DE1809744C3 - Verfahren zum Stranggießen von Metallen, sowie Stranggießkokille zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Metallen in Form von Platten, bei dem die Schmelze in Form von zwei gegenüberliegenden, zunächst voneinander getrennten, nach unten zusammenlaufenden und dann gegeneinander anliegenden Metallkrusten /um Erstarren gebracht wird und wobei die Metallkrusten miteinander verschweißt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Stranggießkokille zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Gießen zwischen zwei Walzen bilden sich an den Walzenoberflächen Krusten aus, die infolge der Rotation der Walzen im weiteren Verlauf des Gießvorganges zusammengeführt, aneinandergepreßt und auf diese Weise unter Druck miteinender verschweißt werden. Bei diesem Verschweißen unter

ίο Druck werden in den Krusten Spannungen erzeugt, die häufig die Ursache von Strangfehlern sind.

Beim Gießen mit Kokillen aus einem in Gießgeschwindigkeit kontinuierlich mitbewegten, nach Art eines Gießbandes umlaufenden Plattenstapels (vergleiehe US-PS 25 97 046) bzw. solchen mit feststehendem trichterförmigem Kokillenkörper (vergleiche US-PS 25 64 723) wird innerhalb der Kokille längs der gesamten Kokillenwandung eine geschlossene Strangkruste gebildet, die unter Wegdrücken von Schmelze nach oben kurz nach bzw. kurz vor dem Austritt aus der Kokille auf das Endformat zusammengepreßt wird. Auch bei dieser Verfahrensweise werden in der dünnen Kruste Spannungen erzeugt, die häufig Ursache späterer Strangfehler sind.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Stranggießkokille zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem bzw. bei der unter Vermeidung von Spannungen eine starke Strangkruste mit feinkristallinem Gefüge erzielt wird.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schmelze in Form von zwei U-förmigen Metallkrusten derart zum Erstarren gebracht wird, daß die freien Schenkel des U aufeinandergerichtet sind und nur gering gegenüber der Länge des U-Steges

J5 hervorragen, und daß nur die vorspringenden Enden gegeneinander angedrückt und miteinander verschweißt werden.

Bei der Herstellung von Platten größerer Stärke ist es zweckmäßig, daß zwischen den freien Enden der U-Schenkel im Abstand zu ihnen eine ortsfeste Metallkruste ausgebildet wird, deren Stärke nach Erreichen eines thermischen Gleichgewichts unveränderlich gehalten wird.

Eine bevorzugte Stranggießkokille zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt Längswände, die eine im Querschnitt U-förmige innere Begrenzungsfläche und über ihre gesamte Länge einen U-förmig ausgebildeten Kühlwasserraum aufweisen. Zweckmäßig ist es dabei, Trennfugen zwischen den freien Enden der U-förmigen Längswände und der zwischen den freien Enden vorgesehenen, dreieckigen Querwände der Stranggießkokille anzuordnen und diese mit wärmeisolierenden feuerfesten Werkstoffen auszufüllen.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine Verfahrensweise sowie eine Stranggießkokille geschaffen, bei der zwei an den Längswänden der Kokille zu Erstarren gebrachte, U-förmige Metallkrusten im oberen Bereich der Kokille vollkommen voneinander

bo getrennt entstehen und sich frei und unabhängig voneinander innerhalb der Kokille nach unten bewegen. Erst etwa im Bereich der geringsten lichten Weite der Kokille werden die freien Schenkel zueinandergeführt und miteiander verschmolzen bzw. verschweißt. Dies

(,ι erfolgt ohne jede Krafteinwirkung, so daß spätere Strangfehler verusachende Spannungen nicht auftreten. Im Verlauf dieses Vorganges kann sich längs der U-förinigeii Kokillenwamlung eine starke Strangkriisle

feinkristallinen Gefüges bilden, die nach dem Zusammenführen im Verhältnis zu der dazwischenliegenden, sich bildenden dendritischen Schicht sehr groß ist. Damit entfällt das bei bekannten Stranggießverfahren nachträglich notwendige mehrfache Verformen und Durchkneten auf ein feinkristallines Gefüge.

