CH625437A5

CH625437A5 -

Info

Publication number: CH625437A5
Application number: CH1560477A
Authority: CH
Inventors: Josef Dipl Ing Morianz
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1981-09-30
Also published as: GB2010147B; IT7831021A0; AU519021B2; PT68930A; US4211275A; AT362087B; DE2854144C2; SE441419B; NO154380B; FR2416753B1; FR2411658B1; FR2411658A1; ES476101A1; SE7812979L; GB2010147A; AU4269078A; IT1101223B; FR2416753A1; DE2854144A1; JPS5495928A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum horizontalen Stranggiessen, mit einem Giesstrog mit einer in dessen Wandung nahe dem Boden vorgesehenen Giessöffnung, an welche als Übergang zu einer Kokille in Giessrichtung eine im unteren Drittel einer scheibenartigen Düse angeordnete, in Draufsicht bogenförmige Düsenöffnung mit einer in Giessrichtung nach unten geneigten Abiauffläche anschliesst.

Im allgemeinen sind die beim horizontalen Stranggiessen verwendeten Werkstoffe für das Schmelzezufuhrsystem feuerfeste Platten die bei einigen Ausführungen durch Graphitoder entsprechend isolierte, gegebenenfalls plasmabeschichtete Metalldüseneinsätze ergänzt werden. Die Giessöffnung selbst ist am Boden des Vorherdes bzw. des Giesstroges angeordnet und geht in die in Einbaulage der Düse in deren unterem Teil vorgesehene Düsenöffnung über; Ausnahmen bilden Ein-giess-Systeme für Spezialprofile - beispielsweise U-Schienen, Rohre, Kastenprofile — sowie der zentrale Einguss mit eingebauten Schikanen.

Für das Rundbolzengiessen besteht der sogenannte Giess-kopf bekanntermassen aus einer von der Giessöffnung kanalartig durchzogenen feuerfesten Auskleidung, der die Düse als Scheibe mit kreisrunder Düsenöffnung nachgeschaltet ist. Das Metall tritt vom Giesstrog durch jene Düsenöffnung in die Kokille, wobei die Düsenöffnung je nach ihrer Lage mit der Kokilleninnenfläche einen abrupten Übergang bildet. Derartige Systeme sind nur für gewisse Produkte mit normalen Qualitätsanforderungen einsetzbar, da häufig Oberflächenfehler entstehen, beispielsweise Unterschiede in der Qualität von Barrenober- und Barrenunterseite, offener oder versteckter Kaltlauf, - besonders im oberen Bereich - Vorlauf, Ausschwitzungen, Rauhheiten und Oberflächenseigerungen. Im Barreninnern entstehen Nester und sogenannte Marmorierungen, Innenrisse und Lunker. Auch konnte ein inhomogenes Gefüge in Form zwiebelschalenartiger Erstarrungsringe, eines unsymmetrischen Sumpfes mit Rastmarkierungen und die Tendenz zur Fiederkristallbildung festgestellt werden. Somit kann hier eine gleichmässige Qualität nicht gewährleistet werden.

Auch ist durch die US-PS 3 381 741 ein einfacher kreisbogenförmiger Schlitz als düsenartige Öffnung in der Wand eines Giesstroges bekannt geworden, dem jedoch ebenfalls die geschilderten — und weitergehende — Nachteile anhaften.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art unter Meidung der erkannten Mängel zu verbessern und insbesondere die Herstellung eines fehlerlosen strukturarmen Gusses durch horizontales Stranggiessen mit einwandfreier Bolzenoberfläche zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass die sich verengende Giessöffnung (1) stufenlos in die Öffnung (31) der Düse (30) übergeht, welche Öffnung (31) in Draufsicht als sich zu seinen Enden hin verjüngender Schlitz mit einem etwa kreisförmig gekrümmten Schlitzunterteil (K) ausgebildet ist und dass die Abiauffläche (Q) der Düse (30) stufenlos in die Innenfläche der Kokille (34) übergeht.

