Verfahren und Maschine zum Stranggiessen von Metall a Gegenstand des Patentes ist ein Verfahren zum Stranggiessen von Metall in einer Giess form, gemäss welchem dem Einlassende der Form geschmolzenes Metall und ein gasför miges Medium zugeführt wird, das Metall während seiner Bewegung durch die Form gekühlt, und zum Erstarren gebracht wird und danach am Auslassende aus der Form. ge zogen wird.
Ein weiterer Gegenstand des Patentes ist eine Maschine zur Durchführung des neuen Verfahrens mit einer Giessform, mit Mittel zum Zuführen von Luft der Form am Ein lassende derselben, mit einer das Auslassende der Form umgebenden Kammer, welche in Abstand von der Form eine Öffnung zum kon tinuierlichen Durchziehen des Stranges auf weist, mit Dichtmittel zum Abdichten des Stranges an einer in Abstand von der Form zwischen dieser und der Öffnung liegenden Stelle, mit zwischen dieser Dichtungsstelle und der Form angeordneten Mitteln zur Erzeu gung eines Unterdruckes.
Beim Stranggiessen von Metallen wird ge schmolzenes Metall unter stetigem Druck einem Ende einer Giessform zugeführt, in der es sogleich erstarrt, so dass das Metall aus dem andern Ende der Giessform herausgezogen werden kann, wobei genügend Wärme aus dem Metall während des Durchlaufens der Form abgeleitet wird, um eine erstarrte Aussenhülle von mindestens so grosser Dicke zu bilden, dass der hydrostatische Druck des gesamten ge- sehmolzenen Metalles innerhalb der Hülle auf rechterhalten wird. Es ist nicht notwendig, dass das Gussstück bei seinem Austritt aus der.
Giessform aus seinem gesamten Querschnitt erstarrt ist. Die Giessform wird gewöhnlich mit Wasser gekühlt, und es erfolgt ausserdem eine zusätzliche Kühlung des Gussstückes mit Wasserstrahlen usw. beim Austritt des Guss- Stückes aus der Giessform.
Die Betriebsverhältnisse, denen das Metall während des Durchlaufes der Giessform unter worfen ist, sind bestimmend für die Güte des Giessmetalles, das heisst seines Kristallgefüges, seiner Porenfreiheit und seiner Oberflächen eigenschaften. Diese Betriebsverhältnisse sind ausserdem von massgebender Bedeutung für die Abfuhr der Wärme ans der Giessform, die ihrerseits wieder die Giessgeschwindigkeit oder die Herstellungsgeschwindigkeit bestimmt.
Jede Verbesserung in diesen Betriebsverhält nissen hat daher eine Verbesserung in der Güte des Gussmetalles oder eine Verbesserung in der Giessgeschwindigkeit oder in beiden Be triebsverhältnissen zur Folge, was von grösster Wichtigkeit für die industrielle Herstellung ist.
Zweck der Erfindung ist nun, ein Verfah ren und eine Maschine zu schaffen, welche die Verbesserung der- Güte der Giesserzeugnisse und eine Erhöhung der Giessmenge ermöglicht.
Kennzeichnend für das neue Verfahren ist, dass- am Auslassende der Form Vakuum angewandt wird, um die Reduktion des atmo sphärischen Druckes durch die ganze Länge der Form und das Strömen des Mediums durch die Form zwischen derselben und dem Metall zu bewirken.
Die Maschine zeichnet sich nach der Erfin dung dadurch aus, dass die Dichtungsmittel ein eine zur Durchführung des Stranges be stimmte von einer Kante begmenzte Öffnung aufweisendes Dichtungsorgan umfassen, sowie zur Ausfüllung des zwischen der Kante und dem Strang verbleibenden Spaltes mit Flüs sigkeit dienende Organe.
Eine beispielsweise Ausführungsform "des Verfahrens nach der Erfindung wird nach folgend an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemässen Maschine dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht der Maschine, Fig. 2 einen Teilschnitt der Maschine auf einer Mittelebene, Fig. 3 einen Teilschnitt der Maschine in einem vergrösserten Massstab, Fig. 4 eine Stirnansicht nach Linie 4-4 der Fig. 2 im grösseren Massstab wie Fig. 2,
Fig. 5 eine Stirnansicht der Maschine von der linken Seite der Fig. 1, Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Stirn ansicht, wobei ein Teil der Maschine jedoch eine abweichende Stellung einnimmt, Fig. 7 eine Teildraufsicht des in Fig. 5 dargestellten Teils der Maschine, Fig. 8 eine -Seitenansicht einer Hilfsvor richtung, die zu Beginn des Arbeitens der Maschine verwendet wird, und Fig. 9 einen halbschematisch dargestellten Schnitt, der die Lehren der Erfindung erläu tert.
Beim Stranggiessen bildet das flüssige Metall, das an dem einen Ende der Giessform eingeführt wird, ein Flüssigkeitsbett, das sich über die gesamte Querschnittsfläche der Giess form erstreckt und mit der kalten Umfangs wand der Giessform in Berührung liegt.
Durch die Berührung mit der kalten Giessformwand kühlt sich das Metall ab und beginnt zu eisstarren. Bei der Bewegung des abgekühlten Metalles an der Giessformwand erhöht sich die Dicke des erstarrten Metalles, bis eine Hülle von solcher Festigkeit geformt ist, dass sie den hydrostatischen Druck des geschmolzenen DZe- talles aufnimmt. An diesem Punkt beginnt bei fortgesetzter Kühlung das Zusammenziehen der Hülle.
Bei diesem Schrumpfen der Hülle bleibt zwischen Giessformwand und Hülle ein schmaler Zwischenraum.
Dieser Vorgang ist schematisch in Fig. 9 dargestellt, in der das geschmolzene Metall ständig in das eine Ende der wassergekühlten Giessform 1 beispielsweise über den Einlass \2 eingeführt wird, während das erstarrte Metall ständig. aus dem andern Ende der Giessform Herausgezogen wird. Die Erstarrung des in Berührung mit der kalten Giessformwand befindlichen Metalles beginnt nahe der Ober fläche des aus geschmolzenem Metall bestehen den Bettes oder Lagers.
Das erstarrte Metall nimmt allmählich an Dicke zu, bis ungefähr bei P die erstärrte Hülle eine solche Festigkeit erreicht hat, dass sie den hydrostatischen Druck des in ihr befindlichen flüssigen Me talle- aufnimmt. An dieser Stelle beginnt ein Zusammenziehen und ein Schrumpfen der Hülle von der Giessformwand weg, so dass zwischen Hülle und Wand ein Schrumpfrauen S bleibt.
- Bei den üblichen Stranggiessverfahren ist dieser Schrumpfraum mit ruhender Luft ge füllt, die als Wärmeisolator dient und die Übertragung von Wärme aus dem Metall auf die Giessform verzögert, das heisst, wenn die Berührung zwischen dem Metall und der Griess form infolge der Schrumpfung der Hülle ver lorengeht, hört die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung auf. Es bleibt zwar noch eine MTärmeübertragung durch Wärmestrahlung bestehen, doch ist die Gesamtgrösse der Wärme übertragung wesentlich verringert.
Zweckmässig wird der innerhalb des Schrumpfraumes befindliche Luftdruck auf einen wesentlich unter Aussenluftdruck lie gende Druekhöhe vermindert. Dies hat, wie später noch euläutert, gute Wirkungen, die die Herstellung von besseren Gussstücken und auch eine Produktionserhöhung ermöglichen. Wie in Fig. 9 dargestellt, ist eine am untern Ende der Giessform befindliche Kammer 3 am Boden von einer biegsamen Dichtung 4 aus Kautschuk oder einem andern geeigneten 1@Iaterial abgedichtet, die an dem die Giess form verlassenden Gussstück um dessen ge Samte Umfangsfläche anliegt.
