DE974203C - Verfahren zum Giessen von Metallbloecken mit Ausnahme solcher aus Leichtmetallen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. OKTOBER 1960

V 309 VI13IC

Bonn

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Bei den zu Walz-, Preß- und Schmiedezwecken gegossenen Metallblöcken ist außer einem feinen Korn und einer sauberen Oberfläche ein Guß anzustreben, welcher frei von Seigerungen, Lunkern und Einschlüssen ist. Um dies zu erreichen, sind einmal ein ruhiges Gießen und zum anderen eine möglichst rasche Erstarrung, letztere von unten nach oben, am günstigsten. Mit den bisher bekannten Gießverfahren gelangt man nicht vollkommen zum Ziel. Durch Erhöhung der Wandstärke bei gußeisernen Kokillen und selbst durch Anwendung wassergekühlter Gießformen läßt sich die Erstarrungsgeschwindigkeit nur bis zu einer gewissen Grenze steigern, da der verhältnismäßig große Wärmeübergangswiderstand zwischen Block und Kokille hierbei stets vorhanden bleibt. Der Forderung, die Erstarrung in einer aufsteigenden Erstarrungsfront verlaufen zu lassen, sucht ein anderes Verfahren dadurch gerecht zu werden, daß die mit dem flüssigen Metall gefüllte, dünnwandige Kokille unten durch ein Kühlmittel gekühlt und gleichzeitig oben durch eine Beheizung warmgehalten wird. Das Ziel, möglichst ruhig ohne freien Gießstrahl und damit ohne störende Bewegung des erstarrenden Metalls

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in der Kokille und ohne Abreißen des »Oxydschlauches« zu gießen, was besonders bei Leichtmetallen von großer Wichtigkeit ist, wird durch ein anderes bekanntes Verfahren weitgehend erreicht. Hier wird die Gießrinne durch einen in der Kokille befindlichen senkrechten Schlitz in den unteren Teil derselben eingeführt und der Schlitz unter der Rinne in dem Maße, wie sich die Gießform mit dem flüssigen Metall füllt und die Rinne sich hebt bzw. ίο die Gießform absinkt, mit eisernen Segmentstücken verschlossen. Nach einem anderen Vorschlag wird das kontinuierliche Gießen eines Metallstranges unter Verwendung einer gekühlten Gießform beschrieben, wobei das flüssige Metall fortlaufend durch einen Heber in die Kokille eingeführt und der in der Kokille erstarrte Metallstrang durch ein Walzenpaar unten aus der Kokille herausgezogen wird. Dabei wird die Gießform während des Gießens eine bestimmte Strecke mit gleicher Geschwindigkeit wie der Strang verschoben und alsdann mit erhöhter Geschwindigkeit in die Anfangslage zurückbewegt.

Gegenstand eines älteren Rechtes ist eine Gießvorrichtung zum ununterbrochenen Gießen von Blöcken und ähnlichen Werkstücken aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, wobei die Gießvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer kurzen Kokille in Form eines Kühlringes, an den sich die Zone des Hauptwärmeentzuges durch direkte Kühlung unmittelbar anschließt, besteht. Dieses ältere Recht bezieht sich somit ausdrücklich nur auf das Gießen von Leichtmetallen.

Alle für Metalle mit Ausnahme von Leichtmetallen bekannten Gießverfahren erfüllen jeweils nur einen Teil der eingangs beschriebenen Forderungen. In der vorliegenden Erfindung sind nun die Vorteile aller der angeführten Verfahren vereinigt. Dabei wird außerdem eine Abkühlungsgeschwindigkeit erzielt, wie sie bisher mit Ausnahme für Leichtmetalle noch in keinem Falle erreicht worden ist. Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Gießen von Metallblöcken mit Ausnahme solcher aus Leichtmetallen in Längen, die von der Höhe der Kokille unabhängig sind, unter Einhaltung einer konstanten Entfernung zwischen Gießoberfläche und Gieß rinne und unter Absenkung des auf dem Formboden stehenden erstarrenden Blocks während des Gießens, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießgeschwindigkeit so groß und die Gießform so kurz ist, daß der an ihrem unteren Ende austretende Block lediglich in einer für die Erhaltung der Form des Blocks ausreichenden Randzone erstarrt ist und nun unmittelbar nach dem Austritt aus der Kokille durch direkte Berührung mit flüssigen Kühlmitteln völlig zur Erstarrung gebracht wird. Hierbei kann die Kühlung in der Weise geschehen, daß der Formboden mit dem die Kokille verlassenden Blockteil unmittelbar in eine Kühlflüssigkeit eingetaucht wird. Man kann aber auch so vorgehen, daß die Kühlung des nur äußerlich eben erstarrten Blockes durch Aufspritzen einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, erfolgt.

