DE1136453B

DE1136453B - Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen

Info

Publication number: DE1136453B
Application number: DEA30862A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Waldemar Stuhr
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1958-12-03
Filing date: 1958-12-03
Publication date: 1962-09-13

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

A 30862 VIa/31c

ANMELDETAG: 3. DEZEMBER 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 13. SEPTEMBER 1962

Es ist bekannt, bei Stranggußvorrichtungen das zu vergießende Metall der Kokille beispielsweise unter Anwendung eines hochgezogenen Kokillenaufsatzes von oben zuzuführen, so daß das Metall in der Kokille überall nach unten strömt. Das ist auch bei einer ebenfalls bekannten Ausführungsform solcher Vorrichtungen der Fall, bei der die Kokillen mit sogenannten Verdrängungskörpern versehen sind, die unterhalb des oberen Kokillenrandes beginnend nach unten ragen und nach oben in einen flüssigen Gießkopf hineinragen. Hierdurch soll erreicht werden, daß sich das in die Kokille oben eingeführte Metall oberhalb des Verdrängungskörpers gleichmäßig verteilen kann, so daß an allen Stellen eines Querschnitts ungefähr gleiche Temperatur und Zusammensetzung herrschen.

Es ist ferner bereits bekannt, bei Vorrichtungen zum Stranggießen von Metallen das zu vergießende Metall seitlich unterhalb der Metalloberfläche durch mindestens eine Öffnung in der Wand der Kokille in diese einströmen zu lassen.

Bei derartigen Kokillen wird der zu gießende Strang unterhalb der Öffnung in der Wand der Kokille innerhalb der Kokille gebildet. Dabei besteht die Gefahr, daß das zu vergießende Metall von den Öffnungen in der Wand der Kokille her innerhalb der Kokille nach unten strömt und dabei in dem Teil der Kokille oberhalb der Öffnungen in der Wand Metall steht, das sich nicht bewegt und deshalb eine Kruste bildet oder auskristallisiert und zumindest nicht den Fluß von Schmiermitteln längs der Kokillenwand vom Gießkopf her durch seine Bewegung unterstützt.

Erfindungsgemäß sind, um die vorgenannten Nachteile zu beseitigen, bei Vorrichtungen zum Stranggießen von Metallen in einer Kokille, in die das zu vergießende Metall seitlich unterhalb der Metalloberfläche durch mindestens eine Öffnung in der Wand der Kokille in diese einströmt, Leitflächen vorgesehen, die das in die Kokille einströmende Metall annähernd in der Mitte der Kokille nach oben lenken. Das Metall strömt dann in der Mitte der Kokille nach oben bis an die Oberfläche des Metallbades und längs der Oberfläche von der Mitte aus nach außen und an der Kokillenwand herab. Dabei werden mitgerissene Oxydteilchen oder sonstige Verunreinigungen mit dem aufwärts strömenden Metall an die Oberfläche gerissen und verbleiben an dieser, so daß sie keine Einschlüsse innerhalb des zu gießenden Stranges bilden können.

Das längs der Wand der Kokille abwärts strömende Metall nimmt auf die Metalloberfläche gegossenen Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen

Anmelder:

Beteiligungs- und Patentverwaltungsgesellschaft mit beschränkter Haftung,
Essen, Altendorfer Str. 103

Dipl.-Ing. Hans-Waldemar Stuhr, Aschaffenburg,
ist als Erfinder genannt worden

Schmierstoff mit und bildet so einen Schmierstofnlm zwischen MetaE und Kokillenwand.

Es ist zwar bei Stranggußkokillen, in die das zu vergießende Metall von oben her durch ein Rohr oder eine Düse eingeführt wird, auch schon bekannt, das Metall längs der Oberfläche des Metalls in der Kokille zur Kokillenwand hinzuführen. Demgegenüber besteht bei der neuen Vorrichtung die Aufgabe darin, das Metall von den Öffnungen in der Wand der Kokille, durch die das Metall in die Kokille eintritt, zunächst einmal annähernd in der Mitte der Kokille nach oben zu leiten und erst dann in an sich bekannter Weise längs der Oberfläche des Metallbades zur Kokillenwand hinströmen zu lassen.

