DE3338185C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stranggießen von Metall mit einer Durchlaufkokille ent­ sprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 6.

Es ist bereits ein Verfahren dieser Art zum Herstellen von Halbzeug aus einem Nichteisen-Metall durch Stranggießen mittels einer Durchlaufkokille bekannt, wobei durch Zuführung von Gas zwischen der Schmelze einerseits und der Heißkopf- bzw. Kokillenwandung andererseits ein stabiles Druckgaspolster als Trennschicht aufgebaut wird, wobei durch eine poröse Wand Gas mit einer Temperatur zugeleitet wird, die mindestens 100° C über der Raumtemperatur liegt (EP 00 35 958 A2).

Es ist ferner bereits ein Verfahren zum Stranggießen bekannt, bei dem dem Formhohlraum durch einen Ringschlitz Gas und Schmieröl zugeführt wird (US-PS 41 57 728).

Beim Gießen von Metall, wie Aluminium oder dergleichen, wird das geschmolzene Metall einem oben offenen Formhohlraum zugeführt, in dem eine teleskopartig verschiebbare Stützvorrichtung ange­ ordnet ist. Die Schmelze wird abgekühlt, während die Form und die Stützeinrichtung relativ zueinander in axialer Richtung des Formhohlraums bewegt werden, um einen Metallstrang zu bilden. Die Einfüllöffnung für die Metallschmelze hat einen kleineren Durchmesser als der Formhohlraum, so daß dessen innere Umfangs­ kante einen Überhang bildet. Die Metallschmelze wird kontinuier­ lich eingefüllt, wobei sich auf der Oberfläche ein Schmelz­ meniskus bildet, der in der Ebene der maximalen Divergenz in Berührung mit der Umfangswand des Formhohlraums gelangen kann. Deshalb hat der Metallstrang normalerweise einen Querschnitt, der einen divergent-konvergenten Umriß aufweist, der einen mittleren Umfangsbereich zwischen den Ebenen maximaler Divergenz und minimaler Konvergenz aufweist, dessen Umfangs­ umriß im wesentlichen dem Umriß des Formhohlraums im Bereich der Umfangswand entspricht. Ferner wird eine Tasche zwischen dem Meniskus und dem Überhang gebildet, in der keine Metall­ schmelze vorhanden ist. In diese Tasche wird bei dem erwähnten bekannten Verfahren durch einen ringförmigen Schlitz entlang dem Umfang des Überhangs Druckluft zugeführt (US-PS 41 57 728), so daß durch den Druckaufbau in der Tasche der Meniskus herab­ gedrückt wird, wodurch die Ebene der maximalen Divergenz, in der der Meniskus in Berührung mit der Innenwand gelangt, weiter herabgedrückt wird. Durch diesen Schlitz wird auch Öl in die Tasche eingeführt, oder direkt in die Tasche in einer Höhe eingeführt, die etwas unter dem Schlitz liegt, so daß das Öl als Schmiermittel für die Innenwand dient.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stranggießen von Metall wie Aluminium derart zu verbessern, daß der hergestellte Metallstrang eine geeignete Kornstruktur und möglichst gute Oberflächeneigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird deshalb gleichzeitig Schmieröl und Gas oder leicht verdampfbare Flüssigkeit durch das fluiddurchlässige Material gegenüber dem Übergangsbereich zugeführt. Während dieser Zufuhr von Öl und Gas erfolgt eine Kühlung des Metallkörpers durch Kühlmittel bei der relativen Bewegung der Kokille und der Stützeinrichtung zur Ausbildung des Metallstrangs. Durch die gleichzeitige Zufuhr von Schmieröl und Gas durch das fluiddurchlässige Material können verbesserte Oberflächeneigenschaften des fertiggestellten Metallstrangs erzielt werden. Wenn nur Gas allein durch das fluiddurchlässige Material eingegeben wird, ergeben sich dagegen pockennarbige Oberflächen-Unregelmäßigkeiten. Dies dürfte darauf zurückzu­ führen sein, daß in die Poren des fluiddurchlässigen Materials Metallschmelze eindringen kann, die sich dort verfestigt, wodurch die Oberfläche des daran vorbeibewegten Metallstrangs hinsichtlich ihrer Oberflächengüte durch entsprechende De­ formationen beeinträchtigt wird. Bei der gleichzeitigen Zufuhr von Schmieröl und Gas oder einer leicht verdampfenden Flüssigkeit werden dagegen die Poren auf der Innenwand des fluiddurchlässigen Materials durch das Schmieröl aus­ reichend ausgefüllt, so daß dabei durch das Schmieröl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften des fluiddurch­ lässigen Materials bewirkt wird, während dem Gas und/oder der leicht verdampfenden Flüssigkeit auch eine Schmiermittel­ funktion zukommt. Praktische Erfahrungen haben ferner gezeigt, daß nicht nur eine besonders glatte Oberfläche des fertigge­ stellten Metallstrangs erzielt werden kann, sondern auch eine gleichförmig feine innere Kornstruktur.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Das in der Zeichnung dargestellte Aus­ führungsbeispiel betrifft eine Anlage mit mehreren Gieß­ stationen. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Gießstation,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 3,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine teilweise auseinandergezogen dargestellte Schnittansicht der Gießstation,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 2,

