DE3533517A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum stranggiessenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen in
einer Stranggießkokille mit einem Kokillenaufsatz, dessen
Innenwandung unter Bildung eines Überhanges über die Innenwandung
der Stranggießkokille vorsteht, bei dem die Innenwandung
der Stranggießkokille gekühlt und geschmiert wird,
wobei ein unter Druck stehendes Gas wie Luft, Stickstoff
oder Inertgas am Übergang des Kokillenaufsatzes in den
Formhohlraum in die Stranggießkokille eingeleitet wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art ist aus der DE-OS 27 34 388 (Showa) bekannt. Das bekannte
Verfahren führt nur unter günstigen Voraussetzungen zu
einigermaßen glatten Barrenoberflächen. Beim Angießen ist
beispielsweise eine Überwachung und Regelung des Druckes
von Gas und Schmieröl-Strömungsmenge erforderlich, sowie
eine laufende Temperaturmessung zur Einstellung der Gießparameter.
Dies führt im Betriebsfalle häufig zu Schwierigkeiten,
die durch Schwankungen des Metallstandes und Änderungen
des metallostatischen Druckes im laufenden Gießverfahren
noch verstärkt werden.
Ferner hat sich gezeigt, daß mit dem Verfahren nach
DE-OS 27 34 388 bleihaltige Legierungen mit Gehalten bis
zu 2,5% Blei nicht zufriedenstellend zu vergießen sind.
Diese Legierungen sind aber für die Herstellung von spanend
zu bearbeitenden Stranggußprodukten von besonderer Bedeutung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannten
Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Stranggießen zu entwickeln, womit unabhängig
von den jeweiligen Gießbedingungen glatte und saubere Barrenoberflächen
erzielt werden können. Die besondere Oberflächenqualität
zeichnet sich durch Verhinderung von Klebstellen
und Verringerung der Oberflächenseigerungen auf ein Maß aus,
welches die Weiterverarbeitung ohne Abdrehen des Barrens
ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen
angegebenen Merkmale gelöst. Es hat sich gezeigt,
daß durch die Anordnung eines Ringspaltes in Richtung der
Kokillenlauffläche und durch Vormischung von Trenn- und/oder
Schmiermittel und Gas eine Nachregulierung der Gießparameter,
insbesondere der Gas- und Schmiermittelmenge auch bei schwankendem
Metallstand nicht erforderlich ist. Versuche mit gasförmigen
Schmiermitteln wie Acetylen, Butadin, Propan und
Trichloräthylen haben gezeigt, daß bei den in der Kokille
herrschenden Bedingungen (Druck und Temperatur) eine einwandfreie
Trennwirkung durch Zersetzung der gasförmigen
Schmiermittel nicht möglich ist. Bei Zugabe von konventionellen
Schmiermitteln ohne Gas parallel zur Kokillenachse
treten in der Startphase Verbrennungen des Schmiermittels
auf und anschließend Unterdosierung. Deshalb ist die Herstellung
eines optimalen Schmiermittelzustandes nur durch
Schmiermitteldosierung nicht möglich.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich als wichtig
herausgestellt, daß die Kokillenlauffläche unterhalb des
Überhanges absolut glatt und frei von Bohrungen, Stufen oder
Nuten ist. Insbesondere beim Angießen muß eine laminare
Strömung parallel zur Kokillenlauffläche aufrechterhalten
werden, damit das einfließende Metall nicht mit der Kokillenwand
in Berührung kommt. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt,
daß zwischen Anfahrblock und Kokillenlauffläche ein
Mindestabstand von 2-5 mm vorgesehen ist und in diesem
Zwischenraum ein Unterdruck, vorzugsweise durch das am Kokillenaustrittsende
ausgeblasene Kühlwasser (Wasserstrahl-
Pumpen-Effekt) erzeugt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße
Kokille gezeigt. Man erkennt die Kokille 1 mit dem Kokillenaufsatz,
der aus einem Heißkopf 2 und einem Gasführungsblock
3 mit Gaskanal 13 besteht. In der Kokille 1 ist eine Bohrung 4
für das Trenn- und/oder Schmiermittel und einen Kanal 5
für die Wasserkühlung enthalten. Zwischen Kokille 1, Heißkopf
2 und Gasführungsblock 3 wird ein Ringspalt 6 gebildet,
der zumindest in der Nähe der Austrittsöffnung parallel
und in Fortsetzung zur Lauffläche 7 verläuft. Wichtig ist
hierbei, daß keinerlei Absätze, Bohrungen oder Nuten an
der Lauffläche und im Austrittsbereich des Ringkanals vorhanden
sind, damit eine annähernd laminare Strömung des
Gemisches aus Trenn- und/oder Schmiermittel und Gas ermöglicht
wird.
Im Betriebsfalle wird durch den Ringkanal 6 das Gas in den
Raum unterhalb des Überhanges 8 dem Menikushohlraum 9 eingeblasen.
Dabei reißt das Gas an der Schmiermittelzuführung
(Bohrung 4) Teile des flüssigen Trenn- oder Schmiermittels
mit, z. B. Öl. Es bilden sich Ga/Öl-Nebel (Emulsionen),
die in laminare Strömung unterhalb des Überhanges 8
in Abzugsrichtung und parallel zur Kokillenlauffläche austreten
und bis in den Zwischenraum von Kokille 1 und dem
Anfahrblock reichen. Der dort wirksame Unterdruck, erzeugt
durch den aus Kanal 5 austretenden Wasserstrahl,
sorgt für Ausbildung eines ringförmigen Gas/Öl-Schleiers,
der die Kokillenwand 7 vollständig gegenüber dem flüssigen
Metall abschirmt.
