DE2065613A1

DE2065613A1 - Metallstranggiessverfahren

Info

Publication number: DE2065613A1
Application number: DE2065613*A
Authority: DE
Inventors: Daniel Baxter Cofer; George Erland Lenaeus; John Hope Murphy
Original assignee: Southwire Co LLC
Current assignee: Southwire Co LLC
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1975-02-06
Also published as: JPS5030576B1; NL7006504A; SE375469B; PL82056B1; YU295875A; YU109670A; BE749868A; GB1256994A; FR2041809A1; US3774669A; YU33836B; US3623535A; FR2041809B1; DE2021168A1

Description

SOUTHWIRE COMPANY, 126 Fertilla Street, Carrollton,

Georgia/V.St.A.

Unser Zeichen: S 2794

Metallstranggießverfahren Ausscheidung aus der Patentanmeldung P 20 65 137.0-2'J

Die Erfindung betrifft ein Metallstranggießverfahren, bei dem die Umfangsnut eines sich drehenden Gießrades zur Bildung einer Form mit einem kontinuierlichen, flexiblen Band abgedeckt und Metall im geschmolzenen Zustand eingegeben und in der Form, vienn sich das Metall mit dem Gießi'ad bewegt, bis zur teilweisen Verfestigung gekühlt wird.

Das kontinuierliche Gießen von geschmolzenem Metall in einer Umfangsnut um ein rotierendes Gießrad herum ist in der Metallgießtechnik allgemein bekannt. Es wurde gefunden, daß beim Gießen von geschmolzenem Metall in einem rotierenden Gießrad, wenn das Metall gekühlt wird, dieses in drei Phasen erstarrt. Die erste Phase beginnt, wenn das Metall in die Umfangsnut des Gießrades eingeleitet wird und umfaßt denjenigen Abschnitt des Gießprozesses, währenddessen das Metall abgekühlt wird, aber in dem Gießrad vollständig flüssig ist, so daß es mit dem Gießrad in vollständiger Berührung steht. Die zweite Phase ist derjenige Abschnitt des Gießprozesses, währenddessen das

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fortgesetzte Abkühlen des Metalles verursacht, daß eine äußere Kruste aus verfestigtem Metall sich in der Nähe des Gießrades bildet, währenddessen das Metall aber immer noch im wesentlichen in vollständiger Berührung mit dem Gießrad steht. Die dritte Phase ist derjenige Abschnitt des Gießverfahrens, der im wesentlichen am oder in der Nähe des Punktes der Verfestigung des geschmolzenen Metalles beginnt, an dem das fortgesetzte Kühlen des Metalles und das Dickerwerden der äußeren Kruste von erstarrtem Metall verursachen, daß das Metall von dem Gießrad fortschrumpft, und derjenige Abschnitt, währenddessen sich ein Luftspalt zwischen dem Metall und dem Gießrad bildet.

Die dritte Erstarrungsphase ist die unangenehmste beim Gießen von geschmolzenem Metall in einem herkömmlichen rotierenden Gießrad, da der Luftspalt zwischen dem Metall und dem Gießrad die Größe der Wärmeübertragung von dem Metall zu dem Gießrad während der endgültigen Erstarrung des Metalles beträchtlich verringert. Das ist der Fall, da die Wärme von dem gegossenen Metall zu dem Gießrad in der dritten Erstarrungsphase hauptsächlich durch Strahlung über die Luft in dem Spalt und auch durch eine direkte Metal'l-Metall-Leitung erfolgen muß, statt nur durch direkte Metall-Metall-Leitung, wie im Fall der ersten und zweiten Erstarrungsphasen. Natürlich kann in einer Zeiteinheit weniger Wärme durch Strahlung als durch Leitung bei derselben relativen Temperatur übertragen werden.