Die Kammer 3 ist über die Rohrleitung 5 mit einer Vakuum pumpe oder einer andern Unterdruckquelle verbunden. Gewünschtenfalls kann das obere Ende der Giessform beispielsweise von einer bie.samen Hülse 6 umgeben sein, die sich von der Oberseite der Giessform zu dem den ge schmolzenen Metallvorrat enthaltenden Behäl ter P erstreckt. Der Behälter 7 weist eine von einem Ventil 8 gesteuerte Zuleitung auf. Das Ventil S kann geschlossen werden, wobei in diesem Falle der innerhalb des Behälters 7 befindliche Druck sich mit dem in der Kam mer 3 und dem Schrumpfraum S befindlichen Unterdruck ausgleicht.
Das Ventil 8 kann aber auch geöffnet werden, um Luft einzu lassen, oder das Ventil kann mit einem Vorrat an inertem Gas, beispielsweise Propan, Stick stoff, Argon und dergleichen verbunden wer den, um eine Oxydation zu verhüten. Wird das Ventil 8 geöffnet, um Luft oder Gas ein zulassen, so versucht der in der Kammer 3 und dem Schrumpfraum S aufrechterhaltene Unterdruck Luft oder Gas an dem Flüssig keitslager vorbei anzusaugen, so dass beim Be trieb ein Luftstrom oder ein Gasstrom in den Schrumpfraum strömt. Die biegsame Hülse *6 ermöglicht gewünschtenfalls eine Auf- und Abbewegimg der Giessform.
Die Aufrechterhaltilng von Unterdruck in dem Schrumpfraum hat mehrere erwünschte und vorteilhafte Ergebnisse. Die nachstehende Aufzählung hat nichts mit der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit zu tun.
1. Der Unterdruck begünstigt die Schmie rung der Giessform-wand. Es ist seit langem erkannt worden, dass es zu einem erfolgreichen Stranggiessen sehr wichtig ist, die Giessform wand zu schmieren, und nicht nur die Rei bung zwischen Gussstrang und Giessformwand zu vermindern, sondern auch ein Anhaften des geschmolzenen Metalles an der Giessformwand zu verhüten. Gewöhnlich wird ein Schmier mittel, beispielsweise Öl, Fett oder Graphit nahe der geschmolzenen Metallfläche vorge sehen.
Wenn die Fläche mit der eingefangenen Luft oder der verhältnismässig ortsfesten Luft in Berührung kommt, brennt ein grosser Teil des Schmiermittels ab, jedoch erreichen ein zelne Abschnitte die kalte Giessformwand und bilden einen Film, der von dieser kalten Wand geschützt wird. Der Film verteilt sich nach unten zwischen dem geschmolzenen Metall und der Giessform und bildet eine Schmiermittel schicht zwischen dem geschmolzenen Metall und der Giessform. Dies ist richtig in der Theorie, jedoch lässt die Praxis sehr viel zu wünschen übrig. Aus verschiedenen Gründen bildet das Schmiermittel nicht den gewünsch ten Film, oder der Film ist nicht geschlossen oder er ist zu dünn, so dass das Metall an der Wand haftet.
Wie in Fig. 9 dargestellt, kaum das Schmiermittel in einem Durchlass 9 in die Giessform eingeführt werden und bewegt sich dann in den an der Kante des flüssigen Metall bettes befindlichen Meniskus. Durch Auf rechterhalten des Unterdruckes im Schrumpf raum und durch die Bewegung der Luft in dem Raum wird eine Abwärtsbe-#vegimg des Schmiermittels hervorgerufen, so dass also die Schmierung der OTriessformwand wesentlich verbessert wird.
2. Der Unterdruck entfernt schädliches Gas. Für die Entwicklung von Gas gibt es zwei Quellen, und zwar (1) durch Zersetzung des Schmiermittels, und (2) Freigabe von ein geschlossenem Gas beim Erstarren des Me- talles. Die erste Ursache hat oft fehlerhafte Oberflächen zur Folge, während die letzter wähnte Ursache eine Porosität ergibt. Beide Erscheinungen sind unerwünscht. Durch Ent fernen derartiger Gase kann die Güte der Gussstücke verbessert werden.
3. Der Unterdruck entfernt den Kohlen stoff, der sonst in das Gussstück eingebettet wird. Beim Zersetzen oder beim Zerfallen von Teilen des Schmiermittels bleibt manchmal ein Niederschlag von Kohlenstoff, der sich an der Giessformwand sammelt. Gelegentlich werden diese Niederschläge in das Gussstück einge bettet, was sehr unerwünscht ist.
Das Auf rechterhalten von Unterdruck und das Vor handensein einer Luft-, Gas- oder andern Strö- mungsmittelbewegung im Schrumpfraum S entfernt derartige Kohlenstoffniederschläge.
4. Der Unterdruck erhöht die Geschwin digkeit der Wärmeableitung, und zwar (1) durch das erhöhte Ableiten von Wärme mit tels des den Schrumpfraum S durchströmen den Luft- oder Gasstromes und (2) das er- hö4te Ableiten von Wärme infolge einer er höhten oder verlängerten Berührung zwischen C'sussstrang und Giessformwand. Hinsichtlich (1) ist offensichtlich, dass die Bewegung von kalter Luft, Gas oder einem andern Strö mungsmittel, das in den Schrumpfraum ein gesaugt wird, Wärme aufnimmt und abführt, die bei dem Abströmen dieser Luft,
dieses Gases oder dieses Strömungsmittels zerstreut wird. Hinsichtlich (2) sei erwähnt, dass die Druckverminderung in dem Schrumpfraum die gleiche Wirkung wie eine Erhöhung des hydrostatischen Druckes des flüssigen Metall es hat. Bei dieser Druckverminderung ist daher eine längere Zeit erforderlich, ehe die Hülle die gewünschte Festigkeit erhält. Die Hülle bleibt daher mit der Giessformwand länger in Berührung, so dass auch eine schnellere Wärmezerstreuung aus dem Metall erfolgt.
Die Grösse der in dem Schrumpfraum auf rechtzuerhaltenden Druckverminderung hängt von den Ergebnissen ab, die erzielt werden sollen. Auch die in dem Behälter 7 aufrecht zuerhaltenden Betriebszustände können in gewünschter Weise verändert werden. Im all gemeinen gilt: Je grösser die Druckverminde rung im Schrumpfraum, desto günstiger die Ergebnisse. Das Schliessen des Ventils 8 er leichtert die Aufrechterhaltung von Unter drucken. Das Öffnen des Ventils \ermöglicht den Zustrom von Luft, Gas oder andern Strö mungsmitteln zum Schrumpfraum, wodurch die Schmierung erleichtert wird.
Die Zufüh rung von inertem reduzierendem Gas, bei- spiels-weise Propan, Stickstoff, Argon und der gleichen, schützt gegen Oxydation. Die Aus wahl der Betriebsverhältnisse hängt daher von den während des Giessvorganges zu erreichen den Zielen ab.
In den Fig. 1 bis 8 ist eine praktische Aus führungsform der Erfindung dargestellt, die bei industriellen Str anggussverfahren als ge eignet befunden und verwendet worden ist. Die in den Fig. 1 bis 8 dargestellte Vorrich tung ist eine sogenannte -#ATaagrecht-Strang- gussmaschine, in der die Giessform nicht senk recht, wie in Fig. 9, sondern waagrecht liegt.
Die Maschine zum Stranggiessen von Metall hat ein Gestell 10, auf dem ein Vorratsbehäl ter 12, ein Giessformaufbau 13 und eine ange triebene Abzugsvorrichtung 14 ausgerichtet aufgestellt sind. Der Giessformaufbau 13 hat eine lange, waagrecht liegende Giessform 15. In einem Warmhalteofen 16 wird das Metall, das vorher geschmolzen und auf eine ge wünschte Zusammensetzung gebracht ist, wäh rend der Verwendung in einem geschmolzenen Zustand gehalten.