Da das spezifische Gewicht des zu vergießenden Metalls relativ hoch im Verhältnis zu seiner Zähigkeit ist, genügen relativ geringe Geschwindigkeiten des Metalls, um eine ausgeprägte Strömung zu erzeugen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Vorrichtung kann derart gestaltet sein, daß die das einströmende Metall nach oben lenkende Leitfläche ein an die Öffnungen der Kokillenwand, durch die das Metall in diese eintritt, angeschlossenes, annähernd in der Mitte der Kokille nach oben geöffnetes und/oder nach oben gebogenes Rohr ist. Bei einer Kokille, die zum Gießen von Platten vorgesehen ist, kann beispielsweise ein derartiges Rohr in Richtung der längeren Achse des Kokillenquerschnittes angeordnet und nach oben geöffnet, beispielsweise gleichmäßig oder dem in Richtung der Rohrachse abnehmenden Metallfluß entsprechend, konisch geschlitzt sein. Die Außenform des Rohres kann insbesondere in der Nähe der Wand der Kokille der Strömung des Metalls in dieser angepaßt sein. An Stelle eines geschlossenen Rohres kann als

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Kokille mit Schmierstoff abgedeckt zu werden, so daß die durch Verdampfung des Schmierstoffes eintretenden Schmierstoffverluste verringert werden können. Der Schlackenstein kann als Schwimmer ausgestaltet 5 und mit einem Anzeigeorgan für die Höhe des Metallbades in der Kokille verbunden sein. Dieses Anzeigeorgan kann mit einem weiteren Schwimmer, der die Höhe des Metallbades in dem Zwischengefäß oder Vorherd, von dem aus das Metall der Kokille zufließt.

Leitfläche eine nach oben gebogene löffelartige Zunge vorgesehen sein, deren Form beispielsweise einem gebogenen und längs seiner Mittelachse halbierten Rohr entsprechen kann.

