DE2901413A1

DE2901413A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von rohren

Info

Publication number: DE2901413A1
Application number: DE19792901413
Authority: DE
Inventors: Rio Belloci; Michel Pierrel
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1979-01-15
Publication date: 1979-08-02
Also published as: YU41610B; IT1117579B; DE2901413C2; IT7967176A0; AU4363779A; JPS5747626B2; ES8101952A1; FR2415501A1; AT385221B; US4236571A; GB2013120B; CH628544A5; PL126006B1; CS222656B2; ATA61179A; FR2415501B1; SE430766B; BR7900481A; ES477194A0; EG13930A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Rohren aus eisenhaltigen Legierungen, wie z.B. Stahl, oder aus nicht eisenhaltigen Legierungen, wie z.B. Aluminiumoder Kupferlegierungen, und insbesondere das Stranggießen von Rohren geringer Dicke aus Gußeisen.

Man ist derzeit in der Lage, im Stranggießverfahren vertikal von oben Vollprofile und auch Hohlprofile, wie z.B. Rohre großer Dicke, d.h. mit einer Dicke von mehr als 15 mm, herzustellen. Unglücklicherweise ist ein derartiges Verfahren von geringer Leistungsfähigkeit, wobei die Produktionsmenge von Stranggießprodukten wesentlich niedriger als beim diskontinuierlichen Gießen, beispielsweise beim Schleudergießen von Rohren ist.

Diese geringe Leistungsfähigkeit und Produktivität ergibt sich im wesentlichen aus der Tatsache, daß man Risse des Metalls vermeiden muß, wobei die Gefahr besteht, daß diese jeden Moment auftreten können, und zwar infolge des durch die Auszieheinrichtung auf das gegossene Produkt ausgeübten Zugkraft. Man muß daher das stranggegossene Produkt sehr langsam und schrittweise ziehen und für eine im wesentlichen kontinuierliche Zufuhr von schmelzflüssigem Metall sorgen, um Risse oder Spalte zu schließen oder auszufüllen, die sich möglicherweise bilden können.

Die geringe Produktivität der Mundstücke bei der herkömmlichen Konzeption beruht außerdem auf einem Mangel an Wirksamkeit und Homogenität hinsichtlich der Kühlung. Die zum Gießen von Rohren oder hohlen Rohlingen dienenden Mundstücke bestehen im allgemeinen aus Graphit, sind,aus einer Gießform oder Kokille und einem Kern oder einem Dorn, die zwischeneinander einen ringförmigen Raum bilden, zusammengesetzt und mit Druck ins Innere einer einen Wassermantel bildenden Hülse eingepreßt. Andererseits stellt man fest, daß der thermische Kontakt nicht perfekt ist, sondern an einigen Stellen durch Schichten isolierender Luft unterbrochen ist.

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Daraus ergibt sich, daß der Ort der Verfestigungsfront, d.h. der übergang des gegossenen Metalls vom flüssigen in den festen Zustand, stark schwankt, und zwar in nicht kontrollierbarer Weise aus Gründen, die bei den verschiedenen Gießparametern völlig normal oder üblich sind.

Diese Schwankungen sind beim Gießen von dicken Rohren noch zulässig, sie werden jedoch unzumutbar beim Gießen von dünnen Rohren, beispielsweise dann, wenn die Dicke nur einige Millimeter beträgt. In der Tat besteht in diesen Fällen die Gefahr, daß einerseits ein Ausfließen des schmelzflüssigen Metalls unterhalb des Mundstückes oder aber eine vorzeitige Verfestigung im Inneren des Mundstückes auftritt, welche durch das Zusammenziehen auf dem Kern eine beträchtliche Umschnürung des Kernes und infolgedessen eine Blockierung der Abwärtsbewegung des gegossenen rohrförmigen Produktes bewirkt. In jedem Falle ist es unmöglich, das Stranggießen eines dünnen Metallrohres mit Hilfe derartiger Mundstücke zu starten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, dieses Problem zu lösen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen anzugeben, die sich insbesondere zur Herstellung von Rohren geringer Dicke eignen.

Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zum Stranggiessen von Rohren aus Gußeisen oder anderen Metallegierungen, bei dem das Material in vertikaler Richtung von oben nach unten zugeführt und in ein ringförmiges Mundstück eingeleitet wird, das zwischen einer Gießform und einem Kern aus Graphit ausgebildet ist, und zeichnet sich dadurch aus, daß man dem Mundstück schmelzflüssiges Metall unter Druck zuführt, daß man den schmelzflüssigcn Zustand des Metalls in Kontakt mit dem Kern des Mundstückes aufrechterhält und dabei die Verfestigung des Metalls in Kontakt mit der Form erleichtert und daß man somit im ringförmigen Raum

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des Mundstückes eine Verfestigungsfront des schmelzflüssigen Metalls bildet, die von einem Bereich der Wand der Gießform relativ dicht am Eingang des Mundstückes bis zu einem Punkt des Kernes verläuft, der im wesentlichen am Ausgangsende dieses Mundstückes liegt.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Kern innen über den größten Teil seiner Länge beheizt, wird jedoch an seinem entsprechenden Ende am Ausgang des Mundstückes gekühlt.

Vorzugsweise wird die Kühlung des Gießkernes durch zwei aufeinander folgende Hüllen oder Mäntel gewährleistet, von denen einer aus flüssigem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt und der andere aus zirkulierendem Wasser besteht.

Aufgrund der Zuführung von unter Druck stehendem Metall und der Steuerung der Temperatur dieses Metalls im Mundstück, d.h. aufgrund der Kombination von Flüssighalten des Metalls in Kontakt mit dem Kern und der Abkühlung des Metalls in Kontakt mit der Gießform, wird die Verfestigungsfront in einer nahezu konstanten und leicht kontrollierbaren Position gehalten. Die Gefahr des Auslaufens des flüssigen Metalls oder des Blockierens des verfestigten Metalls ist somit praktisch ebenso ausgeschaltet wie die Bildung von Rissen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben angegebenen Verfahrens und weist ein Mundstück aus Graphit, das aus einer Gießform und einem Kern besteht, die zwischeneinander einen ringförmigen Gießraum bilden, einen Gießbehälter im oberen Bereich dieses Mundstückes sowie Rollen zur Führung und zum Herausziehen des gegossenen und verfestigten rohrförmigen Produktes im unteren Bereich des Mundstückes auf, und zeichnet sich dadurch aus, daß der Kern des Mundstückes außen ein Organ zur Beheizung seiner Außenoberfläche aufweist, das sich über

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den größten Teil seiner Länge erstreckt, daß die Gießform außen von einem Mantel aus flüssigem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt umgeben ist, der im Inneren eines Wassermantels angeordnet ist, und daß der ringförmige Raum zwischen dem Gießkern und der Gießform an einen oberen unter Druck gehaltenen Gießbehälter angeschlossen ist.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Gießkern und die Gießform vertikal angeordnet, wobei sich der Gießbehälter im oberen Bereich und die Zugeinrichtung im unteren Bereich befinden, so daß das flüssige Material in dem Mundstück sich unter den gemeinsamen Einwirkungen der Schwerkraft und des im Gießbehälter herrschenden Druckes bewegt.

Die Gefahr von Rissen wird somit in gleicher Weise ausgeschaltet wie die Effekte des Auslaufens oder Blockierens, so daß es möglich ist, das Gießen von Rohren mit dünner Wandstärke, die einige Millimeter Dicke nicht überschreitet, zu starten und außerdem diesen Stranggießvorgang weiterzuführen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, aus der sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise

im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stranggießen während des Betriebes;

Fig. 2 eine Teilansicht im Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 in der Ruhestellung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung in vergrößertem Maßstab des rohrförmigen Gießmundstückes der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2;

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Fig. 4 eine Teilansicht des Mundstückes im Schnitt zur Erläuterung der Position der Abkühlungsfront des schmelzflüssigen Metalls beim erfindungsgemäßen StranggießVorgang;

Fig. 5 eine Teilansicht im Schnitt einer abgewandelten Ausführungsform einer Gießpfanne für eine Vorrichtung nach Fig. 1 und 2;

Fig. 6 eine Teilansicht im Schnitt einer abgewandelten Ausführungsform der Heizeinrichtung für den Kern des Mundstückes; und in

Fig. 7 eine Teilansicht im Schnitt einer anderen Ausführungsform des Kühlsystems für die Form des Mundstückes.

Wie insbesondere aus Fig. 1 erkennbar, weist die neuartige Vorrichtung zum Stranggießen von rohrförmigen Produkten einen Rahmen 1 auf, der vorzugsweise aus einer Metalltragkonstruktion besteht und der in seinem oberen Bereich eine Gießpfanne 2 trägt. Die Gießpfanne 2 ist mit einem feuerfesten Futter oder einer feuerfesten Auskleidung 3 ausgelegt und hermetisch durch einen Deckel 4 abgeschlossen, der einerseits von einer mit einem Stopfen 6 verschlossenen Füllöffnung 5 durchsetzt ist und andererseits von einer Leitung 8 durchsetzt wird, die an eine nicht dargestellte Gasdruckquelle angeschlossen ist, beispielsweise einen Vorratsbehälter für ein neutrales Gas, wie z.B. Stickstoff.