Der Ausfluss des geschmol zenen Metalles aus dem Warmhalteofen 16 kann entweder selbsttätig oder von Hand über einen Verschluss gesteuert werden, um einen Vorrat und eine genügende Standhöhe des -geschmolzenen Metalles in dem Vorratsbehäl ter 12 zu halten, aus dem das Metall für ge wöhnlich in die Giessform 15- .fliesst. In der Darstellung wird zum Überleiten des ge schmolzenen Metalles aus dem Warmhalteofen 1.6 zum Vorratsbehälter 12 eine Rinne 17 ver wendet.
Das geschmolzene Metall aus dem Vorratsbehälter 12 fliesst in das eine Ende der Giessform 15 und tritt aus dem andern Ende der Giessform als ein erstarrtes Strang gussstück 18 heraus, das von den angetriebe nen Zugwalzen 19 und 20 erfasst wird, die beim ständigen Abziehen des Strangguss- stückes aus der Giessform helfen.
Der hier dargestellte und verwendete Vor ratsbehälter 12 hat, ein verhältnismässig schweres, aus Metall bestehendes Aussenge häuse 22 mit Seitenwänden 23, Stirnwänden 24 und eine Bodenwand 25. Aus den Stirn wänden 24 ragen ausgerichtete Zapfen 26 in entgegengesetzten Richtungen nach aussen. Das Aussengehäuse 22 kann beispielsweise aus Gusseisen oder aus Stahl bestehen. Das Ge- hause wird auf dem Gestell 10 von Lagerkon solen 27, 28 an gegenüberliegenden Enden ge tragen.
Die Lagerkonsolen 27, 28 weisen Lager 29, 30 auf, in denen die ausgerichteten Zapfen 26 gelagert sind, um den Vorratsbehälter 1.2 so zu tragen, dass er Kippbewegungen zwi- sehen der aufrechten Stellung und der Aus giessstellung ausführen kann, wie sie in den Fig. 5 bzw. 6 dargestellt sind. Kappenscheiben 32 und 33, die an den Enden der Zapfen 26 beispielsweise mittels Kopfschrauben 34 lösbar befestigt sind, halten die Lagerkonsolen 27, 28 in ihrer zusammengebauten Stellung auf den Zapfen 26.
Um den Vorratsbehälter 12 der Giessform 15 gegenüber einzustellen und ein Einschieben und Zurückziehen der Düse 35 des Vorrats behälters 12 dem Stirnende der Giessform 15 gegenüber zu ermöglichen, haben die Lager konsolen 27, 28 Fussplatten 36 und 37 mit in Längsrichtung sich erstreckenden, ausge richteten, in ihren untern Flächen befind- liehen Nuten 38 und 39, die über ausgerich tete Tragblöcke 40 und 42 des Gestelles 10 passen und längs dieser Tragblöcke gleiten können. Die Stellung des Vorratsbehälters 12 wird von einer Spindel 43 bestimmt, deren (,' ewinde in eine am Gestell 10 befestigte orts feste Konsole 44 eingreift.
Das Aussenende der Spindel 43 trägt ein Handrad 45, mit. dem die Spindel gedreht werden kann. Am andern Ende der Spindel befindet sich ein Kopf 46, der in eine im Ende des Zapfens 26 vorhan dene Ausnehmung 47 eingreift und an der Innenfläche der Deckscheibe oder Kappen seheibe 32 anliegt.
Bei der dargestellten Ausführung wird die Notwendigkeit, Wärme dem Vorratsbehälter 12 von einer äussern Quelle, beispielsweise Heizelementen, zuzuführen, dadurch vermie den, dass Grösse und Fassungsvermögen des Vorratsbehälters dem Metallverbrauch des Stranggiessverfahrens entsprechend gewählt werden, so dass das Metall aus dem Warm halteofen 1.6 nicht im Vorratsbehälter 12 bis zum Erstarren zurückgehalten wird, und dass ausserdem Isolierwände 48 und eine Boden wand 49 aus hoch widerstandsfähigem Mate- rial die Wände und Bodenwand des Gehäuses 22 bekleiden.
Die Düse 35 ist innerhalb eines Flansches 50 auf der Deckscheibe 33 befestigt und ragt aus der nahe der Giessform 15 ge legenen Stirnseite des Vorratsbehälters koaxial zu den Drehzapfen 26 vor und erstreckt sich auch in ausgerichteten Öffnungen 52 und 53 des Aussengehäuses 22 und der isolierenden Innenwand 48 so weit, dass sie mit der Innen fläche dieser Isolierwand fluchtet. Bei diesem Aufbau der Düse und ihrer zugehörenden Teile kann die Düse aus dem. Vorratsbehälter zwecks Säuberung oder Ersatzes dadurch ent fernt werden, dass die Kopfschraube 34 ab geschraubt, die Deckscheibe 33 an ihrer Stelle gehalten und die Düse aus dem Vorratsbehäl ter 12 mit der Deckenscheibe 33 und ihrem zugehörenden Flansch 50 herausgezögen wird.
Da die Düse koaxial zu den Drehzapfen 26 aufgestellt ist, kann der Vorratsbehälter 12 in seine Ausgussstellung geschwungen werden, wobei die Düse in Verbindung mit der Giess form bleibt.
Die Düse 35 (Fug. 2 und 3) besteht aus einem Rohr 54 aus wärmeisolierendem und wärmefestem Material, das sich aus einer Stel lung, in der das Rohr mit der Innenfläche der wärmeisolierenden und wärmefesten Wand des Vorratsbehälters 12 fluchtet, zu einer Stel lung erstreckt, die innerhalb des Flansches 50 der Deckenscheibe 33 liegt, wobei diese Stelle verhältnismässig nahe dem vorspringenden Ende dieses Flansches liegt. Eine Spitze 55 aus wärmeisolierendem schwer schmelzendem Material grenzt an das Ende des Rohres 54 innerhalb des Flansches 50 an und hat eine nach aussen gebogene Endfläche 56, die das Ende des Flansches 50 überlappt und mit dem Umfang des Flansches 50 fluchtet.
Ausserdem ist am Ende- der Düse eine Fläche vorgesehen, die glatt gebogen ist und über die das ge schmolzene Metall aus der Düse in den Giess raum der Giessform 15 fliesst. Dieser Teil ver hütet die Berührung des geschmolzenen Me- talles mit dem Endabschnitt des Metall flansches 50. Aussenliegende Ringabschnitte 57 (Fug. 3) sind am Ende des Flansches 50 vor gesehen und dienen als Lagerflächen, die mit der Innenfläche der Giessform 15 in terüh- rung stehen. Fig. 3 zeigt auch, dass die Innen fläche der Düse 35 zum vorspringenden Ende der Düse kegelförmig nach aussen verläuft.
Dieser Kegel bewirkt nicht nur eine Unter teilung des Stromes aus geschmolzenem Metall, wenn der Vorratsbehälter am Ende eines Stranggussvorganges ausgeschüttet wird, son dern erleichtert auch das Abnehmen einer ver hältnismässig dünnen Metallschicht, die beim Ausschütten des Vorratsbehälters möglicher weise in der Düse erstarrt oder die unter un gewöhnlichen Umständen auftritt.
Bei der dargestellten Ausführung ist an der Seitenwand des Gehäuses 22 ein Gegen- gewicht 58 über Arme 59 befestigt, und zwar in einem Abstand von der Seitenwand des Behälters; die der Wand gegenüberliegt., zu der der Behälter beim Ausgiessen geschwenkt wird. Ein Stützfuss 60 ist an der Aussenseite des Aussengehäuses 22 befestigt und legt sich an die obere Fläche des Gestelles 10, um den Behälter in seiner aufrechten Stellung (Fig. 5) zu stützen. Ein mittels eines Handgriffes 63 von Hand bewegter Halteriegel 62 wird von dem Ende des Gehäuses 22 nahe dem Gegen gewicht 58 von einer Konsole 64 getragen.
Dieser Riegel wird in Eingriff mit einer von den Endkonsolen 66 getragenen Schiene 65 gebracht, um den Behälter 22 in seiner auf rechten Normalstellung zu verriegeln und ein unbeabsichtigtes Kippen des Behälters in seine Ausschüttstellung zu verhüten. Handgriff 63 und Gegengewicht 58 können zum Anfassen bei der von Hand erfolgenden Schwenkung des Behälters zwischen Normalstellung und Ausgiessstellung dienen. ..
