DE965528C - Verfahren zum ununterbrochenen Giessen von Walzbarren - Google Patents

Description

Bonn

Es ist bekannt, beim ununterbrochenen Gießen von Metallsträngen den aus einer die Form eines Kühlringes besitzenden kurzen Kokille austretenden Strang unmittelbar zu kühlen. Das Gießen vollzieht sich dabei so, daß das flüssige Metall in die Kokille, deren Höhe geringer ist als ihr Durchmesser, fortlaufend eingegossen wird, während der Boden gleichzeitig in dem Maße, wie das Metall oben zufließt, nach unten in den Wirkungsbereich eines intensiven Kühlmittels abgesenkt wird. Der aus der Kokille austretende Block wird hierbei im allgemeinen so austreten, daß er nur äußerlich erstarrt ist, während sein Kern noch flüssig ist. Der Block wird dann durch Aufspritzen einer Kühlflüssigkeit, ζ. B. Wasser, oder durch völliges Eintauchen in einer solchen kräftig gekühlt, wodurch seine völlige Erstarrung auf raschestem Wege erreicht wird. Bei der unmittelbaren Berührung des Metallblockes mit dem Kühlmittel wird außer in der bereits durch die Kühlwirkung der Kokille erstarrten Randzone eine Erstarrung von unten nach oben bewirkt. Auf diese Weise gelingt es, einen dichten und feinkörnigen Gußkörper zu erhalten; Seigerungen und Lunker werden weitgehend unterdrückt. Da die Gußform sehr kurz ist, kann man ohne freien Gießstrahl gießen. Spritzen und KaIt-Schweißstellen an der Blockoberfläche werden daher vermieden. Eine etwaige Beschädigung der

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Kokilleninnenwände durch schiefen Gießstrahl ist hier vollkommen ausgeschlossen.

Dieses Gießverfahren ermöglicht zwar die Herstellung niedriger Blöcke auch größeren Querschnittes. Handelt es sich jedoch um das Gießen von Walzbarren breiten Formates oder von solchen aus gegen Gußspannungen empfindlichem Werkstoff, so lassen sich solche Walzbarren ohne besondere Maßnahmen nach diesem bekannten Verfahren ίο nicht oder kaum rissefrei herstellen. So bereitet z. B. das Gießen von aus Legierungen der Gattung Al-Cu-Mg bestehenden Walzbarren Schwierigkeiten, wenn deren Blockbreite 6oo mm übersteigt. Die Blöcke spalten sich dann leicht infolge auftretender Gußspannungen in Längsrichtung auf. Besonders gußspannungsempfindliche Legierungen lassen sich auch schon bei kleineren Blockbreiten ohne besondere Maßnahme in der kurzen Stranggußkokille kaum rissefrei herstellen. Hierzu gehören insbesondere diejenigen Aluminiumlegierungen, die gleichzeitig höhere Gehalte an Kupfer, Magnesium und Zink besitzen. Eine bloße Kokillenverlängerung und besonders langsames Gießen, welche Mittel man beim Gießen von Rundbarren aus spannungsempfindlichen Legierungen anwendet, führen hier meist nicht mehr zum Ziel.

Auf Grund zahlreicher Untersuchungen wurde jedoch gefunden, daß man auch Walzbarren breiten Formates unter Verwendung einer gekühlten Kokille durch fortlaufendes Gießen rissefrei herstellen kann, wenn man erfindungsgemäß den zwei gegenüberliegenden Schmalseiten des entstehenden Barrens die Wärme beschleunigt, den beiden Breitseiten die Wärme verzögert entzieht. Der beschleunigte Wärmeentzug kann z. B. so erfolgen, daß die von dem Kühlmittel durchflossene Kokille an den Schmalseiten des Blockes die bekannte Form eines Kühlringes besitzt, der an seinem unteren Ende mit einem ringförmigen Schlitz oder mit Düsen versehen ist, aus denen das Kühlmittel ausfließt und in Form eines Wassermantels die beiden Schmalseiten des Blockes direkt kühlt. Der verzögerte Wärmeentzug an den Breitseiten des Blockes kann hingegen beispielsweise so vorgenommen werden, daß die die Form eines Kühlringes besitzende Kokille an ihrem unteren Ende zwar gleichfalls mit einem ringförmigen Schlitz oder mit Düsen ausgestattet ist, deren für den Austritt des Kühlmittels vorgesehener freier Querschnitt an den zwei gegenüberliegenden Breitseiten der Kokille geringer ist als an den Schmalseiten der Gießform. So kann z. B. die Breite des Schlitzes gegenüber der an den beiden Schmalseiten des Barrens verringert bzw. die Durchmesser der Düsen oder deren Abstände voneinander vergrößert sein. Der verzögerte Wärmeentzug an den Breitseiten des Bleches kann aber beispielsweise auch derart vorgenommen werden, daß die Kokille an ihren Schmalseiten als Kühlring ausgebildet ist und die Wände der Breitseiten der Kokille nach unten so verlängert sind, daß der zu gießende Barren an diesen beiden Seitenflächen auf eine größere Länge nur indirekt gekühlt wird. Der weitere Wärmeentzug an diesen breiten Barrenflächen kann dann beispielsweise so erfolgen, daß der Barren bei seinem Austritt aus der verlängerten Kokillenwand entweder an der Luft abgekühlt oder mittels eines besonderen Kühlmittels direkt gekühlt wird. Diese direkte Kühlung kann dann in gleicher Weise vorgenommen werden wie an den beschleunigt zu kühlenden Schmalseiten des Barrens, in dem auch die an den zwei gegenüberliegenden Breitseiten des Walzbarrens verlängerten Kokillenwände an ihrem unteren Ende mit einem Schlitz oder Düsen für den Austritt des Kühlmittels ausgestattet sind.

