DE2029687A1

DE2029687A1 - Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen in Stranggußkokillen

Info

Publication number: DE2029687A1
Application number: DE19702029687
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr.-Ing. 4156 Willich; Zingel Gerhard Dr.-Ing. 4150 Krefeld. P Diederichs
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG, 4150Krefeld
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1971-12-23
Also published as: GB1277716A; BE767606A; FR2095280A1; ZA713304B

Description

Deutsche EdelStahlwerke

Aktiengesellschaft

Krefeld, Oberschlesienstr. 16

Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen in Stranggußkokillen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen aus beheizten Behältern in Stranggußkokillen in einem gegen die Atmosphäre abschließbaren Raum.

Es sind zahlreiche Verfahren zum Erschmelzen von Metallen und Metallegierungen wie Stählen und Behandeln der Schmelzen im Vakuum und auch unter dem Druck eines Gases bekannt. So ist es z.B. bekannt, Metallegierungen und Stähle im Vakuum-Induktionsofen zu erschmelzen und anschließend in einem gegen die Atmosphäre abgeschlossenen Gefäß unter Vakuum in eine Stranggußkokille dosiert abzugießen (deutsche Offenlegungsschrift 1 k8j 657).

Bei einer anderen bekannten Anlage zum dosierten Vergießen schmelzflüssigen Metalls in Stranggußkokillen wird die Schmelze aus kippbaren Zwischenbehältern dosiert in eine Stranggußkokille abgegossen, was ebenfalls unter Abschluß gegenüber der Atmosphäre vor sich geht (deutsche Auslegeschrift 1 291 760). E£ne weitere bekannte Anlage, aus der schmelzflüssige Metalle dosiert in eine Stranggußkokille gegossen werden können, zeigt die deutsche Patentschrift 811 490.

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Mit den bekannten Anlagen ist es möglich, Stähle und Metalllegierungen unter Luftabschluß zu erschmelzen und abzugießen, Diesem Zweck dient auch das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung.

Mit der vorliegenden Erfindung wird bezweckt, das Erschmeizen, Legieren, Entgasen oder Begasen sowie Abgießen von Metallen und Metallegierungen in möglichst einfacher und wirksamer ¥eise und damit wirtschaftlich optimal durchzuführen.

Aufgabe der vorliegenden"Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, das es ermöglicht, das Schmelzaggregat, z.B. einen Induktions- oder Elektro-Lichtbogenofen, von der Peinungs- und Legierungsarbeit und dem langwierigen Abgießen in Stranggußkokillen zu entlasten, um es stärker für die reine Schmelzarbeit einsetzen zu können, indem in an sich bekannter Weise eine zusätzliche Gießanlage eingesetzt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen aus beheizten Behältern in Stranggußkokillen in einem gegen die Atmosphäre abschließbaren Raum vorgeschlagen, den Raum nach dem Einsetzen einer mit Metallschmelze gefüllten beheizbaren Pfanne zu evakuieren und das flüssige Metall aus der Pfanne auf eine ansteigende Rinne mit elektroinduktiver Heiz- und Fördereinrichtung dosiert zuzuführen und vom oberen Ende der Rinne in einer solchen Menge in die Stranggußkokille fließen zu lassen, daß sich ein flacher Schmelzsumpf in der , Kokille ausbildet. ^

Das in einem Schmelzaggregat erschmolzene Metall oder die Metallegierung wird bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in bekannter Weise fertiglegiert oder auch die Endanalyse nur grob eingestellt und anschließend in eine beheizbare Pfanne gegossen. Die Pfanne wird dann in einen gegenüber der Atmosphäre abschließbaren Raum hineingestellt,

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der Raum evakuiert und die in der Pfanne befindliche Schmelze danach entgast. Zusätzlich kann auch durch weiteres Zulegieren von Stoffen die Endanalyse der in der Pfanne befindlichen Metallegierungsschmelze in engen Grenzen eingestellt werden. Anschließend wird die Metallschmelze aus der beheizbaren Pfanne über eine ansteigende Förderrinne mit elektroinduktiver Pumpeinrichtung dosiert einer Stranggußkokille zugeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nach abgeschlossener Entgasung der Metallschmelze in der Pfanne ein Inert- oder Reaktionsgas in den Λ Raum eingeführt werden, bis der gewünschte Druck erreicht ist. Falls eine solche Begasung nicht erwünscht oder erforderlich ist, kann der Raum auch bis zum vollständigen Abguß der Schmelze evakuiert bleiben.