Der Giessformaufbau 13 (Fig. 2) weist ausser der Giessform 15 einen aus Metall be stehenden Aussenmantel 67 auf, der die Aussenseite der Giessform 15 in einem Abstand umgibt und der parallel zur Giessform liegt sowie sich praktisch über die gesamte Länge der Giessform erstreckt. Der Mantel 67 kann an der Giessform mittels eines Stirnringes 68 am Düsen- oder Einlassende der Giessform und mittels einer Endkappe 69 am gegen überliegenden Ende der Form befestigt wer- den. Die Kappe 69 weist einen ringförmigen Sammelkanal 70 auf.
Der Mantel 67 wird nahe seinen entgegengesetzten Enden von Lagern 72 und 73 umgeben, die den Giessformaufbau auf dem Gestell 10 tragen.
Zum Kühlen der Giessform 15 weist der Giessformaufbau mehrere Rohrleitungen 74 auf, die auf der Innenseite des Mantels 67 in Umfangsriehtung verteilt sind und sieh vom Endring 68 zur Endkappe 69 erstrecken. Ausserhalb des Endringes 68 sind die Leitun gen 74 von Endkappen 75 geschlossen, wäh rend die gegenüberliegenden Enden der Lei tungen 74 mit dem Sammelkanal 70 in Ver bindung stehen. Eine Zuführleitung 76 ist in den Umfang der Endkappe 69 eingeschraubt und steht mit dem Sammelkanal 70 in Verbin dung, um Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, den Rohrleitungen 74 zuzuführen.
Zur wirksamen und kräftigen Kühlung mit einer Mindest menge an Wasser hat jede Rohrleitung 74 mehrere Sprühdüsen 77, die miteinander aus gerichtet sind und in Längsrichtung auf Ab stand stehen. Die Düsen sind zur Aussenfläche der Giessform 15 gerichtet. Der Abstand der Leitungen 74 um die Giessform. 15 und der Längsabstand der Düsen 77 auf den Leitun gen ist so gewählt, dass die gesamte Giess formfläche mit dem zu versprühenden Kühl mittel bedeckt wird. Die Ableitung des Kühl mittels auf den Mantel erfolgt über mehrere in der untern Fläche des Mantels befindliche Durchlässe 78. Das Kühlmittel fliesst über diese Durchlässe in eine Auffangschale 79 und von dort zu einem Abzugsrohr 80.
Die Grösse der Kühlung kann natürlich dadurch geregelt werden, dass der Zustrom des Kühl mittels in der Zuführleitung zu den Rohr leitungen 74 und den Düsen 77 geregelt wird.
Zur wirksamen und leistungsfähigen Wärmeübertragung über die Wand der Giess form 15 besteht die Giessform aus einem zylin drischen Kupferrohr mit einer Wandstärke genügender Festigkeit, beispielsweise von 12;5 mm Dicke zum Stranggiessen von Alumi nium mit einem Aussendurchmesser von etwa 50 bis 75 mm.
Um die richtige Verschleiss festigkeit zu erzielen und der Innenfläche der Giessform 15 den richtigen Oberflächenglanz zu geben, wird die Innenfläche des Kupfer- zyiinders nicht nur auf genaue Grösse geräumt und poliert, sondern die Innenfläche wird auch mit Chrom plattiert und dann gehohnt Lind poliert, um eine verschleissfeste Ober fläche zu erzielen, die beispielsweise eine Dicke von 0,1 mm hat.
Ausser einem Polieren der Innenfläche der Giessform zur Herstellung eines guten Oberflächenfinish auf den in der Giessform erzeugten Gussstücken und zur Verminderung der Reibung sowie der Haftneigung des Giessmetalles an der Giessformfläche wird die Innenfläche der Giessform geschmiert. Zn diesem Zwecke wird während des Giessvorganges von Zeit zu Zeit auf die innere Umfangsfläche der Giessform eine abgemessene Schmiermittelmenge am Einlass ende der Giessform aufgebracht.
Bei der dar gestellten Ausführung durchsetzt eine Schmier mittelleitung 82 radial den Mantel 67 nahe dem Einlassende der Giessform und steht mit einem in der Giessformwand befindlichen Ka nal 83 in Verbindung. Der Kanal 83 mündet in den Giessraum an einer hinter dem Abgabe ende der Düse 53 liegenden Stelle. Von dieser Stelle breitet sieh das Schmiermittel über den Umfang der Innenwand der Giessform aus und kriecht allmählich nach aussen und längs der Giessform, so dass eine wirksame & hmie- rung der Giessformfläche während der Bewe gung des Metalles erfolgt.
Um die Bewegung des Schmiermittels in Längsrichtung der Giessform vom Einlassende zum Auslassende zu unterstützen, und aus andern hier später erwähnten Gründen, wird der Luftdruck am Auslassende der Giessform und innerhalb des Schrumpfraumes vermin dert. Zu diesem Zweck ist am Auslassende der Giessform eine Kammer vorgesehen, die mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht. Ein Gehäuse 84 (Fug. 2 und 3) mit einer zylindrischen Seitenwand 85 und mit Stirn wänden 86 und 87 ist an der äussern Stirn fläche der Endkappe 69 befestigt, wobei eine Dichtung 88 zwischen Endkappe 69 und Stirn wand 86 vorgesehen ist. Fluchtende Öffnun- gen 89 und 90 in den Stirnwänden 8<B>6</B> bzw.
87 sind mit dem Innendurchmesser der Giess form 15 ausgerichtet und sind etwas grösser als dieser Innendurchmesser, so dass das das Auslassende der Giessform 15 verlassende Guss- stück 18 frei die Öffnungen 89 und 90 des Gehäuses 85 durchsetzt. An der Oberseite des Gehäuses ist ein Rohranschluss 92 vorgesehen, der mit dem Innenraum des Gehäuses in Ver bindung stellt und an einer Vaktlump-Limpe angeschlossen werden kann.
An der äussern Stirnwand 87 des Gehäuses 84 und an der Seitenwand 85 des Gehäuses ist ein Einsatz 93 angebracht, der eine Stirn platte 9.1 und einen nach einwärts ragenden Vorsprung sowie eine kegelstumpfförmige Prallplatte 95 aufweist, die konzentrisch zu den Öffnungen 89 und 90 liegt und zum Stirnende der Giessform 15 nach innen kon vergiert. Die Aussenfläche der Stirnplatte 94 _ liegt an der Stirnwand 87 an und hat einen die Öffnung 90 umgebenden Ringkanal 96, der einen Sammelkanal für den Zustrom einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, zu mehreren.
in Umfangsrichtung auf Abstand stehenden Auslasskanälen 97 der Stirnplatte 94 bildet, die so angeordnet sind, dass sie Kühlflüssig keitsstrahlen nach innen zum Gussstück inner halb der Umgrenzungswände der Prallwand 95 senden. Eine Rohrleitung 98 ist in eine Öffnung der Endkappe 87 eingeschraubt und ist mit dem Kanal 96 ausgerichtet. Die Rohr leitung kann an eine unter Druck stehende Kühlflüssigkeit angeschlossen werden.
Der Innendurchmesser des Innenendes der Prallwand 95 ist so gross,. dass er ungefähr dem Durchmesser des das Stirnende der Giess form 15 verlassenden Gussstückes entspricht. Der Abstand zwischen Innenende der Prall wand und Giissstück kann beispielsweise etwa 3 mm betragen.
