DE19936344C2 - Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen Metallstranggießen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen Metallstranggießen, welche einen an beiden Enden offenen Hohlraum aufweist.

Ein kontinuierliches Stranggußverfahren wird adaptiert, um kontinuierlich aus geschmolzenem Metall Stranggußprodukte, wie Blöcke, Barren oder Bram­ men bzw. Platten, zu gießen und hat Vorteile einer hohen Ausbeute und ist fähig, Produkte mit einer verringerten Anzahl von Schritten herzustellen.

Das kontinuierliche Stranggußverfahren weist jedoch ein Problem auf, daß Luftspalte zwischen einer verfestigten Schale bzw. einen Mantel eines Guß­ produktes und einer Gußformwand ausgebildet werden. Die Luftspalte verringern den Wärmeübergang zwischen der Gußform und der verfestigten Schale bzw. den Mantel beträchtlich, was kein gleichmäßiges Abkühlen für die verfestigte Schafe ergibt, innere Sprünge bzw. Risse an den Ecken des Gußproduktes ausbildet, was in einem Extremfall in einem Ausbrechen bzw. Durchbrechen der Gußprodukte resultiert. Die inneren Risse bzw. Sprünge an den Ecken des Stranggußproduktes werden durch ein verzögertes Abkühlen an den Ecken des Gußproduktes bewirkt und es wird angenommen, daß die Risse bzw. Sprünge durch Biegebeanspruchungen (Zug- und Druckkomponenten), die an den Ecken des Gußproduktes aufgrund der ungleichen Dicke der verfestigten Hülle bzw. Haut auftreten, die durch den Unterschied der Kühlbedingungen zwischen den Seiten und den Ecken der Gußform während des Fortschreitens des Kühlens bei diskontinuierlichem bzw. intermittierendem Kontakt während des kontinuierlichen Abziehens auch nach der Ausbildung von Luftspalten in der Form bewirkt wer­ den, ausgebildet werden.

Um das Auftreten von Luftspalten bzw. Luftzwischenräumen zu vermeiden, wurden die Optimierung einer Verjüngung bzw. eines Konus eines Gußform­ hohlraums (Raum in der Gußform zur Ausbildung des Stranggußproduktes), Einspritzen eines Kühlmittels in die Luftspalte und dgl. für das Erreichen eines effizienten Kontakts zwischen der verfestigten Haut bzw. Schale des Strangguß­ produktes und der Gußformwand vorgeschlagen.

Als ein Verfahren zur Optimierung der Verjüngung bzw. des Konus des Gußformhohlraums wurde beispielsweise eine Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen Stranggießen unter Berücksichtigung eines charakteristischen Heißextraktions- bzw. -austragswerts des Gußflusses in der Gußform ebenso verwendet, wie ein Gleitmittel vorgeschlagen wurde (siehe japanische, publizier­ te, ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 56-53849, welche hier vollständig als Referenz umfaßt ist). Wie dies in Fig. 4a und 4b gezeigt ist, ist eine Konizität bzw. ein Konus bzw. eine Verjüngung an einer kürzeren Seite 12 einer Gußform festgelegt, um einer spezifischen Bedingung (Verhältnis) zu genügen, um den Kühl- bzw. Abkühlzustand an den Ecken eines Gußproduktes eines Brammengus­ ses zu verbessern. Die Gußformwandoberfläche weist eine konvexe Vorwölbung in Richtung einer Bramme bzw. einer Platte entlang der Stranggießrichtung auf und die Verjüngung bzw. der Konus vergrößert sich in einem Bereich von 5 cm bis 10 cm in der Nachbarschaft einer Gießspiegelposition bzw. Meniskusposition, während sie sich in Richtung zum Boden (Auslaß) verringert, um die Reibung zwischen dem Gußprodukt und der Gußformwand in dem unteren Bereich der Gußform nicht zu erhöhen.

Die Patentliteratur beschreibt, daß diese Ausbildung den Luftspalt, der an der kürzeren Seite einer Brammen- bzw. Plattengußform bewirkt wird, eliminieren kann und weiters dem Ausbrechen eines Gußproduktes durch Unterdrücken einer Reibung zwischen dem Stranggußprodukt und der Gußformwand, welche sich mit steigender Gießgeschwindigkeit erhöht, verhindern kann, ebenso wie sie das Ausbrechen des Formstücks durch drastisches Reduzieren der Längssprünge an der Oberfläche und im Inneren der Ecken des Stranggußprodukts, welche bis dato häufig in spezifischen Stahltypen ausgebildet wurden (hoch gekohlter Stahl, niedrig legierter Spezialstahl und dgl.), verhindern kann.

Weiters wurde auch eine Gußform zur Verwendung für ein kontinuierliches Stranggießen vorgeschlagen, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist, in welcher eine zusätzliche Ausweitung 15 in einem Bereich in der oberen Hälfte 13 einer konti­ nuierlichen Stranggußform angeordnet ist, um einen vergrößerten Querschnitts­ bereich 16 (siehe Fig. 5b) auszubilden, und die Umfangslänge der Gußform ist teilweise durch Vorsehen des vergrößerten Querschnittsbereiches 16 erhöht, wodurch die Umfangslänge der Gußform mit der Umfangslänge des Gußproduk­ tes bis zur festen Schwindung abgeglichen wird und die Ausbildung von Luft­ spalten an den Ecken der Gußform (siehe japanische, publizierte, geprüfte Patentanmeldung Nr. 7-67600, welche hier als Bezug enthalten ist) unterdrückt wird.

Die Patentveröffentlichung beschreibt, daß diese Ausführungsform Ober­ flächendefekte an den Ecken verhindern kann und die Zerstörung oder das Ausbrechen von Gußprodukten, welches bei Hochgeschwindigkeitsstranggießen aufzutreten neigt, stark reduzieren kann.

Zusätzlich wurde eine kontinuierliche Stranggußform für ein Gußprodukt mit kreisförmigem Querschnitt mit einer Konizität von 5,0-19,0%/m in einem Gießspiegelbereich vorgeschlagen, und zwar unter Berücksichtigung einer festen Schwindung in Begleitung von einer δ → γ Umlagerung bzw. Transformation einer verfestigten Haut bzw. Schale unmittelbar nach der Verfestigung in hypoperitek­ tischen Stählen (0,08-0,15 Masseprozent C) (japanische, publizierte, ungeprüf­ te Patentanmeldung Nr. 9-314287, welche hier als Bezug enthalten ist).

