EP09004310A EP09004310A EP2108471A2 EP 2108471 A2 EP2108471 A2 EP 2108471A2 EP 09004310 A EP09004310 A EP 09004310A EP 09004310 A EP09004310 A EP 09004310A EP 2108471 A2 EP2108471 A2 EP 2108471A2
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casting mold
casting
mold according
copper
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Dirk Dr. Rode
Christoph Dratner
Hans-Jürgen Hemschemeier
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KME Germany GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

Definitions

  • the invention relates to a casting mold for producing strands of non-ferrous metal according to the features in the preamble of claim 1.
  • Such a casting mold has a circumferential casting throat, which is delimited on a partial length to the outside by a circulating steel strip.
  • the pouring throat is cooled from inside the mold, in particular by spraying water.
  • the mold is used in wire making to strand liquid non-ferrous metal such as copper or aluminum, and copper and aluminum alloys, respectively. From the strands wires are then produced in downstream forming process.
  • the mold rotates about a horizontal axis with the endless steel belt covering the pouring throat over an area corresponding to about 3/4 of its circumferential length.
  • a U-shaped channel is formed by the G demkhle and the steel strip, which is open at both ends upwards.
  • liquid non-ferrous metal is poured into it.
  • the non-ferrous metal introduced into the casting channel solidifies on the outer surface during one-half to three-quarters of a turn of the casting mold and then leaves the channel at the other end as a strand.
  • the invention is based on the object to provide a mold in which a casting of the casting is superfluous.
  • a coating which is permanently connected to the casting mold is provided in the region of the casting throat, which consists of a material whose thermal conductivity is ⁇ 90 W / m * K.
  • the surface roughness of the coating Ra is> 1 ⁇ m.
  • the surface roughness Ra is> 2 ⁇ m.
  • At least the casting throat is made of copper or a copper alloy, the coating consisting of a material whose thermal conductivity corresponds to a maximum of 25% of the thermal conductivity of copper.
  • the coating consists of a metallic, semi-ceramic or ceramic material.
  • the coating is selected according to claim 5 preferably from the following group of materials: Al 2 O 3 , ZrO 2 8Y 2 O 3 , MCrAlY, WCCoCr or Cr 2 C 3 / Ni20Cr.
  • the coating preferably has a layer thickness in a range of 0.1 mm to 0.5 mm, in particular 0.2 mm to 0.3 mm.
  • the coating can be single-layer or multi-layer, whereby the materials of superimposed layers may differ from each other.
  • an adhesion-promoting intermediate layer eg MCrAlY
  • an intermediate layer as adhesion promoter is not absolutely necessary, but not excluded within the scope of the invention.