Die Kühlmittelmenge, die über die Auslasskanäle 97 zugeführt und in den schmalen Raum zwischen Gussstück und Innenende der Prallwand 95 gerichtet. wird, ist so gross, dass -eine wirksame Abdichtung erfolgt, die den in der Öffnung 90 des Aussen endes von Gehäuse 84 längs des Gussstüekes fliessenden nach innen gerichteten Luftstrom so stark begrenzt, dass der verminderte Luft druck in dem die Prallwand 95 umgebenden Raum eine Druckverminderung hervorruft,
die während des normalen Arbeitens der Vor richtung über die gesamte Länge des Giess- raiunes wirksam ist. Da sich die Prallplatte 95 bis nahe zur Wand 86 des Gehäuses und dem Ende der Giessform 15 erstreckt, jedoch von dieser Wand noch etwas auf Abstand steht, wird das zwischen dem Gussstück und der Innenfläche der Prallwand 95 fliessende Kühl mittel um das Ende der Prallwand gelenkt, und zwar infolge des verminderten Drucke auf der Aussenseite der Prallwand,
und Kühl mittel und Kühlmitteldampf werden aus dem Gehäuse 84 über den Rohranschluss 92 und die Vakuumleitung abgeleitet. Unterdruck in dem ausserhalb der Prallwand 95 vorhande nen Gehäuse 84 und die Bewegung der Luft und des Gases aus dem Auslassende der Giess form 15 verhüten ein Einsickern von Kühl mittel in das Auslassende der Giessform.
Das Aufspritzen von Kühlmittel auf das die Giess form verlassende Gussstück und das Ver dampfen des Kühlmittels beim Vorbeiströmen des Kühlmittels an dem Stirnende der Prall wand in den Niederdruckraum bedeutet ein wirksames und ziemlich starkes Kühlen für das nahe Gussstück, und zwar zusätzlich zu dem Kühlen, das durch das Kühlen der Giess form hervorgerufen wird.
Aus dem Gehäuse 84 wird das Gussstück zwischen den Abzugswalzen 19 und 20 hin- durchgeführt,- die einen Teil der Abzugsvor- richtiuig 14 bilden, welche auf dem Gestell 10 im Abstand von dem Auslassende der Giess form und dem Gehäuse 84 aufgestellt ist. Die Abzugswalzen 19 und 20 (Fig. 1) werden von einer Antriebsvorrichtung, z. B. einem Motor 99, angetrieben, der eine Antriebsver bindung mit den Walzen über ein Drehzahl untersetzungsgetriebe 100 und eine Übertra gungsvorrichtung, z.
B. eine Kette 102 hat, die die Kettenräder 103 und 104 des Dreh zahluntersetzungsgetriebes bzw. der Abzieh vorrichtung 14 verbindet. Wenn auch die Ge schwindigkeit des Stranggussvorganges und das Herausziehen. des Gussstückes aus der Giessform wesentlich von dem gegossenen Ma terial und andern Faktoren, einschliesslich des Durchmessers des Gussstückes, beeinflusst wird, kann die Erzeugung eines Aluminium gussstückes eines Durchmessers zwischen 50 mm bis 70 mm mit der dargestellten Vorrichtung bei einer Geschwindigkeit von über 240 em,Ii#Iin. erfolgen.
Zur Erleichterung des Arbeitsbeginns der Stranggussvorrichtung wird eine Metallsehiene 105 aus Stahl oder einem andern Metall hohen Schmelzpunktes verwendet, die im wesent lichen durch Durchmesser des zu giessenden Gussstückes hat. Die Schiene 105 hat einen kegelförmigen und mit Gewinde versehenen Endabschnitt 106, der beim Anlassen der Ma schine von dem Auslassende her in die Giess form eingesetzt wird, so dass der Kegel- und Gewindeabschnitt in einem Abstand vom Stirnende der Düse 36 steht.
Die Schiene 105 hat eine solche Länge, dass das Aussenende der Schiene zwischen den Abzugswalzen 19 und 20 liegt, wenn sich das Kegel- und Gewindeende in der Nähe des Endes der Düse befindet. Mit der in dieser Weise aufgestellten Schiene wer den die Abzugswalzen angelassen und der Vorratsbehälter wird mit so viel geschmolze nem Metall beschickt, dass der Giessvorgang beginnt. Beim Zurückziehen der Schiene 105 bildet sich das' Gussstück und das abgekühlte und ih fester Form befindliche Gussstüelz folgt der Schiene 105 aus der Form zu den Abzugswalzen.
Die Schiene kann nach Aus führung ihrer Aufgabe zum Anlassen des Giessvorganges von dem Ende des Gussstückes abgenommen werden, indem das Schrauben ende aus den entsprechenden Gewindegängen herausgeschraubt wird, die im Anfangsende des Gussstückes zu Beginn des Gussvorganges gegossen worden sind.
Aus der vorstehenden Beschreibung einer Ausführung der Erfindung und ihres Arbeits verfahrens ergibt sich, dass das Verfahren zunz Stranggiessen aus folgenden Stufen besteht: Zuführen von geschmolzenem Metall zum Ein lassende des gradlinigen Gussformraumes einer aus Metall bestehenden Gussform -unter einem solchen Druck oder mit einer solchen Ge- schwindigkeit, dass der Arbeitsabschnitt der Giessform mit Metall gefüllt wird;
Ableiten an Wärme aus dem in der Giessform befind lichen Metall durch geregeltes Kühlen der Aussenfläche der Giessform, um eine Erstar rung des Metalles in der Giessform zu erzielen., und Zurückziehen des Gussstranges aus dein Auslassende der (xiessform. Die Arbeitsleistung und die Eigenschaften des mit der vorstehend beschriebenen Maschine und dein Verfahren Hergestellten Erzeugnisses werden durch das Schmieren der Innenfläche der Giessform ver bessert, wobei das Schmiermittel nahe oder an dem Einlassende der Giessform aufgebracht wird.
Schmiermittel, die zur Verwendung in der Giessform geeignet sind, bestehen aus Rüböl, Rizinusöl, Mineralöl und einem Gemisch von Öl und Graphit. Eine weitere Stufe des Verfahrens, die das Arbeiten der Maschine und die Eigenschaften der in der Maschine hergestellten Gussstränge verbessert, besteht darin, dass der Luftdruck am Einlassende der Giessform so weit und so stark herabgesetzt wird, dass der Unterdruck über die gesamte Länge des Giessforminnenraumes wirkt, uni die hier beschriebenen Ergebnisse zu erzielen.
Die Bewegung der Luft zum Auslassende der Giessform infolge des auf das Gehäuse 84 zur Einwirkung gebrachten Vakuum wird durch das innerhalb der Giessform erfolgende Schrumpfen des Gussstrangmetalles während des Abkü.hlens erleichtert. Die Bewegung der Luft in der Giessform verbessert das Abkühlen des darin befindlielien Metalles.
Das mit dem erfindungsgemässen Verfah ren und der Maschine hergestellte Gussstück hat ein gutes Korngefüge und ist praktisch frei von Löchern und schädlichen Ober flächenfehlern, Rissen oder Hohlräumen. Be sonders das Schmieren der Giessformfl'äche, die in geregelter Weise erfolgende Verminde rung des Luftdruckes innerhalb des Giess raumes während des Giessens sowie die unter den erwähnten Bedingungen erfolgende Küh lung tragen zur Verbesserung der Korneigen schaften des Giessmetalles bei.
Der zwischen der Giessformwand und dem in der Giessform befindlichen Metall während des Giessverfah- rens durchgeführte Luftstrom, oder Gasstrom verbessert nicht nur die Eigenschaft des Giess metalles, sondern regelt den Metallstrom zur Giessform. Schliesslich ist noch darauf hinzu weisen, dass eine Vorrichtung geschaffen wurde, bei der der Beginn und das Stillsetzen des Giessvorganges verhältnismässig leicht aus geführt werden kann.
Method and machine for the continuous casting of metal a The subject of the patent is a method for the continuous casting of metal in a casting mold, according to which the inlet end of the mold is supplied with molten metal and a gaseous medium, the metal is cooled during its movement through the mold, and solidified and then out of the mold at the outlet end. is pulled.