Da die hypoperitektischen Stähle einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auf­ weisen, zeigt die Struktur in der Anfangsphase der Verfestigung eine δ-Phase ähnlich reinem Eisen, welche sich in eine γ-Phase während dem Fortschreiten des Abkühlens umlagert. Wie dies mit A in Fig. 2 gezeigt ist, resultiert die Phasenumwandlung von der δ-Phase in die γ-Phase im Anfangsstadium der Verfestigung in einer relativ großen Änderung des spezifischen Volumens und demgemäß wird eine Konizität, die der festen Schwindung, von welcher die Phasenumlagerung begleitet ist, entspricht, an dem Gießspiegel- bzw. Meniskus­ bereich der Stranggußform vorgesehen.

Die Patentliteratur beschreibt, daß die geoffenbarte, kontinuierliche Strang­ gußform die Ausbildung von Luftspalten, die durch die große, feste Schwindung begleitet durch die Umlagerung einer verfestigten Schale bzw. Haut von der δ- Phase in die γ-Phase gebildet werden und die Ausbildung von Rissen bzw. Sprüngen in dem Stranggußprodukt aufgrund einer verzögerten Verfestigung in der sich verfestigenden Haut bzw. der Schale im Bereich der Luftspalte vermei­ den kann.

Selbst durch das oben beschriebene Verfahren der Optimierung der Ver­ jüngung in dem Gußformhohlraum kann jedoch die Ausbildung von Luftspalten an den Ecken der Gußformwand nicht vollständig verhindert oder unterdrückt werden. Dies deshalb, da einige der oben beschriebenen Verfahren auf dem Schrumpfen bzw. Schwinden der verfestigten, im festen Zustand (feste Phase) gebildeten und gekühlten Schale bzw. Haut basieren, und die hierfür für den Gußformhohlraum ausgebildete Konizität nicht geeignet sein kann, sondern Luftspalte zwischen der Gußform und dem Gußprodukt ausbildet und weiters Luftspalte an den Ecken der Gußform ausbildet, um eine Verzögerung der Kühl­ geschwindigkeit zu bewirken, was innere, vertikale Sprünge bzw. Risse an den Ecken des Stranggußproduktes zutage bringt. Deshalb ist es schwierig, die Luftspalte an den Ecken der Gußformwand in Übereinstimmung mit der festen Schwindung der sich verfestigenden Schale des Gußproduktes, umfassend auch die Ecken der Gußformwand zu eliminieren.

In der oben beschriebenen Stranggußform kann manchmal die Ausbildung von inneren Sprüngen an den Ecken des Stranggußproduktes, insbesondere von in einer dünnen Gußschicht bzw. Hartgußschicht, die 2-8 mm unter der Oberflächen­ schicht vorhanden ist, ausgebildeten inneren Sprüngen an den Ecken des Strang­ gußproduktes, nicht immer verhindert werden.

Die inneren Sprünge an den Ecken des Stranggußproduktes werden durch eine Kühlverzögerung für die Ecken des Stranggußproduktes aufgrund der unvermeidbar an den Ecken der Gußformwand ausgebildeten Luftspalte bewirkt, wie dies oben beschrieben wurde, und die inneren Sprünge werden mit dem An­ steigen der Stranggießgeschwindigkeit bzw. Stranggießrate merkbar länger, was zu einem Problem führt, daß die Produktivität von kontinuierlichem Stranggießen durch Erhöhen der Stranggußrate nicht verbessert werden kann.

Weiters erhöhen die inneren Sprünge an den Ecken des Stranggußpro­ duktes das Verarbeitungsausmaß für das Stranggußprodukt, reduzieren die Ausbeute und in einem extremen Fall bewirken sie das Ausbrechen des Gußproduktes, um das kontinuierliche Stranggußverfahren zu unterbrechen und als ein Ergebnis die Produktivität des kontinuierlichen Stranggießens merkbar zu verringern.

Die DE 44 35 218 A1 offenbart eine Kokille zum Stranggießen von Dünnbrammern oder Stahlbändern, deren aus je zwei gekühlten Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden gebildeter Formraum einen erweiterten Eingießbereich zur Aufnahme eines Tauchgießrohrs bildet. Eine Formwandung einer ersten Breitseitenwand ist eben und verläuft in einem Winkel von 2 bis 10° zur Vertikalen, und eine Formwandung einer zweiten Breitseitenwand weist eine erweiternde Wölbung, welche entgegengesetzt zur Neigung der ebenen Formwandung ist, auf.

Schrewe, H., "Stranggießen von Stahl, Einführung und Grundlagen", 1987, Verlag Stahleisen mbH Düsseldorf, ISBN 3-514-00347-5, Seite 35 und 36 offenbart eine Kokille mit mehrstufigen Konizitäten, welche die größte Konizität innerhalb der ersten 100 mm unterhalb des Gießspiegels aufweist.

Die CH 617 608 A5 offenbart ein Verfahren zum Strahlstranggießen bei welchem der Strahl in eine Durchlaufkokille mit mehreren aufeinanderfolgenden Konizitätsstufen gegossen wird. Die Neigung der Konizitätsstufen zur Vertikalen nimmt hierbei in Flußrichtung kontinuierlich ab.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen Metallstranggießen bereitzustellen, mit welcher die Qualität des Endprodukts erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Gußform mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Inhalt der Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen Metallstranggießen zur Verfügung gestellt, die fähig ist, innere Sprünge, welche in einer Gußschicht bzw. Hartgußschicht an den Ecken eines Gußproduktes ausgebildet werden, zu vermeiden und die fähig ist, erhöh­ ten Stranggießgeschwindigkeiten zu genügen.

Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis einer neuen Erkenntnis ge­ tätigt, daß innere Sprünge in einer Gußschicht an den Ecken eines Strang­ gußproduktes durch Ausbildung von Luftspalten aufgrund der Schwindung, be­ gleitet durch die Phasenänderung von geschmolzenem Metall, welches der Form zugeführt wird, von einer flüssigen Phase in eine feste Phase bei konti­ nuierlichem Stranggießen, um aus dem geschmolzenen Zustand in dem Gieß­ spiegelbereich eine verfestigte Schale bzw. Haut auszubilden, bewirkt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, um die durch das Schrumpfen bzw. Schwinden bewirkte Ausbildung von Luftspalten zu vermeiden, zusätzlich an der Innenwandfläche bzw. -oberfläche einer kontinuierlichen Stranggießform ein Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich angeordnet, der dem Ausmaß des Schrumpfens bzw. Schwindens während bzw. bei der Ausbildung einer verfestigten Haut bzw. Schale aus einem geschmolzenen Metall entspricht, zur Verfügung gestellt, wobei bzw. wodurch die verfestigte Schale des Strangguß­ produktes in einem effizienten Kontaktzustand von dem Beginn der Ausbildung bis zu dem Entfernen aus der Form verbleibt.

Weitere Merkmale und Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich werden.

