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Verfahren zum Stranggiessen
Beim kontinuierlichen Stranggiessen von hochschmelzenden Metallen und Metallegierungen, insbesondere Eisen und Stahllegierungen, bereitet die Herstellung von einwandfreien Rundsträngen wesentlich grössere Schwierigkeiten als die Herstellung entsprechender Quadrat-, Rechteck- oder Flachstränge.
Bei Berührung des flüssigen Stahls mit der Kokille bildet sich zunächst sofort eine dünne Schale, die infolge ihrer geringen Stärke und des ferrostatischen Druckes des flüssigen Stahls an der Kokillenwand anliegt und unter laufender plastischer Verformung an dieser entlang gleitet. Sobald jedoch die Strangschale durch weitere Abkühlung, Wandstärkenzunahme und Festigkeitssteigerung in der Lage ist, dem ferrostatischen Druck standzuhalten, beginnt sie, sich durch die Schwindung von der Kokillenwand abzuheben. Dieses Abheben erfolgt aber nicht gleichzeitig über den gesamten Umfang, sondern zunächst bei sonst gleichen Verhältnissen in jenen Umfangsbereichen mit dem kleinsten Krümmungsradius. Bei z. B. Quadrat-, Rechteck-und Flachquerschnitten sind mit den Ecken die Umfangsbereiche des ersten Abhebens der Strangschale eindeutig gegeben.
Die ebenen Seitenflächen heben sich erst später oder überhaupt nicht ab, so dass in diesem letzten Falle zumeist Rollenkäfige oder Schürzen zur weiteren Stützung der Strangschale ausserhalb der Kokille erforderlich sind. Bei Rundsträngen hingegen müsste daher bei idealer Gleichmässigkeit aller Einflüsse ein gleichmässiges Abheben der Strangschale über den gesamten Umfang des Stranges erfolgen, weil der Krümmungsradius über den gesamten Umfang gleich ist. Diese Gleichmässigkeit der Einflüsse ist jedoch in der Praxis nicht erzielbar. Geringe Ungleichheiten der Kokille, der Abkühlung der Strangschale oder Schwankungen des einfallenden Giessstrahles, sowie Verlagerungen des Stranges durch die Führungen oder durch ungleichmässige Kühlung in der Nachkühlstrecke bewirken, dass die Strangschale sich zunächst nur an einigen Umfangstellen abhebt.
Weil dies aber bereits durch sehr geringe Ungleichmässigkeiten bewirkt wird, kommt es meist vor, dass die Stellen des ersten Abhebens während ein-und desselben Abgusses mehrmals wechseln, wobei sich auch die Anzahl der sich zuerst abhebenden Stellen, die meist zwischen 2 und 5 liegt, ändern kann.
Durch das ungleichmässige Abheben der Strangschale von der Kokillenwand erhält man beim Austritt des Rundstranges aus der Kokille eine Strangschale ungleicher Dicke. Bei der weiteren Abkühlung durch aufgespritzte flüssige Kühlmittel wachsen die Transkristallite ungefähr senkrecht zur Erstarrungsfront weiter und man erhält ähnlich wie bei Vier- oder Mehrkantblöcken Schwächezonen an jenen Stellen, an denen zwei Erstarrungsfronten aneinanderstossen. Diese Schwächestellen führen jedoch insbesondere bei Rundsträngen leicht zu Innen- oder sogar Aussenrissen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Fehler möglichst zu vermeiden und die Herstellung einwandfreier Rundstränge sicherzustellen. Erreicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass der Strang nach dem Verlassen der Kokille zunächst eine Zone milder Kühlung, vorzugsweise reiner Luftkühlung, und erst dann eine Zone starker Flüssigkeitskühlung durchläuft, oder dass der Strang nach dem Verlassen der Kokille zunächst eine Zone starker Flüssigkeitskühlung, hierauf eine Zone milder Kühlung, vorzugsweise reiner Luftkühlung, und schliesslich wieder eine Zone starker Flüssigkeitskühlung durchläuft.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich die Unterschiede in der Dicke der Strangschale, die beim Austritt des Stranges aus der Kokille am Strangumfang entlang vorhanden sind, weitgehend àusgleichen, wenn die Direktkühlung des Stranges in der sogenannten Nachkühlstrecke nicht mit voller Stärke einsetzt, sondern wenn mit einer milden Kühlung, vorzugsweise Luftkühlung, begonnen wird. Sind jedoch z. B. infolge
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hoher Giessgeschwindigkeiten oder besonders kurzer Kokillen Strangdurchbrüche zu befürchten, weil die Strangschale beim Verlassen der Kokille noch zu dünn ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Strang unmittelbar nach der Kokille mit Hilfe von Spritz- oder Sprühwasser kräftig zu kühlen und erst dann die Ausgleichsstrecke milder Kühlung vorzusehen.
