DE69318211T2

DE69318211T2 - Kühlverfahren und -vorrichtung für Stranggiessanlage und deren Form

Info

Publication number: DE69318211T2
Application number: DE69318211T
Authority: DE
Inventors: Makoto Arase; Yoshitaka Nagai; Norio Ohatake
Original assignee: YKK Corp
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1993-05-03
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2013-05-04
Also published as: DE69318211D1; CA2095085A1; FI101520B1; ATE165539T1; EP0570751B1; JPH05318031A; FI101520B; EP0570751A1; NO305586B1; FI932154A0; NO931711D0; FI932154A; US5431214A; CA2095085C; AU3834493A; NO931711L; AU660081B2

Description

Übersetzung der Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Kühlverfahren und eine Vorrichtung für eine Stranggießanlage, umfassend eine ringförmige Kühlform zum Stranggießen von Barren aus geschmolzenem Aluminium, Aluminiumlegierungen und anderen Metallen und insbesondere ein Verfahren für den kontinuierlichen und unmittelbaren Kokillenguß und eine Form zur Ausführung des unmittelbaren Kokillengußverfahrens.
Bein Stranggießverfahren wird, wie allgemein in Fig. 7 gezeigt, eine Metallschmelze 13 von einer Gießpfanne 11 durch eine Lochplatte 15 in eine wassergekühlte Form 12 eingebracht, so daß die Metallschmelze in der Form 12 abgekühlt wird, um einen Barren 14 zu gießen. Die Metallschmelze 13, die durch die Lochplatte 15 in die Form 12 eingebracht wird, gelangt mit der Wandfläche 12 in Berührung, um eine dünne erstarrte Schale zu bilden, und sie wird mit Kühlwasser weiter gekühlt und verfestigt, das von der Form 12 aufgespritzt wird.
Beim Stranggießen ist eine höhere Gießgeschwindigkeit erwünscht, um die Produktionsleistung zu steigern, und zur Verwirklichung der höheren Gießgeschwindigkeit ist es gleichzeitig erforderlich, die Gußqualität zu fördern, wie den Oberflächenzustand des Barrens durch richtige Kühlung.
Wenn die Metallschmelze beim Gießen mit hoher Geschwindigkeit in der Kühlform verfestigt, um die feste Schale zu bilden, dann erfordert die höhere Gießgeschwindigkeit die Ableitung einer größeren Wärmemenge und demzufolge eine größere Menge an Kühlwasser. Das Kühlwasser wird von der Form zugeführt und unmittelbar auf den heißen Barren gespritzt, um diesen zu kühlen. Wenn jedoch die Gießgeschwindigkeit erhöht wird, dann wird auf der Oberfläche des Barrens eine Übergangssiedezone und eine Dünnschichtsiedezone und eine dünne Dampfschicht geschaffen, die eine adiabatische Phase zwischen der Barrenoberfläche und dem Kühlwasser bildet, weil die Oberflächentemperatur des Barrens in einer Situation der Sprühkühlung mit Kühlwasser zunimmt. Demzufolge bewirkt das Kühlwasser keine tatsächliche Wärmeableitung, selbst wenn die Kühlwassermenge vergrößert wird, so daß die Gefahr von Ausbrüchen zunimmt und Probleme, die zu Qualitätsmängeln des Barrens führen, auftreten. Diese Probleme waren daher die Umstände, welche die Gleichförmigkeit des Gießvorgangs und der Qualität beträchtlich verringerten.
Zur Lösung dieser Probleme wurden Kühlverfahren vorgeschlagen, bei denen unmittelbar aufgespritztes Kühlwasser in zwei Stufen verwendet wurde, wie sie beispielsweise in der JP, A Sho 58-212849 (offengelegte japanische Patentanmeldung) offenbart sind.