Fig. 1 ist eine Ansicht, die einen Längsschnitt einer kontinuierlichen Stranggußform in einer Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt (der Luftspalt 17 ist in dieser Figur zu Erläuterungszwecken etwas vergrößert dar­ gestellt);

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Änderung eines spezifischen Volu­ mens in reinem Eisen und in Kohlenstoff-Stahl mit der Temperaturänderung zeigt, und das Zeichen * des Diagramms zeigt die Schwindung, die durch die Phasen­ änderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkt wird;

Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für die Änderung des Anstiegs der Schwindung eines Gußproduktes in einer Form nach dem Beginn der Verfestigung als ein Beispiel zeigt, indem ein Positionszusammenhang relativ zu einer Größe des Schwindens, korrigiert durch einen linearen Expan­ sionskoeffizienten für die Änderung eines spezifischen Volumens eines 0,25 Masse-% Kohlenstoffstahls, der auf der Ordinate aufgezeichnet ist, gezeigt ist;

Fig. 4a ist eine schematische Draufsicht auf eine bestehende, kontinuier­ liche Stranggußform und Fig. 4b ist eine vertikale Querschnittsansicht einer kürzeren Seite entlang der Linie X-X in Fig. 4a;

Fig. 5a ist eine schematische Querschnittsansicht einer anderen bestehen­ den, kontinuierlichen Stranggußform und Fig. 5b ist eine Draufsicht auf die Form;

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Querschnittsstruktur eines Gußblocks in einer Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Querschnittsstruktur eines Gußblocks eines existierenden Beispiels zeigt.

In einer kontinuierlichen Stranggußform bzw. Gußform bzw. Form bzw. Formwerkzeug ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich an einer Innenwandoberfläche bzw. Fläche einer kontinuierlichen Stranggußform entsprechend dem Aus­ maß der Schwindung während der Ausbildung einer verfestigten Schale bzw. eines Mantels aus einem geschmolzenen Metall nahe eines Gießspiegels bzw. Meniskuses angeordnet. In dem Verfahren zur Bestimmung des Profils eines Hohlraums in einer Gußform gemäß der vorliegenden Erfindung muß ein vorherr­ schendes Schwindungs- bzw. Schrumpfungsphänomen eines geschmolzenen Metalls in der Form genauer unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erklärt werden.

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Änderung des spezifischen Volumens in reinem Eisen und in Kohlenstoffstahl mit dem Fortschreiten der Temperatur zeigt, und Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für die Änderung des Anstiegs der Schwindung eines Gußproduktes in der Form nach Beginn der Verfestigung als Beispiel zeigt, indem ein Positionszusammenhang in bezug auf die Größe einer Schwindung, die durch einen linearen Expansionskoeffizienten für die Änderung eines spezifischen Volumens eines 0,25 Masse-% Kohlenstoff­ stahls korrigiert ist, auf einer Ordinate angezeigt ist.

Fig. 2 zeigt Änderungskoeffizienten des spezifischen Volumens für reines Eisen, 0,25 Masse-% C und 0,8 Masse-% C Kohlenstoffstähle. Für jede Art von Stählen werden drei Arten von Schwindungen zeitlich aufeinanderfolgend ausge­ bildet, nämlich das flüssige Schrumpfen bzw. Schwinden in dem Flüs­ sigphasenzustand (p → q), welches während der Absenkung der Temperatur des geschmolzenen Stahls von dem geschmolzenen Zustand (p) bis zu dem Ver­ festigungs-Ausgangspunkt (q) bewirkt wird, durch Phasenänderungen aus dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung (q → r) während der Temperaturabsenkung (Kühlen) in einem Bereich, wo fest/flüssig nebenein­ ander bestehen, von einem Verfestigungs-Ausgangspunkt (q) bis zu dem Ver­ festigungs-Endpunkt (r) und eine feste Schwindung (r → s), die durch das Absen­ ken der Temperatur von dem Verfestigungs-Endpunkt bis zu dem Entnehmen des Stranggußproduktes aus der Form bewirkt wird und durch den linearen Expan­ sionskoeffizienten gesteuert ist. Das Ausmaß der Schwindung für jede aus dem flüssigen Schwinden, der Schwindung, die durch Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand zu der Flüssigphase bzw. dem Festphasenzustand bewirkt wird, und der festen Schwindung kann als eine physikalische Größe, die durch die chemische Zusammensetzung des jeweiligen Stranggußproduktes bestimmt ist, erkannt werden.

Wie aus Fig. 2 ersehen werden kann, weist unter den Änderungen des spezifischen Volumens während des Abkühlens die feste Schwindung (r → s) ein großes Ausmaß bzw. Verhältnis auf, während die Phasenänderung von dem Verfestigungs-Ausgangspunkt (q) zu dem Verfestigungs-Endpunkt (r), nämlich die Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase (q → r) abrupt in einem engen Temperaturbereich, im Hinblick auf den Änderungskoeffizienten für die Änderung des spezifischen Volumens, auftritt.

Für das Phänomen in der Gußform während des kontinuierlichen Strang­ gießens ist es wichtig, die Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkt wird, zu überprüfen, d. h. das Verfestigungsverfahren in der Form.

Indem nun auf das Verfestigungsverfahren in der Form im Fall eines kontinuierlichen Stranggießens für einen 0,25% C Kohlenstoffstahl als ein Beispiel Bezug genommen wird, unterliegt, wenn auf eine Verflüssigungstempe­ ratur +20°C erhitzter, geschmolzener Stahl in eine Form gegossen wird, der geschmolzene Stahl in einem Gießspiegelbereich in Kontakt mit der Strangguß­ formwand einem Kühlen und beginnt momentan, sobald eine Temperatur der Flüssig- bzw. Liquiduslinie (etwa 1.500°C) erreicht ist, die Phasenänderung von der flüssigen Phase in die feste Phase, d. h. es beginnt die Verfestigung (Punkt q in Fig. 2), und die Verfestigung ist bei einer Verfestigungs- bzw. Solidustemperatur von etwa 1.475°C (Punkt r in Fig. 2) vervollständigt. Nach­ folgend unterliegt das Gußprodukt der festen Schwindung, während es in Kon­ takt mit der Form (Punkte r → s in Fig. 2) gekühlt wird und schließlich aus der Gußform bei einer Oberflächentemperatur des Stranggußproduktes von etwa 1.000°C entnommen wird.

Dies kann mit Rücksicht auf das Ausmaß der Schwindung eines Strang­ gußproduktes, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, bestimmt sein. D. h. ein in eine Gußform gegossener, geschmolzener Stahl ist in einem Gießspiegelbereich in Kontakt mit einer Gußformwand und zu dem Zeitpunkt, wo die Verfestigung be­ ginnt, schwindet er während des Fortschreitens der Verfestigung, wie dies mit einer Linie ## in der Figur gezeigt ist, und vervollständigt die Verfestigung in einem Punkt r. Das Verfahren vom Start bis zum Ende der Verfestigung ist nahe dem Kühlungs- bzw. Gießspiegel in einer extrem kurzen Zeitdauer vervoll­ ständigt, in welcher eine Gußschicht als eine verfestigte Schale bzw. ein ver­ festigter Mantel ausgebildet wird.

