DE1583568B - Vertikale isolierende Trennwand zwischen einem Schmelzenbehälter und einer horizontalen gekühlten Stranggießkokille für Leichtmetallbarren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine vertikale isolierende Trennwand zwischen einem Schmelzenbehälter und einer horizontalen gekühlten Stranggießkokille für Leichtmetallbarren, die in ihrem unteren Teil eine öffnung für die Schmelze aufweist, deren obere Begrenzungsfläche parallel zur Strangachse verläuft und deren untere Begrenzungsfläche gegen die Strangunterseite zu geneigt ist. ...

Beim horizontalen Stranggießen von Leichtmetall ist es bekannt, daß der Schrumpfspalt zwischen dem Strang und der Kokillenwand an der Unterseite der Kokille rascher entsteht als an der Oberseite der Kokille. Dieser Effekt ist, wie aus dem »Handbuch des Stranggießens« von Herrmann, S. 512, Abs. e, hervorgeht, darauf zurückzuführen, daß die periphere Erstarrungskruste unter dem Gewicht des Gußstückes gegen den Boden, also die Unterseite der Kokille, gedrückt wird und somit eine intensivere Abkühlung erfährt als die periphere Erstarrungskruste im Bereich der Oberseite der Kokille. Weiterhin ist bekannt, daß das warme Metall die Neigung hat zu steigen, wodurch die Gefahr besteht, daß die im Bereich der oberen Kokillenwand noch sehr dünne periphere Erstarrungskruste durch das vorbeistreichende flüssige Metall wieder aufgeschmolzen wird.

Um die Erstarrung im unteren Teil der Kokille zu verzögern, ist es bereits bekannt (britische Patentschrift 1 022 499), die Eintrittsöffnung, durch die die Schmelze in die Kokille eintritt, nach unten zu verlegen, wodurch das flüssige Metall bevorzugt über den normalerweise schneller erstarrenden Bereich der Unterseite der Kokille geleitet wird. Durch eine derartige Anordnung kann zwar auf Grund einer gleichmäßigeren Strangbildung gegenüber Anordnungen der bekannten Art eine Verringerung der Oberflächenschäden, wie Falten, Risse, Seigerungen u. dgl., erreicht werden, jedoch können derartige Schäden auch durch diese Maßnahme nicht völlig

ίο vermieden werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine vertikale isolierende Trennwand zwischen einem Schmelzenbehälter und einer horizontalen gekühlten Stranggießkokille für Leichtmetallbarren zu schaffen, die eine vollkommen gleichmäßige Strangbildung in der Kokille bei gleichmäßiger Korngröße und Struktur garantiert und somit die oben beschriebenen Oberflächenschäden zuverlässig vermeidet.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Trennwand auf der Seite der gekühlten Kokille oberhalb der Öffnung eine Ausnehmung vorgesehen ist, die sich im wesentlichen von der Öffnung bis zur oberen Innenwandung der Kokille erstreckt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird dem aus dem Schmelzenbehälter in die Stranggießkokille durch die Öffnung einströmenden Metallstrom im Anschluß an das Aufsteigen in Richtung der Strangoberseite auf Grund der Anordnungen der Ausnehmung in der Trennwand eine ganz bestimmte Flußrichtung entgegen der Strangabzugsrichtung vorgegeben. Mit anderen Worten: Mit dem Hineinleiten des heißen aufsteigenden Metallstromes in eine hinter der Öffnungswandung liegende Ausnehmung wird verhindert, daß die dünne periphere Erstarrungskruste im Bereich der oberen Kokillenwandung wieder aufgeschmolzen wird. Somit wird der durch das Aufsteigen des flüssigen heißen Metalls sowie durch die intensivere Abkühlung im unteren Kokillenbereich zurückzuführende negative Effekt auf die Güte der Oberfläche des herzustellenden Leichtmetallbarrens durch die erfindungsgemäßen Merkmale vermieden. Eine völlig gleiche periphere Erstarrungskruste sowohl im unteren als auch im oberen Kokillenbereich ist damit gewährleistet.

Beste Ergebnisse wurden dabei mit einer Ausnehmung verzeichnet, die derart groß ist, daß die obere Begrenzung der öffnung und die Bodenfläche der Ausnehmung einen Steg bilden.

Versuche haben ergeben, daß optimale Ergebnisse außerdem dann erzielt werden, wenn sowohl die an die obere Innnenwand der gekühlten Kokille anschließende Begrenzungsfläche der Ausnehmung als auch die untere Begrenzungsfläche der Öffnung mit der Strangachse einen Winkel von 20° einschließen. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die obere Begrenzungsfläche der Ausnehmung mit der oberen Innenwandung der gekühlten Kokille in Richtung der Strangachse einen Absatz bildet.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung näher beschrieben und erläutert.

Der in der Zeichnung dargestellte vertikale Längsschnitt durch einen Schmelzenbehälter 20, welcher durch eine isolierende Trennwand 22 gegenüber einer Kokille 24 zur Herstellung eines Leichtmetallstranges 32 abgetrennt ist, wurde der Übersichtlichkeit halber

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etwas schematisiert. Die Kokille 24 ist dabei im vor- Steg 60 trennt den durch die obere Begrenzungsliegenden Ausführungsbeispiel durch Spritzköpfe 26 fläche 58 der Ausnehmung 54 nach unten entlang gekühlt, die über öffnungen 28 ein Kühlmittel 30 auf einer vertikalen Fläche 52 der Ausnehmung 54 die Außenseite der Kokille 24 aufspritzen. Durch fließenden Metallstrom von dem durch die öffnung dieses Kühlmittel 30 wird ebenso der aus der Kokille 5 36 in die Kokille 24 in Richtung des Pfeils 46 ein-24 austretende Strang 32 gekühlt. fließenden Metallstrom. Im vorliegenden Aus-

Die isolierende Trennwand 22 ist in an sich be- führungsbeispiel entspricht die Länge des Steges 60

kannter Weise mit einer Öffnung 36 ausgestattet, die der Tiefe der Ausnehmung 54. Diese Tiefe kann den

in den unteren Bereich der Kokille 24 einmündet jeweiligen Verhältnissen entsprechend angepaßt wer-

und somit eine Verbindung zwischen dem Schmelzen- io den. In manchen Fällen genügt eine Tiefe von

behälter 20 und dem Innenraum der Kokille 24 her- 13 mm oder mehr. In der Praxis wurden in speziellen

stellt. Der Schmelzenbehälter 20 selbst besitzt auf Fällen mit Tiefen von 15 bis 75 mm gute Ergebnisse

seiner der Trennwand 22 abgewandten Seite eine erzielt. Allerdings sollte darauf geachtet werden, daß

entsprechende isolierte Außenwandung 38. Im Ver- die Tiefe der Ausnehmung 54 derart gewählt wird,

laufe des Gießvorganges wird dafür gesorgt, daß der 15 daß eine angemessene Temperatur für die Schmelze

Spiegel 21 des flüssigen Metalls in dem Schmelzen- 40 aufrechterhalten werden kann,

behälter 20 stets oberhalb der oberen Innenwand 39 Versuche haben ergeben, daß die Länge des Steges

der Kokille 24 liegt. 60 keinen erheblichen Einfluß hat. Es erscheint je-

Im Verlaufe des Stranggießvorganges fließt nun doch zweckmäßig, den Steg zumindest bis zum

das flüssige Metall aus dem Schmelzenbehälter 20 20 Kokilleneintritt vorzuziehen. In speziellen Fällen

durch die Öffnung 36 in Richtung des Pfeils 46 in kann ein weiter in die Kokille hineingezogener Steg

die Kokille 24 ein. Da die untere Begrenzungsfläche 60 gewisse Vorteile bringen. Jedoch muß dann mit

68 der Öffnung 36 mit der Strangachse einen Winkel Schwierigkeiten beim Anfahrvorgang gerechnet wer-

einschließt, wird dem flüssigen Metall bei seinem den, da der Steg 60 dann zwangläufig dem Kaltstrang

Eintritt in die Kokille 24 sogleich eine bestimmte 25 im Wege ist.

Flußrichtung auf die Strangunterseite zu vorgegeben. Sowohl der Steg 60 als auch die Öffnung 36 er-Das heiße flüssige Metall wird dadurch zuerst in den strecken sich in den meisten Fällen über die gesamte Bereich der unteren Kokillenwand 50 der Kokille 24 Breite der Kokille 24. Beim Guß von Barren 32 mit geleitet, welcher Bereich, wie eingangs beschrieben, rundem Querschnitt wird man dem Steg 60 vorteilauf Grund des Eigengewichtes des Stranges am 30 hafterweise eine Bogenform geben. In Fällen, in besten gekühlt wird. Das direkt mit der gekühlten denen der Leichtmetallbarren 32 im Bereich der Kokillenwandung in Berührung gelangende Metall unteren Innenwand 50 der Kokille 24 nur eine geerstarrt dabei und bildet eine dünne peripherische Er- ringe bogenförmige Krümmung aufweist, kann jederstarrungskruste, die sich auf Grund des stetigen Ab- zeit ein gerader Steg 60 Verwendung finden,
ziehens des Leichtmetallbarrens 32 laufend erneuert. 35 Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die er-Das innerhalb dieser dünnen peripheren Erstarrungs- findungsgemäße Ausnehmung 54 in das Material der kruste in den Kokilleninnenraum einströmende isolierenden Trennwand 22 eingearbeitet. Die isoMetall 40 steigt etwa parallel zu der in der Zeich- lierende Trennwand 22 besteht dabei zur Ernung etwas idealisierten Soliduslinie 44 auf und leichterung der Herstellung der Ausnehmung 54 aus strömt im Anschluß daran entgegen der Strang- 40 Trennwandteilen 62 und 64. Der Steg 60 wird in abzugsrichtung in den Bereich der oberen Innen- diesem Fall lediglich auf den Trennwandteil 62 über wandung 39 der Kokille 24. Auf Grund der in der der Öffnung 36 aufgesetzt.

Trennwand 22 über der öffnung 36 angeordneten In den meisten Fällen ist es notwendig, bei einem

Ausnehmung 54 kann nun die noch flüssige Schmelze Stranggießvorgang die Innenwandungen der Kokille

entgegen der Strangabzugsrichtung hinter die Kokille 45 24 zu schmieren. Zu diesem Zweck ist die Kokille

24 strömen, so daß ein Wiederaufschmelzen der sich 24 mit einer Anzahl von radial verlaufenden Kanälen

im Bereich der oberen Innenwand 39 der Kokille 24 48 ausgestattet, durch die Schmiermittel zwischen

bildenden dünnen peripheren Erstarrungskruste 42 die sich bildende dünne periphere Erstarrungskruste

durch stetig nachfließende und aufsteigende Schmelze und die Innenwandung der Kokille 24 eingeleitet 40 vermieden wird. 50 wird.

Ein Einfluß auf die im Bereich der oberen Innen- Mit einer Einrichtung der erfindungsgemäßen Art wand 39 der Kokille 24 entgegen der Strangabzugs- wurden bereits Leichtmetallbarren aus Aluminiumrichtung fließenden Schmelze 40 kann dabei einmal legierungen, wie z. B. 4,5 % Magnesium, Rest AIudurch einen Absatz 56 zwischen der Innenwandung minium und 0,56 % Mangan, 4,0 % Magnesium, 39 der Kokille und der oberen Begrenzungsfläche 58 55 0,1 % Chrom, Rest Aluminium, vergossen. Diese der Ausnehmung 54 als auch durch die Neigung der Barren hatten Querschnitte von 30,5 X 96,5 cm bzw. Begrenzungsfläche 58 gegenüber der Strangachse 40,6 X 102 cm. In beiden Fällen hatte die Öffnung ausgeübt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß 36 eine Höhe von 2,54 cm und verlief im wesentmit Absätzen von einer Höhe von etwa 1,6 bis liehen über die gesamte lichte Kokillenbreite. Die 3,2 mm die besten Ergebnisse erzielt wurden. Der 60 Tiefe der Ausnehmung 54 in der Trennwand 22 beNeigungswinkel der oberen Begrenzungsfläche 58 trug dabei 5,08 cm. Die obere Begrenzungsfläche 58 und der unteren Begrenzungsfläche 68 der Aus- der Ausnehmung hatte einen Neigungswinkel von nehmung 54 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 20° gegenüber der Strangachse. Die Tiefe des Steges 15 bis 25°. In speziellen Fällen können jedoch auch 16 betrug 5,08 cm. Die Stirnfläche des Steges 60 Neigungswinkel bis zu 45° zweckmäßig sein. 65 schloß somit mit dem Eintritt der Kokille 24 ab. Die

Wie aus der Figur weiter hervorgeht, bilden die mit einer derartigen Einrichtung gegossenen Barren

obere Begrenzung der öffnung 36 und die Boden- zeigten keinerlei Oberflächenschäden, wie Rißbildung

fläche der Ausnehmung 54 einen Steg 60. Dieser oder Seigerungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vertikale isolierende Trennwand zwischen einem Schmelzenbehälter und einer horizontalen gekühlten Stranggießkokille für Leichtmetallbarren, die in ihrem unteren Teil eine Öffnung für die Schmelze aufweist, deren obere Begrenzungsfläche parallel zur Strangachse verläuft und deren untere Begrenzungsfläche gegen die Strangunterseite zu geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (22) auf der Seite der gekühlten Kokille (24) oberhalb der Öffnung (36) eine Ausnehmung (54) vorgesehen ist, die sich im wesentlichen von der Öffnung (36) bis zur oberen Innenwandung (39) der Kokille (24) erstreckt.

2. Trennwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzung der Öffnung (36) und die Bodenfläche der Ausnehmung einen Steg (60) bilden.

3. Trennwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die obere Innenwandung (39) der gekühlten Kokille (24) anschließende Fläche (58) der Ausnehmung (54) mit der Strangachse einen Winkel von 20° einschließt.

4. Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzungsfläche (68) der Öffnung (36) mit der Strangachse einen Winkel von 20° einschließt.

5. Trennwand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungsfläche (58) der Ausnehmung (54) einen Absatz (56) mit der oberen Innenwandung (39) der gekühlten Kokille (24) in Richtung der Strangachse bildet.