Another object of the patent is a machine for carrying out the new method with a casting mold, with means for supplying air to the mold at the one let end of the same, with a chamber surrounding the outlet end of the mold, which at a distance from the mold has an opening to the continuous Pulling the strand through has, with sealing means for sealing the strand at a distance from the mold between this and the opening point, with means arranged between this sealing point and the mold for generating a negative pressure.
During the continuous casting of metals, molten metal is fed under constant pressure to one end of a casting mold, in which it immediately solidifies so that the metal can be pulled out of the other end of the casting mold, with sufficient heat being dissipated from the metal as it passes through the mold in order to form a solidified outer shell of at least such a large thickness that the hydrostatic pressure of the entire molten metal within the shell is maintained. It is not necessary that the casting when it emerges from the.
The mold has solidified from its entire cross-section. The casting mold is usually cooled with water, and there is also additional cooling of the casting with water jets etc. when the casting emerges from the casting mold.
The operating conditions to which the metal is subjected during the passage of the casting mold are decisive for the quality of the casting metal, that is, its crystal structure, its freedom from pores and its surface properties. These operating conditions are also of decisive importance for the dissipation of heat to the casting mold, which in turn determines the casting speed or the production speed.
Every improvement in these operating conditions therefore results in an improvement in the quality of the cast metal or an improvement in the casting speed or in both operating conditions, which is of the greatest importance for industrial production.
The purpose of the invention is now to create a procedural Ren and a machine which enables the improvement of the quality of the cast products and an increase in the cast quantity.
The new process is characterized by the application of a vacuum at the outlet end of the mold in order to reduce the atmospheric pressure through the entire length of the mold and to cause the medium to flow through the mold between the mold and the metal.
According to the inven tion, the machine is characterized in that the sealing means comprise a sealing member which has an opening defined by an edge to pass through the strand, and organs serving to fill the gap remaining between the edge and the strand with liquid.
An example embodiment "of the method according to the invention is explained below with reference to the drawing, in which an embodiment of the machine according to the invention is shown. It shows: FIG. 1 a front view of the machine, FIG. 2 a partial section of the machine on a central plane 3 shows a partial section of the machine on an enlarged scale, FIG. 4 shows an end view along line 4-4 of FIG. 2 on a larger scale as in FIG.
5 shows a front view of the machine from the left side of FIG. 1, FIG. 6 shows a front view similar to FIG. 5, but with a part of the machine occupying a different position, FIG. 7 shows a partial top view of that shown in FIG Part of the machine, Fig. 8 is a side view of an auxiliary device which is used at the beginning of the operation of the machine, and Fig. 9 is a semi-diagrammatic section illustrating the teachings of the invention.
During continuous casting, the liquid metal that is introduced at one end of the casting mold forms a liquid bed that extends over the entire cross-sectional area of the casting mold and is in contact with the cold peripheral wall of the casting mold.
When it comes into contact with the cold mold wall, the metal cools down and begins to freeze. As the cooled metal moves on the casting mold wall, the thickness of the solidified metal increases until a shell is formed with such strength that it absorbs the hydrostatic pressure of the molten metal. At this point, with continued cooling, the shell will begin to contract.
With this shrinking of the shell, a narrow space remains between the mold wall and shell.
This process is shown schematically in FIG. 9, in which the molten metal is continuously introduced into one end of the water-cooled casting mold 1, for example via the inlet 2, while the solidified metal is continuously introduced. is pulled out of the other end of the mold. The solidification of the metal in contact with the cold mold wall begins near the upper surface of the molten metal bed or warehouse.
The solidified metal gradually increases in thickness until approximately at P the solidified shell has reached such a strength that it absorbs the hydrostatic pressure of the liquid metal in it. At this point, the shell begins to contract and shrink away from the mold wall, so that a shrinkage ridge S remains between the shell and the wall.
- In the usual continuous casting process, this shrink space is filled with still air, which serves as a heat insulator and delays the transfer of heat from the metal to the mold, that is, when the contact between the metal and the semolina form due to the shrinkage of the shell ver The heat transfer by conduction stops. Although heat transfer still remains due to thermal radiation, the overall size of the heat transfer is significantly reduced.
The air pressure located within the shrink space is expediently reduced to a pressure level that is substantially below the outside air pressure. As will be explained later, this has good effects that enable the manufacture of better castings and also an increase in production. As shown in FIG. 9, a chamber 3 located at the lower end of the casting mold is sealed at the bottom by a flexible seal 4 made of rubber or another suitable 1 @ Iaterial, which rests on the casting leaving the casting mold around its entire circumferential surface.
The chamber 3 is connected via the pipeline 5 to a vacuum pump or another vacuum source. If desired, the upper end of the casting mold can be surrounded, for example, by a flexible sleeve 6 which extends from the top of the casting mold to the container P containing the molten metal supply. The container 7 has a feed line controlled by a valve 8. The valve S can be closed, in which case the pressure within the container 7 is balanced with the negative pressure located in the chamber 3 and the shrink space S.
The valve 8 can also be opened to let air in, or the valve can be connected to a supply of inert gas, such as propane, stick material, argon and the like, in order to prevent oxidation. If the valve 8 is opened to allow air or gas in, the negative pressure maintained in the chamber 3 and the shrink space S tries to suck in air or gas past the liquid storage, so that an air stream or a gas stream flows into the shrink space during operation . The flexible sleeve * 6 allows the mold to move up and down if desired.
Maintaining negative pressure in the shrink space has several desirable and beneficial results. The list below has nothing to do with the order of their importance.
1. The negative pressure favors the lubrication of the mold wall. It has long been recognized that for successful continuous casting it is very important to lubricate the mold wall and not only to reduce the friction between the cast strand and mold wall, but also to prevent the molten metal from sticking to the mold wall. Usually a lubricant such as oil, grease or graphite is provided near the molten metal surface.
When the surface comes into contact with the trapped air or the relatively stationary air, a large part of the lubricant burns off, but individual sections reach the cold mold wall and form a film that is protected by this cold wall. The film spreads down between the molten metal and the mold and forms a lubricant layer between the molten metal and the mold. This is correct in theory, but in practice leaves a lot to be desired. For various reasons, the lubricant does not form the desired film, or the film is not closed, or it is too thin for the metal to adhere to the wall.
As shown in Fig. 9, the lubricant can hardly be introduced into a passage 9 in the casting mold and then moves into the meniscus located at the edge of the liquid metal bed. By maintaining the negative pressure in the shrinking space and by moving the air in the space, a downward movement of the lubricant is brought about, so that the lubrication of the mold wall is significantly improved.
2. The negative pressure removes harmful gas. There are two sources for the development of gas, namely (1) through the decomposition of the lubricant, and (2) release of a closed gas when the metal solidifies. The first cause often results in defective surfaces, while the last-mentioned cause results in porosity. Both phenomena are undesirable. By removing such gases, the quality of the castings can be improved.
3. The negative pressure removes the carbon that would otherwise be embedded in the casting. When parts of the lubricant decompose or disintegrate, a deposit of carbon sometimes remains and collects on the mold wall. Occasionally, these precipitates become embedded in the casting, which is very undesirable.
The maintenance of negative pressure and the presence of air, gas or other fluid movement in the shrink space S removes such carbon deposits.
4. The negative pressure increases the speed of heat dissipation, namely (1) by the increased dissipation of heat by means of the air or gas flow flowing through the shrink space S and (2) the increased dissipation of heat as a result of increased or prolonged contact between the strand and the mold wall. With regard to (1) it is obvious that the movement of cold air, gas or some other flow medium that is sucked into the shrinking space absorbs and dissipates heat which, when this air flows out,
that gas or fluid is dispersed. With regard to (2), it should be mentioned that reducing the pressure in the shrinking space has the same effect as increasing the hydrostatic pressure of the liquid metal. With this pressure reduction, therefore, a longer time is required before the casing receives the desired strength. The shell therefore remains in contact with the mold wall longer, so that heat is also dissipated from the metal more quickly.