Außerdem begrenzt die geringe Wärmeübertragungsgeschwindigkeit während der dritten Erstarrungsphase in einem Gießrad der herkömmlichen Art die Drehgeschwindigkeit des Gießrades und die zu erzielende Gießgeschwindigkeit. Die Drehgeschviindigkeit des herkömmlichen Gießrades muß ausreichend niedrig sein, um eine genügende Verweilzeit des Metalles in der dritten Erstarrungsphase vorzusehen, damit das Metall in dem Gießrad vollständig erstarren kann.

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Aus der US-PS 3 261 059 ist ein Stranggießverfahren bekannt, bei dem, nachdem das Band um eine kurze Strecke vom Rand der Gießnut entfernt ist, der Gußstrang sich aus der Form löst und nicht weiterhin mittels einer Wärmeleitung über die Form gekühlt wird. Die einzige wesentliche Kühlung erfolgt mittels Wasser, das in die schmalen Spalte zwischen dem Band' und dem Rand der Gießnut gespritzt wird. Das Wasser, welches auf den Gießstrang auftrifft, bildet Dampf, der eine thermische Sperre gegen eine zusätzliche- Kühlung bildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die hier aufgeführten Probleme und Nachteile der üblichen Gießräder zu lösen.

Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß zur öffnung der Form und zur Freilegung des teilweise verfestigten Metalles in der Gießnut das flexible Band vom Gießrad abgehoben wird, daß das freiliegende, teilweise verfestigte Metall weiter im Gießrad so geführt wird, daß das Metall kontinuierlich von der Gießnut getragen wird, daß ein Kühlmittel direkt der freiliegenden Oberfläche des teilweise verfestigten Metalls zur Vollendung der Verfestigung zugeführt wird, während das Metall in der Gießnut verbleibt und daß das Metall nach vollständiger Ver-. ■ festigung aus der Gießnut entnommen wird.

In vorteilhafter Weise wird die Kühlung des erzeugten Stranges nach Abheben des dieGießnut verschließenden Abdeckbandes außerordentlich intensiviert, wobei gleichzeitig der noch nicht vollständig verfestigte Strang bis zu seiner vollständigen Verfestigung abgestützt und geführt wird, über diese Abstützung und Führung ist eine Kühlung mittels Wärmeleitung möglich.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

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Pig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Ausfuhrungsform,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines herkömmlichen Gießrades

und
Fig. 4 eine grafische Darstellung, die das Verhältnis zwischen den Wärmeübertragungen eines üblichen Gießrades und beim erfindungsgemäßen Verfahren veranschaulicht.

Wie es am besten in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen, die ein Gießrad 40, ein flexibles Band 41 und Bandstützräder 42, 44 und einschließt. Ein Gießtiegel 46 ist angeordnet, um geschmolzenes Metall in die Umfangsnut des Gießrades 40 einzugießen. Zur Kühlung ist ein Wassersprühverteiler 48 vorgesehen, und der gegossene Metallstrang C kann in dem Gießrad bleiben, bis er an der üblichen Stelle herausgezogen wird. Der Wassersprühverteiler 48 ist bogenförmig und erstreckt sich um das Gießrad herum von einer Stelle, wo das Band 41 von der Umfangsnut des Gießrades durch das Stützrad 45 entfernt wird, bis zu der Stelle, wo der gegossene Metallstrang C herausgezogen wird. Der Wassersprühverteiler 48 dient dazu, Wasser oder irgendein anderes Kühlmittel direkt auf die Oberfläche des gegossenen Metallstranges C zu sprühen, wenn sich der Metallstrang der Stelle nähert, wo er aus dem Gießrad 40 herausgezogen wird. Der gegossene Metallstrang wird zwischen Klemmrollen 49 geführt, nachdem er aus dem Gießrad 40 herausgezogen worden ist, und er wird anschließend zu einem Walzwerk o. dgl. zur Weiterbearbeitung geleitet. Der teilweise erstarrte gegossene Metallstrang, der von dem Band 41 fort austritt, kann in dem Gießrad bleiben, während er weiter direkt durch die Wasserstrahlen gekühlt wird.