Das Abgießen von Schmelze aus Zwischenbehältern in Kokillen unter Vakuum oder Gasdruck ist an sich bekannt. Es ist auch bekannt, Metallschmelzen auf elektroinduktiven Förderrinnen zu transportieren. Weiterhin ist es beim Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen ohne oder unter Schlacke bekannt, beim Abschmelzen einen flachen Schmelzsumpf zu erzeugen. Letzteres wird durch die gezielte Wärmezufuhr und die Intensität der Kühlung des Schmelztiegels ermöglicht. "

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Vorteile dieser einzeln an sich bekannten Verfahrensmaßnahmen zunutze und führt durch Vereinigung aller dieser Vorteile zu einer Verbesserung der bisher bekannten Verfahren zum Abgießen von Metallschmelze unter Vakuum oder Gasdruck in Stranggußkokillen.

Tn der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Anlagen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.

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Bei der in. Fig. 1 dargestellten Gießanlage wird in einen gegen die Atmosphäre druckdicht abschließbaren Raum 1 eine mit Metallschmelze 2 gefüllte Pfanne 3 eingesetzt. Die Metallschmelze 2 wurde in einem herkömmlichen Schmelzofen erzeugt und in die Pfanne 3 eingefüllt. Um die Metallschmelze 2 während des Abgusses warmzuhalten, ist eine induktive Heizeinrichtung k vorgesehen. Diese kann in bekannter Weise entweder in den Mantel der Pfanne 3 eingesetzt sein oder, wie in der Zeichnung angedeutet ist, getrennt von der Pfanne 3 als selbständige Einheit in dem Raum 1 angeordnet sein. Letzteres hat den Vorteil, daß die Gießpfanne 3 beim Transport nicht mit der Heizeinrichtung 4 belastet ist.

Nach dem Einsetzen der Gießpfanne 3 in den Raum 1 wird der Deckel 5 geschlossen und der Raum mittels der Vakuumpumpe VP evakuiert. Dabei wird die in der Gießpfanne 3 befindliche Metallschmelze 2 entgast.

Gleichzeitig oder anschließend können aus einem oder mehreren Chargierbehältern 6 noch legierungs- oder schlackenbildende Elemente in die Gießpfanne 3 auf die Metallschmelze 2 gegeben werden.

Die Metallschmelze 2 wird nach dem Entgasen und gegebenenfalls Feinen und Legieren durch Kippen der Gießpfanne 3 über die Gießschnauze oder durch Ausfließen aus dem im Boden der Gießpfanne 3 befindlichen Abstichloch, das durch einen Regelschieber 7 oder einen Stopfen ganz oder teilweise geöffnet werden kann, auf das untere Ende einer ansteigenden Förderrinne 8 abgegossen. Die Förderung der auf die Rinne 8 gegossenen Metallschmelze zum oberen Ende erfolgt in an sich bekannter Weise mittels einer elektroinduktiven Pumpeinrichtung 9· Durch diese Fördereinrichtung 9 wird die Metallschmelze zusätzlich auch erwärmt.

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Die elektroinduktive Fördereinrichtung 9 fördert nur metallisches Material, so daß nichtmetallische Einschlüsse, z.B. Oxide, Karbide sowie Nitride, nicht mit der Metallschmelze mitgefördert werden und im unteren Teil der Förderrinne 8 zurückbleiben. Auf der Rinne 8 kann die geförderte Schmelze wegen der dabei entstehenden großen Oberfläche besonders vorteilhaft be- oder entgast werden.

Vom oberen Ende der Förderrinne 8 kann die Metallschmelze durch eine Öffnung 10 in der Rinne in die darunter befindliche gekühlte Stranggußkokille 11 fließeii. Dabei wird die elektroinduktive Fördereinrichtung 9 so geregelt, daß immer nur so viel Metallschmelze auf der Förderrinne hochgepumpt wird, daß sich nur ein flacher Schmelzsumpf in der Stranggußkokille 11 ausbildet, wofür eine zusätzliche Beheizung des Schmelzsumpfes 12, z.B. mittels Plasmabrenner 15» zweckmäßig sein kann. Der Sinn dieser Maßnahmen besteht darin, die Schmelze in der Stranggußkokille 11 so abzukühlen, daß sich bei der Erstarrung keine Seigerungen im Block bilden. Allein durch eine intensive Kühlung der Stranggußkokille 11 kann dies nur unbefriedigend erreicht werden.