Die das Metall nach oben lenkende Leitfläche
braucht jedoch nicht unmittelbar an die Kokillenwand
an der Öffnung in dieser anzuschließen. Man kann
auch einen Leitkörper etwa in der Mitte der Kokille
mit mindestens einer das Metall nach oben lenkenden
Leitfläche anordnen, wobei die Leitflächen von den io anzeigt, derart verbunden sein, daß an dem Anzeige-Öffnungen in der Wand der Kokille oder einer Öff- organ unmittelbar angezeigt wird, wenn die Metallnung in der Wand der Kokille her frei angeströmt oberfläche innerhalb der Kokille, beispielsweise durch werden. Wenn zwei aneinander gegenüberliegende Verstopfungen in den Öffnungen in der Kokillenwand, Öffnungen in der Wand der Kokille vorgesehen sind, wesentlich unter das Niveau der Metalloberfläche in kann in der Mitte der Kokille ein prismatischer Leit- 15 dem Zwischengefäß oder Vorherd absinkt, körper angeordnet sein, dessen zwei als Leitflächen Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung ist der dienende Flächen von den Öffnungen in der Kokillen- auf dem Metallspiegel der Kokille angebrachte ringwand her angeströmt werden. Wenn mehrere öffnun- förmige Schlackenstein an seiner Unterseite mit Vorgen in der Wand der Kokille vorzugsweise gleich- Sprüngen versehen, die den Zulauföffnungen in der mäßig an deren Umfang verteilt vorgesehen sind, kann 20 Kokillenwand zugeordnet sind. Die tiefer in das Meannähernd in der Mitte der Kokille ein pyramiden- tall eintauchenden Vorsprünge an der Unterseite des förmiger Körper vorgesehen sein, wobei jeweils eine Schlackensteines drängen dann die Metallströme der-Fläche der Pyramide als Leitfläche vorgesehen und art ab, daß vorzugsweise jene Teile der Kokillenwand jeweils eine Leitfläche einer Öffnung in der Wand zu- angeströmt werden, die nicht oberhalb einer Öffnung geordnet ist. Gegebenenfalls kann der pyramiden- 25 in der Kokillenwand liegen. Auf diese Weise werden artige Körper derart windschief verwunden sein, daß Wirbel im Metall vermieden und es wird eine gleicher eine wirbelartig aufsteigende Drallströmung im Metall erzeugt. Der annähernd in der Mitte der Kokille
angeordnete Leitkörper, der von mehreren gleichmäßig am Umfang der Kokille angeordneten Öffnun- 30
gen in der Wand der Kokille her angeströmt wird,
kann auch als rotationssymmetrischer Körper ausgestaltet sein, beispielsweise in Form eines umgekehrten
Pilzes.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung 35 übrigen. Die Halter, mit denen ein derartiger Körper einer der Erfindung zugrunde liegenden Vorrichtung an dem Schlackenstein aufgehängt ist, werden zweckmit mehreren, gleichmäßig am Umfang der Kokillen- mäßigerweise den Öffnungen in der Kokillenwand zuwand verteilten, paarweise gegenüberliegenden, vor- geordnet. Dadurch wird die Strömung des Metalls in zugsweise zwei Öffnungen in der Wand werden die der Kokille in ähnlicher Weise beeinflußt wie durch Leitflächen sozusagen in diese Öffnungen gelegt, in- 40 die an der Unterseite des Schlackensteines angebrachdem die Öffnungen so ausgebildet werden, daß sie ten und tiefer in das Metall hineinragenden Vorschräg nach oben gerichtet sind. Sie leiten daher das Sprünge des Schlackensteines, in die Kokille einfließende Metall schräg nach oben. Unterhalb der Öffnungen in der Kokillenwand Annähernd in der Mitte der Kokille treffen sich die kann, vorzugsweise dann, wenn unmittelbar an diese von diesen Öffnungen ausgehenden Metallströme und 45 ein Rohr oder anderer Leitkörper anschließt, jeweils richten sich aneinander auf, so daß eine annähernd in eine weitere Öffnung in der Kokillenwand vorgesehen der Mitte der Kokille nach oben gerichtete Metall- sein, die beispielsweise schlitzförmig ausgestaltet ist strömung entsteht. Auf diese Weise können inner- und durch die Schmierstoff in die Kokille eingeführt halb der Kokille angeordnete und die Strangbildung werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch gegebenenfalls störende Körper vermieden werden. 50 die Stellen der Kokillenwand unterhalb der Öffnungen Es bildet sich dann in der Kokille eine Strömung, die in der Kokille mit Schmierstoff versorgt werden, obannähernd der Strömung ähnlich ist, wie sie von den wohl der von der Metalloberfläche an der Kokillen-Zylindern schlitzgesteuerter Zweitaktbrennkraftma- wand herabfließende Schmierstoff nicht über die Öffschinen mit Gegenstrom-Umkehrspülung bekannt ist. nungen in der Kokillenwand hinüberströmt und folg-

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung ist 55 Hch die Kokillenwand unterhalb der Öffnungen nicht

mäßige, ruhige Abwärtsströmung des Metalls in den Teil der Kokille, in dem das Metall zum Strang erstarrt, erzielt.

Wenn annähernd in der Mitte der Kokille ein das Metall nach oben lenkender Leitkörper vorgesehen ist, wird dieser zweckmäßigerweise an dem Schlakkenstein aufgehängt, so daß sich an der Wand der Kokille anzubringende Befestigungseinrichtungen er-

auf dem Metallspiegel der Kokille ein der Form der Kokille angepaßter, beispielsweise ringförmiger Schlackenstein vorgesehen, der die Aufgabe hat, die von der annähernd in der Mitte der Kokille aufsteigenden Metallströmung mitgerissenen Oxyd- und 60 Schlackenteilchen aufzufangen. Die Metalloberfläche zwischen dem Schlackenstein und der Kokillenwand wird zweckmäßigerweise mit einem an sich bekannten Schmierstoff abgedeckt. Die Metalloberfläche innererreicht.