Das vollkommen voneinander getrennte Entstehen der U-förmigen Metallkrusten im oberen Bereich der Kokille wird durch zumindest teilweise aus wärmeisolierendem feuerfestem Material bestehende Querwände erreicht, die «m Bedarfsfalle sogar beheizbar ausgebildet sein können. Wesentlich ist, da3 der mittlere Teil jeder Querwand zwischen den freien Schenkeln der U-förmigen Metallkrusten hinsichtlich des Wärmedurchgangs gegebenenfalls unter Anordnung einer Kühlung derart ausgelegt ist, daß eine ortsfeste, nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts eine gleichbleibende Stärke aufweisende Kruste zum Erstarren gebracht wird, die von den freien Schenkeln der U-förmigen Metallkrusten lediglich im Bereich der aus wärmeijolierenden feuerfesten Werkstoffen bestehenden Trennfugen durch einen Streifen schmelzflüssig gehaltenen Metalls getrennt ist. Eine derartige Ausbildung hat zudem den Vorteil, daß die ortsfeste Kruste den Verschleiß im mittleren Teil der Querwände erheblich reduziert, so daß lediglich im Bereich der wärmeisolierenden Trennfugen Verschleißerscheinungen auftreten, die jedoch ohne großen Aufwand auf einfache Weise wieder ausgebessert werden können.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist ferner die Möglichkeit, daß nicht nur Platten geringer, sondern auch beliebig großer Stärke hergestellt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stranggießkokille ist die Trennfuge als offener Trennspalt ausgebildet, in den ein Anschluß für Schmieröl unter Druck mündet. Darüber hinaus sind auch in den Querwänden Kühlwasserräume angeordnet.

Vorteilhaft ist es, daß die Längswände gewölbt sind und gleichzeitig um je eine äußere waagerechte, mit der Wölbungsachse zusammenfallende Achse verschwenkbar gelagert sind. Vorteilhafterweise besteht die Lagerung einer derartigen Ausbildung aus einer Rollenbahn, an der sich die Längswand mit ihrer der inneren Begrenzungsfläche entsprechenden gekrümmten äußeren Begrenzungsfläche abstützt.

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Stranggießkokille in einem Vertikalschnitt,

Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch die Kokille gemäß F ig. 1 in der Ebene H-Il,

F i g. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Stranggießkokille in einem Vertikalschnitt,

F i g. 4 zeigt den oberen Teil der Kokille gemäß F i g. 3 in perspektivischer Darstellung und

F i g. 5 und 6 zeigen jeweils Querschnitte durch die Kokille gemäß F i g. 3 in der Ebene V-V und VI-VI. w)

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Stranggießkokille I besteht aus zwei gegenüberliegenden, nach innen gewölbten und trichterförmig nach unten konvergierenden Langswänden 25, sowie zwei ebenfalls gegenüberliegenden, vertikalen, ebenen und etwa dreieckförmi- ir> gen, die kürzeren Querschnittsseiten des /u gießenden Strangs .V bildenden Querwänden 26. Die l.iingswiindc 25 und tue Oucrwiinde 26 bestehen au-, metallischem Werkstoff und weisen Kühlwasserr3ume 27 und 28 auf. Sie sind außerdem fest miteinander verbunden und bilden somit einen einheitlichen starren Kokillenkörper, der gegebenenfalls auf einem auf- und abschwingenden Kokillentisch befestigt werden kann.

Die Längswände 25 weisen eine im Querschnitt etwa U-förmige innere Begrenzungsfläche 29 auf. Ihre nach innen vorspringenden freien Enden 30 bilden die Randteile der entsprechenden Querwände 26 der Kokille. Diese Randteile sind durch entsprechende seitliche Verlängerungen der Kühlwasserräume 27 genauso stark gekühlt, wie die übrigen Teile der Längswände 25.

Zwischen den nach innen vorspringenden freien Enden 30 der Längswände 25 und von diesen eingeschlossenen, etwa keil- bzw. dreieckförmigen, ebenfalls gekühlten Querwänden 26 sind Trennfugen 31 aus wärmeisolierendem, feuerbeständigem Werkstoff vorgesehen.

