Verfahren zur kontinuierlichen Überführung schmelzflüssiger Metalle oder Legierungen in feste Zustandsform von bestimmtem Querschnitt, ohne Anwendung einer Kokille Kontinuierliche Giessprozesse zeichnen sich in der Hauptsache dadurch aus, dass eine Schmelze in eine am oberen und unteren Ende offene, gerade oder ge bogene, gekühlte Kokille vergossen wird, so dass infolge ihrer Form und ihrer Kühlwirkung auf den austretenden Metallstrang eine mehr oder weniger dicke Schicht erstarrten Materials gebildet wird, welche Schicht ihrer seits mit Hilfe an sich bekannter Stützanordnungen einen noch schmelzflüssigen Kern umgibt,
bis auch dieser unter der Kühlwirkung erstarrt ist. Diese Schicht besitzt auf Grund von Umständen bei ihrer Bildung sehr schlechte Festigkeitseigenschaften. Sie ist wegen ihrer Gussstruktur sowie auf Grund von Oxydationsver- läufen und Eindiffusion des Kokillenmetalls in die Schicht, wie z. B. Kupfer, brüchig und spröde.
Die Schicht besitzt auch Fehlerstellen in Form von Schlak- ken- und/oder Oxydeinschlüssen, die keinen ausreichen den Widerstand gegen den hohen hydrostatischen Druck bieten. Auf Grund dieser Fehlerschichten sowie bei not wendigen Biegebeanspruchungen reisst die Schicht und das im schmelzflüssigen Zustand befindliche Innere des Stranges tritt aus, was viele damit verbundene Unan nehmlichkeiten zur Folge hat.
Die Kokille mit den dazugehörigen komplizierten Mechanismen für die Oszillation, die nötig ist, um einem Anhaften der erstarrenden Schicht vorzubeugen, sowie für die Kühlung und die Schmierung usw. ist sehr kost spielig und wird stark verschlissen. Sie muss daher oft ausgewechselt werden. Auch ist z. B. der Auszugs mechanismus wegen der Genauigkeit, mit welcher alle Bewegungsabläufe aufeinander abgestimmt werden müs sen, kompliziert, empfindlich und kostspielig. Dieses Verfahren macht die Kokille im höchsten Grade schwer hantierlich, besonders bei Dimensionsänderungen, d. h.
beim übergang von einer Querschnittsform zur anderen. Die bei diesem Verfahren notwendige Kokillenkühlung, die eine radiale Kühlung des durchgehenden Metalls zur Folge hat, liefert eine Struktur in dem fertigen Produkt (Transkristallisation), die für die technologische Weiterverarbeitung die denkbar ungünstigste ist. Dieser Umstand hat dazu beigetragen, dass z. B. in den Stahl werken die Anwendung des Verfahrens nur auf die einfachsten Qualitäten begrenzt ist.
Ein anderer Nachteil bei Einsatz der Kokille besteht in der Gefahr des Auftretens von Längsrissen in der Schicht bei der Kühlung des aus der Kokille austreten den Stranges. Die durch die Kokillenkühlung bedingte Kontraktion des Metalls führt zu einer Unterbrechung der Kühlwirkung im unteren Teil der Kokille. Der aus der Kokille tretende, demnach sehr warme Teil des Stranges darf daher nicht einer allzu kräftigen Kühlung ausgesetzt werden, was wiederum die Möglichkeit für eine mehr axiale Wärmeableitung eliminiert. Schliesslich begrenzt die Anwendung der Kokille auf entscheidende Weise die Möglichkeit, Endprodukte mit geringen Di mensionen insbesondere bezüglich der Dicke zu erhal ten.
Eine gewisse Materialstärke für Platinen, z. B. für die Blechherstellung, darf nicht unterschritten werden, was in diesem Fall eine weitere Bearbeitung des Pro duktes in kostspieligen Anlagen notwendig macht.
Mit der vorliegenden Erfindung, die als eine Mo difikation des Giessens zwischen Walzen bezeichnet wer den kann, wird das Ziel verfolgt, alle oben angeführten Mängel der verschiedenen bekannten Giessverfahren mit Kokille zu beseitigen und noch andere Vorteile zu er zielen.
