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Verfahren zur Herstellung von Platinen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Platinen aus Gußblöcken, die insbesondere unter Anwendung
einer Vorrichtung zum ununterbrochenen Gießen von Blöcken nach dem Stranggußprinzip
hergestellt werden, wobei die Metallkristalle praktisch im ganzen Blockquerschnitt
parallel zur Strangachse wachsen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der
unbearbeitete Gußblock in der Walzbarrendicke entsprechende scheibenförmige Abschnitte
aufgeteilt wird, daß diese Abschnitte (Walzbarren) senkrecht zur Gußblocklängsachse
(also parallel zu den Trennflächen) ausgewalzt werden und daß die Gußhaut als Walzkanten
nach Fertigstellung der Platine in üblicher Weise abgeschnitten wird. Im Rahmen
der Erfindung wird der vornehmlich im Stranggußverfahren hergestellte Gußblock im
unbearbeiteten Zustande mittels einer Band- oder Kreissäge zur Erzielung glatter
Walzflächen in Walzbarrenabschnitte aufgeteilt. In diesem Sinne kann der Querschnitt
des einzelnen Gußblockes wesentlich größer als beim üblichen Stranggußverfahren
gewählt werden.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es wesentlich vorteilhafter
ist, die Platinen nicht dadurch herzustellen, daß die zu Barren hergerichteten Gußblöcke
als Ganzes flach durch die Walzen geführt werden, sondern daß quer zur Gießrichtung
ein Auswalzen bewirkt wird.
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Bisher wird in der Weise vorgegangen, daß der etwa 3 m lange Gußblock
mit einem Querschnitt von 400 X r2o mm in Abschnitte von etwa 68o mm
zersägt
wird, woraufhin die Gußhaut allseitig abgefräst und der Barren mit der Schmalfront
durch die Walzen geführt wird.
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Die Beseitigung der Gußhaut ist erforderlich, da diese rauh und leicht
wellig ist und da die bei Legierungsguß unvermeidlichen Ausseigerungen an der Oberfläche
beseitigt werden müssen. Bei der Entfernung der Gußhaut fallen Späne bis zu ¢ mm
Dicke an. Es entstehen daher nicht unbeträchtliche Metallmengen in Späneform, wodurch
beim Wiedereinschmelzen ein hoher Abbrand bedingt ist. Die Bearbeitung erfordert
erhebliche Maschinenarbeit und Lohnanfall und damit beträchtliche Kosten. Außerdem
ergibt sich keine Sicherheit in bezug auf die restlose Beseitigung der in der Gußhaut
enthaltenen Ausseigerungen und Unebenheiten.
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Nachteilig ist ferner der Umstand, daß im Interesse der Materialeinsparung
(Verminderung des Abbrandes beim Wiedereinschmelzen der Frässpäne) die Gußhaut nur
in geringer Stärke abgenommen wird, zufolge der sackartigen Ausbildung der Erstarrungsfront
während des Gießvorganges die Metallkristalle aber senkrecht zur Erstarrungsfront
wachsen, so daß die Metallkristalle im Barrenrandbereich anders gerichtet sind als
im Innern. Dieser Umstand erweist sich bei der Weiterverarbeitung der Platinen in
vielen Fällen, insbesondere durch die Zipfelbildung beim Tiefziehen, als sehr nachteilig.
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Diese zahlreichen Nachteile werden durch die Erfindung dadurch beseitigt,
daß die möglichst großquerschnittigen Gußblöcke ohne jede Vorbearbeitung in Abschnitte
aufgeteilt werden, deren Dicke derjenigen der bisher üblichen allseitig bearbeiteten
Barren entspricht (beispielsweise i2o mm). Es ist ohne weiteres möglich, mit im
Querschnitt erheblich größeren Stranggußringkokillen zu arbeiten, beispielsweise
400 X 68o mm Innenquerschnitt, wodurch überdies der Vorteil des größeren Gießereiausstoßes
gewonnen wird, denn die Länge dieses Großstranggußblockes kann dieselbe wie bisher
sein (z. B. 3 m). Die Aufteilung dieser großen unbearbeiteten Gußblöcke in Barrenabschnitte
von je i--,o mm kann durch entsprechend große Metallsägen leicht und, verglichen
mit der Fräsarbeit bei viermaligem Umspannen des Werkstückes, mit viel geringerer
Maschinenarbeit bei erheblich kleinerem Lohnanteil durchgeführt werden.
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Die so gewonnenen Barren sind an den beiden künftigen Platinenoberflächen
durch die Sägeschnitte glatt. Die durch den Trennvorgang anfallenden Späne stellen
mengenmäßig nur einen Bruchteil der beim Fräsen entstehenden Späne dar, so daß ein
erheblich kleinerer Materialverlust durch Abbrand beim Wiedereinschmelzen eintritt.
Wichtig ist, daß durch einen Sägeschnitt jeweils zwei bearbeitete Flächen entstehen,
die die späteren Platinenoberflächen darstellen.
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Sehr wesentlich ist der Umstand, daß die so gewonnenen Wälz- und Platinenoberflächen
aus dem Innern des Gießblockes stammen. Lediglich die Ränder der Platinen sind die
ursprüngliche Gußhaut. Diese Ränder müssen aber in jedem Falle zwecks Schaffung
geradkantiger Platinen durch Besäumung entfernt werden. Während beim bisherigen
Herstellungsverfahren die Platinenränder zufolge der Gußblockoberflächenbearbeitung
durch Fräsen bereits entfernt waren und beim Besäumen von Ausseigerungen weitgehend
freies Gußmaterial abgeschnitten werden muß, erfolgt im Rahmen der Erfindung lediglich
ein Abtrennen der ehemaligen Gußhaut.
