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Vorrichtung zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen
Beim Stranggiessen wird flüssige Gussmasse beispielsweise von oben in eine aufrecht stehende Kokille ohne Boden gegossen. Die Kokillenwände sind gekühlt, so dass der Gussmasse Wärme entzogen wird und der Strang erstarrt. Der entstehende Strang wird dann langsam nach unten abgezogen.
Verwendet man eine Stranggusskokille mit nur einer Kokillenstufe von konstanter Querschnittsfläche, so erfolgt die Erstarrung der flüssigen Gussmasse von aussen nach innen. Damit erfolgt auch das Wachstum der Kristalle in dieser Richtung. Es bilden sich dendritenartige, auf das Strangzentrum hin gerichtete Kristalle, welche die Eigenschaften des gegossenen Stranges, insbesondere seine Querbiegefestigkeit, sehr ungünstig beeinflussen. Weiterhin besteht die Gefahr der Lunkerbildung sowie der Entstehung von Spannungen und Rissen. Durch diese Nachteile wird beispielsweise die Verwertbarkeit gegossener Stränge aus Stahl im Maschinenbau wesentlich beeinträchtigt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt, eine Stranggusskokille zu verwenden, die aus mehreren hintereinander angeordneten Kokillenstufen mit sich zum endgültigen Strangquerschnitt erweiternden Querschnittsflächen besteht. Bei Verwendung einer solchen Stranggusskokille erfolgt der Aufbau des Stranges von innen nach aussen, so dass das Kristallwachstum in vorteilhafter Weise beeinflusst wird.
Allen bekannten Stranggussanlagen ist jedoch der Nachteil gemeinsam, dass sich die erstarrende Gussmasse infolge der Schrumpfung des Materials verhältnismässig schnell von den Kokillenwänden ablöst. Infolge des dadurch eintretenden Verlustes des Wärmekontaktes zwischen Strangoberfläche und Kokillenwand kann die Kühlwirkung der Kokille nur zum Teil ausgenutzt werden.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles wird im Stammpatent Nr. 225363 vorgeschlagen, das Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen in hintereinander angeordneten Kokillenstufen mit sich zum endgültigen Strangquerschnitt erweiternden Querschnittsflächen in der Art durchzuführen, dass in den der letzten Kokillenstufe vorangehenden Stufen durch Regelung der Wärmeabfuhr das Schmelzgut in Form eines oder mehrerer Längskanäle bis zum Giessende flüssig gehalten wird, so dass die der ersten Kokillenstufe zugeführte Schmelze. durch diese Kanäle bis in die letzte Stufe fliessen kann : Die bei der Verfestigung der Gussmasse notwendigerweise eintretende Schrumpfung des Stranges kann dabei keine den Strang von den Wänden ablösende Kraft erzeugen.
Dies wird durch die zwischen den einzelnen verfestigten Bereichen des Stranges verbleibenden Bereiche noch flüssiger Gussmasse verhindert. Damit ergibt sich erstmals die Möglichkeit, längere Strangstücke in ständigem Kontakt mit der kühlenden Kokillenwand bis zum Austritt aus dem Kokillenschacht zu führen. Dadurch wird es vor allem möglich, die Giessgeschwin-
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Verwendet man eine Stranggusskokille, bei welcher die flüssige Gussmasse von oben eingegossen wird, so ist es nur unter grossen Schwierigkeiten möglich, einen Strang vorgeschriebener Länge herzustellen. Die Schwierigkeiten liegen vor allem darin, dass zum Angiessen die Kokille verschlossen werden muss und dass das Eingiessen sehr vorsichtig zu erfolgen hat.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es bekannt, die Stranggusskokille mit flüssiger Gussmasse von
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unten her zu beschicken. Diese für den sogenannten "steigenden Guss" eingerichteten Anlagen weisen den
Vorteil auf, dass ihre Anlage- und Betriebskosten niedriger liegen als bei Anlagen, bei denen die Be- schickung der Stranggusskokille von oben her erfolgt. Weiterhin sind bei solchen Anlagen die Schwierig- keiten beim Angiessen der Kokille vermieden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung dient zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen in hin- tereinander angeordneten Kokillenstufen, nach Patent Nr. 225363, und zeichnet sich dadurch aus, dass sie für steigenden Guss eingerichtet ist und für die Steuerung des Schmelzgutzuflusses Absperrschieber enthält.