Die Zeichnung veranschaulicht jeweils im Schnitt als Ausführungsbeispiele der Erfindung drei Stranggießvorrichtungen, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Kokille mit einem nach oben gebogenen Rohr als Leitfläche,

Fig. 2 eine Kokille mit einem prismatischen, mit zwei Leitflächen versehenen Körper und

Fig. 3 eine Kokille, bei der die Öffnungen in der

halb des ringförmigen Schlackensteines kann mit 65 Kokillenwand schräg nach oben sind.

einem Abdeckmittel wie Schlacke, Zuschlagen oder Mit 1 ist jeweils die Kokille bezeichnet, die fest mit

einem Zwischengefäß verbunden ist, dessen Boden mit 2 bezeichnet ist.

einem inerten Gas abgedeckt werden. Es braucht somit nicht die gesamte Oberfläche des Metalls in der

In Fig. 1 ist mit 3 eine Öffnung in der Wand der Kokille 1 bezeichnet. Unmittelbar an diese Öffnung 3 schließt ein gebogenes Rohr 4, das an der Wand der Kokille 1 befestigt ist, an. Unterhalb der Öffnung 3 ist in der Wand der Kokille 1 eine Durchbrechung 5 vorgesehen, an die eine Schmierstoffleitung 6 angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Aus dem Zwischengefäß strömt das zu vergießend^ Metall durch die Öffnung 3 in der Wand der Kokille 1 und durch das anschließende Rohr 4 in die Kokille 1 ein. Durch das Rohr 4 wird das strömende Metall dabei nach oben gelenkt, so daß es in der durch die Pfeile 7 bezeichneten Weise zunächst in der Mitte der Kokille 1 nach oben und sodann längs der Metalloberfläche von der Mitte der Kokille 1 zu deren Wand hinströmt und schließlich an dieser Wand entlang nach unten strömt. Dabei wird auf der Oberfläche des Metalls in der Kokille 1 befindlicher flüssiger Schmierstoff von dem Metall an der Kokillenwand entlang nach unten geführt. Unterhalb des Rohres 4 liegt die Kokillenwand im Strömungsschatten des herabströmenden Metalls, so daß von der Metalloberfläche an der Kokillenwand herabfließender Schmierstoff die Kokillenwand unterhalb des Anschlusses des Rohres 4 nicht erreicht. Deshalb wird diesem Teil der Wand der Kokille 1 durch die Durchbrechung 5 Schmierstoff zugeführt. Der in der Zeichnung nicht mehr dargestellte untere Teil der Kokille 1 wird gekühlt, so daß in ihm das Metall zu einem Strang erstarrt.

In Fig. 2 ist eine Kokille 1 dargestellt, deren Wand zwei Öffnungen 8 aufweist. In der Mitte der Kokille 1 ist in Höhe der Öffnungen 8 ein prismatischer Körper 9 angeordnet. In die Oberfläche des Metalls innerhalb der Kokille 1 taucht ein ringförmiger Schlackenstein 10 ein.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Das Metall fließt von dem Zwischengefäß her durch die Öffnungen 8 in die Kokille 1 hinein. Dabei strömt es, wie durch die Pfeile 11 gekennzeichnet, gegen den prismatischen Körper 9, durch dessen Leitflächen'l2 die Metallströmung annähernd in der Mitte der Kokille 1 nach oben umgelenkt wird. Das Metall strömt weiterhin längs der Metalloberfläche in der Kokille 1 von der Mitte nach außen, wobei auf dem Metall schwimmende Oxyd- und Schlacketeilchen von dem Schlackenstein 10 aufgefangen werden.

In Fig. 3 ist die Kokille 1 mit zwei Öffnungen 13 versehen, die schräg nach oben gerichtet sind. In die Metalloberfläche innerhalb der Kokille 1 taucht ein ringförmiger Schlackenstein IS ein, der an seiner Unterseite mit Vorsprüngen 16 versehen ist, die den Zulauföffnungen 13 in der Kokillenwand zugeordnet sind. Die flachsten Stellen 17 des Schlackensteines 15 sind gegenüber den Vorsprüngen 16 des Schlacken-Steines 15 um jeweils 90° versetzt.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Durch die Leitflächen 14 der schräg nach oben gerichteten Öffnungen 13 wird das von dem Zwischengefäß aus in die Kokille 1 einströmende Metall schräg aufwärts geleitet, so daß es schräg aufsteigende Ströme, wie sie durch die Pfeile 18 gekennzeichnet sind, bildet. Die beiden Metallströme strömen gegeneinander und richten sich dabei aneinander auf, so daß sie einen gemeinsamen, annähernd in der Mitte der Kokille aufsteigenden Metallstrom bilden. Unterhalb der Metalloberfläche strömt das Metall von der Mitte der Kokille 1 nach außen, wobei die Strömung durch den Schlackenstein 15 derart beeinflußt wird, daß unter den flachsten Stellen 17 des Schlackensteines 15 hindurch eine stärkere Metallströmung annähernd senkrecht zur Zeichenebene an die Teile der Wand der Kokille 1 strömt, an denen Öffnungen 13 nicht vorgesehen sind. Durch Vorsprünge 16 des Schlackensteines 15 wird die Strömung des Metalls von der Mitte der Kokille 1 aus zu den Teilen der Wand der Kokille 1 oberhalb der Öffnungen 13 vermindert.