Da bei dem in der vorstehenden japanischen Patentveröffentlichung offenbarten zweistufigen Kühlverfahren mit Kühlwasser der Abstand zwischen der ersten Kühlzone und der zweiten Kühlzone beträchtlich lang wird, nämlich halb bis doppelt so lang wie der Durchmesser des Barrens, wird die Fläche des Barrens, die in der ersten Kühlzone gekühlt wurde, infolge des Wärmestromes von dem innenliegenden Bereich des Barrens jedoch wieder erhitzt, bis sie die zweite Kühlzone erreicht. Selbst wenn eine zweite Kühlung durchgeführt wird, dann werden die Übergangssiedezonen und die Dünnschichtsiedeerscheinung erneut verursacht, wodurch die Kühlleistung verringert wird. Beim Hochgeschwindigkeitsgießen ist diese Tendenz noch ausgeprägter, wodurch die Gießleistung beträchtlich verringert wird.
Die US-A-3 713 479 offenbart den unmittelbaren Kokillenguß eines Metallbarrens, bei dem ein äußerlich erstarrter Barren, der einen flüssigen inneren Kern hat, aus einer flachen, gekühlten Form mit offenem Ende abgezogen wird, wobei der aus der Form austretende Barren nacheinander zwei getrennte Kühlzonen durchläuft, wobei die zweite Kühlzone eine beträchtlich größere Abkühlung bewirkt, als die erste Zone.
Die DE-A-1 433 021 offenbart ein Verfahren zum Stranggießen eines Metallbarrens, bei dem ein Kühlmedium in zwei getrennten Zonen auf den Barren aufgebracht wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Kühlverfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen einer Metallschmelze zu schaffen, um einen Barren im Stranggußverfahren herzustellen, bei dem selbst bei einer gesteigerten Gießgeschwindigkeit eine ordnungsgemäße Kühlung ausgeführt werden kann ohne die Gefahr eines Ausbruchs, um ein gleichförmiges Gießen und einen qualitativ hochwertigen Barren zu bewirken.
Die Erfindung betrifft ein Kühlverfahren zum Kühlen eines Barrens, der aus einer Form stetig abgezogen und gegossen wird, durch Kühlen einer Metallschmelze in der Form mit einem Stranggußverfahren, wobei das Verfahren umfaßt: Kühlen des Barrens durch Bespritzen des Barrens mit einen primären Kühlwasserstrahl von der Form stromabwärts von einem Meniskus der Metallschmelze, um eine Übergangssiedezone und eine Dünnschichtsiedezone auf der Oberfläche des Barrens zu schaffen, wobei die Metallschmelze in Berührung mit der Innenfläche der Form gekühlt wird, bevor sie von dem primären Kühlwasserstrahl gekühlt wird, und Kühlen des Barrens durch Bespritzen des Barrens mit einem sekundären Kühlwasserstrahl aus der Form auf ursprüngliche Zonen der Übergangssiedezone und der Dünnschichtsiedezone, um eine in den ursprünglichen Zonen gebildete dünne Dampfschicht aufzubrechen und ein Keimsieden zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wasserstrahlen von der Oberfläche des Barrens abgewischt werden.
Es wird daher eine festere erstarrte Schale des Barrens geschaffen, ohne Gußrisse zu verursachen, wodurch der erstarrende Barren ordnungsgemäß und wirkungsvoll gekühlt wird, um ein gleichförmiges Gießen mit hoher Geschwindigkeit und einen qualitativ hochwertigen Barren zu schaffen.
Der primäre Kühlwasserstrahl trifft vorzugsweise unter einem Winkel von 15 bis 300 auf die Oberfläche des Barrens auf, und der sekundäre Kühlwasserstrahl trifft vorzugsweise unter einem Winkel von 30 bis 600 auf die Oberfläche des Barrens auf. Wenn der Barren einen Durchmesser von 15 bis 23 cm (6 bis 9 inches) hat, dann trifft der primäre Kühlwasserstrahl von der Form in einem Berührungspunkt auf den Barren auf, der einen Abstand L1 von 15 bis 40 mm von einem Meniskus hat, der einen Startpunkt für die Ausbildung einer erstarrten Schale bildet, und der Abstand zwischen dem Auftreffpunkt des primären Kühlwasserstrahls auf den Barren und dem anderen Auftreffpunkt des sekundären Kühlwasserstrahls auf den Barren in der Übergangssiedezone und in der Dünnschichtsiedezone beträgt vorzugsweise 20 bis 45 mm.