Auf der Höhe seines Bodens ist die Gießpfanne 2 durch eine Gießdüse oder einen Gießauslaß 10 verlängert, an dem dicht, aber be-

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weglich ein Gießkopf 12 befestigt ist. Der Gießkopf 12 ist von einer Bauart mit abgewinkeltem Gießl.anal, d.h. er besitzt zwei Leitungen 13 bzw. 14, die sich unter einem rechten Winkel schneiden. Die eine Leitung 13 verlängert den Gießauslaß 10, während die andere Leitung 14 nach außen in eine Düse oder ein Mundstück 15 mündet, das von dem ringförmigen Zwischenraum zwischen einer Gießform 16 und einem Gießkern 18 gebildet wird.

Der Kern 18 besteht aus einem Hohlzylinder aus feuerfestem Material, wie z.B. Graphit, der in seinem unteren Bereich durch einen Boden 19 abgeschlossen ist, während sein oberer Bereich offen ist. Dieser obere Bereich ist an einen Bund oder Flansch 20 zur Befestigung am oberen Teil des Gießkopfes 12 angeschlossen. Im Inneren des Kernes 18 ist eine Heizvorrichtung 22 angeordnet (vgl. Fig. 3), bei der es sich beispielsweise um eine mit Induktion arbeitende Heizvorrichtung, wie z.B. eine Spule oder einen Induktor, oder aber um eine mit dem Joule'sehen Effekt arbeitende Heizvorrichtung, beispielsweise einen Heizwiderstand, handeln kann.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Heizvorrichtung aus einem Induktor in Form einer Schlange, die durch Wasser gekühlt ist. Die in Form einer Schlange ausgebildete Heizvorrichtung 22 ist wendelförmig gegen die Innenwand des Kernes 18 gewickelt und weist einen Rücklaufzweig auf, der im wesentlichen in der Achse dieses Kernes 18 verläuft. Die Ausgangs- und Eingangsenden der Schlange der Heizvorrichtung 22 sind außerhalb des Kernes 18 an eine nicht dargestellte elektrische Stromquelle angeschlossen, beispielsweise eine Stromquelle, die einen elektrischen Strom mit einer Frequenz von 10 000 Hz liefert. Die schlangenförmig ausgebildete Heizvorrichtung 22 erstreckt sich über den größten Teil des Kernes 18, erreicht aber nicht den Boden 19. In der Tat ist es so, daß der untere Bereich des Kernes 18 stets unbeheizt bleibt. Bei einer Ausführungsform ist sogar eine gegen den Boden 19 anliegende Kühlvorrichtung vorgesehen, beispielsweise

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ein Behälter mit zirkulierendem Kühlwasser in ringförmiger Anordnung, wie es mit strichpunktierten Linien 24 in Fig. 3 angedeutet ist.

Die Gießform oder Kokille weist ferner einen Hohlzylinder aus Graphit auf, der in dichter und lösbarer Weise unter dem Gießkopf koaxial zum Kern 18 angeordnet ist, um auf diese Weise mit dem Kern 18 einen ringförmigen Raum zu bilden, der die Düse oder das Mündstück 15 zum Stranggießen von Rohren bildet und dessen Abmessungen der Dicke des herzustellenden Rohres entsprechen. Die Befestigung und Zentrierung der rohrförmigen Gießform 16 wird durch einen Flansch 26, der an den unteren Bereich des Gießkopfes 12 und den oberen Bereich der Gießform 16 anschließt, sowie einen zweiten Flansch 27 gewährleistet, der am Gießkopf 12 mit Zugstangen oder Zugankern 28 aufgehängt ist und das Unterteil der Gießform trägt.