Das Wegfallen der äußeren Wandung, solange der größere Teil des Querschnitts noch flüssig ist, ermöglicht eine direkte Berührung zwischen Gußmetall und Kühlmittel. Bei der unmittelbaren Berührung des Metallblockes mit dem Kühlmittel fallen die Wärmeübergangswiderstände praktisch fort, und man erhält eine Kühlwirkung, wie sie bisher noch nicht erreicht werden konnte. Dadurch wird (außer in der kleinen bereits erstarrten Randzone) eine Erstarrung von unten nach oben bewirkt. Der Block wird dicht und feinkörnig, Seigerung und Lunker werden weitgehender unterdrückt als bei den bisherigen Verfahren. Da die Gießform sehr kurz ist, kann man ohne freien Gießstrahl gießen. Spritzer und Kaltschweißstellen an der Blockoberfläche werden vermieden. Eine etwaige Beschädigung der Kokillen-Innenwand durch schiefen Gießstrahl ist hier vollkommen ausgeschlosssen. Gleichzeitig lassen sich so beliebig lange Blöcke gießen und dadurch Verluste, die durch das bei manchen Metallblöcken übliche Abschneiden des »verlorenen Kopfes« entstehen, auf ein Mindestmaß herabsetzen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, die Erstarrungsfront des Metalls durch Kombination der Abkühlung und einer Beheizung des oberen Teiles der Gießform zu verkürzen. Der Block kann infolge seines Eigengewichtes aus der Gießkokille austreten.

Bei einer zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Gießkokille wird zweckmäßig die Höhe der Kokille nicht größer als ihre lichte Weite gehalten. Hierbei kann man auch die Weite der Kokille sich nach unten schwach vergrößernd ausbilden, was im übrigen auch hinsichtlich des Gießens von Leichtmetall gilt und für diesen Fall im Schutzumfang des Patentes liegt. Zweckmäßig werden unterhalb der Kokille mit Spritzlöchern versehene Rohre angeordnet, durch die das Kühlmittel gegen den erstarrenden Gußblock gespritzt wird.

In Abbildungen ist das Verfahren bildlich dargestellt. Sowohl Abb. 1 wie Abb. 2 zeigen einen senkrechten Schnitt durch eine Gießvorrichtung, wie sie zur Ausübung des Verfahrens geeignet ist. Hierbei bedeutet α die Kokillenwandung einer einfachen Kokille, c ist das Gußmetall, welches mittels des versenkbaren Bodens b langsam nach unten abgesenkt werden kann. Dieser Boden bildet ursprünglich den Abschluß der Kokille a, senkt sich aber mit Hilfe des Stempels d, der durch eine bekannte, im einzelnen nicht näher bezeichnete Vorrichtung e bewegt werden kann, immer weiter ab. Durch die Gießrinne/ fließt das flüssige Metall in die Form nach. Durch Rohre g wird das Kühlmittel h zum. Teil schon gegen die Kokillenwand, hauptsächlich aber gegen den erstarrenden Gußblock c, schließlich auch noch zur Kühlung des Stempels d herangeführt.

In Abb. 2 ist von vornherein eine doppelwandige wassergekühlte Kokille i vorgesehen, durch die das Kühlmittel h strömt. Außerdem ist der Behälter k vollkommen mit dem Kühlmittel gefüllt. Durch den

Boden senkt sich der Stempel d ab. In dieser Abbildung ist in den Gußblock c eine Linie ι gezeichnet, welche etwa die Trennungslinie zwischen flüssigem und festem Metall darstellt, m ist also der erstarrte Teil, η der noch flüssige des Gußblockes. Das Verfahren wird, wie aus dem Verlauf der Trennungslinie hervorgeht, so durchgeführt, daß ein möglichst großer Teil des Querschnitts beim Austritt aus der Kokille flüssig ist. Infolge der

ίο schnellen, durch die unmittelbare Berührung geförderten Wärmeentziehung erfolgt die Erstarrung nunmehr von unten nach oben.