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Stranggießverfahrens umfaßt eine ringförmige Kühlgießform, die eine Lochplatte umgibt, die an einem Auslaß für eine Metallschmelze einer Gießpfanne befestigt ist, wobei die Form eine primäre Kühlwasserdüsenöffnung zur Erzeugung einer Übergangssiedezone und einer Dünnschichtsiedezone auf der Oberfläche eines Barrens und eine sekundäre Kühlwasserdüsenöffnung umfaßt, die in einem bestimmten Abstand in einer Abziehrichtung des Barrens von der primären Kühlwasserdüsenöffnung angeordnet ist, um Wasser auf die ursprünglichen Zonen der Übergangssiedezone und der Dünnschichtsiedezone aufzuspritzen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Abstreifer aus einem hitze- und abriebfesten Material umfaßt, der vor der Kühlform angeordnet ist, um die gesamte Umfangsfläche des von der Gießpfanne abgezogenen Barrens zu berühren und die ersten und zweiten Kühlwasserstrahlen abzustreifen, die von der Kühlform auf die Umfangsfläche des Barrens aufgespritzt wurden. Eine dritte Kühlwasserdüsenöffnung kann vor dem Abstreifer angeordnet sein.
Eine Kühlform zur Durchführung dieses Kühlverfahrens umfaßt erste und zweite Kühlmäntel im Inneren derselben und eine primäre Kühlwasserdüsenöffnung und eine sekundäre Kühlwasserdüsenöffnung, die in der Abziehrichtung eines Barrens in dem bestimmten Abstand angeordnet sind, wobei die primäre Kühlwasserdüsenöffnung unter einem Winkel von 15 bis 300 gegenüber der Oberfläche des Barrens angeordnet ist und die sekundäre Kühlwasserdüsenöffnung unter einem Winkel von 30 bis 600 gegenüber der Oberfläche des Barrens angeordnet ist. Die primäre Kühlwasserdüsenöffnung hat vorzugsweise die Form eines umlaufenden Schlitzes, und die sekundäre Kühlwasserdüsenöffnung hat ebenfalls die Form einer Nut oder Ausnehmung
Die Erfindung wird nachfolgend mit der Wirkungsweise näher erläutert.
Wenn beim Stranggießen Kühlwasser unmittelbar auf einen heißen Barren auftrifft, um diesen zu kühlen, dann werden auf dem heißen Barren Dampfblasen oder Dampfschichten erzeugt, so daß das mit dem Barren in Berührung kommende Kühlwasser Wärme von der heißen Oberfläche des Barrens ableitet.
Selbst wenn das Kühlwasser auf einen heißen Barren von ungefähr 600ºC aufgespritzt wird, um eine verstärkte Wärmeableitung zu bewirken, dann werden die Übergangssiedezone und die Dünnschichtsiedezone jedoch erzeugt, unmittelbar nachdem das Kühlwasser mit dem heißen Barren in Berührung kommt, so daß sie mit einer Dampfschicht bedeckt werden, die eine Berührung zwischen dem Kühlwasser und der Oberfläche des Barrens verhindert. Selbst wenn die Menge des Kühlwassers gesteigert wird, um die Kühlwirkung zu verbessern und die Dampfschicht zu verhindern, besteht eine Grenze bei dieser Verbesserung der Kühlwirkung, und wenn der Druck des Kühlwassers gesteigert wird, dann besteht ebenfalls eine Grenze der Verbesserung der Kühlwirkung.
Einerseits hängt die Länge und die Form eines nicht verfestigten Bereichs des Barrens beim Stranggießen in hohem Maße von der Menge des Kühlwassers, der Kühlposition und der Oberflächentemperatur des Barrens ab. Eine starke Kühlung hat einen größeren Temperaturunterschied zwischen dem Oberflächenbereich und dem zentralen Bereich des Barrens zur Folge, so daß die Gefahr von Gußrissen zunimmt, und eine schwache Kühlung verursacht Ausbrüche, um die Stabilität des Barrens zu verstärken.