Zwischen den oberen und unteren Flanschen 26 bzw. 27 ist außerdem eine glatte Rohrwand 30 montiert, welche die Gießform 16 umgibt und um die Gießform 16 eine dünne ringförmige Kammer, eine Hülle oder einen Kühlmantel 31 begrenzt, der in seinem unteren Bereich über eine Leitung 32 an einen Vorratsbehälter 34 für flüssiges Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise Zinn, angeschlossen ist. In ihrem oberen Bereich ist die den Kühlmantel 31 bildende Kammer mit einer Ausbauchung versehen, um einen Behälter 36 zu bilden, der über eine mit einem Absperrventil 39 versehene Leitung 38 an eine Quelle für unter Druck stehendes neutrales Gas angeschlossen ist. In gleicher Weise ist der obere Bereich des Vorratsbehälters 34 über eine mit einem Absperrventil 41 versehene Leitung 40 an eine Druckquelle angeschlossen, wobei die beiden Druckquellen zusammenhängen können. Die Rohrwand 30 besteht aus Metall oder einer Metallegierung, die einen guten Wärmeleiter darstellt und die keinerlei chemische Affinität gegenüber dem in dem Vorratsbehälter 34 enthaltenen schmelzflüssigen Metall besitzt. Beispielsweise kann die Rohrwand 30 aus Kupfer bestehen, das durch Diffusion mit einer Schicht aus Aluminium oder einer durch

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Elektrolyse, Diffusion oder einen anderen Vorgang aufgebrachten Chromschicht ausgekleidet ist.

Die Rohrwand 30 ist im Inneren einer mit Rippen 43 versehenen Rohrwand 42 angeordnet, die zwischen dem Boden des Behälters 36 und dem unteren Plansch 27 verriegelt ist. Die Rippen 43 der Rohrwand 42 sind auf die Außenoberfläche der Rohrwand 30 gerichtet und erstrecken sich soweit, daß sie fast mit der Rohrwand 30 in Berührung stehen, wobei jedoch zwischen ihnen für einen Fluiddurchgang gesorgt ist. Die mit Rippen 43 versehene Rohrwand 42 besteht vorzugsweise aus einem Metall, das einen guten Wärmeleiter darstellt, beispielsweise aus Kupfer oder aus Stahl. Die Rohrwand 42 ist außerdem in ihrem unteren und in ihrem oberen Bereich durch eine Zuführungsleitung 45 für die Zuführung von Kühlfluid, beispielsweise Wasser, und eine Ausgangsleitung 46 für die Abführung dieses Fluids durchsetzt. Die Kammer 44, die von der Rohrwand 42 und der Rohrwand 30 begrenzt ist, spielt somit die Rolle eines Wassermantels zur Kühlung der Gießform 16, wobei die Rippen 43 den Wärmeaustausch zwischen den Rohrwänden 42 und 30 dieses Kühlmantels verbessern. Dieser in der Kammer 44 ausgebildete Wassermantel überlagert sich in seiner Wirkung der des Kühlmantels 31 aus flüssigem Metall, um eine wirksame und gleichmäßig verteilte Kühlung der Gießform 16 zu gewährleisten.

Unterhalb des Mundstückes 15 weist der Rahmen 1 eine Auszieheinrichtung 50 für das verfestigte Rohr auf, das aus dem Mundstück 15 austritt. Diese Auszieheinrichtung 50 weist ein Chassis oder einen Rahmen 51 auf, der am Rahmen 1 befestigt ist. Am Rahmen 51 sind zwei Paare von Rollen 52 und 5 3 mit horizontalen Achsen angeordnet, die zwischeneinander einen Durchgang für das herauszuziehende verfestigte Rohr 54 bilden. Eine der Rollen 52 der jeweiligen Paare ist fest, während die andere Rolle 53 an die Kolbenstange einer Hydraulik 55 angeschlossen ist und infolgedessen mit vorgegebenem Druck gegen das Rohr 54 angedrückt bzw. von der Rolle 52 entfernt werden kann. Die Rollen 5 3 der beiden Paare sind

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durch eine Antriebskette 56 verbunden und über ein Untersetzungsgetriebe 57 angetrieben, um das Rohr herauszuziehen (vgl. Fig. 1).

Durch ein Fernrohr oder eine Meßeinrichtung 60 zur Messung der Temperatur wird das aus dem Mundstück 15 austretende Rohr 54 beobachtet. Diese Meßeinrichtung ist über eine Steuerungsleitung 62, die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet ist, an das Untersetzungsgetriebe 57 angeschlossen und steuert die Geschwindigkeit dieses Untersetzungsgetriebes in Abhängigkeit von der Temperatur des Rohres 54.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Gießpfanne 2 schwenkbar am Rahmen 1 montiert. Die Gießpfanne 2 ist um eine Achse 64 angelenkt, welche von Lagern am Rahmen 1 getragen ist. Eine vom Rahmen 1 getragene Hydraulik ermöglicht es, die Gießpfanne 2 aus der in Fig. 1 dargestellten Arbeitsstellung in die in Fig. 2 dargestellte Ruhestellung anzuheben. In dieser Position befindet sich der Gießkopf 12 auf einem höheren Niveau als der Boden der Gießpfanne 2, so daß das gesamte in der Leitung 13 enthaltene Metall in die Gießpfanne 2 fließt. Das Mundstück 15 wird ebenfalls gleichzeitig mit dem Gießkopf 12 angehoben, so daß keine Gefahr besteht, daß das schmelzflüssige Metall zufällig vor dem Beginn des Stranggießvorganges in dieses Mundstück eindringt. Vorzugsweise ist in dieser Stellung das untere Ende des Mundstückes 15 durch ein nicht dargestelltes Einsatzrohr abgeschlossen.