In dem Maß, wie von oben Metallschmelze in die Stranggußkokille 11 eingeführt wird, wird der erstarrte Block 13 nach unten durch eine gasdichte Schleuse l4 abgezogen.

Die in Fig. 2 dargestellte Gießanlage unterscheidet sich von der in Fig. 1 nur in der Stranggußvorrichtung, die mit horizontalem Strangabzug versehen ist gegenüber dem vertikalen Abzug des"Stranggußblocks bei der Anlage gemäß Fig. 1. Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen.

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Von der Förderrinne 8 gelangt die Schmelze über die Öffnung IO in einen darunter befindlichen Zwischenbehälter 16, der mit einer induktiven Heizeinrichtung 17 zum Warmhalten der in ihn hineinfließenden Schmelze versehen sein kann. Am Boden des Zwischenbehälters 16 ist eine seitliche Öffnung 18, durch die Schmelze in horizontaler Richtung in eine anschließende gekühlte Kokille 19 fließen kann. In der Kokille 19» die beim Stranggießen von Stahl vorzugsweise aus einem metallkeramischen Werkstoff, einem Cermet, z.B. der Zusammensetzung 60 $ Molybdänoxid, 40 $ Zirkoniumoxid, das noch etwa k bis 10 $ Kalzium- oder Magnesiumoxid enthalten kann, besteht, kühlt die Schmelze ab und erstarrt. Der Strang 20 wird durch eine Schleuse 21 von einer aus Walzen bestehenden Abzugsvorrichtung 22 horizontal aus dem druckdicht abgeschlossenen Raum 1 in waagerechter Richtung herausgezogen. Auch bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage erfolgt also das Abgießen der Schmelze bis zu deren Erstarrung in Form eines Strangs unter Luftabschluß in Vakuum oder unter Schutzgasatmosphäre.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen einmal darin, daß nicht wie bei den bisher bekannten Verfahren aus dem Schmelzaggregat abgegossen wird, wodurch dieses für die verhältnismäßig lange Zeit des Abgusses belegt wurde, sondern daß aus einem beheizten Z_wi_schenbehälter, nämlich der Pfanne 3» abgegossen wird. Das Schmelzaggregat, das nun nicht mehr für den langwierigen Abguß benötigt wird, kann somit intensiver für die reine Schmelzarbeit, für die es vorgesehen ist, verwendet werden. Ein weiterer Vorteil bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß auch die Ent- bzw. Begasung nicht mehr im Schmelzofen zu erfolgen braucht, sondern in der Pfanne 3 und ggf; auch anschließend während des Abgusses vorgenommen werden kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der praktisch ununterbrochenen Beheizung der Metallschmelze während der Ent- oder Begasung und auch während des Abgusses.

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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet darüberhinaus die Möglichkeit, die Metallschmelze von nichtmetallischen Einschlüssen bei der Förderung in die Stranggußkokille zu trennen. Schließlich kann auch nach die Möglichkeit des genau dosierten Abgießens der Metallschmelze in die Stranggußkokille erwähnt werden.

Die vorstehend genannten Vorteile sind durch bisher bekannte Verfahren insgesamt nicht erreichbar. Es lassen sich zwar durch verschiedene bekannte Anlagen einzelne Vorteile erzielen, jedoch nicht alle vorerwähnten zusammen. Das vorgeschlagene Verfahren stellt sich somit als eine "

den Stand der Technik bereichernde Erfindung dar.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen aus beheizten Behältern in Stranggußkokillen in einem gegen die Atmosphäre abschließbaren Raum, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum nach dem Einsetzen einer mit Metallschmelze gefüllten beheizbaren Pfanne evakuiert und das flüssige Metall aus der Pfanne auf eine ansteigende Rinne mit Ölektroinduktiver Heiz- und Fördereinrichtung dosiert zugeführt wird und vom oberen Ende der Rinne in einer solchen Menge in die Stranggußkokille fließt, daß sich ein flacher Schmelzsumpf in der Kokille ausbildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach abgeschlossener Entgasung der Metallschmelze in der Pfanne ein Inert- oder Reaktionsgas in den Raum eingeführt wird, bis der gewünschte Druck erreicht ist.

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