Durch die erfindungsgemässe Kombination der im Stammpatent beschriebenen Stranggusskokille mit einer für steigenden Guss notwendigen Einrichtung werden die im Zusammenhang mit dem Stammpatent erzielbaren Vorteile mit den Vorteilen des steigenden Gusses vereinigt. Es ergibt sich dadurch eine Vor- richtung, die bei verhältnismässig niedrigen Anlage- und Betriebskosten das Giessen von Metallsträngen erlaubt, ohne dass die bei den bisher üblichen Stranggussverfahren auftretenden Gussfehler auftreten. Insbesondere werden mittels der neuen Vorrichtung wesentlich höhere Giessgeschwindigkeiten erreicht, ohne dass bei dem entsprechenden Metallstrang Lunkerbildungen, innere Spannungen oder ungünstige Kristal- lisationsformen auftreten. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit und Gebrauchsfähigkeit des Strangguss -
Verfahrens wesentlich erhöht.
Die Vorrichtung nach der Erfindung bietet weiterhin die Möglichkeit zur Herstellung von Gussteilen gewünschter Länge. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, dass der Schmelzgutzufluss mittels der erwähnten Absperrschieber gesteuert wird. Wählt man dabei die Bewegung der Strang-Auszugsvorrichtung in geeigneter Weise, so lässt sich erreichen, dass das Strangende in der Giessform vollständig erstarrt und erst dann aus dieser entfernt wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher erläutert.
In dieser Figur ist mit 1 eine Eingussffnung bezeichnet, die über Giesskanäle 2 und 3 mit einer aus den beiden Teilen 11 und 12 von sich erweiternder Querschnittsfläche bestehenden Stranggusskokille in Verbindung steht. Die flüssige Gussmasse 5 gelangt durch die Kanäle 2 und 3 und die Zuflussöffnung 8 in die Stranggusskokille. Da diese Kokille und die Eingussöffnung 1 kommunizierende Röhren bilden, steigt die Gussmasse in der Kokille bis zu dem in der Eingussöffnung erreichten Flüssigkeitsspiegel an.
Der Teil 11 der Stranggusskokille ist mit Einsätzen 14 und 15 aus hitzebeständigem schlecht wärmeleitendem Material versehen. Entlang dieser Einsätze verfestigt sich die durch die Öffnung 8 eintretende Gussmasse 5 nicht, so dass sie ungehindert zum Kokillenteil 12 gelangen kann. Weiterhin wird durch die beiden Einsätze 14 und 15 erreicht, dass sich der Strang nicht von den Kokillenwänden ablöst, so dass also die volle Kühlwirkung des Teiles 11 ausgenutzt werden kann.
Im Kokillenteil 12 erstarrt schliesslich die flüssige Gussmasse und bildet den Strang 13. Dieser Strang wird mittels einer Auszugsvorrichtung 7 langsam nach oben gezogen, wobei durch 8 laufend flüssige Gussmasse nachströmt.
Zwei Schieber 9 und 10 dienen zur Steuerung des Zuflusses der Gussmasse 5. Mit ihrer Hilfe kann erreicht werden, dass der Strang 13 nur bis zu einer bestimmten Länge anwächst und dann abreisst. Dieses Abreissen geschieht nach Verschluss der Öffnung 8 durch Einschieben des Schiebers 10.
Damit ein kontinuierlicher Durchfluss von Gussmasse 5 aufrecht erhalten werden kann, lässt sich beispielsweise links der Eingussoffnung l eine der Kokille 11, 12 genau gleichende Zwillingskokille anordnen.
Auf diese Weise ist ein wechselseitiger Betrieb der beiden Kokillen möglich.
Es ist zweckmässig, die Giesskanäle 2 und 3 zu heizen, damit in diesen Kanälen keine Verfestigung der Gussmasse eintritt.
Der entstehende Strang 13 wird von innen nach aussen aufgebaut, wodurch sich sehr günstige Verhältnisse ergeben. Insbesondere wird, da hier auch die Abkühlung zum Teil von innen nach aussen verläuft, Lunkerbildung sowie ungünstiges Kristallwachstum und das Auftreten schädlicher Spannungen und Risse vermieden. Weiterhin wird, wie schon erwähnt, die Kühlwirkung der Kokillenstufe 11 voll ausgenutzt.
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Device for the continuous casting of metal strands
During continuous casting, for example, liquid casting compound is poured from above into an upright mold without a bottom. The mold walls are cooled so that heat is extracted from the casting compound and the strand solidifies. The resulting strand is then slowly withdrawn downwards.
If a continuous casting mold with only one mold step of constant cross-sectional area is used, the solidification of the liquid casting mass takes place from the outside inwards. This means that the crystals also grow in this direction. Dendrite-like crystals are formed which are directed towards the center of the strand and have a very unfavorable effect on the properties of the cast strand, in particular its transverse flexural strength. There is also the risk of cavities and the formation of tensions and cracks. These disadvantages, for example, significantly impair the usability of cast steel strands in mechanical engineering.