Die Verfestigung schreitet weiter, begleitet durch die feste Schwindung durch den Kühleffekt der Form, wie dies durch eine Kurve ## gezeigt ist, von dem Punkt r kontinuierlich fort.

Die lineare Schwindungsrate des Formstücks aufgrund des Verfestigungs­ schwindens zeigt einen Wert von etwa 0,7%.

Wie oben beschrieben, wird die von der Phasenänderung von der flüssigen Phase in die feste Phase begleitete Schwindung schnell in der Form in einer kurzen Zeit in einer Anfangsstufe des kontinuierlichen Gießens ausgebildet. D. h. die Schwindung ist ein Phänomen, welches nahe dem Meniskus bzw. Gieß­ spiegel, in welchem eine verfestigte Haut bzw. Schale gebildet wird, wenn in die Form eingebrachtes, geschmolzenes Metall mit der Verfestigung von dem Mo­ ment des Kontakts mit der Form an beginnt (innerhalb 1 s nach dem Kontakt) auftritt. Da zusätzlich der statische Druck des geschmolzenen Stahls, der auf die verfestigte Haut bzw. Schale wirkt, nahe dem Meniskus extrem niedrig ist und keine Deformationsspannungen bewirkt werden, werden durch Schwindung aufgrund der Ausbildung der verfestigten Schale, begleitet durch die Phasen­ änderung von der flüssigen Phase in die feste Phase, Luftspalte gebildet.

Dementsprechend ist es wichtig, um die Ausbildung der Luftspalte, die durch die Phasenänderung von der flüssigen Phase in die feste Phase bewirkte Schwindung in der Form verursacht sind, zu vermeiden, um den Wärme­ abstrahlungseffekt der Form für ein gleichmäßiges Abkühlen der Form zu maxi­ mieren, früh die durch die die Phasenänderung von der flüssigen Phase in die feste Phase begleitete Schwindung, die nahe dem Meniskus bzw. dem Gieß­ spiegel auftritt, zu absorbieren, d. h. die verfestigte Schale bzw. Haut unmittelbar nach der durch die die Phasenänderung von der flüssigen Phase in die feste Phase bewirkten Schwindung durch die Form direkt neben dem Gießspiegel zu stützen.

Das Verfahren zur Optimierung der Konizität bzw. der Verjüngung in der bestehenden Form wird unter Bezugnahme auf ein schematisches Diagramm, das in dem unteren Bereich der Fig. 3 gezeigt ist, zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung erklärt.

In der bestehenden Form ist der Konus von dem Gießspiegel (umfassend die Nachbarschaft des Meniskus bzw. des Gießspiegels) bis zu dem Unterende der Form durch eine gerade Linie ## oder eine zweistufige bzw. in zwei geraden Abschnitten unterteilte Linie ## in Übereinstimmung mit der Schwindung des Stranggußproduktes, einer sogenannten Festschwindungskurve ## und so, daß diese ident oder dieser angenähert ist, ausgebildet. Unter Berücksichtigung des Gießspiegelbereichs, da hier eine große Differenz in der Größe der Schwindung, die durch die verfestigte Schale in dieser Stufe gebildet wird, besteht, kann ersehen werden, daß die Luftspalte, selbst wenn ein beliebiger Konus zur Ver­ fügung gestellt wird, unter der Voraussetzung, daß er basierend auf der festen Schwindung zur Verfügung gestellt wird, nicht aufgenommen bzw. absorbiert werden können.

Um daher eine übermäßige Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkt wird, die in der Form innerhalb eines engen Temperaturbereichs zu Beginn des kontinuierlichen Gie­ ßens bewirkt wird, d. h. innerhalb einer extrem kurzen Zeitdauer, nahe dem Meniskus der Form zu absorbieren und um hiebei den Kontakt des Gußproduktes nach der Schwindung mit der Form neuerlich sicherzustellen, wird dement­ sprechend ein Einschnürungs- bzw. Verengungsbereich für die Aufnahme eines Ausmaßes einer Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssig­ phasenzustand in den festen Zustand entsprechend der durchgezogenen Linie ## in Fig. 1 bewirkt wird, neu eingebaut bzw. vorgesehen, basierend auf welchem die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde.

Daher wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der bei der Ausbildung der verfestigten Schale bewirkten Schwindung durch die Phasen­ änderung, die durch Änderung von dem Flüssigphasenzustand in den festen Zustand bewirkt wird, durchgeführt, und welche in den bestehenden, kontinuier­ lichen Gußformen nicht berücksichtigt wurde.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen Metallstranggießen zur Verfügung, die einen an beiden Enden offenen Hohlraum aufweist, in welchem eine vertikale Querschnittsform von einer Gießspiegel- bzw. Meniskusposition bis zu einem gewünschten Bereich in dem Hohlraum durch einen Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich gebildet ist, der dem Ausmaß der Schwindung aus der Flüssigphase in die feste Phase eines zugeführten Metalls entspricht.

Da der Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich für eine kontinuierliche Stranggußform in der vorliegenden Erfindung ein Ausmaß einer linearen Schwin­ dung bzw. Schrumpfung entsprechend etwa 0,7% in einem 0,25 Masse-% C Kohlenstoffstahl aufweist, wie dies oben beschrieben wurde, und eine abrupte, stufenförmige Änderung in dem Meniskus- bzw. Gießspiegelbereich zeigt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist es wünschenswert, daß der Bereich eine derartige Form aufweist, welche mit einer Linie bzw. Spur der stufenweisen Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkt wird, übereinstimmt.

Zusammenfassend liegt das Merkmal der vorliegenden Erfindung betref­ fend die Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssig­ phasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung ausgebildet ist, und den hierzu zuordenbaren Luftspalten darin, daß die Luftspalte in dem Gießspiegel­ bereich unmittelbar nachher, indem der Halt- und der Kontaktzustand des Guß­ produktes aufrechterhalten wird, absorbiert werden und indem auf ein gleich­ mäßiges Abkühlen des Gußproduktes abgezielt wird.

Der Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich ist vorzugsweise in einer Posi­ tion innerhalb von 100 mm von dem Gießspiegelbereich angeordnet.

Deshalb kann die verfestigte Schale gehalten werden und zuverlässig mit der Gußformwand von dem Stadium des Beginnens der Ausbildung der ver­ festigten Haut effizient in Kontakt bleiben, indem der Einschnürungs- bzw. Verengungsbereich an der Innenwandoberfläche des Hohlraums in einem Bereich innerhalb von 100 mm von dem Meniskus angeordnet ist, sodaß die Ausbildung von Luftspalten verhindert werden kann.