Ausgehend von der Erkenntnis, dass der Horizontalstrang-guss zur Kategorie jener Giessverfahren gehört, die mit künstlichem Meniskus giessen und deshalb Änderungen von Giess-parametern - beispielsweise den Kaltlauf beim vertikalen Stranggiessen normalerweise eliminierende höhere Giessge-schwindigkeiten oder Giesstemperaturen — nicht helfen, kann der Metallübergang von der Düse zur Kokille durch eine diffu-sorartige, die Abiauffläche anbietende Ausgestaltung des Düsenschlitzes bzw. der Düsenöffnung verbessert und stufenlos geführt werden, wobei der günstige Bereich für den Winkel der Düsenablauffläche zwischen 0 und 45° liegt.

Als günstig hat es sich erwiesen, die Düsenablauf- oder Abströmfläche zur Vermeidung eines Abhebens der Schmelze in einem Radius zum geraden Düsenkörper zu führen, so dass Düsenabströmfläche und Düsenkörper miteinander einen Hohlraum bilden, welcher als «warmes» Schmelzereservoir zusätzlich gegen den Kaltlauf insbesondere bei der Herstellung von schwierigen Giessstücken wirkt.

Dank der beschriebenen Hinterschneidung wird eine weitgehende Reduzierung der Oberflächenfehler erreicht; es entsteht eine gleichmässige, glatte und kaltlauffreie Bolzenoberfläche ohne Oberflächenaufreisser, Oxideinschlüsse oder Oxidhäute.

Die beschriebene Ausbildung des Düsenschlitzes in Draufsicht verhindert darüber hinaus die Bildung von Nestern und damit das bekannte Aussehen der Barrenscheiben, in deren oberen Hälfte ein gleichmässiges Gefüge mit relativ wenig Struktur vorhanden ist, und eine Zone mit Marmorierung — sowie eine tieferliegende Zone mit Nestern - speziell in der unteren Randzone erkennen lässt.

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Die erfindungsgemässe Ausbildung des Düsenschlitzes bringt in Verbindung mit der Hinterschneidung der Düse und der vorgeschalteten Giessöffnung eine erhebliche Verbesserung der Barren.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass insbesondere zur Vermeidung von Nestern sich diese Giessöffnung - querschnittlich - trompetenartig verengt, wobei ihre untere Längsschnittkontur sich sattelähnlich über die Höhe der Oberfläche des Trogbodens wölbt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die obere Längsschnittkontur der trompetenartigen Einlaufmündung der Form einer Hälfte einer Kettenlinie angenähert.

Vorteilhafterweise liegt jene trompetenartige Einlaufmündung der Giessöffnung in einem gesonderten - also lösbaren -Teil des Giesstroges und kann so problemlos ausgewechselt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 den teilweise geschnittenen Längsschnitt durch eine Anlage zum horizontalen Stranggiessen,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrösserte Schrägsicht gemäss Pfeil III in Fig. 1,

Fig. 3 ein gegenüber Fig. 1 vergrössertes Detail zu einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 die Draufsicht auf einen Teil der Fig. 3 entsprechend deren Pfeil V,

Fig. 5 die Draufsicht auf eine vergrössert dargestellte Düse mit schlitzartiger Düsenöffnung,

Fig. 6 den Querschnitt durch Fig. 5 nach deren Linie VII-VII,

Eine Anlage A zum strukturarmen Horizontalstranggiessen von Barren oder Bolzen B weist einen Giesstrog G sowie einen dessen Giessöffnung/en 1 nachgeschalteten Giessteppich 2 aus quer zur Giessrichtung t verlaufenden Tragprofilen 3 auf, welche von laschenartigen Gliedern 4 zweier Ketten 6 in Giessrichtung t gezogen werden. Der Antriebsstern 7 für die Ketten 6 ist am trogfernen Ende des Giessteppichs 2 angeordnet; zur Giessöffnung 1 hin wird das gegen die Giessrichtung t laufende Kettenuntertrum 6 angehoben und zwischen zwei Führungssternen 8, 9 im Bereiche einer - in Horizontalprojektion gemessenen - Länge m in einem Steigungswinkel w von etwa 30° angehoben. Nach dem Überfahren des Zenites 10 des oberen Führungssternes 9 laufen die nunmehr vom Ketten-obertrum 6h gezogenen Trägerprofile 3 auf mehrere in Giessrichtung t liegende Schienen 11, die ihrerseits auf I-Trägern 12 ruhen. Zur Verminderung der Reibung zwischen den Schienen 11 und den Trägerprofilen 3 sind letztere mit einer Gleitschicht 13 versehen.

