CH363129A - Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen und Kokille zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren     zum        kontinuierlichen    Giessen von Metallsträngen  und     Kokille        zum        Durchführen    des     Verfahrens       Beim     Stranggiessen    von Metallen, sowohl bei  Nichteisenmetallen als insbesondere bei Stahllegie  rungen, wird das flüssige Metall dem einen Ende einer  z.

   B. aus Kupfer bestehenden offenen Durchlauf  kokille     zugeführt,        innerhalb    welcher durch die Kühl  wirkung der meist     wassergekühlten        Kokillen    dieses  Metall in einer Randzone erstarrt und der mindestens  teilweise     verfestigte    Strang am     andern    Ende der Ko  kille     kontinuierlich    abgezogen.

   Innerhalb der     Kokille     entsteht also eine harte Aussenschicht oder     Kruste     durch     Berührung    des flüssigen     Metalls    mit der     Ko-          killenwand,    welche zur Erhöhung ihrer     Wärmeabfuhr-          leistung    meistens aus einem     hochwärmeleitenden    Ma  terial besteht.  



  Damit der teilweise verfestigte Strang aus der  Kokille gezogen werden kann, muss die erstarrte  Randschicht über     eine    minimale Festigkeit     verfügen,     welche der Summe aller auftretenden     mechanischen     Kräfte,     einschliesslich    des statischen     Druckes    des  flüssigen     Stranginnerns,    widerstehen kann.

   Je grösser  die pro Zeiteinheit in der Kokille vergossene Stahl  menge ist, das heisst je höher die Giessgeschwindigkeit  in     bezug    auf ein gegebenes     Strangprofil        gewählt    wird,  um so grösser muss die pro     Zeiteinheit    abgeführte       Wärmemenge    sein, um die     erwähnte.minirnale    Rand  schicht zur     Erstarrung    zu bringen. Die Leistung einer       Stranggusskokille    respektive die erreichbare Giess  geschwindigkeit hängt daher massgeblich von der       Wärmeabfuhrleistung    in der Kokille ab.  



  In einer Zone unmittelbar unterhalb des flüssigen  Metallspiegels in der Kokille     berührt    das Metall die       Kokillenwand,    wobei die erstarrte Randschicht durch  den Flüssigkeitsdruck an die Wand gepresst wird.  Sobald die     erstarrte    Schicht     eine    gewisse Dicke er  reicht hat,     schrumpft    sie zusammen, wobei sich die  Ecken eines     polygonen    Profils in erster Linie von der    Kokille lösen,

   während     eie        \MU's#n-üksr-#        -cig.=     gewisse Strecke durch den     Flüssigkeitsdruck    an die       Kokillenwand    gepresst werden     können,    bis sich auch  diese lösen. In der Zone der     Berührung    ist     ein    guter  Wärmeübergang vorhanden; sobald sich jedoch der  Strang von der     Kokillenwand    löst, wirkt die da  zwischenliegende Gasschicht als isolierendes Medium  und die Wärmeabfuhr     wird    stark reduziert.  



  Es wurde schon vorgeschlagen, die Kokille so  kurz zu wählen, dass der Strang, unmittelbar nachdem  er sich vollständig von der     Kokillenwand    gelöst hat,  aus der Kokille austritt. Er- könnte     dann    sofort bei  spielsweise durch Besprühung mit Wasser weiter ge  kühlt werden.

   In der Praxis ist dies jedoch nicht  zweckmässig, da eine gewisse minimale     Kokillenlänge     nicht unterschritten werden darf, welche Gewähr  dafür bietet, dass erstens bei     kurzzeitiger    Erhöhung  der     Giessgeschwindigkeit    die Ablösungszone nicht das       Kokillenende        erreicht,-was    einen     Ausbruch    zur Folge  hätte, und dass zweitens im Falle eines     Bruches    der  verfestigten Randzone unmittelbar nach deren Ent  stehung auf     Grund    örtlicher Belastungsspitzen eine       Möglichkeit    besteht,

   das flüssige Metall erneut an der       Kokillenwand    erstarren zu lassen. Nachdem aus  Sicherheitsgründen die Kokille über die Ablösungs  zone     hinaus    verlängert werden muss, stellt sich das  Problem,     wie    die Kühlwirkung nach der Ablösungs  zone erhöht werden kann.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zum kontinuier  lichen Giessen von Strängen in     Kokillen,    bei welchen  man das flüssige Metall an einem Ende     zuführt    und  am andern Ende den mindestens     teilweise    erstarrten  Strang herauszieht, zeichnet sich dadurch aus, dass  man ein     Kühlmittel    entgegen der Bewegungsrichtung  des Stranges zwischen der     Kokillenbohrung    und dem  Strang     durchfliessen    lässt.