Die Ausgangsposition für den Verengungsbereich ist unter Berücksichti­ gung der Gußgeschwindigkeit bzw. -rate der Zusammensetzung des geschmolze­ nen Metalls, den Vibrationsstößen der Form und dgl. bestimmt und als eine Basisbedingung ist der Verengungsbereich in bzw. bei einer Gießspiegelposition angeordnet.

Die Ausgangsposition für den Verengungsbereich kann weiters auch so viel unterhalb der Gießspiegelposition angeordnet sein, wie die Vibrationsampli­ tude der Form ausmacht. Dann bleibt der Ausgangspunkt für den Verjüngungs­ bereich immer unterhalb der Position der geschmolzenen Oberfläche in der Form, was es leicht macht, der durch die Phasenänderung von dem Flüssig­ phasenzustand in die feste Phase des geschmolzenen Metalls bewirkten Schwin­ dung zu genügen.

Andererseits hängt der Faktor zur Bestimmung der Endposition des Verjün­ gungsbereichs hauptsächlich von der Gießgeschwindigkeit bzw. -rate ab. Wie dies aus der vorhergehenden Erläuterung ersehen wird, kann es, da das Phäno­ men der durch die Phasenänderung begleiteten Schwindung innerhalb einer kurzen Zeitdauer auftritt, genügen die Endposition bis zu 100 mm, vorzugsweise 70 mm und noch bevorzugter 30 mm, von der Meniskusposition anzuordnen, bei welcher die verfestigte Schale zuverlässig gehalten werden kann und in Kontakt mit der Oberfläche der Gußform bis zur Vervollständigung der Ausbildung der verfestigten Schale in Kontakt bleibt, sodaß die darauffolgende Abkühlleistung der Form höchst effizient genutzt werden kann.

Wenn in der vorliegenden Erfindung die Größe des Verjüngungsbereichs in der Ausgangsposition als eine Hohlraumgröße an der Gießspiegelposition de­ finiert ist, ist es bevorzugt, daß die Größe des Verjüngungsbereichs an der End­ position um 0,2% bis 1,5% kleiner als die Hohlraumgrößen in der Gießspiegel­ position gemacht wird.

Indem das Größenreduktionsverhältnis (%) für den Verengungsbereich bestimmt wird, nämlich ((Hohlraumgröße an der Gießspiegelposition) - (Größe des Verengungsbereichs an der Endposition))/(Hohlraumgröße an der Gieß­ spiegelposition) × 100 = von 0,2% bis 1,5%, kann dem Ausmaß der durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand zu der Festphase des ge­ schmolzenen Metalls bewirkten Schwindung genügt werden und die verfestigte Schale kann zuverlässig in Kontakt mit der Gußformwand von dem Ausgangs­ zustand der Ausbildung der verfestigten Schale an gehalten werden.

Das Größenreduktionsverhältnis (%) für den Verjüngungsbereich ist als innerhalb des Bereichs von 0,2% bis 1,5% liegend definiert, da das durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase des ge­ schmolzenen Metalls bewirkte Ausmaß bzw. Verhältnis der Schwindung eine Volumensänderung in dem Bereich von etwa 0,7 bis 4,4% in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Metalle aufweist, was einem Bereich von etwa 0,2 bis 1,5% entspricht, wenn es in ein lineares Schrumpf- bzw. Schwindungs­ verhältnis umgewandelt wird.

In diesem Fall ist es bevorzugt, ein durch die Phasenänderung aus dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirktes Schwindungsverhältnis für die Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls, welches in einem kontinuier­ lichen Stranggießen verwendet wird (lineares Schwindungsverhältnis) in bezug auf das Größenreduktionsverhältnis des Verjüngungsbereichs anzuwenden, um dadurch noch zuverlässiger die verfestigte Schale in Kontakt an die Gußform­ wand von dem Stadium des Beginns der Ausbildung der verfestigten Schale an zu halten.

Weiters kann der Verjüngungsbereich mit einem Profil einer geraden Linie, einer Kurve (parabolische Kurve, gebogene Kurve oder kontinuierliche Kurve), einer Kombination aus geraden Linien und einer Kombination aus gerader Linie und Kurve ausgebildet sein.

Da es erforderlich ist, das verfestigte Gußprodukt aus dem Verjüngungsbereich glatt zu entfernen, kann ein Einklem­ men bzw. eine Beschränkung bzw. Einspannung des Stranggußproduktes durch den Verjüngungsbereich durch Ausbilden des Profils für den Verjüngungsbereich als ein in Richtung zu dem Auslaß nach innen geneigtes Profil vermieden wer­ den, obwohl dies von der Position der Ausbildung des Verjüngungsbereichs und der Regelung der Gießbedingungen, wie der Abzugsgeschwindigkeit und weiters von dem Oberflächenniveau des geschmolzenen Metalls abhängt.

Zusätzlich ist es als vertikaler Querschnittsbereich von der Endposition des Verjüngungsbereichs zu dem unteren Ende der Form bevorzugt, teilweise oder vollständig eine Form zur Verfügung zu stellen, die dem Ausmaß der festen Schwindung des Gußproduktes entspricht oder die eine einzelne oder Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Verjüngungen aufweist.

Um die Effizienz der Abkühlleistung der Form zu maximieren, wird der Kontakt zwischen der Gußform und dem Stranggußprodukt maximiert, indem dies auch durch die Form von der Endposition des Einschnürungsbereichs bis zu dem Austragsende der Form erreicht werden kann. Zu diesem Zweck ist es not­ wendig, den Kontaktzustand mit dem Gußprodukt, der durch den Veren­ gungsbereich sichergestellt wird, fortzusetzen und aufrecht zu erhalten, und es ist angeraten, einen Konus entsprechend der festen Schwindung des Guß­ produktes auszubilden.

Es kann beispielsweise eine konische Form basierend auf der festen Schwindung des Stranggußproduktes (Kurve ##) berechnet werden oder es kann zusätzlich zu dem Profil der in Fig. 3 gezeigten Form ein einstufiger (Linie ##) oder ein zweistufiger Konus (geknickte Linie ##) angeordnet sein.

Eine konkrete Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug­ nahme auf die in Fig. 1 als ein Beispiel gezeigte rohrförmige Gußform erklärt, jedoch beschränkt diese die vorliegende Erfindung nicht und es kann gegebe­ nenfalls eine Modifikation im Design angewandt werden, wobei das technische Konzept der vorliegenden Erfindung nicht verlassen wird.