Abb. 3 zeigt schließlich eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem durch Kombination von

is Abkühlung und Beheizung des oberen Teiles die Erstarrung noch mehr der Idealform angenähert ist. Hierbei bedeutet wiederum / die Gießrinne, a die Kokillenwandung, h das Kühlmittel, m den festen, η den flüssigen Teil des Blocks und / dieTrennungslinie. Durch die Rohrleitung ο wird hier jedoch ein Heizmittel p, z. B. Gas, zugeführt und hierdurch der obere Teil des Gußblockes beheizt. Der andersartige Verlauf der Trennungslinie, die sich nunmehr der idealen Horizontalen noch mehr annähert, zeigt die Änderung.

Bei einigen Metallen neigt der gegossene Block dazu, anfangs mitunter in der Kokille steckenzubleiben. Diesem Nachteil kann man mit Erfolg dadurch begegnen, daß man die lichte Weite der Kokille nach unten ganz schwach vergrößert. Diese Maßnahme gilt auch für Leichtmetalle und gehört zum Gegenstand des Patentes. Auch ein dünnes Bestreichen der Kokilleninnenfläche mit einem Schmiermittel, z. B. Graphit, vor dem Gießen hat sich bewährt.

Der Unterschied zwischen dem Bekannten und der vorliegenden Erfindung ist unter anderem folgender: Danach wird der Strang (es handelt sich hier nur um dünne Metallstränge) mittels eines Walzenpaares aus der Kokille herausgezogen, wobei sich die Kokille abwechselnd auf und ab bewegt. Eine Kühlung ist nur innerhalb der Kokille vorhanden. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen sinkt der Block hauptsächlich vermöge seines eigenen Gewichtes nach unten aus der in Ruhe befindlichen Kokille heraus. Die Hauptwärmeabführung tritt erst durch die innige Berührung zwischen Block und Kühlmittel ein, nachdem der Block die Kokille verlassen hat. Nur dadurch wird es überhaupt ermöglicht, Blöcke größeren Querschnittes zu gießen und die gewünschte Erstarrung von unten nach oben zu begünstigen.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zum Gießen von Metallblöcken mit Ausnahme solcher aus Leichtmetallen in Längen, die von der Höhe der Kokille unabhängig sind, unter Einhaltung einer konstanten Entfernung zwischen Gießoberfläche und Gieß rinne und unter Absenkung des auf dem Formboden stehenden erstarrenden Blocks während des Gießens, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießgeschwindigkeit so groß und die Gießform so kurz sind, daß der an ihrem unteren Ende austretende Block lediglich in einer für die Erhaltung der Form des Blocks ausreichenden Randzone erstarrt ist und nun unmittelbar nach dem Austritt aus der Kokille durch direkte Berührung mit flüssigen Kühlmitteln völlig zur Erstarrung gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formboden mit dem die Kokille verlassenden Blockteil unmittelbar in eine Kühlflüssigkeit eingetaucht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des nur äußerlich eben erstarrten Blocks durch Aufspritzen einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, erfolgt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kombination der Abkühlung und einer Beheizung des oberen Teiles der Gießform die Erstarrungsfront verkürzt wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Block infolge seines Eigengewichtes aus der Gießkokille austritt.
6. 6. Gießkokille zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Kokille nicht größer ist als ihre lichte Weite.
7. 7. Gießkokille zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 bzw. nach Anspruch 6, auch für Leichtmetall, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Weite sich nach unten schwach vergrößert.
8. 8. Gießkokille nach den Ansprüchen 6 und 7, jedoch nicht für Leichtmetall, gekennzeichnet durch mit Spritzlöchern versehene Rohre (g), durch die das Kühlmittel Qi) gegen den erstarreriden Gußblock (c) gespritzt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 51 217, 84 122,
   205, 668 534, 678 534;

   österreichische Patentschrift Nr. 52679;

   französische Patentschrift Nr. 394 099;

   USA.-Patentschriften Nr. 944 370, 1 385 595,
   ι 503 479, ι 868 099.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 678 534.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 009 615/9 10.60