        Die Kokille zur Durchführung des erfindungs  gemässen Verfahrens ist dadurch     gekennzeichnet,    dass  in der     Kokillenwand    vom     Kokilleninnern    durch die  Wand nach der Aussenfläche führende Kanäle ange  ordnet sind.  



  Die Erfindung wird beispielsweise anschliessend  anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:       Fig.    1 einen     Axialschnitt    durch eine schematisch  dargestellte Kokille mit Metallstrang,       Fig.2    einen Schnitt durch die Kokille gemäss       Fig.    1 nach Linie 2-2,       Fig.    3 einen Querschnitt durch eine Kokille analog       Fig.    2, mit anderer Anordnung der     Kühlmittelabfluss-          kanäle,          Fig.    4 einen Ausschnitt aus einer Innenwand der       Kokille,    deren Querschnitt in     Fig.    3 dargestellt ist,

         Fig.    5 einen Ausschnitt aus einem     Axialschnitt     durch     eine        zweiteilige    Kokille mit     im    Querschnitt  veränderbarem     Absaug    Ringspalt.  



  Die     Fig.    1 und 2 zeigen eine Kokille 1 mit einem  vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Stoff,  z. B. Kupfer, bestehenden     Kokillenkörper    2, welcher  quadratischen Querschnitt besitzt sowie eine durch  gehende Bohrung 3 quadratischen Querschnitts.

   Im       Kokillenkörper    2 sind vier symmetrisch angeordnete       Bohrungen    4 vorgesehen, welche parallel     zur        Bohrung     3 verlaufen und für den     Durchfluss    eines Kühlmittels  vorgesehen sind.     In    der     Fortsetzung    des Austritts  endes der     Bohrung    3 befinden sich Führungsrollen  5, zwischen welchen ein Metallstrang 6     geführt    wird.

    Hinter den     Führungsrollen    5 sind     Kühlmittel-Zufuhr-          leitungen    7 und 8     mit-    Sprühdüsen 9 und 10 ange  ordnet. Der     Kokillenkörper    2 ist     mit        Kanälen    11 ver  sehen, die an ihren äusseren Enden mit     Gewinde-          Nippelbogen    12 versehen sind. Es wird     angbstrebt,    die  Kanäle 11 unmittelbar unterhalb derjenigen Höhen  lage anzuordnen, in welcher sich der Strang 6 infolge  Kontraktion von der     Kokillenbohrung    3     absetzt.     



  Das aus dem     Schmelzofen    (nicht dargestellt) aus  fliessende     Metall    gelangt in dünnem Strahl 15 in die       Bohrung    3 der Kokille. Die     Bohrung    3 ist grössten  teils vom Metallstrang 6 ausgefüllt, welcher     in    seinen  Randzonen 16 mit nach unten gegen den     Kokillen-          austritt    zunehmender Breite S erstarrt ist und einen  entsprechend     schmäler    werdenden     flüssigteigigen        Kern     17 besitzt.

   Der Metallstrang 6 wird     möglichst    mit  gleichbleibender Geschwindigkeit abgezogen, wobei er  nach dem Verlassen des     Kokillenkörpers    2 in den       Führungsrollen    5     geführt    wird.  



  Aus den Sprühdüsen 9 und 10 spritzen Kühl  mittelstrahlen 18 gegen den Metallstrang 6, um  diesen     zusätzlich    zu kühlen und dessen erstarrte Rand  zone 16 zu verstärken. Die     Kanäle    11 sind über die  Nippel 12 mit einer Vakuumanlage (nicht dargestellt)  verbunden, so dass das Kühlmittel zwischen Kokillen  wand 20 und Metallstrang 6 durch den Spaltraum,  entgegen der Zugrichtung des Metallstranges 6 in der       Bohrung    3     hochfliesst    und in die Kanäle 11 gelangt.

    Es ist indessen auch     möglich,    das Kühlmittel durchzu  pressen, anstatt     durchzusaugen.       Als Kühlmittel wird vorzugsweise Wasser, Satt  dampf oder ein     Wasser-Dampf-Gemisch    verwendet.  



  Das     Kühlmittel    hat nicht nur die Aufgabe, die  Wärmeabfuhr vorzunehmen. Es tritt anstelle der Luft  schicht im Spaltraum, welcher sich nach dem       Schrumpfen    des Metallstranges 6 zwischen diesem  und dem     Kokillenkörper    2 ausbildet. Das Kühl  mittel dient daher nicht nur als Kalorienschlepper,  sondern als Mittel     zur    Erhöhung des Wärmeüber  ganges, womit der ganze     Abkühlungsprozess    des       Metallstranges    6 ganz wesentlich beschleunigt wird.  



  Bei der in     Fig.    2 vorgesehenen Anordnung der  Kanäle 11 beschränkt sich die     Kühlwirkung    insbe  sondere auf die Ecken des viereckigen     Strangprofils,     da die Kanäle nur an den den Profilecken entspre  chenden Stellen aus- bzw. einmünden.  