Die Zeichnung ist zum besseren Verständnis der Erfindung etwas hervor­ gehoben bzw. übertrieben gezeichnet und es sind auch Ausbildungen der Verjün­ gungsbereiche von verschiedenen Ausbildungen an der rechten und linken Seite der Zeichnung erläutert.

Eine Form 1 hat einen an oberen und unteren Enden offenen Hohlraum 2, in welchem eine graduell gegenüber der Gießspiegelposition bzw. Meniskus bzw. Meniskusposition 3 in Richtung zu dem oberen Ende vergrößerte, obere Öffnung 4, und zwar in den Hohlraum 2 ausgebildet ist, um die Einführoperation einer Eintauch- bzw. Winddüse oder dgl. beim Gießen zu erleichtern. Ein Verengungs­ bereich 6, der später beschrieben wird, ist durch die Punkte b, c oder b, c, d an der Gießspiegelposition 3 ausgebildet und ein Konus bzw. eine Konizität 7, der (die) der festen Schwindung bzw. der Verfestigungs- bwz. Solidifikations­ schrumpfung einer verfestigten Schale entspricht, ist aneinanderstoßend bzw. benachbart an den Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich 6 in Richtung zu einer unteren Endöffnung 9 ausgebildet.

Eine Ausbildung des Verjüngungs- bzw. Verengungsbereichs 6 des oben beschriebenen Hohlraums 2 ist auf Basis der in der rechten Hälfte der Fig. 1 gezeichneten Ausbildung beschrieben. Die Gußform 1 bildet die divergierende Öffnung 4 von der Gießspiegelposition 3 in Richtung zu dem oberen Ende, in welchem ein Bereich, der dem maximalen Stoß der Vibration der Form ent­ spricht, um die Gießspiegelposition 3 als ein Zentrum eines geraden Bereichs (Punkt a → Punkt b) in der Form ausgebildet ist und die Ausgangsposition b des Verjüngungs- bzw. Verengungsbereichs 6 unterhalb der Gießspiegelposition 3 angeordnet ist.

Der Konus setzt sich von der Ausgangsposition b des Verjüngungsbereichs 6 mit einem Reduktionsverhältnis, das der durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkten Schwindung entspricht, innerhalb der Form nach innen fort, um den Hohlraum zu verengen, und endet in der Position für den Punkt c. Die durch den Punkt b → Punkt c gezeigte Ober­ fläche in dem Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich 6 definiert eine Abschrä­ gung bzw. Neigung, welche unter Berücksichtigung des Abziehens des Guß­ produktes ausgebildet ist, und welche eine Wirkung der Abschwächung der Spannung des verfestigten Mantels während der Bewegung zeigt (begleitet von dem Abziehen des Stranggußproduktes).

Obwohl es auch möglich ist, den Hohlraum parallel zu dem axialen Zen­ trum der Gußform von dem Enbereich c des Verjüngungsbereichs 6 bis zum Austragsende der Form 1 auszubilden, ist es wünschenswert, eine konische bzw. sich verjüngende Form 7 in Richtung zu dem Austragsende e zur Verfü­ gung zu stellen, da bzw. bei der die feste Schwindung des Stranggußproduktes berücksichtigt wird. Eine derartige Form des Hohlraums 2 kann die verfestigte, koagulierte Schale stützen und wird unmittelbar nach der Gießspiegelposition ausgebildet und übt die Abkühlfunktion aus.

Eine andere, in der linken Hälfte der Fig. 1 gezeigte Ausbildung des Ver­ jüngungsbereichs 6 wird erläutert. Diese ist von der ersten Ausbildung dadurch verschieden, daß der Verjüngungsbereich 6 stufenweise ausgebildet ist. D. h., das Reduktionsverhältnis des Hohlraums 2 ist von der Ausgangsposition b bis zu einer Zwischenposition c des Verjüngungsbereichs 6 größer, während das Verringerungsverhältnis von der Zwischenposition c bis zu der Endposition d kleiner gemacht ist, wodurch die innerste Seite des Einschnürungsbereichs 6, die in den Gußformhohlraum 2 vorragt, als eine glatte Kurve ausgebildet ist, um eine Führungsfunktion für das Stranggußprodukt in derselben Weise wie oben beschrieben zur Verfügung zu stellen.

Auch in dieser Ausführungsform ist eine konische Form 7 entsprechend der festen Schwindung der verfestigten Schale als ein Bereich zwischen der End­ position d des Verengungsbereichs und dem Unterende e der Form vorgesehen. Die konische Form kann mit einer Form entsprechend der festen Schwindung der verfestigten Schale, einem linearen Konus bzw. Verjüngung, einem zweistufigen Konus bzw. Verjüngung oder dgl. zur Verfügung gestellt werden.

Das Verhalten des geschmolzenen Stahls in der kontinuierlichen Strang­ gußform während des kontinuierlichen Stranggießens gemäß der Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die linke Hälfte von Fig. 1 be­ schrieben. Das durch die Phasenänderung aus dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwinden der verfestigten Schale des geschmolzenen Metalls, welches in die Form eingebracht wird, und die Dimensionsänderung des Stranggußproduktes durch feste Schwindung sind durch fette, durchgezogene Linien gezeigt.

Der in die Form 1 eingebrachte, geschmolzene Stahl wird durch die Form nahe der Gießspiegelposition 3 intensiv gekühlt, wodurch der geschmolzene Stahl verfestigt wird, um die verfestigte Schale zu bilden.

In diesem Schritt bewirkt die ausgebildete, verfestigte Schale durch das durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwinden theoretisch ein Dimensionsschwinden, wobei das Schwin­ den bzw. Schrumpfen in Punkt a startet und die Schwindung in Punkt f als Oberflächenschicht der verfestigten Schale vervollständigt ist.

Tatsächlich verläuft die durch die Phasenänderung von dem Flüssig­ phasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung des Verfahrens von Punkt a → Punkt f', wie dies durch unterbrochene Linien gezeigt ist, anstelle von Punkt a → Punkt f, während sie in der Wirkung des Abziehens mit der Guß­ geschwindigkeit bzw. -rate unterliegt, und vervollständigt die Verfestigung in der Oberflächenschicht der verfestigten Schale in Punkt f'.

Nachfolgend unterliegt die Oberflächenschicht der verfestigten Schale einer Schwindung entsprechend der Kühlwirkung der Form, entsprechend: Punkt f (oder f') → g → h → d → e, während sie in Kontakt mit der Form steht.