To avoid these disadvantages, it is known to use a continuously cast mold which consists of several mold stages arranged one behind the other with cross-sectional areas widening to the final strand cross-section. When using such a continuous casting mold, the strand is built up from the inside out, so that the crystal growth is influenced in an advantageous manner.
However, all known continuous casting plants have the common disadvantage that the solidifying casting compound separates relatively quickly from the mold walls due to the shrinkage of the material. As a result of the resulting loss of thermal contact between the strand surface and the mold wall, the cooling effect of the mold can only be partially used.
To avoid this disadvantage it is proposed in the parent patent no. 225363 to carry out the process for the continuous casting of metal strands in mold stages arranged one behind the other with cross-sectional areas widening to the final strand cross-section in such a way that the melt material in the stages preceding the last mold stage by regulating the heat dissipation Form of one or more longitudinal channels is kept liquid up to the end of pouring, so that the melt fed to the first mold stage. can flow through these channels up to the last stage: The shrinkage of the strand, which necessarily occurs during the solidification of the casting compound, cannot generate any force that detaches the strand from the walls.
This is prevented by the areas of still liquid casting compound remaining between the individual solidified areas of the strand. This results for the first time in the possibility of leading longer strand pieces in constant contact with the cooling mold wall up to the exit from the mold shaft. This makes it possible above all to reduce the casting speed
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If a continuous casting mold is used in which the liquid casting compound is poured in from above, it is only possible with great difficulty to produce a strand of the prescribed length. The main difficulties are that the mold has to be closed for casting and that pouring has to be done very carefully.
To avoid this disadvantage, it is known to use the continuous casting mold with liquid casting material from
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to load down below. This set up for the so-called "rising cast" systems show the
The advantage is that their investment and operating costs are lower than with systems in which the continuous casting mold is fed from above. Furthermore, in such systems the difficulties in casting the mold are avoided.
The device according to the invention is used for the continuous casting of metal strands in mold stages arranged one behind the other, according to patent no. 225363, and is characterized by the fact that it is set up for increasing cast and contains gate valves for controlling the melt flow.
The inventive combination of the continuous casting mold described in the parent patent with a device necessary for increasing casting combines the advantages that can be achieved in connection with the parent patent with the advantages of increasing casting. This results in a device which allows the casting of metal strands with relatively low investment and operating costs, without the casting defects occurring in the continuous casting processes that have hitherto occurred. In particular, the new device enables significantly higher casting speeds to be achieved without the formation of cavities, internal stresses or unfavorable crystallization forms in the corresponding metal strand. This increases the profitability and serviceability of the continuous casting
Procedure increased significantly.
The device according to the invention also offers the possibility of producing cast parts of the desired length. This is achieved in a simple manner in that the melt material flow is controlled by means of the shut-off valve mentioned. If the movement of the strand pull-out device is selected in a suitable manner, it can be achieved that the strand end completely solidifies in the casting mold and is only then removed from it.
The invention is explained in more detail below with reference to the figure representing an embodiment.
In this figure, 1 denotes a sprue opening which is connected via pouring channels 2 and 3 to a continuous casting mold consisting of the two parts 11 and 12 of widening cross-sectional area. The liquid casting compound 5 passes through the channels 2 and 3 and the inflow opening 8 into the continuous casting mold. Since this mold and the pouring opening 1 form communicating tubes, the casting compound in the ingot rises up to the liquid level reached in the pouring opening.
The part 11 of the continuous casting mold is provided with inserts 14 and 15 made of heat-resistant, poorly thermally conductive material. The casting compound 5 entering through the opening 8 does not solidify along these inserts, so that it can reach the mold part 12 without hindrance. Furthermore, the two inserts 14 and 15 ensure that the strand does not become detached from the mold walls, so that the full cooling effect of the part 11 can be utilized.
In the mold part 12, the liquid casting compound finally solidifies and forms the strand 13. This strand is slowly pulled upwards by means of a pull-out device 7, with liquid casting mass flowing in continuously through 8.
Two slides 9 and 10 serve to control the inflow of the casting compound 5. With their help it can be achieved that the strand 13 only grows up to a certain length and then tears off. This tearing off takes place after the opening 8 has been closed by pushing in the slide 10.
So that a continuous flow of casting compound 5 can be maintained, a twin mold exactly the same as the mold 11, 12 can be arranged, for example, to the left of the pouring opening 1.
In this way, the two molds can be operated alternately.
It is useful to heat the pouring channels 2 and 3 so that no solidification of the casting compound occurs in these channels.
The resulting strand 13 is built up from the inside out, which results in very favorable conditions. In particular, since the cooling here also partly runs from the inside to the outside, the formation of cavities and unfavorable crystal growth and the occurrence of harmful stresses and cracks are avoided. Furthermore, as already mentioned, the cooling effect of the mold stage 11 is fully utilized.