Bei einer derartigen Ausbildung der Stranggießkokille t erstarrt beim Gießvorgang jeweils auf der U-förmigen Begrenzungsfläche 29 jeder Längswand 25 eine im Querschnitt U-förmige Strangkruste Sl. Die freien Schenkelenden F der beiden U-förmigen Strangkrusten S1 bilden sich dabei auf den nach innen vorspringenden freien Enden 30 der Längswände 25 aus, so daß sie gegeneinander gerichtet sind, wie dies insbesondere in F i g. 2 dargestellt ist. Auch auf den Querwänden 26 erstarren entsprechend geformte, etwa dreieckige Krusten M. Im Bereich der wärmeisolicrenden Trennfugen 31 zwischen den freien Enden 30 der Längswände 25 und den Querwänden 26 wiederum bleibt das in die Stranggießkokille 1 eingegossene Metall flüssig und bildet eine schmelzflüssige Trennfuge. Aufgrund dieser Vorgänge können die in dem oberen Bereich der Kokille 1 sich ausbildenden, durch die Krusten M auf den Querwänden 26 voneinander getrennten, U-fönnigen Strangkrusten S1 ungestört auf den nach unten konvergierenden Längswänden 25 abgleiten, wobei ihre Stärke und die Länge ihrer freien Schenkelenden F fortlaufend zunimmt, wie dies schematisch mit strichpunktierten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Die auf den Querwänden 26 erstarrten dreieckigen Krusten M dagegen bleiben ortsfest, wobei ihre Stärke einen konstanten Wert einnimmt. Die Krusten M wirken als Isolationsplatten, d. h. sie hemmen die Wärmeabfuhr durch die gekühlten Querwände 26 gerade so stark, daß kein weiteres Metall auf der Innenseite der Krusten Merstarren kann.

In einem tieferen Bereich der Stranggießkokille 1 — etwa im Bereich des kleinsten Abstands zwischen den konvergierenden Längswänden 25 — werden die an den Längswänden 25 gebildeten, nach unten gleitenden, U-förmigen Straingkrusten S1 mit ihren gegeneinander gerichteten freien Schenkelenden F aneinander angedrückt und miteinander verschweißt. Dadurch wird innerhalb der Stranggießkokille 1 ein Strang S gebildet, der aus einer ringförmigen, in sich geschlossenen Strangkruste Sl-Sl und einem schmelzflüssigen Kern besteht. Dieser Strang S tritt aus der unteren öffnung der Kokille 1 aus und wird auf seiner weiteren, anfangs noch geraden und im weiteren Verlauf kreisbogenförmig gekrümmten Bahn bis zur vollständigen Erstarrung seines schmelzflüssigen Kerns K abgekühlt.

DIo in Fig. i bis b dargestellte zweite Ai::,führuiigsforni einer Stranggießkokille 101 besteht ebenfalls aus zwei einander gegenüberliegenden, ebenen und im Aufriß etwa dreieckigen Querwänden 126 für die

Schmalseiten des zu gießenden Stranges S und zwei ebenfalls gegenüberliegenden, nach unten konvergierenden, die Längsseiten des Stranges S bildenden Längswänden 125.

Die Längswände 125 sind gewölbt und bestehen aus Zylindcrniantelabschnittcn. Der kleinste Abstand zwischen den Längswänden 125 liegt etwa in der Mitte der Kokille 101, so daß diese — in einem vertikalen Querschnitt betrachtet — eine in ihrem oberen Teil nach unten konvergierende und in dem unteren Teil nach unten divergierende Form aufweist.

Die etwa dreieckigen Querwände 126 der Kokille 101 sind ortsfest angeordnet. Die gewölbten Längswände 125 wiederum schwingen um eine äußere, waagerecht liegende im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Achse des Zylindermantclabschnittes zusammenfallende Achse, wie dies mit Doppelpfeilen in Fig. 3 angedeutet ist. Die Lagerung wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Rollenbahn 32 übernommen, an der sich die Längswände 125 mit ihrer der inneren Begrenzungsfläche 129 entsprechend gekrümmten äußeren Begrenzungsfläche abstützen.

Die U-förmige innere Begrenzungsfläche 129 wird durch Kühlwasser gleichmäßig gekühlt. Sie weist zu diesem Zweck in den Längswänden 125 angeordnete Kühlwasserräume 127 auf, die bis in die freien Enden 130 der Längswände 125 hineinreichen, wie dies insbesondere aus F i g. 5 und 6 hervorgeht.

Auch bei einer derartigen Ausgestaltung erstarren in der Kokille 101 an den Längswänden 125 zwei im Querschnitt U-förmigc Strangkrusten Sl mit gegeneinander gerichteten freien Schenkelenden F. Diese U-förmigen Strangkrusten 51 gleiten auf den Längswänden 125 infolge der Schwingbewegung nach unten, wobei etwa im Bereich des kleinsten Abstands zwischen den Längswänden 125 die freien Schenkelenden F aneinandergedrückt und miteinander verschweißt werden, wie dies insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist. Es wird dadurch ein Strang S gebildet, der aus einer Strangkruste .V 1-51 und einem schmelzflüssigen Kern K besteht, welcher — wie sich aus F i g. 3 ergibt — in an sich bekannter Weise durch Walzen 10 aus der Kokille 101 abgezogen und bis zur vollständigen F.rstarrung durch Spritzdüsen 33 abgekühlt wird.