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Während bei den bisherigen Platinenherstellungs- bzw. -bearbeitungsverfahren
die Metallkristalle in Walzrichtung liegen und -beim Walzen in Walzrichtung verlängert
werden, wirkt der Walzdruck erfindungsgemäß in Richtung der Kristallachsen, wodurch
metallurgisch eine richtige Kristallverformung eintritt. Die Neigung zur Zipfelbildung
insbesondere beim Tiefziehen ist daher weitgehend verringert.
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Es ist anzustreben, bereits im Gießprozeß dafür zu sorgen, daß die
Metallkristalle weitgehend parallel gerichtet sind. Es empfiehlt sich daher die
Anwendung eines Stranggußverfahrens, das in der Weise gestaltet ist, daß an eine
ring- oder rahmenförmige, ein Anfrieren des eingegossenen Metalls ausschließende
Kokille im Bereich der beginnenden Schrumpfung des am Umfang bereits erstarrten
Gießblockes sich eine Zone anschließt, in der ein seitlicher Wärmeentzug weitgehend
ausgeschlossen ist, mit der Maßgabe, daß im Zusammenwirken mit einer sich daran
anschließenden Einwirkung von Kühlmitteln, die einen vornehmlich in Blockachse verlaufenden
Wärmeentzug bewirken, eine weitgehend verflachte Erstarrungsfront sich ausbildet.
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Im besonderen soll die Gießvorrichtung so ausgebildet sein, daß die
der direkten Kühlung des erstarrten Gießblockes und zusammen mit dieser die Verflachung
der Erstarrungsfront bildende vorgelagerte Wärmehaltungs- bzw. Erwärmungszone einerseits
so schmal ist, daß ein Aufschmelzen der in der Kokille zur Erstarrung gelangten
Blockschale bzw. eine Ausschwitzung aus dieser nicht eintritt und andererseits so
breit ist, daß der durch Wärmeleitung in dem bereits erstarrten Metall verursachte
Wärmeentzug der Blockschale in deren Bereich durch die Wärmezone verhindert und
damit ein Stärkerwerden der Blockschale weitgehend-ausgeschlossen bzw. die Verflachung
und damit eine Verbreiterung der Erstarrungsfront erreicht wird. Diese Gießvorrichtung
selbst ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Zusammenfassend ergeben sich bei der Erfindung folgende Vorteile:
i. bedeutend geringerer Späneabfall bei der Herstellung der Blöcke, Verringerung
der Arbeitszeit und der Maschinenarbeit; 2. die Oberflächen der aus den Blöcken
zu walzenden Bleche enthalten keine Ausseigerungen, da die Oberflächen aus dem Blockinnern
stammen; 3. die Ausseigerungen liegen in den Rändern der Platinen, die in jedem
Fall abgeschnitten werden müssen;
4. die beim Strangguß vertikal
zur Erstarrung gelangenden Metallkristalle, die beim bisherigen üblichen Walzverfahren
parallel zur Walzrichtung liegen und dadurch noch stärker verlängert und gestreckt
werden, werden. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren plattgedrückt, da senkrecht
zur Gießrichtung gewalzt wird.
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Die Zeichnung dient der ergänzenden Erläuterung, und es bedeutet Fig.
i die Vorrichtung zur Herstellung von Gußblöcken nach dem Stranggußprinzip in einer
für die Erfindung vorteilhaften Ringkokille, Fig.2 ein Großstranggußblock mit Andeutung
der Sägeschnitte, Fig.3 aus einem Barrenabschnitt gewonnene Platine.
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Gemäß Fig. i besteht die Gießkokille i aus einem gegebenenfalls wassergekühlten
Ring, an den sich ein eine thermische Gegenwirkung auslösender Mantel 2 anschließt,
in dem eine Heizspirale od. dgl. zusätzlich Wärme erzeugen kann. Die thermische
Gegenwirkung ist durch die Pfeile 3 angedeutet. Unterhalb des Mantels 2 befindet
sich ein Ringkanal 4, der Düsen besitzen kann, aus denen das Kühlmittel 5 (Wasser)
austritt und den erstarrten Block 6 kühlt.
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Fig. i läßt erkennen, daß die Wärmeableitung im Gegensatz zum bisher
üblichen Stranggußverfahren im Bereiche der Erstarrung praktisch axial gerichtet
ist. Der Grund liegt darin, daß im Bereiche der möglichst ungekühlten Kokille i
zufolge der unterhalb derselben durch den Mantel 2 bewirkten und durch die Pfeile
3 angedeuteten thermischen Gegenwirkung die Gußschale7 sehr schmal ist und die Erstarrungsfront
8, die die Begrenzung für das noch flüssige Metall 9 bildet, sich flach ausbildet.
Zufolge der thermischen Gegenwirkung verlaufen die symbolisch eingetragenen Wärmeableitlinien
io im oberen Bereich fast parallel zur Gußblockachse.
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Der vornehmlich in einer Gießvorrichtung gemäß Fig. i gewonnene Gußblock
6 wird entsprechend Fig.2 ohne Vorbereitungsarbeit in einzelne Abschnitte 6', 6",
6"' . . . zerlegt, so daß sich Einzelbarren von den Abmessungen beispielsweise a
= 68o mm, b = 40o mm, c = i 2o mm ergeben. Diese Einzelbarren 6', 6" . . . werden
entsprechend Fig. 3 zu Platinen 6° ausgewalzt, so daß die Längsseite ä der ursprünglichen
Barrenbreite a und die Schmalseite b' der ursprünglichen Barrentiefe
b
entspricht. Die Barrendicke c stellt nunmehr die Dicke der Platine 6° dar.
Die Platinenränder i i entsprechen der ursprünglichen Gußhaut und werden beim Besäumen
abgeschnitten.