  In     Fig.    3 ist eine Anordnung dargestellt,     in    wel  cher     anstelle    der     Strangkanten    insbesondere die       Strangflächen    gekühlt werden. Zu diesem Zwecke  befinden sich     Bohrungen    30 in den Wänden 31 der  Bohrung 3 des     Kokillenkörpers    2. Diese     Bohrungen     30 münden in     Sammelkanäle    32, welche     wiederum     an einen Vakuumerzeuger angeschlossen werden.

   Die  Wände 31 der     Bohrung    3 sind, wie in     Fig.4    er  sichtlich ist, mit Rillen 33 versehen, welche parallel  zur     Kokillenachse    angeordnet sind. Sie dienen dazu,  das     Kühlmittel    über die Wände 31     gleichmässig    derart  zu verteilen, dass keine nicht     gekühlten    Stellen am  Strang 6 auftreten. Es kann ferner     vorteilhaft    sein,  Kanäle bzw.

   Bohrungen in verschiedenen Höhenlagen  des     Kokillenkörpers    2     anzuordnen,    um dem     wech-          selnden        Ort    der Ablösungsstelle des Stranges 6 im       Kokillenkörper    2 Rechnung zu tragen.  



  Um beim Saugen des     Kühlmittels    bei Giessbeginn  ein Verstopfen der Kanäle 11 bzw. der     Bohrungen    30  zu verhüten, muss der     in    der     Stranggiesstechnik    be  kannte     Anfahrstrang    zu Giessbeginn bis über die Öff  nungen der Kanäle 11     bzw.        Bohrungen    30 von unten  entgegen der Ziehbewegung des Metallstranges 6 ein  geführt werden. Damit wird vermieden, dass     anstelle     des     Kühlmittels        flüssiges    Metall in die Eingänge der  Kanäle 11     bzw.    Bohrungen 30 einströmt und diese  verstopft.  



  Es kann daher von Vorteil sein, Mittel vorzu  sehen, um diese Eingänge insbesondere bei Giess  beginn abschliessen zu     können.    Eine Drosselung kann       ebenfalls    während des Giessens Vorteile bieten, indem  der     Kühleffekt    verändert und eventuell     örtlich    ver  lagert werden     kann.     



  Die in     Fig.    5 im Ausschnitt     dargestellte    Kokille ist  aus vorerwähnten Gründen     zweiteilig    ausgeführt. Die  beiden Teile 40 und 41     sind    axial     zueinander    ver  schiebbar angeordnet. Die     Abflusskanäle    sind hier als  Ringkanal 42     zusammengefasst,    welcher an     einzelnen          Stellen    mit durch den     Kokillenkörperteil    41 nach  aussen führenden     Anschlussbohrungen    43 versehen  ist, um an eine     Vakuumanlage,    z. B. an eine Wasser  strahlpumpe, angeschlossen zu werden.

   Durch Ver  schieben der beiden Teile 40 und 41 kann die Ring-      spaltbreite verändert und insbesondere bei Giessbeginn  geschlossen werden.  



  Die beschriebene Erfindung ermöglicht infolge  bessern     Kühlens    die Giessgeschwindigkeit bei gleicher  Qualität und damit die Produktionsmenge zu erhöhen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen in Kokillen, bei welchen man das flüssige Metall an einem Ende zuführt und am andern Ende den mindestens teilweise erstarrten Strang her auszieht und ihn unmittelbar anschliessend kühlt, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Kühlmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Stranges zwi schen der Kokillenbohrung (3) und dem Strang (6) durchfliessen lässt.

   II. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kokillenwand vom Kokilleninnem durch die Wand nach der Aussenfläche führende Kanäle (11; 30, 32; 42, 43) angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Kühlmittel durchsaugt. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Kühlmittel durchdrückt. 3.

   Kokille nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kokillenbohrung (3) einen polygonalen Querschnitt besitzt und in dessen Ecken nach aussen führende Kanäle (11) vorgesehen sind, um durch Absaugen des Kühlmittels nur in den Ecken eine erhöhte Kühlwirkung zu erzielen. 4. Kokille nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kanäle (30) in die Seiten flächen (31) der Kokille münden. 5.

   Kokille nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kokilleninnenwände (31) mit parallel zur Strangachse verlaufenden Längsrillen (33) versehen sind, um die Querschnittsfläche des Spaltes, durch welchen das Kühlmittel fliesst, zu vergrössern.

   6. Kokille nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kanäle in verschiedenen Quer ebenen der Kokille angeordnet sind. 7. Kokille nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Absaugkanaleintritte (42) im Kokilleninnem während des Betriebes freizugeben oder zu schliessen.