The size of the pressure reduction to be maintained in the shrink space depends on the results that are to be achieved. The operating states to be maintained in the container 7 can also be changed as desired. In general, the following applies: the greater the pressure reduction in the shrink space, the more favorable the results. Closing the valve 8 makes it easier to maintain sub-pressures. The opening of the valve \ enables air, gas or other fluids to flow into the shrink space, which makes lubrication easier.
The supply of inert reducing gas, for example propane, nitrogen, argon and the like, protects against oxidation. The selection of the operating conditions therefore depends on the goals to be achieved during the casting process.
1 to 8, a practical embodiment of the invention is shown, which has been found to be suitable and used in industrial Str anggussverfahren as ge. The device shown in FIGS. 1 to 8 is a so-called horizontal continuous casting machine, in which the casting mold is not perpendicular, as in FIG. 9, but rather horizontally.
The machine for the continuous casting of metal has a frame 10 on which a Vorratsbehäl ter 12, a casting mold structure 13 and a haul-off device 14 is set up aligned. The mold structure 13 has a long, horizontally lying mold 15. In a holding furnace 16, the metal, which is previously melted and brought to a desired composition, is held in a molten state during use.
The outflow of the molten metal from the holding furnace 16 can be controlled either automatically or by hand via a shutter in order to keep a supply and a sufficient level of the molten metal in the Vorratsbehäl ter 12, from which the metal is usually in the Mold 15- .flows. In the illustration, a channel 17 is used to transfer the ge molten metal from the holding furnace 1.6 to the reservoir 12.
The molten metal from the storage container 12 flows into one end of the casting mold 15 and emerges from the other end of the casting mold as a solidified continuous casting 18, which is gripped by the driven pull rollers 19 and 20, which, when the continuous casting is continuously withdrawn, help piece out of the mold.
The shown and used before storage container 12 has a relatively heavy, metal existing Aussenge housing 22 with side walls 23, end walls 24 and a bottom wall 25. From the end walls 24 protrude aligned pins 26 in opposite directions outward. The outer housing 22 can for example consist of cast iron or steel. The housing is supported on the frame 10 by Lagerkon solen 27, 28 at opposite ends.
The bearing brackets 27, 28 have bearings 29, 30 in which the aligned pins 26 are mounted in order to carry the storage container 1.2 so that it can perform tilting movements between the upright position and the pouring position, as shown in FIGS 5 and 6 are shown. Cap washers 32 and 33, which are releasably fastened to the ends of the journals 26, for example by means of head screws 34, hold the bearing brackets 27, 28 in their assembled position on the journals 26.
In order to set the reservoir 12 of the mold 15 opposite and to allow insertion and retraction of the nozzle 35 of the reservoir 12 to the end of the mold 15 opposite, the bearing consoles 27, 28 foot plates 36 and 37 with longitudinally extending, aligned, grooves 38 and 39 located in their lower surfaces, which fit over aligned support blocks 40 and 42 of frame 10 and can slide along these support blocks. The position of the storage container 12 is determined by a spindle 43, the screw of which engages in a stationary console 44 attached to the frame 10.
The outer end of the spindle 43 carries a hand wheel 45 with. which the spindle can be rotated. At the other end of the spindle there is a head 46 which engages in an IN ANY recess 47 in the end of the pin 26 and see 32 rests on the inner surface of the cover disk or caps.
In the embodiment shown, the need to supply heat to the storage container 12 from an external source, for example heating elements, is avoided by choosing the size and capacity of the storage container according to the metal consumption of the continuous casting process, so that the metal from the holding furnace 1.6 is not is retained in the storage container 12 until it solidifies, and that, in addition, insulating walls 48 and a bottom wall 49 made of highly resistant material line the walls and bottom wall of the housing 22.
The nozzle 35 is fastened within a flange 50 on the cover plate 33 and protrudes from the end face of the storage container, which is close to the mold 15, coaxially to the pivot pin 26 and also extends into aligned openings 52 and 53 of the outer housing 22 and the insulating inner wall 48 so far that it is flush with the inner surface of this insulating wall. With this structure of the nozzle and its associated parts, the nozzle can be made from the. Reservoirs are removed for cleaning or replacement by unscrewing the head screw 34, holding the cover disk 33 in place and pulling the nozzle out of the Vorratsbehäl ter 12 with the cover disk 33 and its associated flange 50.
Since the nozzle is set up coaxially with the pivot pin 26, the storage container 12 can be swung into its pouring position, the nozzle remaining in connection with the casting mold.
The nozzle 35 (Fug. 2 and 3) consists of a tube 54 made of heat-insulating and heat-resistant material, which extends from a position in which the tube is aligned with the inner surface of the heat-insulating and heat-resistant wall of the reservoir 12 to a position , which lies within the flange 50 of the cover disk 33, this point being relatively close to the projecting end of this flange. A tip 55 of heat insulating refractory material adjoins the end of tube 54 within flange 50 and has an outwardly curved end surface 56 which overlaps the end of flange 50 and is flush with the periphery of flange 50.
In addition, a surface is provided at the end of the nozzle that is smoothly curved and through which the molten metal flows from the nozzle into the casting space of the mold 15. This part prevents the molten metal from coming into contact with the end section of the metal flange 50. Outer ring sections 57 (joint 3) are provided at the end of the flange 50 and serve as bearing surfaces which are in contact with the inner surface of the casting mold 15. tion stand. Fig. 3 also shows that the inner surface of the nozzle 35 extends conically outward toward the protruding end of the nozzle.
This cone not only divides the flow of molten metal when the storage container is poured out at the end of a continuous casting process, but also makes it easier to remove a relatively thin metal layer that may solidify in the nozzle or below when pouring out the storage container unusual circumstances occur.
In the embodiment shown, a counterweight 58 is attached to the side wall of the housing 22 by means of arms 59, to be precise at a distance from the side wall of the container; which is opposite the wall, to which the container is pivoted when pouring. A support leg 60 is attached to the outside of the outer housing 22 and rests on the upper surface of the frame 10 to support the container in its upright position (FIG. 5). A holding bar 62 moved by hand by means of a handle 63 is carried by a bracket 64 from the end of the housing 22 near the counterweight 58.
This latch is brought into engagement with a rail 65 carried by the end brackets 66 in order to lock the container 22 in its normal right position and to prevent the container from inadvertently tipping over into its dispensing position. Handle 63 and counterweight 58 can be used to grip when pivoting the container by hand between the normal position and the pouring position. ..
The mold structure 13 (Fig. 2) has in addition to the mold 15 be made of metal outer jacket 67 which surrounds the outside of the mold 15 at a distance and which is parallel to the mold and extends practically over the entire length of the mold. The jacket 67 can be attached to the casting mold by means of an end ring 68 at the nozzle or inlet end of the casting mold and by means of an end cap 69 at the opposite end of the mold. The cap 69 has an annular collecting channel 70.
The shell 67 is surrounded near its opposite ends by bearings 72 and 73 which support the mold assembly on the frame 10.
For cooling the casting mold 15, the casting mold structure has several pipelines 74 which are distributed in the circumferential direction on the inside of the casing 67 and which extend from the end ring 68 to the end cap 69. Outside the end ring 68 the lines 74 are closed by end caps 75, while the opposite ends of the lines 74 are connected to the collecting channel 70 in Ver. A supply line 76 is screwed into the periphery of the end cap 69 and is in communication with the collecting channel 70 in order to supply cooling liquid, e.g. B. water to supply the pipes 74.
For effective and powerful cooling with a minimum amount of water, each pipe 74 has a plurality of spray nozzles 77, which are aligned with each other and stood in the longitudinal direction from. The nozzles are directed towards the outer surface of the casting mold 15. The distance between the lines 74 around the mold. 15 and the longitudinal spacing of the nozzles 77 on the lines is selected so that the entire casting mold surface is covered with the coolant to be sprayed. The cooling agent is diverted onto the jacket via a plurality of passages 78 located in the lower surface of the jacket. The coolant flows through these passages into a collecting tray 79 and from there to a discharge pipe 80.
The size of the cooling can of course be regulated in that the inflow of the cooling means in the supply line to the pipes 74 and the nozzles 77 is regulated.