Fig. 6 einen vergrößerten Teilschnitt der Gießstation im Bereich des gasdurch­ lässigen Rings,

Fig. 7 bis 10 ähnliche Schnittansichten, die abgewandelte Ausführungsbeispiele des Rings in Fig. 6 zeigen,

Fig. 11 eine perspektivische Teilansicht des Rings in Fig. 10,

Fig. 12 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Stützeinrichtung in der Gießstation,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Kappe in Fig. 12 von der Unterseite her,

Fig. 14 eine Schnittansicht der Stützeinrichtung in dem verriegelten Zustand der Kappe,

Fig. 15 eine Fig. 14 entsprechende Schnittansicht nach der Entriegelung der Kappe; und

Fig. 16 eine entsprechende Schnittansicht nach der Entfernung der Kappe.

Fig. 1 zeigt eine Gießstation 2 einer Gießanlage mit Kühlkasten und mehreren Gießstationen, die einen Heißkopf 4 zur Beschickung und eine Stützeinrichtung 8 für einen länglichen Barren 10 aufweist, der fortschreitend in der Station ausgeformt wird. Die Gießvorrichtung enthält ferner einen großen Kasten 12 mit einer entsprechend groß ausgebildeten Kammer 14 für die Zirkulation eines Kühlmittels wie Kühlwasser durch die betreffende Gießstation. Der Kasten 12 hat in seinem Boden 18 gleich ausgebildete Öffnungen 16, deren Anzahl und Anordnung der Gießstation entspricht, sowie gleich ausgebildete Öffnungen 20 in der Oberseite davon, die in vertikaler Richtung mit den unteren Öffnungen 16 des Kastens fluchten und kleiner als diese sind. Die oberen Öffnungen 20 weisen eine Ringnut 40 (Fig. 3) entlang der inneren Umfangskante auf. Die vertikale Wand davon ist ebenfalls mit einer Ringnut am Boden davon versehen, um eine Ringschulter 42 zu bilden. Die unteren Öffnungen 16 weisen einen Satz von Gewindebohrungen 24 (Fig. 4) auf, die entlang dem Umfang davon in einem Abstand angeordnet sind, um eine noch zu erläuternde Befestigung zu ermöglichen. Ein weiterer Satz von Gewindebohrungen 26 (Fig. 5) ist in radialer Richtung versetzt davon vorgesehen, die zum Anschluß von Leitungen für die Zufuhr von Luft und Schmieröl vorgesehen sind, wie ebenfalls noch näher erläutert werden soll.

Der Heißkopf 4 enthält eine Pfanne 32 für Metallschmelze, die einen Satz von Öffnungen 34 aufweist, welche zur Halterung einer gleichen Anzahl von isolierenden hitzebeständigen Überlaufstutzen 28 dienen. Die Öffnungen haben einen kleineren Durchmesser als die entsprechenden oberen Öffnungen des Kastens und fluchten mit diesem. Sie sind derart bemessen, daß darin die Überlaufstutzen gleitend verschiebbar sind. Jeder Überlaufstutzen weist eine sich verjüngende Bohrung 36 und eine zylindrische äußere Ausbildung auf, in deren mittlerem Bereich ein Flansch ausgebildet ist. Der Flansch 38 ist derart ausgebildet, daß er in die Öffnung 20 des Kastens paßt. Wenn die Pfanne 32 angeordnet ist, werden die Überlaufstutzen daran angeordnet, indem sie durch die betreffenden unteren Öffnungen 16 des Kastens und dann in die entsprechende obere Öffnung 20 davon eingesetzt werden. Beim Durchtritt durch die Öffnungen 20 erfolgt ein Eingriff mit den Öffnungen 34 der Pfanne. Der Flansch 38 wird in die Öffnungen derart eingesetzt, daß nur der Bodenteil 28′ des Überlaufstutzens in die Kammer vorragt.

