DE2525483B2

DE2525483B2 - Verfahren zum Schmieren von Heißkopfstranggießkokillen

Info

Publication number: DE2525483B2
Application number: DE2525483A
Authority: DE
Inventors: Gerd Bulian; Kurt Kraemer; Edgar Dr. Lossack
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1975-06-07
Filing date: 1975-06-07
Publication date: 1978-11-23
Also published as: AT343305B; NO143480B; NL7606091A; GB1554946A; CA1066868A; FR2313154A1; NO143480C; SE7606285L; NL172732B; NO761911L; CH615608A5; NL172732C; DE2525483A1; LU75099A1; IT1061725B; SE420274B; US4057100A; ATA271676A; BE841904A; FR2313154B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmieren von Heißkopfstranggießkokillen, insbesondere zum Gießen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, bei dem ein Trenn- bzw. Schmiermittel aus einem Reservoir mittels Unterdruck in die Stranggießkokille zugeführt wird.

Unter Heißkopfkokillen versteht man Stranggießkokillen mit feuerfesten wärmeisolierenden Aufsätzen. Solche Heißkopfstranggießkokillen haben gegenüber den üblichen Stranggießkokillen den Vorteil, daß die formgebende, indirekt kühlende Fläche der Stranggießkokille verhältnismäßig kurz gehalten werden kann, was zu einer wesentlichen Verbesserung der Barrenqualität führt Um eine glatte Bahnoberfläche zu erhalten, wird der Heißkopfstranggießkokille ein Trenn- bzw. Schmiermittel zugeführt.

Beim Stranggießen von Metallen, z. B. Aluminium, muß zur Vermeidung des Anschweißens oder oberflächlichen Anklebens des mit der gekühlten Kokiüenwand in Berührung kommenden flüssigen Metalls ein Trenn- und/oder Schmiermittel auf die Kokillenwand aufgebracht werden.

Das Trenn- und/oder Schmiermittel, im folgenden kurz »Schmiermittel« genannt, wird im allgemeinen vor Stranggießbeginn in z. B. Fett- oder ölform auf die Kokillenwand aufgebracht Um im Verlaufe des Stranggusses den Trenn- und Schmiereffekt aufrechtzuerhalten, muß das Schmiermittel in gewissen Zeitabständen während des Stranggusses nachdosiert werden, was bei Stranggießkokillen ohne Heißkopf auf einfachste Weise durch Zugabe geringer Mengen Schmiermittel in den frei zugänglichen Winkel zwischen Überfläche des flüssigen Metalles und der Kokillenwand erfolgt

In der DE-OS 19 66 533 ist beschrieben, daß das Nachgeben von Schmiermittel in sehr kleiner Dosierung und bei guter Verteilung über die gesamte Kokillenwand erfolgen muß, ura Verschlechterungen der Barrenoberfläche zu verhüten, d.h. daß Schmiermittelmangel wie auch Schmiermittelüberschuß zu Verschlechterungen der Oberfläche des erzeugten Metallstranges führen.

Die Nachschmierung oder Schmiermittelnachdosierung ist bei Stranggießkokillen mit feuerfesten Aufsätzen meist erheblich erschwert, weil der Berührungspunkt zwischen Metall und gekühlter Kokillenwand, an dem die Schmiermiuelzuführung erforderlich ist, nicht frei zugänglich ist, sondern vom sogenannten Heißkopf abgedeckt wird.

Zur Lösung dieses Problems wird in der DE-OS 19 66 533 vorgeschlagen, das Schmiermittel durch einen Filz hindurch in die Nähe der Kokillenwand zu pumpen. Die Kokillenwand ist mit wendelförmig angeordneten Nuten zur Aufnahme des Schmiermittels versehen. Die gleichmäßige Verteilung und Förderung des Schmiermittels wird durch Drehen der Kokille während des Gießens bewirkt.