Zu Beginn des GießVorganges senkt die Hydraulik 65 die Gießpfanne wieder in die horizontale Stellung nach Fig. 1 ab. Das Einsatzrohr wird dann zwischen die Rollen 52 und 5 3 der Auszieheinrichtung 50 eingeführt, während das Mundstück 15 eine vertikale Position einnimmt.

Die Heizvorrichtung 22 heizt vorher den Kern 18 auf, während das Absperrventil 3 9 offen ist, um durch die Leitung 38 unter Druck stehendes Gas in den Behälter 36 und in den Kühlmantel 31 einzu-

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leiten und somit die Flüssigkeit in den Vorratsbehälter 34 hineinzudrücken, wobei das Absperrventil 41 seinerseits offen ist, um im oberen Bereich des Vorratsbehälters 34 über die Leitung 40 einen niedrigeren Druck als den des durch die Leitung 38 zugeführten Druckes einzustellen. Wenn der Kühlmantel 31 leer ist, wird die Gießform 16 durch die Nähe des Kernes 18 ebenfalls beheizt. Die Gießpfanne 2 wird dann durch die Füllöffnung 5 mit schmelzflüssigem Metall gefüllt und anschließend über die Leitung 8 unter Druck gesetzt, der in der Größenordnung von 4 Bar liegt. Das schmelzflüssige Metall, z.B. Gußeisen oder Grauguß fließt dann in die Leitung 14 des Gießkopfes 12 und dann in den das Mundstück bildenden ringförmigen Raum.

Anschließend wird das Mundstück 15 mit schmelzflüssigem Gußeisen gefüllt, wobei die Drucke in den Leitungen 38 und 41 umgekehrt werden, so daß das im Vorratsbehälter 34 enthaltene flüssige Metall in den Kühlmantel 31 und den Behälter 36 zurückgestaut wird, woraufhin die Absperrventile 39 und 41 erneut geschlossen werden. Die Wahl der Drucke im Kühlmantel 31 und in der Leitung 38 erfolgt jedoch in der Weise, daß der aus flüssigem Metall bestehende Kühlmantel 31 stets unter Druck gehalten ist.

Aufgrund der Beheizung des Kernes 18 bleibt das Gußeisen in Kontakt mit diesem Kern 18 praktisch stets in flüssigem Zustand. Hingegen wird das Gußeisen in Kontakt mit der Gießform 16, die durch die Kombination von Wassermantel 44 und Kühlmantel 31 gekühlt wird, abgekühlt und hat die Tendenz zur Verfestigung. Man erhält somit im Inneren des das Mundstück 15 bildenden ringförmigen Zwischenraum einer Verfestigungsfront,_ die durch die Zwischenschicht zwischen dem festen und flüssigen Metall gebildet wird, eine kegelstumpf förmige Form besitzt und koaxial zum Kern 18 angeordnet ist. Die Verfestigung erfolgt in der Tat ausgehend von der gekühlten Wand der Gießform 16 und breitet sich zur Außenoberfläche des Kernes 18 aus, wobei sie diesen Kern 18 nur in seinem unteren Bereich, d.h. in der Nähe des nicht beheizten Teiles in der Nähe

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des Bodens 19 des Kernes 18 erreicht.