For effective and powerful heat transfer over the wall of the casting mold 15, the casting mold consists of a cylindrical copper pipe with a wall thickness of sufficient strength, for example of 12; 5 mm thickness for the continuous casting of aluminum with an outer diameter of about 50 to 75 mm.
In order to achieve the correct wear resistance and to give the inner surface of the casting mold 15 the correct surface gloss, the inner surface of the copper cylinder is not only cleared to the exact size and polished, but the inner surface is also plated with chrome and then polished and polished to to achieve a wear-resistant upper surface that has a thickness of 0.1 mm, for example.
In addition to polishing the inner surface of the casting mold to produce a good surface finish on the castings produced in the casting mold and to reduce the friction and the tendency of the casting metal to adhere to the casting mold surface, the inner surface of the casting mold is lubricated. For this purpose, from time to time during the casting process, a measured amount of lubricant is applied to the inner circumferential surface of the casting mold at the inlet end of the casting mold.
In the embodiment presented, a lubricant line 82 radially penetrates the jacket 67 near the inlet end of the mold and is connected to a channel 83 located in the mold wall. The channel 83 opens into the casting space at a point located behind the discharge end of the nozzle 53. From this point the lubricant spreads over the circumference of the inner wall of the casting mold and gradually creeps outwards and along the casting mold, so that an effective lubrication of the casting mold surface takes place during the movement of the metal.
In order to support the movement of the lubricant in the longitudinal direction of the mold from the inlet end to the outlet end, and for other reasons mentioned here later, the air pressure at the outlet end of the mold and within the shrink space is reduced. For this purpose, a chamber that is connected to a vacuum pump is provided at the outlet end of the casting mold. A housing 84 (Fug. 2 and 3) with a cylindrical side wall 85 and end walls 86 and 87 is attached to the outer end face of the end cap 69, with a seal 88 between end cap 69 and end wall 86 is provided. Aligning openings 89 and 90 in the end walls 8 <B> 6 </B> or
87 are aligned with the inside diameter of the casting mold 15 and are somewhat larger than this inside diameter, so that the casting 18 leaving the outlet end of the casting mold 15 freely passes through the openings 89 and 90 of the housing 85. A pipe connection 92 is provided on the top of the housing, which connects to the interior of the housing and can be connected to a Vaktlump Limpe.
On the outer end wall 87 of the housing 84 and on the side wall 85 of the housing, an insert 93 is attached, the end plate 9.1 and an inwardly protruding projection and a frustoconical baffle plate 95, which is concentric to the openings 89 and 90 and to Front end of the mold 15 verged inwardly con. The outer surface of the end plate 94 rests against the end wall 87 and has an annular channel 96 surrounding the opening 90 which has a collecting channel for the inflow of a cooling liquid, e.g. B. water, to several.
Forms outlet channels 97 of the end plate 94 which are spaced apart in the circumferential direction and which are arranged in such a way that they send coolant jets inward to the casting within the boundary walls of the baffle 95. A conduit 98 is threaded into an opening in the end cap 87 and is aligned with the channel 96. The pipeline can be connected to a pressurized coolant.
The inner diameter of the inner end of the baffle 95 is so large. that it corresponds approximately to the diameter of the casting leaving the end of the casting mold 15. The distance between the inner end of the baffle wall and cast piece can be, for example, about 3 mm.
The amount of coolant that is supplied via the outlet channels 97 and directed into the narrow space between the casting and the inner end of the baffle 95. is so large that an effective seal takes place, which in the opening 90 of the outer end of the housing 84 along the cast piece flowing inwardly limited air flow so that the reduced air pressure in the space surrounding the baffle 95 a Causes pressure reduction,
which is effective over the entire length of the Giess- raiunes during normal operation of the device. Since the baffle plate 95 extends close to the wall 86 of the housing and the end of the casting mold 15, but is still somewhat at a distance from this wall, the coolant flowing between the casting and the inner surface of the baffle wall 95 is directed around the end of the baffle wall as a result of the reduced pressure on the outside of the baffle,
and coolant and coolant vapor are discharged from the housing 84 via the pipe connection 92 and the vacuum line. Negative pressure in the housing 84 present outside the baffle wall 95 and the movement of the air and gas from the outlet end of the casting mold 15 prevent coolant from seeping into the outlet end of the casting mold.
The injection of coolant onto the casting leaving the casting and the evaporation of the coolant as the coolant flows past the front end of the baffle wall in the low-pressure space means an effective and fairly strong cooling for the nearby casting, in addition to the cooling is caused by cooling the mold.
The casting is passed out of the housing 84 between the take-off rollers 19 and 20, which form part of the take-off device 14, which is set up on the frame 10 at a distance from the outlet end of the casting mold and the housing 84. The take-off rollers 19 and 20 (Fig. 1) are driven by a drive device, e.g. B. a motor 99 driven, which has a Antriebver connection with the rollers via a speed reduction gear 100 and a transmission device, z.
B. has a chain 102 which connects the sprockets 103 and 104 of the speed reduction gear or the pulling device 14. Even if the speed of the continuous casting process and the pulling out. of the casting from the casting mold is significantly influenced by the cast material and other factors, including the diameter of the casting, the production of an aluminum casting with a diameter between 50 mm to 70 mm with the device shown at a speed of over 240 em, Ii # Iin. respectively.
To facilitate the start of work on the continuous casting device, a metal bar 105 made of steel or another metal with a high melting point is used, which is essentially due to the diameter of the casting to be cast. The rail 105 has a conical and threaded end section 106 which is inserted from the outlet end into the casting mold when the machine is started, so that the conical and threaded section is at a distance from the front end of the nozzle 36.
The rail 105 has a length such that the outer end of the rail lies between the take-off rollers 19 and 20 when the tapered and threaded end is near the end of the nozzle. With the rail set up in this way, who started the take-off rollers and the reservoir is charged with so much molten metal that the casting process begins. When the rail 105 is withdrawn, the casting is formed and the cooled casting stump, which is in a solid form, follows the rail 105 from the mold to the take-off rollers.
The rail can be removed from the end of the casting after performing its task to start the casting process by unscrewing the screw end from the corresponding threads that were cast in the beginning end of the casting at the beginning of the casting process.
From the above description of an embodiment of the invention and its working method, it follows that the method consists of continuous casting from the following stages: Feeding molten metal to the inlet end of the straight casting mold space of a casting mold made of metal -under such a pressure or with such a Ge - speed that the working section of the mold is filled with metal;
Dissipate heat from the metal in the casting mold by controlled cooling of the outer surface of the casting mold in order to solidify the metal in the casting mold., And withdrawing the cast strand from the outlet end of the (xiessform. The work performance and the properties of Product manufactured by the machine and method described above are enhanced by lubricating the inner surface of the mold, the lubricant being applied near or at the inlet end of the mold.
Lubricants suitable for use in the casting mold consist of rapeseed oil, castor oil, mineral oil and a mixture of oil and graphite. Another stage of the process, which improves the functioning of the machine and the properties of the cast strands produced in the machine, is that the air pressure at the inlet end of the mold is reduced to such an extent that the negative pressure acts over the entire length of the mold interior to achieve the results described here.
The movement of the air to the outlet end of the casting mold as a result of the vacuum applied to the housing 84 is facilitated by the shrinkage of the cast strand metal occurring within the casting mold during cooling. The movement of air in the mold improves the cooling of the metal in it.
The cast piece produced with the inventive method and the machine has a good grain structure and is practically free of holes and harmful surface defects, cracks or cavities. In particular, the lubrication of the casting mold surface, the regulated reduction of the air pressure within the casting space during casting and the cooling that takes place under the conditions mentioned contribute to improving the grain properties of the casting metal.
The air flow or gas flow carried out between the casting mold wall and the metal located in the casting mold during the casting process not only improves the properties of the casting metal, but also regulates the metal flow to the casting mold. Finally, it should also be pointed out that a device was created in which the beginning and stopping of the pouring process can be carried out relatively easily.