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Abstract

Die Gießform zur Herstellung von Strängen aus Nichteisenmetall weist eine umfangsseitige Gießkehle aus Metall auf, die auf einer Teillänge nach außen von einem umlaufenden Stahlband begrenzt ist. Auf die Oberfläche der Gießkehle ist eine Beschichtung aufgebracht, deren Wärmeleitfähigkeit < 90 W/(m*K) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gießform zur Herstellung von Strängen aus Nichteisenmetall gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine solche Gießform weist eine umfangsseitige Gießkehle auf, die auf einer Teillänge nach außen von einem umlaufenden Stahlband begrenzt ist. Die Gießkehle wird vom Inneren der Gießform her gekühlt, insbesondere mittels Aufsprühen von Wasser. Die Gießform wird zum Beispiel bei der Drahtherstellung benutzt, um flüssiges Nichteisenmetall, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium bzw. Kupfer- und Aluminiumlegierungen, in Stränge zu gießen. Aus den Strängen werden dann in nachgeschalteten Umformverfahren Drähte hergestellt. Die Gießform rotiert um eine horizontale Achse, wobei das endlos umlaufende Stahlband die Gießkehle über einen Bereich abdeckt, der etwa 3/4 ihrer Umfangslänge entspricht. Somit wird von der Gießkehle und dem Stahlband ein U-förmiger Kanal gebildet, der an beiden Enden nach oben offen ist. In das eine Ende wird flüssiges Nichteisenmetall hinein gegossen. Das in den Gießkanal eingebrachte Nichteisenmetall erstarrt während einer halben bis dreiviertel Umdrehung der Gießform an der äußeren Oberfläche, um dann den Kanal am anderen Ende nach oben als Strang zu verlassen.
  • Auf Grund der Rotation der Gießform kommt kontinuierlich ein anderer Umfangsbereich der Gießkehle mit dem flüssigen Nichteisenmetall in Kontakt. Dieser Sachverhalt führt zu einer permanenten thermischen Wechselbeanspruchung und im ungünstigen Fall zu einer vorzeitigen Rissbildung. Um einen direkten Kontakt zwischen der Gießkehle und dem flüssigen Nichteisenmetall zu verhindern, wird die Oberfläche der Gießkehle berußt. Dies wird mit Hilfe von Acetylenbrennern durchgeführt. Darüber hinaus wird die Gießkehle in der Regel nach einer Umdrehung der Gießform mittels Wasserhochdruck gesäubert. Hierdurch kann aber nicht verhindert werden, dass von der Berußung ein Rest in der Gießkehle verbleibt. Da ferner sowohl die Berußung als auch die Säuberung der Gießkehle nicht absolut gleichmäßig erfolgen können, führt dies zu unterschiedlichen Schichtdicken bei der Berußung.
  • Der vorstehend geschilderte Stand der Technik wird beispielsweise von der DE 28 54 311 C3 und/oder der Broschüre "Carboflam" der Linde Technischen Gase GmbH, Seitnerstraße 70, 82049, Höllriegelskreuth, Seite 6, Bild 9 in Verbindung mit dem zugehörigen Text gebildet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Gießform bereitzustellen, bei welcher eine Berußung der Gießkehle überflüssig ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1 gesehen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Gießform ist eine unlösbar mit der Gießform verbundene Beschichtung im Bereich der Gießkehle vorgesehen, welche aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit < 90 W/m*K ist. Durch eine derartige Beschichtung wird eine Berußung der Gießkehle vollkommen überflüssig, so dass auch die mit der Berußung verbundenen verfahrenstechnischen Nachteile entfallen. Die fest anhaftende Beschichtung führt zu einer thermisch isolierenden Wirkung zwischen der Gießkehle und dem flüssigen Nichteisenmetall, wie insbesondere Kupfer oder Aluminium. Durch die Beschichtung wird eine längere Standzeit der Gießform im Vergleich zu der bislang vergleichsweise blanken Oberfläche einer Gießkehle erzielt. Auch führt die Oberflächenrauheit der Beschichtung zu einem vergleichsweise großen Wärmeübergangskoeffizienten.
  • Von Bedeutung ist auch, dass das Aufbringen der Beschichtung außerhalb der Gießanlage vorgenommen werden kann, so dass eine solche Maßnahme nicht wie bisher durch laufendes Berußen beim Anwender der Gießform durchgeführt zu werden braucht.
  • In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Oberflächenrauheit der Beschichtung Ra > 1 µm ist. Insbesondere ist die Oberflächenrauheit Ra > 2 µm.
  • Bei der erfindungsgemäßen Gießform ist zumindest die Gießkehle aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt, wobei die Beschichtung aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit maximal 25 % der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer entspricht. Eine solche relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit (≤ 90W/m*K) führt zu einem entscheidenden thermischen Schutz des Gießrads, was gleichbedeutend damit ist, dass von der Beschichtung der Berußungseffekt übernommen wird.
  • Von Vorteil ist es nach der Erfindung ferner, wenn gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 die Beschichtung aus einem metallischen, teilkeramischen oder keramischen Werkstoff besteht.
  • Die Beschichtung wird entsprechend Anspruch 5 bevorzugt aus folgender Gruppe von Werkstoffen gewählt: Al2O3, ZrO28Y2O3, MCrAlY, WCCoCr oder Cr2C3/Ni20Cr.
  • Die Beschichtung weist vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere 0,2 mm bis 0,3 mm, auf.
  • Die Beschichtung kann ein- oder mehrlagig sein, wobei die Werkstoffe von übereinander liegenden Schichten voneinander abweichen können.
  • Beispielsweise kann bei einer keramischen Beschichtung, wie Al2O3, eine haftvermittelnde Zwischenschicht, z.B. MCrAlY, vorgesehen sein. Bei metallischen oder teilkeramischen Beschichtungen ist eine Zwischenschicht als Haftvermittler nicht zwingend erforderlich, im Rahmen der Erfindung jedoch nicht ausgeschlossen.

Claims (10)

  1. Gießform zur Herstellung von Strängen aus Nichteisenmetall, welche eine umfangsseitige Gießkehle aufweist, die auf einer Teillänge nach außen von einem umlaufenden Stahlband begrenzt ist, wobei die Gießform aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform eine unlösbar mit der Oberfläche der Gießkehle verbundene Beschichtung im Bereich der Gießkehle aufweist, welche aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit < 90 W/(m*K) ist.
  2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauheit der Beschichtung Ra > 1 µm ist.
  3. Gießform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels thermischen Spritzens aufgebracht ist.
  4. Gießform nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung < 50 W/ (m*K) ist.
  5. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem metallischen, teilkeramischen oder keramischen Werkstoff besteht.
  6. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus folgender Gruppe von Werkstoffen ausgewählt ist: Al2O3, ZrO28Y2O3, MCrAlY, WCCoCr oder Cr2C3/Ni20Cr.
  7. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweist.
  8. Gießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke in einem Bereich von 0,2 mm bis 0,3 mm liegt.
  9. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mehrlagig ist.
  10. Gießform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrlagige Beschichtung von Schichten unterschiedlicher Werkstoffe gebildet ist.
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