Die Wände 20 des Giesstroges G sind - unter Zwischenschaltung der Isolierung 21 — mit einer Schicht 22 aus feuerfestem Werkstoff ausgekleidet, ebenfalls wird der Trogboden 23 von einer feuerfesten Schicht gebildet, über deren Oberfläche 24 die — in der Zeichnung nichtdargestellte - Schmelze der/den Giessöffnung/en 1 zufliesst.

Die dem Giesstrog G zugeordnete Giessöffnung 1 einer Länge n wird aus feuerfestem Material erzeugt, wobei der äussere Teil 28 zwischen Stahlrippen 29 sitzt. Diesem äusseren Teil 28 ist eine scheibenförmige Düse 30 vorgesetzt, deren unterhalb ihres — von der Düsenachse M bestimmten — Zentrums Z angeordnete Düsenöffnung 31 die Länge der Giessöffnung 1 zu einem Giesskanal 32 der Gesamtlänge q ergänzt.

Zwischen der Düse 30 und dem benachbarten Teil 28 der Einbaueinheit 27 befindet sich eine temperaturbeständige Dichtung 33. In Giessrichtung t ist der Düse 30 eine Kokille 34 nachgeschaltet, welche mit jener Düse 30 durch Schrauben verbunden ist; letztere hintergreift einen schulterartigen Absatz 47 der Düse 30. Mit 37 und 38 sind in Fig. 1 öl- und Wasseranschlüsse der Kokille 34 bezeichnet.

Durch die Weite d der Kokillenausnehmung ist auch die Breite e eines vor Beginn des Giessverfahrens in die Kokillen-ausnehmung einzuführenden Anfahrbodens 40 mit gegen die Giessrichtung t weisendem Kegelkopf 41 bestimmt; mit diesem Anfahrboden 40 wird ein sich bildender Metallstrang aus der Kokille 34 herausgezogen.

Gemäss Fig. 5, 6 ist die zum Giesstrog G gerichtete Einlaufseite 45 der Düse 30 als einheitliche Fläche ausgebildet, während die in Giessrichtung t weisende Auslaufseite 46 von einem Ringrand 47 umgeben wird.

Die Düsenöffnung 31 ist in Draufsicht nach Fig. 5 als ba-nanenförmig oder mundartig gekrümmter Schlitz an dem in Einbaulage unteren Rand der Düse 30 ausgebildet. Die in Giessrichtung t vordere auf der trogwärtigen Einlaufseite 45 der Düse 30 vorhandene Unterkante K liegt um ein vertikales Mass h über der am Ringrand 47 entstehenden scharfen Kante K. Der Neigungswinkel u der hier entstehenden Ablauf- oder Abströmfläche Q misst gemäss Fig. 6 etwa 15°, bei anderen Ausführungsbeispielen 15 bis 45°.

Die gesamte Form von Giessöffnung 1 und Düsenschlitz 31 ist in Fig. 2 bzw. 4 zu erkennen:

an der Giesstroginnenseite 25 ist ein nahezu ovaler Trichterrand 50 einer - der längsschnittlichen Länge n der Giessöffnung 1 etwa entsprechenden - Höhe i über der Trogbodenoberfläche 24 zu erkennen. Von diesem Trichterrand 50 aus verjüngt sich die Düsenöffnung 1 symmetrisch zu ihrer Längsachse M; der vertikale Durchmesser N bildet die Symmetrieachse für die Düse 30 in Draufsicht nach Fig. 5.

Der Längsschnitt nach Fig. 2 lässt den darin oberen Öffnungsrand 51 der Einbaueinheit 27 angenähert als Teil einer Kettenlinie erkennen, die im Bereich der Vorsatzplatte 28 und der Düse 30 verhältnismässig flach ausläuft.

Der untere Öffnungsrand 52 beginnt trogseitig mit geringer Steigung unter Bildung eines etwa horizontalen Sattels 53, um innerhalb der Düse 30 um den Betrag h stark geneigt abzufallen. Hierdurch entsteht die genannte Ablauf- oder Abströmfläche Q der Steigung u.