In Anbetracht dieser Erscheinungen soll mit der Erfindung eine starke verfestigte Schale geschaffen werden, indem Kühlwasser auf eine Übergangssiedezone und eine Dünnschichtsiedezone aufgespritzt wird, um eine darauf gebildete dünne Dampfschicht aufzubrechen, wobei der Druck des Kühlwassers benutzt wird, und um die Oberfläche des Barrens unmittelbar mit Kühlwasser zu kühlen, um ein Keimsieden hervorzurufen und eine wirksame Kühlung zu bewirken, ohne die Verringerung der Kühlwirkung in der Übergangssiedezone und in der Dünnschichtsiedezone auszugleichen, die auf der heißen Oberfläche des Barrens erzeugt werden durch die Vergrößerung der Menge und des Druckes des Kühlwassers.
Beim Stranggießen eines Barrens mit einem großen Durchmesser von 15 bis 23 cm (6 bis 9 inches) ist der Berührungspunkt des primären Kühlwassers mit einem heißen Barren in einer Entfernung L1 von vorzugsweise 15 bis 40 mm von einem Meniskus angeordnet. Wenn der Abstand L1 kleiner als 15 mm ist, dann nimmt die Gefahr der Verursachung des Ausbruchs bei Beginn des Stranggießens und des Ausbruchs infolge geringfügiger Anderungen der Gießbedingungen während des Stranggießens zu. Wenn der Abstand L1 40 mm übersteigt, dann wird die unmittelbare Kühlung mit dem Kühlwasser verzögert, was Oberflächenbeschädigungen, wie Entmischungen und äußere Sprünge der Oberfläche des Barrens verursacht. Die Tiefe einer Seigerungsschicht wird übermäßig, um Qualitätsmängel zu verursachen. Es ist auch vorteilhaft, einen Abstand L2 von 20 bis 45 mm zwischen dem Berührungspunkt des primären Kühlwassers mit dem Barren und dem anderen Berührungspunkt des sekundären Kühlwassers mit dem Barren vorzusehen. Wenn der Abstand L2 45 mm übersteigt, dann wird die Kühlung verzögert, wodurch die unverfestigte Länge in dem Barren vergrößert wird, so daß die Gefahr von Gußrissen zunimmt.
Der Auftreffwinkel des Kühlwassers gegenüber der Oberfläche des Barrens ist einer der wesentlichen Faktoren beim wirtschaftlichen Gießen. Der Auftreffwinkel des primären Kühlwassers wird vorzugsweise auf 15 bis 30º festgelegt, und der Auftreffwinkel des sekundären Kühlwassers auf 30 bis 60º. Wenn der Auftreffwinkel des primären Kühlwassers auf weniger als 15º eingestellt wird, dann wird der Abstand vom Meniskus, der ein Ausgangspunkt für die Entstehung einer verfestigten Schale ist, vergrößert, was eine Entmischung verursacht, und wenn er auf mehr als 30º eingestellt wird, dann fließt das Kühlwasser beim Beginn des Gießens umgekehrt, was das Ausbrechen verursacht. Der Auftreffwinkel des sekundären Kühlwassers muß auf 30 bis 60º eingestellt werden, um die Dampfschicht aufzubrechen, die in der Übergangssiedezone und der Dünnschichtsiedezone durch das primäre Kühlwasser erzeugt wird.
Was die Form einer in der Kühlform ausgebildeten Kühlwasser-Düsenöffnung anbelangt, so ist der gesamte Umfang der Form mit einer Schlitz- Nut- oder Lochöffnung versehen. Die Düsenöffnung für das primäre Kühlwasser hat eine schlitzförmige Öffnung an der gesamten inneren Umfangsfläche der Form, um den gesamten Außenumfang des Barrens gleichförmig zu kühlen. Die Düsenöffnung für das sekundäre Kühlwasser ist eine nut- oder lochartige Öffnung am gesamten Umfang der Form, um die Dampfschicht aufzubrechen, die in der Übergangssiedezone und der Dünnschichtsiedezone gebildet wird.