In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße
Zugabe eines Gas/Öl-Gemisches auch bei schwankendem
Metallstand nicht durch Veränderung der Pumpendrücke
oder Fördermengen geregelt werden muß. Offenbar ist die
kombinierte Anwendung von Gas/Öl-Schleier und Saugwirkung
entlang der Lauffläche so stark, daß auch bei Änderung des
metallostatischen Druckes stets eine Pufferwirkung zwischen
Metall und Lauffläche erhalten bleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise auf rißempfindliche
Legierungsgruppen angewendet. Im folgenden
wird ein Ausführungsbeispiel für Stränge mit 10 Zoll Durchmesser
gegeben, wobei das Verhältnis von Trennmittel und
Gas bei 3:1000 lag:
AlMg5Gießgeschwindigkeit 70 mm pro MinuteAlCuMg2Gießgeschwindigkeit 65 mm pro MinuteAlZnMgCu1,5Gießgeschwindigkeit 65 mm pro MinuteAlCuMgPbGießgeschwindigkeit 65 mm pro Minute
Diese Gießgeschwindigkeiten konnten unmittelbar nach dem Anfahren
konstant gehalten werden. Weitere Gießparameter waren
nicht nachzuregulieren. Die erhaltenen Barrenoberflächen zeigten
eine hohe Oberflächenqualität.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen die Fig.
2 bis 5. Im Vergleich zu Fig. 1 ist der Kokillenaufsatz 22
in Fig. 2 einteilig ausgeführt. Die Bohrung
für den Gaskanal 14 befindet sich im Kokillenaufsatz 22 und
mündet in einen breiten Vorraum 15 zwischen Überhang 8 und
Kokillenlauffläche 7. Hier findet die Gemischbildung mit dem
Trenn- und/oder Schmiermittel statt, das aus Bohrung 4 in der
Kokille 1 herangeführt wird. Zur Kühlung des Stranges 10 wird
Wasser 11 aus dem Kanal 5 ausgeblasen.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt
Fig. 3.Hier ist der Kokillenaufsatz horinzontal geteilt
in zwei Teilflächen 22 a, 22 b. Die Gasleitung 16 verläuft auch
im oberen Teil 22 a in Strangabzugsrichtung und wird nur durch
eine Kammer 22 c zur Gasverteilung unterbrochen. Die Kokille 1
weist eine Stützwand 12 zur sicheren Positionierung des Kokillenaufsatzes
22 a,b auf. Die übrigen Teile, wie Schmiermittelbohrung
4 und Vorraum 15 entsprechen der Ausführung
nach Fig. 2.
In Fig. 4 ist zwischen der Kokille 1 und dem Heißkopf 2
ein anders geformter Gasführungsblock in Form eines Einsatzes
17 vorgesehen. In Fig. 5 ist in entsprechender
Weise ein Einsatzteil 18 zwischen der Kokille 1 und dem
Heißkopf 2 angordnet. Im Unterschied zu Fig. 4 wird bei
Fig. 5 die Gasleitung 19 horizontal durch die Kokille 1 und das Einsatzteil 18 in einen Vorraum 20 geführt, von
dem aus das Gas in den Ringspalt 6 gelangt. Die Mischung
mit dem Schmiermittel, das über Bohrung 4 zugeführt wird,
erfolgt variabel zwischen 2 und 10 mm vor Austrittsöffnung
der Ringspaltmündung. Alle übrigen Merkmale entsprechen
den im Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren beschriebenen
Teilen.
Claims (9)
1. Verfahren zum Stranggießen in einer Stranggießkokille
mit einem Kokillenaufsatz, dessen Innenwandung unter
Bildung eines Überhanges über die Innenwandung der
Stranggießkokille vorsteht, bei dem die Innenwandung
der Stranggießkokille gekühlt und geschmiert wird, wobei
ein unter Druck stehendes Gas wie Luft, Stickstoff
oder Inertgas am Übergang des Kokillenaufsatzes in den
Formhohlraum in die Stranggießkokille eingeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trenn- und/oder Schmiermittel
und das Gas vor dem Eintreten in den Formhohlraum
der Stranggießkokille in einem Volumen-Verhältnis von
1-4:1000 vermischt wird und diese Mischung, ausgehend
vom Überhang des Kokillenaufsatzes in Abzugsrichtung
parallel zur und entlang der Kokillenlauffläche ausgeblasen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
im Spalt zwischen Anfahrblock und Kokillenlauffläche,
ein Unterdruck erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Angießen und Stranggießen mit
konstanten Mengen für Trenn- und/oder Schmiermittel sowie
für Gas gefahren wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Stranggießen
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem auf der Kokille (1) befindlichen
Aufsatz (22) kanalartige Durchtrittsöffnungen angeordnet
sind, die sich - ausgehend vom Meniskushohlraum (9)
parallel und entlang der Abzugsrichtung des Stranges erstrecken.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
im Überhang (8) des Kokillenaufsatzes (22) ein Ringspalt (6)
angeordnet ist, dessen Wandungen zumindest im Bereich der
Austrittsöffnung im wesentlichen parallel zur Abzugsrichtung
und entlang der Kokillenlauffläche (7) ausgerichtet
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mündung des Ringspaltes (6) bis zur Austrittsöffnung
10-30 mm parallel zur Kokillenachse geführt ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusammenführung von Trenn-
und/oder Schmiermittel und Gas im Bereich von 2-10 mm vor
der Austrittsöffnung der Ringspaltmündung (21) erfolgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kokillenlauffläche (7) hinter dem Überhang (8) glatt
und allseitig geschlossen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Kokillenlauffläche (7)
und Anfahrblock ein Spalt von 2-5 mm vorhanden ist,
und daß der Anfahrblock am oberen Rand eine umlaufende,
erhöhte Kante aufweist.
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