Die Strecke dieser kräftigen Kühlung soll jedoch nicht länger als die Kokillenlänge sein, weil sonst die ausgleichende Wirkung der milden Kühlung beeinträchtigt wird.
Weiters hat es sich herausgestellt, dass die optimale Länge der Zone milder Kühlung von der Kokillenlänge abhängig ist, u. zw. soll diese Zone ein-bis zweimal so lang wie die Kokille sein. Ist diese Zone kürzer als die Kokillenlänge, kommt ihre ausgleichende Wirkung noch nicht voll zur Geltung. Übersteigt sie jedoch den zweifachen Betrag der Kokillenlänge, bedeutet dies eine unnötige Verlängerung der Nachkühlstrecke und somit eine Vergrösserung der gesamten Anlage.
Beste Ergebnisse in bezug auf Homogenität der Rundstränge werden jedoch dann erzielt, wenn auch die übrigen bekannten Erkenntnisse über das Stranggiessen hochschmelzender Legierungen beachtet werden.
Insbesondere wird auf die richtige Bemessung der Kokillenlänge im Zusammenhang mit der Kokilleninnenwandtemperatur hingewiesen, weil durch zu niedrige Kokilleninnenwandtemperaturen ein besonders frühzeitiges Abheben der Strangschale bewirkt wird und zu lange Kokillen Ungleichmässigkeiten in der Ausbildung der Strangschale begünstigen.
Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich von den bekannten Verfahren zur Kühlung des erstarrenden Stranges in der Nachkühlstrecke. Die bekannten Verfahren beinhalten fallweise zwar auch die Unterteilung der Nachkühlstrecke in Zonen verschiedener Kühlintensität, jedoch nimmt hiebei die Kühlintensität mit zunehmendem Abstand von der Kokille entweder kontinuierlich oder stufenweise ab. Bei den bekannten Verfahren ist somit die Zone milder Kühlung am Ende der Kühlstrecke angeordnet, wo sie die erfindungsgemässe Wirkung nicht mehr hervorrufen kann, weil dort der Strang schon zu weitgehend erstarrt ist. Die bekannten Kühlzonen lassen sich also erst im Anschluss an die erfindungsgemässen Zonen anwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Giessen von Rundsträngen aus hochschmelzenden Metallen oder Legierungen, insbesondere Eisen- und Stahllegierungen, wobei ein Teil der Erstarrung des gegossenen Stranges ausserhalb der Kokille durch Aufspritzen flüssiger Kühlmittel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang nach dem Verlassen der Kokille zunächst eine Zone milder Kühlung, vorzugsweise reiner Luftkühlung, und erst dann eine Zone starker Flüssigkeitskühlung durchläuft.
2. Verfahren zum Giessen von Rundsträngen aus hochschmelzenden Metallen oder Legierungen, insbesondere Eisen- und Stahllegierungen, wobei ein Teil der Erstarrung des gegossenen Stranges ausserhalb der Kokille durch Aufspritzen flüssiger Kühlmittel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang nach dem Verlassen der Kokille zunächst eine Zone starker Flüssigkeitskühlung, hierauf eine Zone milder Kühlung, vorzugsweise reiner Luftkühlung, und schliesslich wieder eine Zone starker Flüssigkeitskühlung durchläuft.