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Hauptteil, der den Kühlzustand eines erfindungsgemäßen Stranggießverfahrens veranschaulicht,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Hauptteil, der einen Anfangszustand des Stranggießverfahrens veranschaulicht,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Hauptteil, der den Kühlzustand eines Stranggießverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
Fig. 5 eine Darstellung, welche die Temperaturänderung der inneren und äußeren Bereiche eines Barrens entsprechend der Anderung der Entfernung vom Meniskus ohne einen Abstreifer und eine dritte Kühlwasser-Düseneinrichtung vor der Kühlform gemäß der Erfindung veranschaulicht,
Fig. 6 eine Darstellung, welche die Temperaturänderung der inneren und äußeren Bereiche eines Barrens entsprechend der Änderung der Entfernung vom Meniskus mit dem Abstreifer und der dritten Kühlwasser-Düseneinrichtung vor der Kühlform gemäß der Erfindung veranschaulicht,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Hauptteil, der den Kühlzustand beim herkömmlichen Stranggießverfahren veranschaulicht.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Diese Erfindung ist nicht nur beim horizontalen Gießen geeignet, wie gezeigt, sondern sie kann auch beim vertikalen Gießen angewendet werden. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Kühlbereich beim Gießen, der eine typische Ausführungsform der Erfindung ist. Fig. 2 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung des Kühlbereichs beim Beginn des Gießens. Und Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Kühlbereich.
In diesen Zeichnungen sind eine Gießpfanne, eine Metallschmelze, eine Lochplatte, ein Loch, ein Startblock und ein Startstift mit den Bezugszeichen 1, 3, 5, 6, 7 und 8 bezeichnet. Diese Teile haben im wesentlichen die gleiche Ausbildung wie die herkömmlichen Gießteile.
Eine Kühlform, die als das wesentliche Teil der Erfindung offenbart wird, ist mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Erste und zweite ringförmige Wasserkühlmäntel 21, 22 sind in vorderen und hinteren Positionen mit einem bestimmten Zwischenraum auf der gleichen Achse der Kühlform angeordnet. Ein Teil jedes Wasserkühlmantels 21, 22 steht mit einer äußeren Kühlwasser-Zufuhrleitung in Verbindung. Der erste und der zweite Wasserkühlmantel ist an der Innenfläche der Kühlform 2 offen, um einzelne Düsenöffnungen 23 bzw. 24 zu bilden. die Düsenöffnung 23 des ersten Wasserkühlmantels 21, der nahe der Gießpfanne 1 angeordnet ist, ist an der gesamten inneren Umfangsfläche der Form 2 mit einer Schlitzöffnung versehen. Die Düsenöffnung 24 des zweiten Wasserkühlmantels 22, die von der Gießpfanne 1 weiter weg angeordnet ist, ist an der gesamten inneren Umfangsfläche der Form 2 mit einer genuteten oder ausgesparten Öffnung versehen.
Eine vorgegebene Position der Düsenöffnung 23 des ersten Wasserkühlmantels 21 ist durch die Position bestimmt, in der das aus der Düsenöffnung 23 ausgestoßene Kühlwasser auf den Barren 4 auftrifft. Im Falle eines Barrens mit einem Durchmesser von 15 bis 23 cm (6 bis 9 inches) sollte die Düsenöffnung in einer derartigen Position angeordnet sein, daß der Auftreffpunkt vorzugsweise unter dem Maß L1 angeordnet ist, das dem Abstand von 15 bis 40 mm vom Meniskus entspricht.
Eine Einstellposition der Düsenöffnung 24 des zweiten Wasserkühlmantels 22 wird ebenfalls durch den Abstand L2 zwischen der Position bestimmt, wo das primäre Kühlwasser auf den Barren 4 auftrifft, und der anderen Position, wo das Sekundärkühlwasser auf den Barren 4 auftrifft. Im Falle eines Barrens mit dem Durchmesser von 15 bis 23 cm (6 bis 9 inches) beträgt der Abstand L2 vorzugsweise 20 bis 45 mm.
Sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Wasserkühlmantel 21 und 22 übt der Auftreffwinkel des Kühlwassers auf die Oberfläche des Barrens einen großen Einfluß auf die Kühlleistung aus. Gemäß der Erfindung wird der zwischen dem auftreffenden Kühlwasser und der Oberfläche des Barrens gebildete Winkel vorzugsweise auf 15 bis 30º bei der Primärkühlung und auf 30 bis 60º bei der Sekundärkühlung eingestellt.
Beim Stranggießen mit dem vorstehenden Aufbau wird ein Startblock 7 beim Beginn des Gießens in die erfindungsgemäße Gießform 2 eingesetzt, wie in Fig. 2 gezeigt. Ein am Ende des Startblocks 7 befestigter Startstift 8 wird mit einer Endfläche einer Lochplatte 5 in Berührung gebracht. In diesem Zustand wird ein geschmolzenes Metall durch die Löcher 6 der Lochplatte 5 in die Form 2 eingebracht, und wenn der Startblock 7 mit einer bestimmten Geschwindigkeit von der Form 2 zurückgezogen wird, dann beginnt der Gießvorgang.
In der Lochplatte 5 sind mehrere Löcher 6 ausgebildet. Die in der Gießpfanne 1 enthaltene Metallschmelze 3 wird durch die Löcher 6 in die Kühlform 2 eingebracht, und da die Netallschmelze 3 mit der Innenfläche der Form 2 in Berührung steht, wird die Oberfläche der Metallschmelze 3 abgekühlt, um eine dünne erstarrte Schale zu bilden. Sodann wird die Metallschmelze 3 mit einem Primärkühlwasser unmittelbar gekühlt, das aus der primären Düsenöffnung 23 der Form 2 ausgestoßen wird, um die Erstarrung zu beschleunigen. Da eine Übergangssiedezone und eine Dünnschichtsiedezone auf der Oberfläche des Barrens 4 erzeugt werden durch das Auftreffen des primären Kühlwassers, wenn ein sekundäres Kühlwasser von der sekundären Düsenöffnung 24 der Kühiforn 2 auf die dünne Dampfschicht dieser Zonen auftrifft, werden die Übergangssiedezone und die Dünnschichtsiedezone durch das auftreffende Kühlwasser aufgebrochen, um einen Keimsiedevorgang zu bewirken, damit bei dem sekundären zweiten Kühlen gegen die Oberflächen des Barrens eine festere erstarrte Schale entsteht.
Mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Barren aus einer Aluminiumlegierung entsprechend der japanischen Industrienorm JIS 6063 unter folgenden Gießbedingungen bei Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Gießvorrichtung gegossen.
(1) Der Abstand L1 zwischen dem Meniskus und dem Auftreffpunkt des primären Kühlwasserstrahls wird zum Gießen des Barrens gemäß den folgenden Gießbedingungen verändert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
a Art der Legierung: JIS 6063 Aluminiumlegierung
b Durchmesser der Barrens: 178 mm (7 inches)
c Gießgeschwindigkeit: 350 mm/min
d Gießtemperatur: 690ºC
e Menge des primären Kühlwassers: 85 l/min Tabelle 1
(2) Der Abstand L2 zwischen den Auftreffpunkten des primären Kühlwassers und des sekundären Kühlwassers auf den Barren wird beim Gießen des Barrens entsprechend den nachfolgenden Bedingungen verändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
a Art der Legierung: JIS 6063 Aluminiumlegierung
b Durchmesser des Barrens: 178 mm (7 inches)
c Gießgeschwindigkeit: 350 mm/min
d Gießtemperatur: 690ºC
e Menge des primären Kühlwassers: 85 l/min
f Menge des sekundären Kühlwassers: 45 l/min
g Abstand zwischen dem Meniskus der Metallschmelze und dem Auftreffpunkt des primären Kühlwassers: 25 mm Tabelle 2