Die Form der Düse 30 ist so gestaltet, dass der heisse Schmelzestrom unmittelbar auf die über dem unteren Rand Kt der Düse 30 liegenden Zonen des gegossenen Formates gerichtet ist, die zu Marmorierungen und Nesterbildung neigen. Dadurch werden der Bereich der breiigen Zone eingeengt,

die durch die Schwerkraft gegebenenfalls heruntersinkenden groben Schwebekristallgebilde (Nesterproduktion) wieder aufgelöst oder durch Abschmelzen verkleinert, die thermische Konvektion weitgehend überlagert, indem der untere Teil des von jener breiigen Zone bestimmten Sumpfes die angeströmte (d.h. heisse) Zone und der obere Sumpfteil im Strömungsschatten liegt; es kommt so zu einem gewissen Temperaturausgleich innerhalb der Schmelze.

Die vorgenannten Massnahmen vermeiden die Nesterbildung. Die laminare Strömung bleibt überall erhalten, es entstehen weder Turbulenzen noch tote Ecken. Die Sumpfgeometrie ist symmetrisch und der Querschnitt des Bolzens oder Barrens B weist dadurch ein vollkommen homogenes Gefüge auf.

Die trogseitig trompetenartige Ausbildung der Einbaueinheit 27 im Giesstrog G führt zu einer optimalen Düsenanströ-mung und zu einer zusätzlichen Verminderung der Marmorierungen mangels toter Ecken und Turbulenzen; es entsteht nur eine laminare Beschleunigung bis zur Düse 30 hin.

Ebenfalls wird stehendes Metall (= kalte Schmelze) vermieden, welches beim Einströmen in jenen Sumpf sogenannte Vorerstarrungen entstehen lässt.

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Es werden einwandfreie, glatte und gleichmässige Barrenoberflächen durch eine relativ einfache Form der Düse 30 erzielt, welche ohne Aufwand herzustellen ist und nur kurze Rüstzeiten bedingt.

Das beschriebene Schmelzeeinguss-System eignet sich insbesondere für Rundbolzen. Jedoch kann dieses Schmelzeeinguss-System auch bei Walzbarren und anderen Stranggussprofilen eingesetzt werden.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zum horizontalen Stranggiessen, mit einem Giesstrog mit einer in dessen Wandung nahe dem Boden vorgesehenen Giessöffnung, an welche als Übergang zu einer Kokille in Giessrichtung eine im unteren Drittel einer scheibenartigen Düse angeordnete, in Draufsicht bogenförmige Düsenöffnung mit einer in Giessrichtung nach unten geneigten Ab-lauffläche anschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die sich verengende Giessöffnung (1) stufenlos in die Öffnung (31) der Düse (30) übergeht, welche Öffnung (31) in Draufsicht als sich zu seinen Enden hin verjüngender Schlitz mit einem etwa kreisförmig gekrümmten Schlitzunterteil (K) ausgebildet ist, und dass die Abiauffläche (Q) der Düse (30) stufenlos in die Innenfläche der Kokille (34) übergeht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessöffnung (1) sich trompetenartig verengt, wobei ihre untere Längsschnittkontur (53) über die Höhe der Oberfläche (24) des Trogbodens (23) sattelartig gewölbt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Düsenachse (N) eine Symmetrieachse für die Düsenöffnung (31) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (31) in Giessrichtung (t) diffusorartig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontur (51) der Giessöffnung (1) im mittleren Längsschnitt etwa eine Hälfte einer Kettenlinie ergibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die trompetenartige Giessöffnung (1) in einem gesonderten Teil des Giesstroges (G) untergebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der in Giessrichtung (t) weisenden Auslaufseite (46) der Düse (30) ein die Auslaufseite umgebender Ringrand (47) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringrand (47) im Bereich der Düsenöffnung (31) die in Giessrichtung (t) geneigte Abiauffläche (Q), welche vorzugsweise in einem Radius zum geraden Körper der Düse (30) geführt ist, aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringrand (47) zur Auslaufseite (46) hin eine geneigte Randseite mit gleichbleibendem Neigungswinkel (u) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Neigungswinkel (u) der Abiauffläche (Q) von 0-45°.