Zwei weitere Lösungen dieses Problems werden häufig angewandt:

1. Feuerfeste Filze oder Gewebe werden als Docht zwischen Heißkopf und metallische Stranggießkokille eingelegt und stehen mit einem Schmiermittelreservoir in Verbindung. Die Dochtwirkung des feuerfesten Filzes soll eine Förderung des flüssigen Schmiermittels während des gesamten Stranggießvorganges zur Berührungsstelle von flüssigem Metall und Kokillenwand sicherstellen. Diese Lösung befriedigt nicht, da der Docht zwischen Heißkopf und Kokillenkörper zusammengepreßt wird und auch trotz Feuerfestigkeit in der Nähe des flüssigen Metalls durch Temperatureinwirkung hart wird. Beides führt zu starken Einbußen der Dochteigenschaften. Solche Dochte müssen in der Regel nach jedem Stranggießvorgang erneuert werden.

2. Zwangsweise Schmiermittelnachdosierung durch Fördern des Schmiermittels mit Hilfe eines äußeren Druckes durch kleine Kanäle in der Kokillenwand, poröse Einlagen u. ä. Der Förderdruck wird durch Pumpen oder Gefällhöhe erzeugt Auch diese Verfahrensweise ist unbefriedigend, da sie beim Vielfachstrangguß ein aufwendiges Zentralschmiersystem erfordert und vor allem aber sehr leicht zu überhöhter, nicht gleichmäßig verteilter Schmiermittelzugabe führt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung beim Gießen mit Heißkopfstranggießkokillen besteht darin, eine Schmiermitteldosierung mit einfachen Mitteln zu erreichen, ohne daß ein äußerer Förderdruck aufgebracht und ohne daß ein Docht verwendet werden muß. Die Schmiermittelnachführung soll für jede Heißkopfstranggießkokille einer Vielfachstranggußanlage unabhängig funktionieren und keine besonderen Wartungsmaßnahmen erfordern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Förderung des Schmiermittels in den Kokillenhohlraum durch den sich zwischen Strang, Kokillenwand und unter dem Heißkopf ausbildenden Unterdruck erfolgt. Dabei wird das

Schmiermittel durch Ausnutzung der beim Gießen mit Heißkopfstranggießkokillen beobachteten, für den Gießvorgang charakteristischen Druckschwankungen im Hohlraum unter dem Heißkopf, der durch die Oberfläche des flüssigen Metalls, die Kokillenwand und den Heißkopf gebildet wird, gefördert Die in diesem Hohlraum beobachteten Druckschwankungen entstehen dadurch, daß während des Gießvorgangs der Meniskus des flüssigen Metalls, d.h. der Berührungspunkt zwischen flüssigem Metall und Kokillenwand sich periodisch um geringe Beträge hin- und herverschiebt, was zur Folge hat, daß das Volumen des Hohlraumes, gebildet aus Meniskus, Kokillenwand und Heißkopf, sich periodisch vergrößert und verkleinert

Messungen mittels eines Druckfühlers in diesem Hohlraum haben gezeigt, daß mit diesem Vorgang Wechsel zwischen geringen Über- und Unterdrücken gegenüber dem Außendruck verbunden sind.

Diese periodischen Druckwechsel als Pumpeffekt zusammen mit geeigneter konstruktiver Ausbildung der Kokillen werden erfindungsgemäß zur selbsttätigen Nachförderung von Schmiermitteln genutzt, indem im geringen Abstand zur Kokillenlauffläche ein Schmiermittelreservoir in der Heißkopfstranggießkokille vorgesehen wird, das beispielsweise die Form einer Nut oder eines Kanals haben kann und das erfindungsgemäß durch konstruktive Maßnahmen mit dem genannten Hohlraum, gebildet aus Meniskus, Kokillenwand und Heißkopf, in Verbindung steht derart, daß ein fließfähiges Schmiermittel vom Reservoir zur Kokillenlauffläche im Bereich des genannten Hohlraumes und von dort zwischen Meniskus und Kokillenlauffläche gelangen kann, wo es seine Trenn- und Schmiereigenschaften entfaltet.