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der ein ringförmiger Abstreifer 9 aus Filz oder aus einem nicht gewebten Textilerzeugnis aus einem hitze- und abriebfesten Fasermaterial, wie zum Beispiel Aramidfaser, Carbonfaser und dergleichen oder aus Leder mit einem (nicht gezeigten) Rahmen unter einem bestimmten Abstand L3 vor der Kühlform 2 befestigt ist. Der Innendurchmesser des ringförmigen Abstreifers 9 ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des von der Gießpfanne 1 abgezogenen Barrens 4. Das von der Kühlform 2 auf die Oberfläche des Barrens 4 aufgebrachte primäre und sekundäre Kühlwasser wird von dem Abstreifer 9 zurückgehalten, der es von der Oberfläche des Barrens 4 abstreift.
Ferner ist ein ringförmiges Kühlwasser-Düsenrohr 10 in einem bestimmten Abstand L4 vor dem Abstreifer 9 angeordnet, um. den Außenumfang des Barrens 4 zu umgeben. Das dritte Kühlwasser wird von dem Kühlwasser-Düsenrohr 10 auf die Oberfläche des wieder erhitzten Barrens aufgebracht, der den Abstreifer 4 passiert hat.
Die Fig. 5 und 6 sind graphische Darstellungen, welche die Temperaturänderung von Bereichen der Oberfläche bzw. des Zentrums eines Barrens mit einem Durchmesser von 178 mm (7 inches) zeigen, entsprechend der Anderung des Abstandes von dem Meniskus für den Fall, daß der Abstreifer 9 und das Kühlwasser- Düsenrohr 10 nicht vorhanden oder vorhanden sind. In diesen Darstellungen zeigt die unterbrochene Linie die Temperaturänderung in der Nachbarschaft der Oberfläche des Barrens, und die durchgezogene Linie zeigt die Temperaturänderung in der Nachbarschaft des zentralen Bereichs des Barrens.
Ein Vergleich der beiden zeichnungen zeigt, daß ohne den Abstreifer 9 und das Kühlwasser-Düsenrohr 10 ein großer Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und dem zentralen Bereich des Barrens 4 für den beträchtlich großen Bereich vom Meniskus besteht, und daß im Falle des Abstreifers 9 und des Kühlwasser-Düsenrohrs 10 der Oberflächenbereich und der zentrale Bereich des Barrens 4 mit einer kleineren Temperaturdifferenz zunehmend abgekühlt werden von dem Ort, wo das dritte Kühlwasser auf den Barren aufgebracht wird, um einen qualitativ hochwertigen Barren zu schaffen.
Ferner kann ein weiterer Abstreifer ähnlich dem Abstreifer 9 vor dem Kühlwasser-Düsenrohr 10 der erwähnten zweiten Ausführungsform angeordnet sein. In diesem Fall ist es möglich, die Temperaturdifferenz zwischen dem Oberflächenbereich und dem zentralen Bereich des Barrens 4 während des Gießens zu verringern.
Wie vorstehend erwähnt, können mit der Erfindung folgende Vorteile erzielt werden:
1. Da eine feste erstarrte Schale in einer kurzen Entfernung von dem Meniskus der Metallschmelze durch richtiges Kühlen. erzeugt werden kann, ist es möglich, ein stabiles Gießen mit hoher Geschwindigkeit zu bewirken, um die Produktivität und die Leistung beträchtlich zu steigern.
2. Da eine wirksame Abkühlung erzielt werden kann, wird der Kühlwasserverbrauch wesentlich verringert, so daß die Kühlwasser-Pumpenanlage verkleinert und Energie gespart werden kann.
3. Da auf eine kurze Entfernung von dem Meniskus eine wirkungsvolle Abkühlung durchgeführt wird, ist es inöglich, Oberflächenschäden, wie Entrnischungen oder dergleichen zu verhindern.
4. Da die wirkungsvolle Kühlung in zwei Stufen ausgeführt wird, wird nur ein kurzer nicht erstarrter Bereich des Barrens erzeugt, der innere Schäden, wie Gußrisse und dergleichen verhindert.
5. Da das Gefüge des Barrens mit der wirkungsvollen Abkühlung verfeinert wird, kann die Dauer einer Homogenisierungsbehandlung verkürzt werden, um das Strangpressen zu fördern und die Festigkeit des stranggepreßten Materials zu verbessern.