Jede Gießstation enthält ferner eine Gießform 30, die durch die untere Öffnung 16 des Bodens eingesetzt wird. Die Form wird in Anlage mit der Oberseite 22 des Kastens gebracht und zwischen den herabragenden Teilen 28′ der Über­ laufstutzen und den Ringnuten 40, 42. Bei einer derartigen Anordnung erfolgt eine Abdichtung mit der Oberseite des Kastens, und der Flansch 38 des Überlaufstutzens wird in der Öffnung 20 des Kastens gehaltert. Es erfolgt auch ein Eingriff mit der Unterseite des Kastens, so daß auch hier eine Abdichtung erfolgt, wie noch näher erläutert werden soll. Die Schraubkappen 44 dienen zur Befestigung der Form unter Verwendung der Gewindebohrungen 24 entlang der Öffnung 16.

Jede Form 30 (Fig. 4) enthält eine tiefen metallischen Gießring 46 mit einer zylindrischen Innenwand, einen flacheren, aber innen ähnlich ausgebildeten Zufuhrring 48 aus Graphit mit einem etwas kleineren Innendurchmesser, einen relativ flachen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden oberen Ring 30 mit einer zylindrischen Innenwand, der aus isolierendem hitzebeständigen Material besteht, einen Haltering 52 zwischen den Ringen 46 und 50, sowie einen Befestigungsring 54 mit einem breiten Flansch, der in den Gießring 46 eingesetzt wird, um einen Kühlkanal 56 (Fig. 3) dazwischen zu begrenzen, wie noch näher erläutert werden soll. Der Gießring 46 weist eine Ringnut 58 auf der Oberseite davon und auf der Unterseite eine schmale und flachere Ringnut 60 entlang dem Innenumfang auf. Die vertikale Wand der breiteren Ringnut 58 ist auf der Oberseite davon mit einem Gewinde versehen. Nach dem Einsetzen des Zufuhrrings 48 und des oberen Rings 50 in die Ringnuten 60 und 58 in dieser Reihenfolge, wird der Haltering 52 in eine äußere Ringnut 62 auf der Oberseite des oberen Rings 50 aufgeschraubt, um die Anordnung zusammenzuhalten. Ferner ist eine schmalere äußere Ringnut 64 auf der Oberseite des Gießrings, eine Ringnut 66 entlang der Kante und eine Ringnut 68 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt auf der Oberseite des Rings unmittelbar innerhalb der Ringnut 64 vorgesehen. Zwei O-Ringe 69 und 70 aus elastomerem Material sind in die betreffenden Nuten eingesetzt, um zwischen der Oberseite des Gießrings und der anliegenden Oberfläche der Ringnut 40 auf der Oberseite des Kastens einerseits abzudichten und andererseits zwischen der Kante der Ringnut 64 des Rings 46 und der Schulter 42 des Kastens. Der obere Ring 50 mit dem kleineren Durchmesser ist gleitend verschiebbar um den Überlaufstutzen angeordnet und bildet zusammen mit dem Boden des Überlaufstutzens einen weiten Überhang 71 direkt über dem Zufuhrring. Der obere Ring und der Haltering stoßen jedoch normalerweise nicht gegen die Oberseite des Kastens an.

Am Boden hat der Gießring eine Umfangsnut 72, deren vertikale Wand 74 radial etwas vergrößert in Höhen über denjenigen ist, welche dem Boden der Kammer 14 entsprechen, wenn die Form eingesetzt ist. Die Oberseite der Schulter 74 der Ringnut ist um den Ring 46 in einer Höhe angeordnet, welche die Abgabe eines Vorhangs aus Kühlmittel auf den aus der Kammer austretenden Barren ermöglicht. Auf der Oberseite ist ferner eine gewölbte Ausnehmung 76 vorgesehen, die kurz vor dem Innenumfang des Rings endet. Auf der Unterseite weist die Abstufung eine flache, in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung 78 auf, die eine Anzahl von Öffnungen 80 in der äußeren Umfangswand besitzt, die mit der äußeren Umfangsfläche des Rings in Verbindung stehen.

Ein Befestigungsring 54 (Fig. 3) hat einen größeren Durchmesser als die Öffnung 16 des Kastens, hat aber eine tiefe äußere Umfangsnut 82 um die Oberseite, so daß die Oberseite in die Schulter 74 des Gießrings eingeschoben werden kann, wenn der verbleibende Flansch 84 des Befestigungsrings gegen den Boden des Kastens anliegt. Fluchtende Öffnungen 86 und 88 in dem Flansch beziehungsweise dem Boden des Gießrings ermöglichen die Verwendung von Schraubkappen 90 zur Befestigung der Ringe aneinander, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Ferner ist eine schwalbenschwanzförmige Ringnut 92 in dem Flansch des Befestigungsrings an dem Radius der Verbindung zwischen dem Gießring und der Öffnung 16 des Kastens vorgesehen, um einen abdichtenden O-Ring 94 aufzunehmen.