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Beim Betrieb beginnt das Gießen damit, daß eine Drehung des Gießrades, der Bandstützräder und des flexiblen Bandes in bekannter Weise beginnt. Dann wird das geschmolzene Metall in die Gießform M aus dem Gießtiegel her eingefüllt, woraufhin das Metall in der Form M durch Besprühen der Außenseite der Form M von herkömmlichen Sprühanordnungen S gekühlt wird, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist. Während sich das geschmolzene Metall mit der Form M bewegt, wird es während seiner ersten Erstarrungsphase ausreichend gekühlt, um eine teilweise Verfestigung des Metalles zu beginnen. Das bildet eine Metallkruste in der Nähe der Seiten der Form M, während das Metall in der Mitte der Form M noch unverfestigt ist. Das ist am besten aus Fig. 2 zu sehen, wo die Form M und das erstarrende Metall schematisch gezeigt sind.

Diese Kruste wird während der zweiten Erstarrungsphase kontinuierlich dicker, und die Drehgeschwindigkeit des Gießrades ist derart, daß zum Zeitpunkt, wo das Metall das Ende der Phase 2 erreicht hat, die Kruste, die das geschmolzene Innere einschließt, ausreichend dick ist, um das geschmolzene Innere ohne zusammenzubrechen zu tragen. Wie es in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 gezeigt ist, wird das Metall aus dem Gießrad HO bei oder in der Nähe des Beginns seiner dritten Erstarrungsphase abgegeben und von dem Band ¹Il weitergetragen.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei einem herkömmlichen Gießrad 10' das geschmolzene Metall in die Form M¹ im Gießrad 10' eingegossen wird. Unmittelbar nach dem Eintritt in die Form M¹ wird das Metall während seiner ersten Erstarrungsphase durch die Wärmeübertragung vom Metall zu der Form M' abgekühlt. Anschließend kühlt das Metall in seiner zweiten Erstarrungsphase mit einer dünnen Kruste ab, wobei sich aber das Metall immer noch im wesentlichen in vollständiger direkter Berührung mit der Form M¹ befindet.

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Wenn die Kruste des erstarrten Metalles ausreichend dick wird, zieht sich das Metall von der Form M¹ fort, und die Verfestigung des Metalles tritt in ihre dritte Phase ein. In der dritten Phase in der Form M¹ verringert jedoch der Spalt G' zwischen der Form M¹ und dem Metall C weitgehend das Ausmaß, in dem Wärme von dem Metall C zu der Form M¹ übertragen wird. Die grafische Darstellung in Fig. 3 zeigt die Menge der Wärmeübertragung zu der Form während der Erstarrung des Metalles in der Form bei einem herkömmlichen Gießrad durch die gestrichelte Linie. Die beträchtlich verringerte Abkühlung während der dritten Phase der Erstarrungscharakteristik der Form M' begrenzt die maximale Geschwindigkeit des Gießrades 10' auf fe diejenige Geschwindigkeit, die sicherstellt, daß eine vollständige Verfestigung des Metalles C stattfindet, während sich das Metall C· in der Form M' des Gießrades 10' befindet.

In Fig. 2 sind die Erstarrungsphasen des gemäß der Erfindung gegossenen Metalles schematisch dargestellt, xvobei gezeigt ist, daß das Metall aus dem Gießrad 10 entfernt wird, wenn die Ausbildung der äußeren Kruste die Stelle erreicht hat, an der das Metall geschrumpft ist und sich von der Form M fortgezogen hat. Diese Stelle befindet sich in der Nähe des Beginns der dritten Erstarrungsphase, und das Metall C hat immer noch einen flüssigen Kern, wie es in Fig. 4 zu sehen ist, wenn es aus dem Gießrad 10 austritt. Es wird jedoch er-P sichtlich sein, daß irgendein herkömmliches Kühlmittel über das Metall C geleitet werden kann, um dessen Erstarrung mit einer viel größeren Geschwindigkeit der Wärmeübertragung zu vollenden, als es in der dritten Phase bei dem herkömmlichen Gießrad 10' gemäß Fig. 3 möglich ist.