Der Schwimmer 19 schwimmt auf der Oberfläche des Metalls in dem Zwischengefäß. Der Schlackenstein 15 und der Schwimmer 19 hängen an je einer Schnur 20. Jede Schnur 20 wird auf einer Trommel 21, die in dem Rahmen 23 gelagert ist und unter Wirkung je einer, die jeweilige Schnur 20 straffenden Spiralfeder steht, aufgespult. Jede Trommel 21 ist starr mit einem Zahnrad 22 verbunden; beide Zahnräder 22 stehen miteinander im Eingriff. Der Rahmen ist in einem Lager 24 gelagert und mit einem Zeiger 25 starr verbunden, der einen Ausschlag zeigt, sobald die Höhenlage des Schlackensteines 15 von der des Schwimmers 19 abweicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen in einer Kokille, in die das zu vergießende Metall seitlich unterhalb der Metalloberfläche einströmt durch mindestens eine Öffnung in der Wand der Kokille, gekennzeichnet durch Leitflächen, die das in die Kokille einströmende Metall annähernd in der Mitte der Kokille nach oben lenken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an die Öffnung in der Wand der Kokille angeschlossenes, annähernd in der Mitte der Kokille nach oben geöffnetes und/oder nach oben gebogenes Rohr.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenform des Rohres insbesondere in der Nähe der Wand der Kokille der Strömung des Metalles in dieser angepaßt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an die Öffnung in der Wand der Kokille angeschlossene, annähernd in der Mitte der Kokille nach oben gebogene löffelartige Zunge.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Leitkörper etwa in der Mitte der Kokille mit mindestens einer das Metall nach oben lenkenden Leitfläche.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper prismatisch ist und zwei von einander gegenüberliegenden Öffnungen in der Wand der Kokille aus angeströmte Leitfäden aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper pyramidenförmig ist und jeweils eine Leitfläche einer Öffnung in der Wand zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper als Rotationskörper ausgestaltet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mehreren, gleichmäßig am Umfang der Kokillenwand verteilten, paarweise gegenüberliegenden, vorzugsweise zwei Öffnungen in der Wand, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Öffnungen schräg nach oben gerichtet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, vorzugsweise nach Anspruch 2 oder 4, gekennzeichnet durch Zuführungsöffnungen für Schmierstoff unterhalb der Öffnungen in der Kokillenwand, durch die das Metall in die Kokille fließt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Schlackenstein auf dem Metallspiegel der Kokille.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenstein als Schwimmer ausgestaltet und mit einem Anzeigeorgan für die Höhe des Metallbades in der Kokille verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Schlackenstein an seiner Unterseite mit Vorsprüngen versehen ist, die den Zulauföffnungen in der Kokillenwand zugeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper an dem Schlackenstein aufgehängt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter für den Leitkörper den öffnungen in der Kokillenwand zugeordnet sind.

16. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche zwischen Schlackenstein und Kokillenwand mit einem Schmierstoff und die Metalloberfläche innerhalb des ringförmigen Schlackensteines mit einem Abdeckmittel wie Schlacke, Zuschlagen oder einem inerten Gas abgedeckt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 539 500, 750 301;
britische Patentschrift Nr. 750131;
USA.-Patentschriften Nr. 2264 288, 2145 416;
schweizerische Patentschrift Nr. 206483.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen