DE1809744B2 - Verfahren zum Stranggießen von Metallen, sowie Stranggießkokille zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Stranggießen von Metallen, sowie Stranggießkokille zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Metallen in Form von Platten, bei
dem die Schmelze in Form von zwei gegenüberliegenden, zunächst voneinander getrennten, nach unten
zusammenlaufenden und dann gegeneinander anliegenden Metallkrusten zum Erstarren gebracht wird und
wobei die Metallkrusten miteinander verschweißt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Stranggießkokille
zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Gießen zwischen zwei Walzen bilden sich an den Walzenoberflächen Krusten aus, die infolge der
Rotation der Walzen im weiteren Verlauf des Gießvorganges zusammengeführt, aneinandergepreßt
und auf diese Weise unter Druck miteinander verschweißt werden. Bei diesem Verschweißen unter
to Druck werden in den Krusten Spannungen erzeugt, die häufig die Ursache von Strangfehlern sind.
Beim Gießen mit Kokillen aus einem in Gießgeschwindigkeit kontinuierlich mitbewegten, nach Art
eines Gießbandes umlaufenden Plattenstapels (vergleiehe US-PS 25 97 046) bzw. solchen mit feststehendem
trichterförmigem Kokillenkörper (vergleiche US-PS 25 64 723) wird innerhalb der Kokille längs der
gesamten Kokillenwandung eine geschlossene Strangkruste gebildet, die unter Wegdrücken von Schmelze
nach oben kurz nach bzw. kurz vor dem Austritt aus der Kokille auf das Endformat zusammengepreßt wird.
Auch bei dieser Verfahrensweise werden in der dünnen Kruste Spannungen erzeugt, die häufig Ursache
späterer Stt-angfehler sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Stranggießkokille zur Durchführung des
Verfahrens zu schaffen, bei dem bzw. bei der unter Vermeidung von Spannungen eine starke Strangkruste
mit feinkristallinem Gefüge erzielt wird.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schmelze in Form von zwei U-förmigen
Metallkrusten derart zum Erstarren gebracht wird, daß die freien Schenkel des U aufeinandergerichtet sind und
nur gering gegenüber der Länge des U-Steges hervorragen, und daß nur die vorspringenden Enden
gegeneinander angedrückt und miteinander verschweißt werden.
Bei der Herstellung von Platten größerer Stärke ist es zweckmäßig, daß zwischen den freien Enden der
U-Schenkel im Abstand zu ihnen eine ortsfeste Metallkruste ausgebildet wird, deren Stärke nach
Erreichen eines thermischen Gleichgewichts unveränderlich gehalten wird.
Eine bevorzugte Stranggießkokille zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt Längswände,
die eine im Querschnitt U-förmige innere Begrenzungsfläche und über ihre gesamte Länge einen
U-förmig ausgebildeten Kühlwasserraum aufweisen. Zweckmäßig ist es dabei, Trennfugen zwischen den
freien Enden der U-förmigen Längswände und der zwischen den freien Enden vorgesehenen, dreieckigen
Querwände der Stranggießkokille anzuordnen und diese mit wärmeisolierenden feuerfesten Werkstoffen
auszufüllen.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine Verfahrensweise sowie eine Stranggießkokille geschaffen,
bei der zwei an den Längswänden der Kokille zu Erstarren gebrachte, U-förmige Metallkrusten im
oberen Bereich der Kokille vollkommen voneinander
ω getrennt entstehen und sich frei und unabhängig
voneinander innerhalb der Kokille nach unten bewegen. Erst etwa im Bereich der geringsten lichten Weite der
Kokille werden die freien Schenkel zueinandergeführt und miteiander verschmolzen bzw. verschweißt. Dies
M erfolgt ohne jede Kraiteinwirkung, so daß spätere
Strangfehler verusachende Spannungen nicht auftreten. Im Verlauf dieses Vorganges kann sich längs der
U-förmigen Kokillenwandung eine starke Strangkruste
feinkristallinen Gefüges bilden, die nach dem Zusammenführen
im Verhältnis zu der dazwischenliegenden, sich bildenden dendritischen Schicht sehr groß ist.
Damit entfällt das bei bekannten Stranggießverfahren nachträglich notwendige mehrfache Verformen und
Durchkneten auf ein feinkristallines Getiige.
Das vollkommen voneinander getrennte Entstehen der U-förmigen Metallkrusten im oberen Bereich der
Kokille wird durch zumindest teilweise aus wärmeisolierendem feuerfestem Material bestehende Querwände
erreicht, die im Bedarfsfalle sogar beheizbar ausgebildet sein können. Wesentlich ist, daß der mittlere Teil jeder
Querwand zwischen den freien Schenkeln der U-förmigen Metallkrusten hinsichtlich des Wärmedurchgangs
gegebenenfalls unter Anordnung einer Kühlung derart ausgelegt ist, daß eine ortsfeste, nach Erreichen des
thermischen Gleichgewichts eine gleichbleibende Stärke aufweisende Kruste zum Erstarren gebracht wird, die
von den freien Schenkeln der U-förmigen Metallkrusten lediglich im Bereich der aus wärmeisolierenden
feuerfesten Werkstoffen bestehenden Trennfugen durch einen Streifen schmelzflüssig gehaltenen Metalls
getrennt ist. Eine derartige Ausbildung hat zudem den Vorteil, daß die ortsfeste Kruste den Verschleiß im
mittleren Teil der Querwände erheblich reduziert, so daß lediglich im Bereich der wärmeisolierenden
Trennfugen Verschleißerscheinungen auftreten, die jedoch ohne großen Aufwand auf einfache Weise
wieder ausgebessert werden können.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist ferner die Möglichkeit, daß nicht
nur Platten geringer, sondern auch beliebig großer Stärke hergestellt werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stranggießkokille ist die Trennfuge als
offener Trennspalt ausgebildet, in den ein Anschluß für Schmieröl unter Druck mündet. Darüber hinaus sind
auch in den Querwänden Kühlwasserräume angeordnet.
Vorteilhaft ist es, daß die Längswände gewölbt sind und gleichzeitig um je eine äußere waagerechte, mit der
Wölbungsachse zusammenfallende Achse verschwenkbar gelagert sind. Vorteilhafterweise besteht die
Lagerung einer derartigen Ausbildung aus einer Rollenbahn, an der sich die Längswand mit ihrer der
inneren Begrenzungsfläche entsprechenden gekrümmten äußeren Begrenzungsfläche abstützt.
Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Stranggießkokille in einem Vertikalschnitt,
Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch die Kokille gemäß F i g. 1 in der Ebene 11-11,
F i g. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Stranggießkokille in einem Vertikalschnitt,
F i g. 4 zeigt den oberen Teil der Kokille gemäß F i g. 3 in perspektivischer Darstellung und
F i g. 5 und 6 zeigen jeweils Querschnitte durch die Kokille gemäß F i g. 3 in der Ebene V-V und VI-VI. bo
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Stranggießkokille 1 besteht aus zwei gegenüberliegenden, nach innen
gewölbten und trichterförmig nach unten konvergierenden Längswänden 25, sowie zwei ebenfalls gegenüberliegenden,
vertikalen, ebenen und etwa dreieckförmi- er> gen, die kürzeren Querschnittsseiten des zu gießenden
Strangs 5 bildenden Querwänden 26. Die Längswände 25 und die Querwände 26 bestehen aus metallischem
Werkstoff und weisen Kühlwasserräume 27 und 28 auf. Sie sind außerdem fest miteinander verbunden und
bilden somit einen einheitlichen starren Kokillenkörper, der gegebenenfalls auf einem auf- und abschwingender.
Kokillentisch befestigt werden kann.
Die Längswände 25 weisen eine im Querschnitt etwa U-förmige innere Begrenzungsfläche 29 auf. Ihre nach
innen vorspringenden freien Enden 30 bilden die Randteile der entsprechenden Querwände 26 der
Kokille. Diese Randteile sind durch entsprechende seitliche Verlängerungen der Kühlwasserräume 27
genauso stark gekühlt, wie die übrigen Teile der Längswände 25.
Zwischen den nach innen vorspringenden freien Enden 30 der Längswände 25 und von diesen
eingeschlossenen, etwa keil- bzw. dreieckförmigen, ebenfalls gekühlten Querwänden 26 sind Trennfugen 31
aus wärmeisolierendem, feuerbeständigem Werkstoff vorgesehen.
Bei einer derartigen Ausbildung der Stranggießkokille 1 erstarrt beim Gießvorgang jeweils auf der
U-förmigen Begrenzungsfläche 29 jeder Längswand 25 eine im Querschnitt U-förmige Strangkruste 51. Die
freien Schenkeienden F der beiden U-förmigen Strangkrusten 51 bilden sich dabei auf den nach innen
vorspringenden freien Enden 30 der Längswände 25 aus, so daß sie gegeneinander gerichtet sind, wie dies
insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist. Auch auf den Querwänden 26 erstarren entsprechend geformte, etwa
dreieckige Krusten M. Im Bereich der wärmeisolierenden Trennfugen 31 zwischen den freien Enden 30 der
Längswände 25 und den Querwänden 26 wiederum bleibt das in die Stranggießkokille 1 eingegossene
Metall flüssig und bildet eine schmelzflüssige Trennfuge. Aufgrund dieser Vorgänge können die in dem oberen
Bereich der Kokille 1 sich ausbildenden, durch die Krusten M auf den Querwänden 26 voneinander
getrennten, U-förmigen Strangkrusten S1 ungestört auf
den nach unten konvergierenden Längswänden 25 abgleiten, wobei ihre Stärke und die Länge ihrer freien
Schenkelenden F fortlaufend zunimmt, wie dies schematisch mit strichpunktierten Linien in Fig. 1
dargestellt ist. Die auf den Querwänden 26 erstarrten dreieckigen Krusten M dagegen bleiben ortsfest, wobei
ihre Stärke einen konstanten Wert einnimmt. Die Krusten M wirken als Isolationsplatten, d. h. sie hemmen
die Wärmeabfuhr durch die gekühlten Querwände 26 gerade so stark, daß kein weiteres Metall auf der
Innenseite der Krusten Merstarren kann.
In einem tieferen Bereich der Stranggießkokille 1 — etwa im Bereich des kleinsten Abstands zwischen den
konvergierenden Längswänden 25 — werden die an den Längswänden 25 gebildeten, nach unten gleitenden,
U-förmigen Strangkrusten 51 mit ihren gegeneinander gerichteten freien Schenkelenden F aneinander angedrückt
und miteinander verschweißt. Dadurch wird innerhalb der Stranggießkokille 1 ein Strang 5gebildet,
der aus einer ringförmigen, in sich geschlossenen Strangkruste 51-51 und einem schmelzflüssigen Kern
besteht. Dieser Strang 5 tritt aus der unteren öffnung der Kokille 1 aus und wird auf seiner weiteren, anfangs
noch geraden und im weiteren Verlauf kreisbogenförmig gekrümmten Bahn bis zur vollständigen Erstarrung
seines schmelzflüssigen Kerns K abgekühlt.
Die in F i g. 3 bis 6 dargestellte zweite Ausführungsform einer Stranggießkokille 101 besteht ebenfalls aus
zwei einander gegenüberliegenden, ebenen und im Aufriß etwa dreieckigen Querwänden 126 für die
Schmalseiten des zu gießenden Stranges 5 und zwei ebenfalls gegenüberliegenden, nach unten konvergierenden,
die Längsseiten des Stranges 5 bildenden Längswänden 125.
Die Längswände 125 sind gewölbt und bestehen aus Zylindermantelabschnitten. Der kleinste Abstand zwischen
den Längswänden 125 liegt etwa in der Mitte der Kokille 101, so daß diese — in einem vertikalen
Querschnitt betrachtet — eine in ihrem oberen Teil nach unten konvergierende und in dem unteren Teil nach
unten divergierende Form aufweist.
Die etwa dreieckigen Querwände 126 der Kokille 101 sind ortsfest angeordnet. Die gewölbten Längswände
125 wiederum schwingen um eine äußere, waagerecht liegende im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der
Achse des Zylindermantelabschnittes zusammenfallende Achse, wie dies mit Doppelpfeilen -in Fig.3
angedeutet ist. Die Lagerung wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Rollenbahn 32 übernommen,
an der sich die Längswände 125 mit ihrer der inneren Begrenzungsfläche 129 entsprechend gekrümmten
äußeren Begrenzungsfläche abstützen.
Die U-förmige innere Begrenzungsfläche 129 wird durch Kühlwasser gleichmäßig gekühlt. Sie weist zu
diesem Zweck in den Längswänden 125 angeordnete Kühlwasserräume 127 auf, die bis in die freien Enden
130 der Längswände 125 hineinreichen, wie dies insbesondere aus F i g. 5 und 6 hervorgeht.
Auch bei einer derartigen Ausgestaltung erstarren in der Kokille 101 an den Längswänden 125 zwei im
Querschnitt U-förmige Strangkrusten Sl mit gegeneinander
gerichteten freien Schenkelenden F. Diese U-förmigen Strangkrusten 51 gleiten auf den Längswänden
125 infolge der Schwingbewegung nach unten, wobei etwa im Bereich des kleinsten Abstands zwischen
den Längswänden 125 die freien Schenkelenden F aneinandergedrückt und miteinander verschweißt werden,
wie dies insbesondere in Fig.6 dargestellt ist. Es wird dadurch ein Strang 5 gebildet, der aus einer
Strangkruste 51-51 und einem schmelzflüssigen Ken
K besteht, welcher — wie sich aus F i g. 3 ergibt — in ai
sich bekannter Weise durch Walzen 10 aus der Kokilli 101 abgezogen und bis zur vollständigen Erstarrunj
durch Spritzdüsen 33 abgekühlt wird.
Im Gegensatz zu dem in den Fig. 1 und '. dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Quer
wände 126 nach der Ausführungsform gemäß F i g. 3 bi: 6 nicht durch besondere Kühlvorrichtungen abgekühlt
Sie können beispielsweise aus wärmeisolierendem feuerfestem Werkstoff bestehen und werden s(
ausgelegt, daß die abgeführte Wärmemenge zun Erstarren einer Kruste M auf der Innenseite jede
Querwand 126 führt, wie dies in Fig.5 dargestellt isi
Diese etwa dreieckigen Krusten Msind ortsfest und ihn
Stärke nimmt nach dem Erreichen des thermische! Gleichgewichts einen konstanten Wert an. Infolgedes
sen bilden die Krusten M einen Panzer, welcher dii Querwände 126 vor Abnutzung schützt.
Um die ortfesten Krusten M von den auf dei
Längswänden 125 ausgebildeten U-förmigen Krustei 51 zu trennen, sind zwischen den freien Enden 130 de
Längswände 125 und den von diesen eingeschlossenei Querwänden 126 offene, nach unten zusammenlaufend«
Trennspalte 34 vorgesehen. Durch diese Trennspalte 3' hindurch wird mit Hilfe von Anschlüssen 35 und in dei
Kokillenwänden ausgesparten Kanälen 36 Schmieröl ii den Kokillenraum eingedrückt. Dieses Schmieröl ström
dabei in einem solchen Druck in die Kokille 101 ein, dal einerseits das schmelzflüssige Metall nicht durch di<
Trennspalte 34 austreten kann und andererseits da Metall in dem Bereich zwischen den auf dei
Querwänden 126 erstarrten Krusten M und dei angrenzenden freien Enden F der U-förmigen Strang
krusten 51 flüssig bleibt. Außerdem bewirkt da Drucköl eine abdichtende Schmierung zwischen dei
feststehenden Querwänden 126 und den auf- um abschwingenden Längswänden 125.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zum Stranggießen von Metallen in Form von Platten, bei dem die Schmelze in Form
von zwei gegenüberliegenden, zunächst voneinander getrennten, nach unten zusammenlaufenden und
dann gegeneinander anliegenden Metallkrusten zum Erstarren gebracht wird und wobei die Metallkrusten
miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in Form
von zwei U-förmigen Metallkrusten derart zum Erstarren gebracht wird, daß die freien Schenkel des
U aufeinandergerichtet sind und nur gering gegenüber der Länge des U-Steges hervorragen, und daß
nur die vorspringenden Enden gegeneinander angedrückt und miteinander verschweißt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den freien Enden der
U-Schenkel im Abstand zu ihnen eine ortsfeste Metallkrusle ausgebildet wird, deren Stärke nach
Erreichen eines thermischen Gleichgewichts unveränderlich gehalten wird.
3. Stranggießkokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Längswände (25, 125), die eine im Querschnitt U-förmige innere Begrenzungsfläche (29, 129) und
über ihre gesamte Länge einen U-förmig ausgebildeten Kühlwasserraum (27) aufweisen.
4. Stranggießkokille nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Trennfugen (31) zwischen den
freien Enden (30) der U-förmigen Längswände (25) und der zwischen den freien Enden vorgesehenen,
dreieckigen Querwände (26) der Stranggießkokille, wobei die Trennfugen mit wärmeisolierenden
feuerfesten Werkstoffen ausgefüllt sind.
5. Stranggießkokille nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Trennfuge als
offener Trennspalt (34), in den ein Anschluß (35, 36) für Schmieröl unter Druck mündet.
6. Stranggießkokille nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Kühlwasserräume (28) in den
Querwänden (26).
7. Stranggießkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände zumindest
teilweise aus wärmeisolierendem, feuerfestem Werkstoff bestehen.
8. Stranggießkokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände beheizbar sind.
9. Stranggießkokille nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände (125) gewölbt
sind und gleichzeitig um je eine äußere waagerechte, mit der Wölbungsachse zusammenfallende Achse
verschwenkbar gelagert sind.
10. Stranggießkokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung eine Rollenbahn
(32) ist, an der sich die Längswand (125) mit ihrer der inneren Begrenzungsfläche (129) entsprechend gekrümmten
äußeren Begrenzungsfläche abstützt.
Applications Claiming Priority (1)
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