Bei der selbsttätigen Nachförderung wird der Durchfluß des Schmiermittels zwischen Heißkopf und Stranggießkokille vom Reservoir zur Kokillenlauffläche vorteilhaft ermöglicht durch einen konstruktiv vorgesehenen Spalt der durch einen definierten geringen Abstand zwischen Heißkopf und Stranggießkokille eingestellt wird, oder aber der Durchfluß erfolgt durch feine Kanäle, die gebildet werden, indem der Heißkopfaufsatz auf einer künstlich durch systematische Rändelung bzw. Riffelung aufgerauhten, mit Riefen versehenen Kokillenoberfläche aufliegt, oder dadurch, daß mit ausreichender Oberflächenrauhigkeit behaftete Heißkopf- und Kokillenflächen aufeinanderliegen.

Die Beispiele in den Fig. 1 bis 2, die Querschnitte bzw. eine Ansicht zeigen, verdeutlichen die erfindungsgemäße Bauausführung von Heißkopfstranggießkokillen zur Sicherstellung selbsttätiger Schmiermittelnachförderung oder Nachschmierung.

Fig. la—Ic zeigt in schematischen Querschnitten

Beispiele der erfindungsgemäßen Verbindung von

lu Schmiermittelreservoir und Gießformhohlraum durch einen definierten Spalt an verschiedenen Ausführungen von Heißkopfstranggießkokillen.

Fig.2a—2d zeigt Beispiele für die Ausbildung der

Verbindungsspalte zwischen Schmiermittelreservoir und Gießformhohlraum durch definierte Rändelung oder Riffelung an verschiedenen Ausführungen von Heißkopfstranggießkokillen.

Aus dem Schmiermittelreservoir 1, beispielsweise in Form einer Vorratsnut, wird über Verbindungskanäle oder -Spalte 2, die auf oben beschriebene Weise gebildet werden, das Schmiermittel in den sich während des Gießens periodisch verändernden Hohlraum 3 gefördert der gebildet wird aus Kokillenwand 4, Heißkopf 5 und Meniskus des flüssigen Metalls 6, von wo es .¹I zwischen den entstehenden Metallstrang 7 und die Kokillenwand gelangt wo es seine Trenn- und Schmierwirkung entfaltet.

Die einzelnen Ausführungsformen der Heißkopfstranggießkokillen unterscheiden sich dadurch, daß «ι gemäß den Fig. 1 a,2aund 2d der Heißkopf 5 auch axial in den Kokillenformhohlraum hineinragt während gemäß den Fig. Ib und 2b dies nicht der Fall ist. Die Fig. Ic und 2c lassen außerdem erkennen, daß der Vorratsraum 1 für das Trenn- bzw. Schmiermittel im i"> Gegensatz zu den vorgenannten Darstellungen innerhalb der Kokillenwand schräg zur Kokillenachse angeordnet ist Die verschieden dargestellten Möglichkeiten lassen sich gegebenenfalls auch miteinander kombinieren, beispielsweise dadurch, daß die Ausführungsformen gemäß den Fig. la—Ic mit derjenigen nach F i g. 2d kombiniert werden, d. h. daß die Riffelungen 2 gemäß der Fig.2d in die anderen Ausführungsformen eingebaut werden, und zwar derart, daß die Riffelungen entweder waagerecht und/oder in ■π der Kokillenachse verlaufen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schmieren von Heißkopfstranggießkokillen, insbesondere zum Gießen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, bei dem ein Trenn- bzw. Schmiermittel aus einem Reservoir mittels Unterdruck in die Stranggießkokille zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung des Schmiermittels in den Kokillenhohlraum durch den sich zwischen Strang, Kokillenwand und unter dem Heißkopf ausbildenden Unterdruck erfolgt

2. Heißkopfstranggießkokille zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Trenn- bzw. Schmiermittelreservoir (1), das entweder waagerecht oder in der Kokillenwand schräg zur Kokillenachse verlaufend angeordnet ist, und durch von dem Reservoir (1) in den Kokillenhohlraum führende Verbindungskanäle (2).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle für das Trennbzw. Schmiermittel als gerändelte Durchtrittsspalte in dem Kokillenkörper ausgebildet sind und daß eine Seite jedes Verbindungskanals durch den Heißkopf gebildet ist

4. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsspalte auf einen definierten Abstand zwischen Heißkopf und Stranggießkokille eingestellt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle für das Trennbzw. Schmiermittel durch die natürliche Oberflächenrauhigkeit des feuerfesten Heißkopfes, der an der Kokille anliegt, gebildet sind.