Fig. 4 zeigt schematisch die Position einer Mantellinio PN des verfestigten Kegelstumpfes. Der Punkt N befindet sich im unteren Bereich des Kernes 18 und fällt vorzugsweise mit der Außenkante des Kernes 18 zusammen. Dies wird durch eine geeignete Wahl des Abstandes zwischen dem Ende der Heizvorrichtung 22 und dem Boden des Kernes 18, der Heiztemperatur der Heizvorrichtung 22 sowie des Druckes in der Gießpfanne 2 erreicht. Das in das Mundstück 15 gegossene Metall ist in der Tat gleichzeitig diesem Druck und der Wirkung der Schwerkraft unterworfen, und zwar aufgrund der vertikalen Position des Mundstückes 15. Das flüssige Gußeisen füllt somit kontinuierlich und vollständig den dieses Mundstück bildenden ringförmigen Raum aus. Das Gußeisen steht gleichzeitig in innigem Kontakt mit dem Kern 18 und mit der Innenwand der Gießform 16. Über die Länge des Kernes 18 wird das Gußeisen auf einer Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes gehalten, und zwar durch seinen Kontakt mit dem beheizten Teil des Kernes 18. Da jedoch in der Nähe des Bodens 19 diese Beheizung entfällt, verfestigt sich das Gußeisen. Die Außenwand des von der Gießform 16 gebildete Mundstückes 15 wird andererseits durch die einen Wassermantel bildende Kammer 44 abgekühlt, wobei dieser Kühlvorgang durch die den Kühlmantel 31 bildende Kammer mit flüssigem Metall vervollständigt wird, was eine gleichmäßige Verteilung der Kühlung über die gesamte Höhe der Gießform 16 gewährleistet und Unregelmäßigkeiten aufgrund von Lufteinschlüssen beseitigt.

Aufgrund der regelmäßigen Kühlung und durch die Einwirkung des Druckes, der auf das im Mundstück 15 fließende schmelzflüssige Metall ausgeübt wird, erfolgt die Kühlung dieses schmelzflüssigen Metalls und seine Verfestigung über die Länge der Wand der Gießform 16 extrem regelmäßig und kontinuierlich, ohne daß die Gefahr von Rissen oder Spalten besteht. Das Zusammenziehen des Metalls aufgrund der Verfestigung entfernt die Wand des verfestigten Rohres 54 von der Wand der Gießform 16, so daß dieses Rohr 54 keiner-

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lei Widerstand gegenüber dem Herausziehen bietet. An der gegenüberliegenden Seite des Rohres 54, wo sich der Punkt N am Ende des Kernes 18 befindet, erfolgt das Zusammenziehen oberhalb dieses Kernes 18, so daß die Gefahr der Einschnürung des Kernes 18 oder der Blockierung des Rohres 5 4 in dem Mundstück 15 entfällt.

Selbstverständlich kann sich die kegelstumpfförmigeVerfestigungsfront NP in Abhängigkeit von Veränderungen der Gießparameter ändern, jedoch sind diese Änderungen extrem begrenzt, da der Punkt N stets dem nicht beheizten Teil des Kernes 18 entspricht, d.h. einem Punkt in der Nähe des Bodens 19. Die Abkühlungsfront NP kann sich beispielsweise so verschieben, daß sie die Front NP. bildet, wie sie strichpunktiert in Fig. 4 angedeutet ist.

In Abhängigkeit von seiner Ausbildung wird das Rohr 54 durch die Auszieheinrichtung 50 herausgezogen. Seine Temperatur wird ständig mit der Meßeinrichtung 60 kontrolliert, welche die Geschwindigkeit des Untersetzungsgetriebes 57 steuert.

Die Austragsgeschwindigkeit ist somit stets eine Funktion der Verfestigungsgeschwindigkeit, so daß es möglich ist, jegliche Gefahr von Rissen oder Spalten zu verhindern. Außerdem stellt man fest, daß mit dem oben beschriebenen neuartigen Verfahren die Austragsgeschwindigkeit gegenüber den bekannten Verfahren erheblich gesteigert werden kann. Außerdem kann ein derart hergestelltes gußeisernes Rohr gegenüber seinem Durchmesser eine wesentlich niedrigere Dicke aufweisen.

Beispielsweise ist es möglich, Rohre mit einem Außendurchmesser von 170 mm mit einer Dicke von 5 mm herzustellen, und zwar unter Verwendung eines Mundstückes mit einer Gesamthöhe von 25 cm und schmelzflüssigem Gußeisen oder Grauguß, der unter einem Druck von 4 Bar zugeführt wird, wobei ein Mundstück der oben beschriebenen Art verwendet wird, das einen Kühlmantel aus flüssigem Metall mit 3 mm Dicke besitzt, der unter einem Druck von 0,2 Bar gehalten wird.