Wie dies aus der Zeichnung ersehen werden kann, bildet der geschmolzene Stahl einen Luftspalt G in dem Gießspiegelbereich. In der vorliegen­ den Erfindung kann die verfestigte Schale zuverlässig in Kontakt mit der Innen­ wand der Gußform vom Anfangszustand der Ausbildung der verfestigten Schale an entsprechend der Dimensionsschwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase der verfestigten Schale in dem Ein­ schnürungs- bzw. Verengungsbereich 6 bewirkt wird, insbesondere den Bereich bc der dem Ausmaß der durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasen­ zustand in die feste Phase bewirkten Schwindung des geschmolzenen Stahls entspricht, gebracht werden und als ein Ergebnis kann die Ausbildung eines Luftspaltes verhindert werden. Dann, da die Ausbildung des Luftspaltes verhin­ dert werden kann, kann die gesamte verfestigte Schale des Gußproduktes (insbesondere die verfestigte Schale an den Ecken des Gußproduktes) in einem bevorzugten Kontaktzustand mit der Innenseite der Gußform selbst nach der Endposition, d. h. dem Punkt d des Verjüngungsbereiches 6, gehalten werden und das Gußprodukt kann gleichmäßig und effizient abgekühlt werden.

Das Verhalten des kontinuierlichen Stranggießens von geschmolzenem Stahl in der existenten, kontinuierlichen Stranggußform wird unter Bezugnahme auf die linke Hälfte auf Fig. 1 erklärt. In der existierenden Form ist ein zweistufi­ ger Konus bzw. Verjüngung (a-i-j-Bereich) 8 entsprechend der festen Schwin­ dung der verfestigten Schale angeordnet. Als Konusform ist es bevorzugt, eine Form entsprechend der festen Schwindung der verfestigten Schale anzuordnen (Kurve ##), jedoch wird üblicherweise ein linearer Konus (Linie ##) oder ein zwei­ stufiger Konus (geknickte Linie ##) unter Berücksichtigung der Machbarkeit bzw. Herstellbarkeit der Gußform bei der Herstellung angeordnet, wie dies in den be­ stehenden Beispielen in Fig. 3 gezeigt ist.

In dieser bestehenden Form 1 ist, da die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung der ver­ festigten Schale, die durch eine fette Linie entsprechend den Punkten a → f dargestellt ist, nicht in Betracht gezogen ist, ein Luftspalt 17 zwischen der Form und dem Stranggußprodukt ausgebildet.

Der Luftspalt 17 verringert die Wärmeleitung zwischen der Gußform und der verfestigten Schale merkbar. Während dann das kontinuierliche Stranggießen fortschreitet, beginnt die verfestigte Schale, durch den statischen Druck des geschmolzenen Stahls, der innerhalb des Stranggußproduktes zum Oberflächen- (Seiten-)bereich des Gußprodukts in dem unteren Bereich der Form wirkt, zu kriechen bzw. fließen bzw. dehnen, um einen Kontakt zwischen dem Gußprodukt und der Form zu bewirken. Der Luftspalt bleibt an den Ecken des Gußproduktes jedoch wie er ist, um so eine Kühlverzögerung an den Ecken des Strang­ gußproduktes zu bewirken.

Als ein Ergebnis ist die Dicke der verfestigten Schale nicht gleichmäßig und tendiert dazu, innere Sprünge an den Ecken des Gußproduktes oder ein Ausbrechen des Gußproduktes, wie zuvor beschrieben, zu bewirken.

Beispiel

Die Ergebnisse von Versuchen für ein kontinuierliches Stranggießen werden unter Verwendung der kontinuierlichen Stranggußform gemäß der vorlie­ genden Erfindung und der kontinuierlichen Stranggußform in dem bestehenden Beispiel erläutert.

Die kontinuierlichen Stranggießbedingungen in diesem Beispiel sind unten gezeigt.

• - Art des geschmolzenen Stahls: Kohlenstoffstahl (0,25 Masse-% C)
• - Gießtemperatur des geschmolzenen Stahls: 1.550°C
• - Blockgröße: 130 mm²
• - Dimensionsschwindungsverhältnis: etwa 0,7%
• - Vibrationsamplitude der Form: 10 mm

Die Gußform des Verjüngungsbereichs 6, der in der linken Hälfte von Fig. 1 gezeigt ist, wurde als eine Gußform verwendet, und eine rohrförmige Gußform von 800 mm Gesamtlänge L wurde mit einer Gießspiegelposition 3, die 80 mm von dem oberen Ende der Gußform entfernt ist, ausgebildet, wobei der Aus­ gangsbereich b in dem Verjüngungsbereich 6 13 mm unterhalb der Gießspiegel­ position 3 definiert ist und die Form für den Bereich a-b der Form wurde gerade ausgebildet. In der Annahme, daß das Dimensionsschwindungsverhältnis etwa 0,7% ist und die Größe des Hohlraums derart definiert wurde, daß die Hohl­ raumabmessung D1 bei der Ausgangsposition b des Verjüngungsbereichs 6 135,3 mm beträgt, war die Hohlraumabmessung D2 in der Endposition d 134,4 mm, die Abmessung D3 an der unteren Endposition e des Hohlraums war 134,0 mm und der Abstand x in der Gußformabzugsrichtung von der Gießspiegel­ position 3 zu der Endposition d des Verjüngungsbereichs 6 war 33 mm. Weiters wurde das Profil von der Ausgangsposition b zu dem Zwischenbereich c des Verjüngungsbereichs 6 als eine gerade Linie, die geringfügig nach innen geneigt ist, ausgebildet, wobei die Hohlraumabmessung in dieser Position 134,5 mm war und der Abstand von der Gießspiegelposition 3 betrug 20 mm. Ein Bereich von der Zwischenposition c zu der Endposition d wurde als eine glatte Kurve ausge­ bildet und weiters wurde ein linearer Konus 7 von der Endposition d zu der unteren Endposition e des Hohlraums zur Verfügung gestellt.

In dieser Ausbildung wurde ein kontinuierliches Stranggießen durch Einstellen der Gießgeschwindigkeit bzw. -rate auf 3,0 m/min. was der höchsten Geschwindigkeit in diesem Land für diese Art und Größe von kontinuierlichen Stranggießbedingungen, die oben beschrieben wurden, entspricht, eingestellt, wobei die Gießgeschwindigkeit graduell erhöht wurde, sobald das Verfahren stabilisiert war, und dann wurde das kontinuierliche Stranggießen mit einer Gießgeschwindigkeit von 4,5 m/min durchgeführt, was 1,5 mal höher als die übliche Geschwindigkeit ist. Die Operation wurde in dem stabilen Zustand fortgesetzt und das kontinuierliche Stranggießen konnte ohne Ausbildung von Ausbrüchen in dem Gußprodukt bis zum Ende vervollständigt werden.

Die Querschnittsstruktur eines in diesem Beispiel erhaltenen Blocks wurde exakt aus einem Schwefel- bzw. Brammenabdruck reproduziert und das Ergebnis ist in Fig. 6 gezeigt.