Dabei wird auf die Kokille verzichtet. Die bei den früheren Verfahren gebildete, wenig zufriedenstellende Schicht wird durch eine im voraus hergestellte Schicht aus fehlerfreiem metallischem Material, beispielsweise aus Blech, ersetzt. Dadurch wird ebenfalls die bisher noch notwendige Oszillationsbewegung und der dazu gehörige Mechanismus überflüssig.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass zur Bildung einer das noch flüssige Metall umschliessenden äusseren festen Schicht eine ge trennt hergestellte Schicht aus fehlerfreiem Blechmate- rial verwendet wird, das zu einer Hülle von gewünschter Form zusammengefügt oder geschweisst wird, und die Hülle mit flüssigem Metall aus einem Behälter gefüllt wird, wobei die Hülle an wenigstens zwei einander gegen überliegenden Seiten mittels einer Rollenanordnung ge stützt wird,
wonach die Hülle mit der Schmelze bei gleichzeitiger Kühlung im Takt mit dem kontinuierli chen Zusammenfügen der Bleche zur Hülle durch wei tere Anordnungen durch Stützung, Formgebung und/ oder zur Biegung von der vertikalen in die horizontale Lage zu Schneidanlagen und zum Lager geführt wird.
In bevorzugter Weise wird die Schmelze, welche in die durch Zusammenschweissung von Blechen gebildete Hülle vergossen wird, von unten gekühlt, d. h. nicht wie in der Kokille beim Niveau der Schmelze in der Hülle, sondern bei der Abschlussordnung bzw. an dieser Stelle. Die Wärme wird dadurch nur zu einem kleinen Teil radial - nämlich durch die mässige Kühlwirkung der abgekühlten Stützwalzen - aber zum weitaus grössten Teil axial abgeleitet.
Die Kühlwirkung der Stützwalzen ist nur erforder lich zur Sicherstellung der notwendigen Festigkeit der Blechhülle, jedoch nicht für die Erstarrung des schmelz flüssigen Innern. Eine solche mässige Kühlung kann z. B. erreicht werden durch Anwendung von Dampf. Die Erstarrung wird hauptsächlich durch Kühlung von unten erreicht. Der Erstarrungsprozess führt in einem solchen Falle, wie bekannt, zu einer feinen kristallinen Struktur, welche eine Voraussetzung für eine nachfol gende einwandfreie Bearbeitung ist (Walzen usw.).
Die Blechhülle besitzt Sekundärstruktur mit hoher Dehnbarkeit und ist frei von Fehlerstellen wie Oxydein- schlüssen und Rissen. Sie ist in jeder Hinsicht der ent sprechend den konventionellen Verfahren hergestellten Erstarrungsschicht überlegen. Sie kann in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung aus demselben Material wie die Schmelze oder aus einem anderen Ma terial in Blechform bestehen.
Man wird natürlich mit Vorteil Bleche zweiter Wahl und billigster Qualität wählen. Das Konditionieren, d. h. das Schleifen oder Hobeln, das bei den konventionellen Verfahren sehr zeitraubend und teuer ist, fällt bei An wendung des erfindungsgemässen Verfahrens praktisch vollständig weg. Die Blechhülle, die ein Oxydations schutz bei der weiteren Warmbearbeitung ist, wird teils wegoxydiert, teils weggebeizt oder sie fällt während der Bearbeitung des Produktes ab, wird aufgesammelt und umgeschmolzen. In dem letztgenannten Falle kann durch geeignete Massnahmen, wie z.
B. durch vorheriges Auf tragen von dünnen Schichten, beispielsweise von Oxy den, aus der Innenseite der Hülle einer Verschweissung des Bleches mit dem Material entgegengearbeitet wer den. Will man dagegen eine fehlerfreie Verschweissung der Blechhülle mit dem vergossenen Material erhalten, wie z.
B. für Plattierungszwecke, so werden auf die Oberfläche der Schmelze in der Blechhülle Oxydlö- sungsmittel bekannter Typen aufgebracht, die leicht schmelzend sind und nicht in das geschmolzene Mate rial aufgenommen werden, wodurch die dünne Oxyd schicht der Hülle knapp über dem Niveau der Schmelze aufgelöst und die Voraussetzungen für einen fehler freien Kontakt der Schmelze mit der Hülle garantiert wird.
Die Anwendung bekannter Entgasungsverfahren, besonders mit Hilfe von inerten Gasen - Aufblasetech- nik - erleichtert wesentlich die Bildung eines fehler freien Kontaktes.
Die Kosten für die Bleche sind geringer als die für Kokillen. Gleichzeitig garantiert das erfindungsgemässe Verfahren eine grössere Ausbeute, gegenüber welcher der Preis des Bleches eine nicht ins Gewicht fallende Ausgabe ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol genden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläu tert.