Claims

1. Kühlverfahren zum Kühlen eines Barrens (4), der aus einer Form (2) stetig abgezogen und gegossen wird, durch Kühlen einer Metallschmelze (3) in der Form (2) mit einem Stranggießverfahren, wobei das Verfahren umfaßt: Kühlen des Barrens (4) durch Bespritzen des Barrens (4) mit einem primären Kühlwasserstrahl von der Form stromabwärts von einem Meniskus der Metallschmelze, um eine Übergangssiedezone und eine Dünnschichtsiedezone auf der Oberfläche des Barrens (4) zu schaffen, wobei die Metallschmelze in Berührung mit der Innenfläche der Form (2) gekühlt wird, bevor sie von dem primären Kühlwasserstrahl gekühlt wird, und Kühlen des Barrens (4) durch Bespritzen des Barrens (4) mit einem sekundären Kühlwasserstrahl aus der Form (2) auf ursprüngliche Zonen der Übergangssiedezone und der Dünnschichtsiedezone, um eine in den ursprünglichen Zonen gebildete dünne Darnpfschicht aufzubrechen und ein Keimsieden zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wasserstrahlen von der Oberfläche des Barrens (4) abgewischt werden.

2. Kühlverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Kühlwasserstrahl unter einem Winkel von 15 bis 30º auf die Oberfläche des Barrens auftrifft und daß der sekundäre Kühlwasserstrahl unter einem Winkel von 30 bis 60º auf die Oberfläche des Barrens auftrifft.

3. Kühlverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Barren (4) einen Durchmesser von 15 bis 23 cm (6 bis 9 inches) hat daß der primäre Kühlwasserstrahl von der Form (2) in einem Berührungspunkt auf den Barren (4) auftrifft, der einen Abstand L1 von 15 bis 40 mm von einem Meniskus hat, der einen Startpunkt für die Ausbildung einer erstarrten Schale bildet.

4. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Barren (4) einen Durchmesser von 15 bis 23 cm (6 bis 9 inches) hat und daß der sekundäre Kühlwasserstrahl auf die ursprünglichen Zonen der Übergangssiedezone und der Dünnschichtsiedezone in einem anderen Punkt des Barrens auftrifft, der in einer Entfernung L2 von 20 bis 45 mm von dem Auftreffpunkt des primären Kühlwasserstrahls von der Form (2) angeordnet ist.

5. Kühlverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen dritten Kühlwasserstrahl, der stromabwärts von dem Abstreifschritt auf den Barren (4) auftrifft.

6. Vorrichtung für eine Strangießanlage mit einer ringförmigen Kühlgießform (2), die eine Lochplatte (5) umgibt, die an einem Auslaß für eine Metallschmelze (3) einer Gießpfanne (1) befestigt ist, wobei die Form eine primäre Kühlwasserdüsenöffnung (23) zur Erzeugung einer Übergangssiedezone und einer Dünnschichtsiedezone auf der Oberfläche eines Barrens (4) und eine sekundäre Kühlwasserdüsenöffnung (24) umfaßt, die in einem bestimmten Abstand in einer Abziehrichtung des Barrens von der primären Kühlwasserdüsenöffnung angeordnet ist, um Wasser auf die ursprünglichen Zonen der Übergangssiedezone und der Dünnschichtsiedezone aufzuspritzen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Abstreifer (9) aus einem hitze- und abriebfesten Material umfaßt, der vor der Kühlform (2) angeordnet ist, um die gesamte Umfangsfläche des von der Gießpfanne (1) abgezogenen Barrens (4) zu berühren und die ersten und zweiten Kühlwasserstrahlen abzustreifen, die von der Kühlform (2) auf die Umfangsfläche des Barrens (4) aufgespritzt wurden.

7. Vorrichtung für eine Stranggießanlage nach Anspruch 6, ferner umfassend eine dritte Kühlwasserdüsenöffnung (10), die stromabwärts von dem Abstreifer (9) angeordnet ist.

8. Vorrichtung für eine Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Kühlwasserdüsenöffnung (23) unter einem Winkel von 15 bis 30º zu einer Fläche des Barrens angeordnet ist und die sekundäre Kühlwasserdüsenöffnung (24) unter einem Winkel von 30 bis 60º gegenüber dieser Oberfläche des Barrens angeordnet ist.

9. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Kühlwasserdüsenöffnung (23) an ihrer gesamten inneren Umfangsfläche die Form eines Schlitzes hat und daß die sekundäre Kühlwasserdüsenöffnung (24) eine genutete oder ausgesparte Form hat.