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Selbstverständlich können verschiedene Abänderungen der oben beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden. Wie aus Fig. 5 erkennbar, kann die Vorrichtung beispielsweise eine feste Gießpfanne 72 aufweisen, die von der oberen Plattform des Rahmens 1 getragen ist. Vom Boden dieser Gießpfanne 72 geht ein nach oben gerichteter Gießkanal 74 aus, der in einen in Form eines Bassins ausgebildeten Gießkopf 76 mündet. Der Boden dieses Bassins oder Behälters ist von einer Gießöffnung 77 durchsetzt, die mit einem ringförmigen Raum oder einem Mundstück 75 in Verbindung steht, das zwischen einem den Gießkopf 76 vertikal durchsetzenden Kern 78 und einer Gießform 79 ausgebildet ist, die dicht und lösbar unter dem Gießkopf 76 montiert ist. Das Mundstück 75 wird in gleicher Weise hergestellt und gekühlt wie das Mundstück 15 bei der Ausführungsform nach Fig. 3. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 steht in diesem Falle die Gießform 79 vorzugsweise ins Innere der Gießöffnung 77 mit einem kegelstumpfförmigen Vorsprung 80 vor, der in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet ist. Dieser Vorsprung 80 ermöglicht die Entnahme von schmelzflüssigem Gußeisen, das in den ringförmigen Raum 75 an einem Punkt des Gießbehälters fließen muß, wo es heißer ist, was die Gefahr der Zerstörung der Gießöffnung 77 durch Verfestigung des Gußeisens begrenzt. Das Mundstück 75 befindet sich ständig in einer Position oberhalb der Auszieheinrichtung, jedoch ermöglicht es das Abschalten des Druckes in der Leitung 8 am Ende des Gießvorganges dem im Gießkopf 76 bleibenden flüssigen Material ein Zurücklaufen in die Gießpfanne 72, so daß die Gießöffnung 7 7 freigegeben wird.

Der Kern 7 8 wird in gleicher Weise hergestellt wie der Kern 18 und wird wie dieser im oberen Bereich des Gießkopfes 76 befestigt, den er durchsetzt. Der Kern 78 wird durch eine der Heizvorrichtung 22 entsprechende Schlange beheizt, oder aber bei der in Fig. 6 dargestellten abgewandelten Ausführungsform mittels eines Heizwiderstandes 82, der von einem hohlen Dorn aus Graphit gebildet wird, der in seinem oberen Bereich an einen Versorgungskreis für elektrischen Strom großer Stromstärke angeschlossen ist, und zwar über

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einen hohlen Kupferring, der durch zirkulierendes öl gekühlt wird, wobei dieser Ring 84 das Ende des Graphitdornes umschließt. In seinem unteren Bereich ruht der Graphitdorn 82 auf einem Ring oder einer Scheibe 85 aus feuerfestem Material, das den Boden 86 des Kernes 78 isoliert und den unteren Teil dieses Kernes 78 auf einer relativ kalten Temperatur hält.

Die Gießform 7 9 ist ebenso wie die Gießform 16 von einem Kühlmantel 31 aus flüssigem Metall umgeben und ihrerseits im Inneren eines Wassermantels 4 4 angeordnet. Der Kühlmantel 31 steht mit einem Vorratsbehälter in Verbindung, der unter einstellbarem Druck gehalten ist. Dieser Behälter kann, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, ein Behälter 34 sein, der vom unteren Flansch 27 zur Halterung der Gießform 16 getragen ist und sich infolgedessen mit seinem Boden auf einem Niveau befindet, das dem unteren Bereich des Kühlmantels 31 entspricht.

Bei der in Fig. 7 dargestellten abgewandelten Ausführungsform steht der Kühlmantel 31 über eine Leitung 88 mit einem Behälter 90 in Verbindung, der vollständig unterhalb des unteren Flansches 27 angeordnet ist. In diesem Falle ist die Leitung 38 einfach an die /Atmosphäre angeschlossen. Das Entleeren der den Kühlmantel 31 bildenden Kammer und des Behälters 36 in den Behälter 90 erfolgt dann einfach durch die Wirkung der Schwerkraft, wenn die Leitung zur Atmosphäre geöffnet ist. Anererseits erfolgt das Füllen der den Kühlmantel 31 bildenden Kammer, indem man die Leitung 40 an eine unter Druck stehende Gasquelle anschließt, welche die Flüssigkeit nach oben in die Kammer zur Bildung des Kühlmantels 31 zurückdrückt, während die in dieser Kammer und im Behälter 36 enthaltene Luft durch die Leitung 38 in die Atmosphäre abgelassen wird.

Unabhängig von der verwendeten Ausführungsform ermöglicht die Kombination der Zuführung von unter Druck stehendem flüssigem Metall in ein vertikales Mundstück mit der Einstellung und Steuerung der Temperatur der Wände dieses Mundstückes in der oben beschriebenen

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Weise die Herstellung von Rohren geringer Dicke im Stranggießverfahren mit einem rentablem Austrngsdurchsatz.