Im Gegensatz zu dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Atisführiingsbcispicl werden die Querwände 126 nach der Ausführungsform gemäß F i g. 3 bis b nicht durch besondere Kühlvorrichtungen abgekühlt.

to Sie können beispielsweise aus wärmeisolicrendcm. feuerfestem Werkstoff bestehen und werden so ausgelegt, daß die abgeführte Wärmemenge zum Erstarren einer Kruste M auf der Innenseite jeder Querwand 126 führt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

Diese etwa dreieckigen Krusten Msind ortsfest und ihre Stärke nimmt nach dem Erreichen des thermischen Gleichgewichts einen konstanten Wert an. Infolgedessen bilden die Krusten M einen Panzer, welcher die Querwände 126 vor Abnutzung schützt.

Um die ortfesten Krusten M von den auf den Längswänden 125 ausgebildeten U-förmigen Krusten 5 1 zu trennen, sind zwischen den freien Enden 130 der Längswände 125 und den von diesen eingeschlossenen Querwänden 126 offene, nach unten zusammenlaufende Trennspalte 34 vorgesehen. Durch diese Trennspalte 34 hindurch wird mit Hilfe von Anschlüssen 35 und in den Kokillenwänden ausgesparten Kanälen 36 Schmieröl in den Kokillenraum eingedrückt. Dieses Schmieröl strömt dabei in einem solchen Druck in die Kokille 101 ein, daß einerseits das schmelzflüssige Metall nicht durch die Trennspalte 34 austreten kann und andererseits das Metall in dem Bereich zwischen den auf den Querwänden 126 erstarrten Krusten M und den angrenzenden freien Enden F der U-förmigen Strangkrusten Sl flüssig bleibt. AuCerdem bewirkt das Drucköl eine abdichtende Schmierung zwischen den feststehenden Querwänden 126 und den auf- und abschwingenden Längswänden 125.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stranggießen von Metallen in Form von Platten, bei dem die Schmelze in Form von zwei gegenüberliegenden, zunächst voneinander getrennten, nach unten zusammenlaufenden und dann gegeneinander anliegenden Metallkrusten zum Erstarren gebracht wird und wobei die Metallkrusten miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in Form von zwei U-förmigen Metallkrusten derart zum Erstarren gebracht wird, daß die freien Schenkel des U aufeinandergerichtet sind und nur gering gegenüber der Länge des U-Steges hervorragen, und daß nur die verspringenden Enden gegeneinander angedrückt und miteinander verschweißt werden.

2. Verfahren nach Ansprudi 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den t'reien Enden der U-Schenkel im Abstand zu ihnen eine ortsfeste Metallkruste ausgebildet wird, deren Stärke nach Erreichen eines thermischen Gleichgewichts unveränderlich gehalten wird.

3. Stranggießkokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Längswände (25, 125), die eine im Querschnitt U-förmige innere Begrenzungsfläche (29, 129) und über ihre gesamte Länge einen U-förmig ausgebildeten Kühlwasserraum (27) aufweisen.

4. Stranggießkokille nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Trennfugen (31) zwischen den freien Enden (30) der U-förmigen Längswände (25) und der zwischen den freien Enden vorgesehenen, dreieckigen Querwände (26) der Stranggießkokille, wobei die Trennfugen mit wärmeisolierenden feuerfesten Werkstoffen ausgefüllt sind.

5. Stranggießkokille nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Trennfuge als offener Trennspalt (34), in den ein Anschluß (35,36) für Schmieröl unter Druck mündet.

6. Stranggießkokille nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Kühlwasserräume (28) in den Querwänden (26).

7. Stranggießkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände zumindest teilweise aus wärmeisolierendem, feuerfestem Werkstoff bestehen.

8. Stranggießkokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände beheizbar sind.

9. Stranggießkokille nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände (125) gewölbt sind und gleichzeitig um je eine äußere waagerechte, mit der Wölbungsachse zusammenfallende Achse verschwenkbar gelagert sind.

10. Stranggießkokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung eine Rollenbahn (32) ist, an der sich die Längswand (125) mit ihrer der inneren Begrenzungsfläche (129) entsprechend gekrümmten äußeren Begrenzungsfläche abstützt.