Wie in Fig. 6 gezeigt, hatte die Querschnittsstruktur des unter Verwen­ dung des kontinuierlichen Stranggußverfahrens gemäß der vorliegenden Er­ findung hergestellten Blocks eine Gußschicht bzw. Hartgußschicht bzw. gekühlte Schicht 19 von gleichmäßiger und großer Dicke, an den Ecken des Blocks wurden keine inneren Sprünge beobachtet und der Querschnitt des Blocks wies eine normale Form auf, obwohl das Gießen mit einer 1,5 mal höheren Geschwin­ digkeit als die existente Gußgeschwindigkeit durchgeführt wurde.

Zu Vergleichszwecken mit der vorliegenden Erfindung wurde ein kontinu­ ierliches Gießen unter Verwendung eines existenten Typs einer rohrförmigen Gußform mit einer Formlänge L von 800 mm, einer Hohlraumabmessung D1 an der Gießspiegelposition 3 von 134,4 mm und einer Hohlraumdimension D3 an dem Unterende der Form von 134,0 mm durchgeführt, in welcher ein einstufiger, linearer Konus 8 von der Gießspiegelposition 3 bis zu dem Unterende der Form vorgesehen war.

Dann wurden auch in dem Vergleichsbeispiel Blöcke durch Durchführen eines kontinuierlichen Gießens mit einer Gußrate unter den kontinuierlichen Gießbedingungen, die oben beschrieben wurden, nämlich mit einer Gußgeschwin­ digkeit von 3,0 m/min. hergestellt.

Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, ist in diesem Vergleichsbeispiel die Dicke einer Gußschicht 19 in der Querschnittsstruktur der Blocks dünn und insbe­ sondere war die Dicke der Gußschicht 19 an den Ecken zwischen 2 und 3 mm extrem dünn, in welchen innere Sprünge 18 beobachtet wurden. Die inneren Sprünge 18 sind nicht nur in der Gußschicht 19 ausgebildet, sondern auch betreffend die dentritischen Kristalle 20 innerhalb des Gußproduktes. Dement­ sprechend konnte die Gußrate im Hinblick auf die Gefahr eines Ausbrechens nicht erhöht werden.

Dann wurde die Wölbungsdeformation der Oberfläche, die durch den statischen Druck des geschmolzenen Stahls bewirkt wurde, in dem Querschnitt des Blocks beobachtet.

Wie dies aus dem vorhergehenden offensichtlich ist, ist, wenn die kontinu­ ierliche Stranggußform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die Gußschicht bzw. Hartgußschicht gleichmäßig dick und keine inneren Sprünge sind an den Ecken der Blöcke ausgebildet, ebenso wie Blöcke mit normaler Querschnittsform erhalten werden können, selbst wenn die Gußgeschwindigkeit um 1,5 mal gegenüber der üblichen erhöht wird, im Vergleich zu dem Fall, in welchem die existierende, kontinuierliche Stranggußform verwendet wird.

Die Form zur Verwendung in dem kontinuierlichen Stranggießen gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Ausbildungen und Beispiele derselben beschränkt, sondern kann beispielsweise in kontinuierlichem Stranggießen von Gußprodukten, wie Brammen, Tafeln und nicht nur beim kontinuierlichen Gießen von Blöcken verwendet werden. Dann ist auch die Form des Blocks nicht auf die normale quadratische Querschnittsform wie in diesem Beispiel beschränkt, sondern die Erfindung kann auch auf rechteckige, hexagonale, oktogonale oder kreisförmige Blöcke angewandt werden.

Weiters ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf geschmolzenen Stahl anwendbar, sondern auch auf geschmolzene Metalle, die einem Schwinden bei der Phasenänderung von flüssig zu fest unterliegen, wenn das geschmolzene Metall kontinuierlich gegossen werden soll (beispielsweise geschmolzenes Metall aus Aluminiumlegierung und Kupferlegierung).

Obwohl die Erfindung anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf mögliche Ausbildungen derselben beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß Modifikationen oder Verbesserungen daran ausgeführt werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Patentansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Die vollständige Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 10- 217576, hinterlegt am 31. Juli 1998, umfassend Beschreibung, Zeichnungen und Zusammenfassung, ist hier in ihrer Gesamtheit als Referenz enthalten.

Claims (5)

1. Gußform (1), geeignet für kontinuierliches Metallstranggießen, umfassend: einen an beiden Enden offenen Hohlraum (2), worin die vertikale Quer­ schnittsform an der Innenwandoberfläche des Hohlraums (2) von einer Gießspie­ gelposition (3) bis zu einem gewünschten Bereich als ein Verjüngungs- bzw. Veren­ gungsbereich (6) ausgebildet ist, der dem Ausmaß der Schwindung entspricht, wel­ che durch die Phasenänderung vom Flüssigphasenzustand in die feste Phase eines zugeführten Metalls bewirkt ist,
wobei die Ausgangsposition (b) für den Verengungsbereich (6) so weit unterhalb der Gießspiegelposition (3) angeordnet ist, wie die Vibrationsampli­ tude der Gußform (1) ausmacht, und
wobei der Bereich (a → b) zwischen der Gießspiegelposition (3) und der Ausgangsposition (b) für den Verengungsbereich (6) als ein gerader Bereich ausgebildet ist, welcher eine geringere Neigung zur Vertikalen aufweist als der Verengungsbereich.

2. Gußform nach Anspruch 1, worin der Verjüngungs- bzw. Verengungs­ bereich (6) in einem Bereich bis zu 100 mm von der Gießspiegelposition entfernt angeordnet ist.

3. Gußform nach Anspruch 1 oder 2, worin die Größe des Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich (6) am Ausgangsende als eine Hohlraumgröße an der Gießspiegelposition (3) definiert ist und die Größe des Verjüngungs- bzw. Ver­ engungsbereichs an der Endposition gegenüber den Hohlraumabmessungen in bzw. bei der Gießspiegelposition um 0,2 bis 1,5% verkleinert ist.

4. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich (6) mit einer geraden Linie, einer Kurve oder einer Kombination aus einer geraden Linie und einer Kurve ausgebildet ist.

5. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die vertikale Quer­ schnittsform für eine Innenwandoberfläche des Hohlraums (2) für den Verjün­ gungs- bzw. Verengungsbereich (6) von der Endposition des Verjüngungs- bzw. Verengungsbereichs (6) bis zu dem Unterende (9) der Gußform (1) teilweise oder vollständig mit einer dem Ausmaß der festen Schwindung des zugeführten Metalls entsprechenden Form oder einem einzelnen Konus (7) oder einer Mehr­ zahl von aufeinanderfolgenden bzw. kontinuierlichen Konizitäten (7) ausgebildet ist.