Aus dem Trichter 1 fliesst die Schmelze in eine Blechhülle 2, die durch das Zusammenfalzen oder Schweissen von Blechstreifen 2a mittels geeigneter Werk zeuge oder Schweissanlagen 3 gebildet wird.
Dabei werden die Blechstreifen 2a über die Rollen 6 laufend von den Vorratsrollen 5 abgezogen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hülle aus vier Streifen hergestellt, die so zusammengeschweisst werden, dass eine Hülle von rechteckigem Querschnitt entsteht. Es ist jedoch bei geeigneter Wahl und Anordnung der Blechstreifen sowie der Rollen und der Schweisseinrich tung eine grosse Anzahl von verschiedenen Hüllenquer schnitten denkbar. Zum Beispiel können bevorzugt auch zwei Blechstreifen verwendet werden, die zu einer Hülle mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt zusammen geschweisst werden.
Das vordere Ende der Hülle wird durch eine Verschlusseinrichtung abgeschlossen, wie sie ähnlich bei den herkömmlichen Kokillen-Giessverfahren verwendet wird. Die Verschlusseinrichtung ist mit einem nicht dargestellten Auszugsmechanismus verbunden.
Die Schmelze strömt aus dem Trichter 1 in die Hülle und erstarrt erst bei der Verschliesseinrichtung. Da diese Verschliesseinrichtung durch den Auszugsme- chanismus fortbewegt wird, bewegt sich die Hülle mit dem erstarrenden Metall zwischen einer Reihe von Rollen abwärts. Die Rollen 7 sollen bevorzugt verhält nismässig reibungsfrei laufen und die Hülle an minde stens zwei Seiten stützen.
Sie werden durch die Sprüh düsen 4a und 4b gekühlt, wobei der Kühleffekt der Düsen 4a verhältnismässig schwach sein soll, um einen anfänglichen Kühlschock zu vermeiden, während der Kühleffekt der Düsen 4b grösser sein soll. Dies hat zur Folge, dass die im oberen Teil des Gussstranges befind liche Wärme nur zu einem geringeren Teil gegen die Zone 10a, d. h. radial, sondern vielmehr gegen die stär ker gekühlte Zone 10b, d. h. axial, strömt.
Das erstarrende Gussteil wird durch den Auszugs mechanismus entlang den Stützrollen 8 im Takt mit dem Giessen und dem kontinuierlichen Zusammenfügen der Blechstreifen 2a zu der Hülle herabgezogen. Die Rollen 8 können entlang einer geraden oder gekrümm ten Linie angeordnet sein und werden durch weitere Sprühdüsen 4b, wie dargestellt, gekühlt. Auf diese Weise wird das Gussteil für die weitere Bearbeitung, wie z. B. Walzen, Biegen, Schneiden, oder zur Lagerung weiter- geführt.
Die Art der hier verwendeten Kühlung, also zuerst mit den Düsen 4a die geringe und dann mit den Düsen 4b die stärkere Kühlung, ergibt, dass die Hauptrichtung der Wärmeströmung in Längsrichtung des Giessstranges verläuft. Die beginnende Kühlung findet bei der Ver- schliesseinrichtung statt und nicht, wie bei der herkömm lichen Methode, bei der eine Form benutzt wurde, in Höhe der Schmelzoberfläche. Die Stützrollen müssen nur bis zu dem Grade gekühlt werden, um die Festig keit der Hülle zu gewährleisten, aber nicht,
um den Kern 9 des Giessstranges zur Erstarrung zu bringen. Die anfängliche Erstarrung tritt infolgedessen in gerin gerem Masse bei 10a und stärker werdend erst bei 10b auf, wobei die schwächere Kühlung der Stützrollen durch Anwendung von Dampf erreicht werden kann. Die überwiegend axiale Wärmeströmung bewirkt eine hauptsächlich axiale Kühlung, die zur Folge hat, dass die Kristallrichtung im fertigen Gussblock hauptsächlich axial ist und dadurch Transkristallisation vermieden wird, und die dadurch erzielbare feinere Kristall struktur ist besonders günstig für die weitere Bearbei tung wie z. B. des Walzens.
Beim bekannten Verfahren dagegen erfolgt die Kristallbildung hauptsächlich in ra dialer Richtung, so dass sich radial orientierte Kristalle ergeben, wobei die Gefahr der Transkristallisation vor handen ist.