Handelt es sich um die Herstellung von Walzbarren aus besonders gußspannungsempfindlichen Legierungen, also z. B. aus den bereits genannten, höhere Gehalte an Kupfer, Magnesium und Zink aufweisenden Aluminium-Legierungen üblichen Formates, so können diese in gleicher Weise wie Walzbarren breiten Formates hergestellt werden. Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Abb. ι bis 8 ausführlich beschrieben:

In den Abb. 1 und 2 ist eine zum Gießen von ^8s Walzbarren breiten Formates zu verwendende Kokille im Schnitt und Draufsicht dargestellt. Die Schmalseiten der Kokille sind mit 1, deren Breitseiten mit 2 bezeichnet. Am unteren Ende der Schmalseiten sind die Spritzdüsen 3, am unteren Ende der Breitseiten die Spritzdüsen 4 angeordnet, wobei letztere einen geringeren Durchmesser besitzen als die Düsen 3. So besitzt z. B. die für das Gießen von Legierungen der Gattung Al-Cu-Mg bestimmte Kokille eine Höhe von 80 mm. Während der Düsendurchmesser an den Schmalseiten der Kokille 2 mm beträgt, ist der Durchmesser der an den Breitseiten der Kokille gelegenen Düsen mit ι mm festgesetzt.

Die Abb. 3 bis 5 zeigen eine ebenfalls zum Gießen von Barren breiten Formates dienende Kokille. Während die Abb. 3 die Draufsicht einer solchen Kokille darstellt, zeigen die Abb. 4 und 5 einen Schnitt dieser Kokille längs der in der Abb. 3 angedeuteten Ebenen A-B und C-D. Die Schmalseiten der Kokille sind wieder mit 1, deren Breitseiten mit 2 bezeichnet. Mit 3 sind die am unteren Ende der Schmalseiten angeordneten Spritzdüsen bezeichnet. Aus den Abb. 4 und 5 ist ersichtlich, daß die Breitseiten der Kokille gegenüber deren Schmal-Seiten nach unten verlängert sind. Mit 5 ist der Verlauf der Erstarrungsfront bzw. der im Blockkopf vorhandene, während des Gießens flüssige Metallsumpf angedeutet. So besitzt z. B. die zum Gießen von Walzbarren eines Querschnittes von 180-550 mm aus einer Legierung mit 2% Cu, 6⁰ZoMg und 8% Zn erfindungsgemäß zu verwendende Kokille an ihren Schmalseiten ein Höhe von mm, während die Breitseiten der Kokille in einer Länge von 300 mm ausgeführt sind. Der aus der Gießform austretende Block wird also nur an seinen Schmalseiten besonders gekühlt. Diese Kühlwirkung pflanzt sich naturgemäß nach der Mitte der Breitseiten hin fort. Die Breitseiten der Kokillenwand müssen verständlicherweise so lang sein, daß die entsprechenden Seitenflächen des

Blockes beim Verlassen der Kokillenwände die Solidustemperatur unterschritten haben.

Die Abb. 6 bis 8 stellen die gleiche Bauart wie die in den Abb. 3 bis 5 gezeigte Kokille dar, nur sind auch die unteren Enden der Breitseiten der Kokille mit Spritzdüsen ausgestattet, so daß der aus der Gießform austretende Block allseitig von einem Kühlmittelmantel umgeben ist.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum ununterbrochenen Gießen von Walzbarren, wonach die Wärme zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des entstehenden Barrens beschleunigt, seinen beiden anderen Seitenflächen verzögert entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Gießen von Walzbarren insbesondere breiten Formates oder aus gegen Gußspannungen empfindlichem Werkstoff unter Verwendung einer beiderseits offenen gekühlten Kokille die beiden gegenüberliegenden Schmalseiten des entstehenden Barrens beschleunigt, die Breitseiten verzögert abgekühlt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus einer Kokille in Form eines über ihren Umfang gleich hohen Kühlringes, der an seinem unteren Ende mit einem Schlitz oder einer Anzahl von Spritzdüsen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß deren für den Austritt des Kühlmittels vorgesehener freier Querschnitt an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten (1) der Kokille größer ist als an deren beiden Breitseiten (2).

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenüberliegenden Schmalseiten (1) der Kokille als Kühlring ausgebildet sind und die Wände der Breitseiten (2) der Kokille nach unten so verlängert sind, daß der zu gießende Barren an diesen Seitenflächen auf einer größeren Länge nur indirekt gekühlt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der beiden verlängerten Seitenwände der Kokille ein Schlitz oder eine Anzahl von Spritzdüsen (4) für den Austritt des Kühlmittels angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift für Metallkunde, 1940, Heft 1, S. 10 bis 14;

deutsche Patentschrift Nr. 669 514;
österreichische Patentschrift Nr. 119 520.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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