Die Wärmeübertragung oder Abkühlung in der dritten Erstarrungsphase gemäß der Erfindung im Verhältnis zur Abkühlung in der Form M¹ ist am besten aus Fig. k zu sehen, die zeigt, daß die

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Wärmeübertragung gemäß der Erfindung in der dritten Phase viel größer ist als diejenige eines herkömmlichen Gießrades 10', wie sie durch die gestrichelte Linie gezeigt ist. Somit ist es jetzt verständlich, daß die Erfindung den Betrieb der Gießmaschine mit einer solchen Drehgeschwindigkeit ermöglicht, die dazu führt, daß das Metall in der dritten Erstarrungsphase zu dem Kühlabschnitt 48 gelangt. Es ist auch verständlich, daß diese Anforderung größere Gießgesehwindigkeiten mit sich bringt, als sie mit herkömmlichen Gießrädern üblich waren. Es wird weiterhin verständlich sein, daß, obwohl der Kühlabschnitt 48 ein Kühlmittel auf das Metall C sprüht, andere Arten von Kühlung verwendet werden können.

Der teilweise erstarrte Strang kann in dem Gießrad während der dritten Erstarrungsphase bleiben. Wenn das flexible Band 41 vom Umfang des Gießrades entfernt worden ist, wird der teilweise erstarrte Strang freigelegt und Kühlmittel wird von dem Verteiler 48 direkt auf die Außenfläche des gegossenen Stranges gesprüht.

Der teilweise erstarrte gegossene Strang wird nicht gebogen, sondern es wird gewartet, bis der Strang vollständig erstarrt ist, bevor er geradegerichtet und aus dem Gießrad herausgezogen, wird. Bei dieser Anordnung wird der Strang nicht während eines Teils seiner Ausbildung aus dem Gießrad heraus abgebogen oder geradegerichtet, wenn seine Pestigkeitseigenschaften als kritisch betrachtet werden können, oder wenn nur die rohrförmige Kruste in Phase drei der Kühlung ausgebildet worden ist. Der vollständige Querschnitt des Stranges wird hergestellt sein, und der Strand wird eine höhere Festigkeitseigenschaft erreicht haben, selbst wenn er an der Stelle des Herausziehens aus dem Gießrad relativ heiß bleibt und zum Ausrichten biegsam genug ist.

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Um den Nachteil des Festhaltens des Stranges in dem Gießrad zu beseitigen, kann der Verteiler *I8 in Aufwärtsrichtung entlang des Weges des Stranges verlängert werden, während er aus dem Gießrad herausgezogen wird, um Kühlwasser dem Strang zuzuführen, nachdem der Strang aus dem Gießrad herausgezogen worden ist, und die Geschwindigkeit der Gießmaschine kann dadurch erhöht werden. Der Strang wird aus dem Gießrad herausgezogen, bevor er vollständig erstarrt ist, aber der langgestreckte Verteiler 48 wird das Aufbringen von Kühlmittel auf den Strang fortsetzen, so daß der Strang vollständig verfestigt ist, wenn er die Nähe der Gießmaschine verläßt.

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Claims

Patentanspruch

Metallstranggießverfahren, bei dem die Umfangsnut eines sich drehenden Gießrades zur Bildung einer Form mit einem kontinuierlichen, flexiblen Band abgedeckt und Metall im geschmolzenen Zustand eingegossen wird und in der Form, wenn sich das Metall mit dem Gießrad bewegt, bis zur teilweisen Verfestigung gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur öffnung der Form und zur Freilegung des teilweise verfestigten Metalles in der Gießnut das flexible Band vom Gießrad abgehoben wird, daß das freiliegende, teilweise verfestigte Metall weiter im Gießrad so geführt wird, daß das Metall kontinuierlich von der Gießnut getragen wird, daß ein Kühlmittel direkt der freiliegenden Oberfläche des teilweise verfestigten Metalls zur Vollendung der Verfestigung zugeführt wird, während das Metall in der Gießnut verbleibt, und daß das Metall nach vollständiger Verfestigung aus der Gießnut entnommen wird.

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