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Claims

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Herno 1, 800(1 München 40,

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Pal.-Anw. Horrmann-Tronlopohl ΠϊίϊΙ Pfw« IFrfllMifvl ΗιΡ&ΙτΙιΡιΙγ Fo.,i.jprocher:089/36 3011

Fornaprochor:0 23 23/5 10 13 UIfM. my!». CUUeUU Dtil£8«ir _{3(J M )2}

⁵¹⁰ ^u DipL-lng. W. Herrmann-Trentepohl ^{w 3013}

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Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Rohren

Patentansprüche

Ί -. Verfahren zum Stranggießen von Rohren, insbesondere von Rohren mit dünner Wandstärke, aus Grauguß oder anderem Metall in einem ringförmigen Mundstück, das zwischen einer Gießform und einem Kern aus Graphit ausgebildet ist, bei dem man dem Mundstück kontinuierlich schmelzflüssiges Metall unter Druck zuführt und es außen abkühlt, indem man die Verfestigungsfront am Ausgang dieses Mundstücks münden läßt, dadurch gekennzeichnet , daß man den flüssigen Zustand des Metalls in Kontakt mit dem Kern aufrechterhält und gleichzeitig die Verfestigung des Metalls in Kontakt mit der Gießform erleichtet und daß man somit im ringförmigen Raum eine Verfestigungsfrort des schmelzflüssigen Metalls erzeugt, die

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von einem Bereich der Wand der Gießform in der Nähe des Eingangs des Mundstückes ausgeht und von der Außenseite des Mundstückes zur Wand des Kernes konvergiert, wo sie an einem Punkt des Kernes im wesentlichen am Ausgang des Mundstückes mündet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kern über den größten Teil seiner Länge beheizt, jedoch sein Ende in der Nähe des Ausgangs des Mundstückes kühl hält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform mittels eines Kühlmantels aus flüssigem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt gekühlt wird, welcher von einem Mantel aus zirkulierendem Kühlwasser umgeben ist, wobei das flüssige Metall des Kühlmantels unter Druck gehalten ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Kernes in der Nähe des Ausgangs des Mundstückes gekühlt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zu Beginn des Gießvorganges der Kern beheizt, dann das Gießmetall in den ringförmigen Raum zwischen dem Kern und der Gießform eingeführt und anschließend der Kühlmantel aus unter Druck stehendem flüssigem Metall zur Abkühlung der Gießform und fortschreitenden Verfestigung des Gießmetalls aufgebaut wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man die Temperatur des verfestigten Rohres kontrolliert und die Austragsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dieser Temperatur einstellt.

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7. Vorrichtung zum Stranggießen von Rohren zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem ringförmigen Mundstück, das zwischen einer Gießform und einem Graphitkern begrenzt ist, mit einem Gießbehälter am Eingang des Mundstückes und mit Rollen zum Führen und Herausziehen des gegossenen und verfestigten Rohres am Ausgang dieses Mundstückes, dadurch gekennzeichnet , daß sie in Kombination mit einem aus flüssigem Metall bestehenden ersten Kühlmantel (31) und einem aus Wasser bestehenden zweiten Kühlmantel (44), welche die Gießform (16) kühlen, im Inneren des Kernes (18) eine Heizvorrichtung (22, 82) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Kernes (18) durch zirkulierendes Wasser (24) gekühlt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (22) zur Beheizung der Innenseite des Kernes (18) aus einem Induktor in Form einer Schlange besteht, die wendelförmig längs der Innenwand des Kernes (18) angeordnet und mit zirkulierendem Wasser gekühlt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung des Kernes (18) aus einem Heizwiderstand (82) besteht, der vom unteren Teil des Kernes durch ein feuerfestes Material (85) getrennt und im oberen Bereich des Kernes an einen elektrischen Stromkreis großer Intensität angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel (31) aus flüssigem Metall in seinem unteren Bereich an einen Behälter (34, 90) angeschlossen ist, der seinerseits mit einer Druckquelle in Verbindung steht.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der Kühlmantel (31) aus flüssigem Metall in seinem oberen Bereich (36) an eine Druckquelle angeschlossen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der Behälter (90) unterhalb des Kühlmantels (31) aus flüssigem Metall angeordnet und in seinem oberen Bereich an die Atmosphäre angeschlossen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Meßeinrichtung (60) zur Kontrolle der Temperatur des Rohres beim Austritt aus dem Mundstück (15, 75) aufweist, die über eine Steuerungseinrichtung (62) an eine Auszieheinrichtung (50) für das Rohr (54) angeschlossen ist.

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