Der Befestigungsring 54 hat ferner zusätzliche Öffnungen 108 in dem Flansch 84, die symmetrisch in einem Abstand entlang dem Außenteil des Flanschs angeordnet sind, um mit den Gewindebohrungen 24 am Boden des Kastens zu fluchten. Wenn die Form 30 in den Kasten eingeschoben ist, werden die Schraubkappen 44 durch die Öffnungen 108 eingesetzt und in die Öffnungen 24 eingeschraubt, um eine Halterung an dem Kasten zu erzielen.

Auf seiner Oberseite hat der Befestigungsring 54 eine Abrundung entsprechend derjenigen der Ausnehmung 76 der Schulter in dem Ring 46, hat aber einen kleineren Radius als die Ausnehmung, so daß eine gewölbte Fortsetzung 56′ des Ringkanals 56 zwischen den beiden Ringen bei den Ringnuten 82, 72 gebildet wird. Der Befestigungsring hat ferner eine Ausnehmung entlang dem Innenumfang, um eine leicht konische Ausnehmung 96 um den oberen Endteil zu bilden, welcher zu einer Ausnehmung 98 mit einem größeren Durchmesser vorragt. Die Ausnehmung 96 hat einen größeren Innendurchmesser als die abgerundete Oberseite des Rings, so daß beim Austritt von Kühlmittel durch den Kanal 56, 56′ ein freier Austritt auf den Barren zwischen der verbleibenden Lippe 100 und dem Vorsprung 102 der betreffenden Ringe 46, 54 erfolgt. Die Ausnehmung 98 hat eine Anzahl von symmetrisch winkelig getrennten Ringen 104, die als Führungen für die Kappe 106 der Stützeinrichtung dienen, wie noch näher erläutert werden soll.

Es sind ferner vier symmetrisch versetzte Paare von zusammenarbeitenden Strömungskanälen 110 und 112 (Fig. 5) in den Ringen 54 beziehungsweise 56 vorgesehen, die einzeln miteinander von einem Ring zum anderen verbunden sind, um Luft beziehungsweise Schmiermittel den zwei Umfangsnuten 114 und 116 in der vertikalen Wand der Ringnut 60 des Rings zuzuführen. Zu den betreffenden Paaren von Kanälen erfolgt eine Zufuhr durch eine entsprechende Anzahl von radial nach außen gerichteten Öffnungen 118 in dem Mundstück der Öffnung 16 des Kastens, zu denen eine Zufuhr durch die Gewindebohrungen 26 in dem Boden des Kastens erfolgt. Jeder Kanal 110 in dem Ring 54 weist eine radial nach innen gerichtete Öffnung 120 in der äußeren Umfangskante des Flanschs 84 auf, welche an deren innerem Ende mit einer vertikalen Öffnung 122 in der anstoßenden Stirnfläche des Flanschs steht. Jeder Kanal 112 in dem Ring 46 weist eine vertikal nach oben gerichtete Öffnung 124 in dem Boden des Rings auf, welche mit einer schräg nach innen gerichteten Öffnung 126 oder 126′ in der Außenfläche steht. Jede zweite schräg verlaufende Öffnung 126 endet in der Nut 114, während die restlichen Öffnungen 126′ in der Nut 116 enden. Im übrigen sind die entsprechenden Paare von Kanälen 110, 112 entsprechend ausgebildet, indem die Öffnungen 118 und 120 in dem Kasten und Flansch des Rings 54 durch fluchtende vertikale Öffnungen 128 und 130 in dem Boden des Kastens beziehungsweise der Anlagefläche des Flanschs verbunden sind. Die Öffnungen 122 und 124 in dem Flansch und Ring 46 fluchten miteinander durch die Oberfläche des Flanschs. Die Öffnungen 118, 120, 126 und 126′ sind an ihren Mundstücken mit Anschlußstücken versehen. Wenn eine teleskopartige Verschiebung der Form 30 in dem Kasten erfolgt, gelangt ein der betreffenden Öffnung 26 in dem Kasten zugeführtes Fluid durch die betreffenden Paare von Kanälen 110, 112 entweder zu der Nut 114 oder zu der Nut 116, jenachdem, um welches Ende des Kanals 112 in dem Ring 46 es sich handelt.

Ein Zufuhrschlauch 134, der mit einem Gewindenippel 136 in jede der Öffnungen 26 verbunden ist, dient zur Zufuhr des betreffenden Fluids. Die Öffnungen 130 und 122 weisen eine Gegenbohrung an der Stirnfläche des Flanschs 84 auf, um zwei O-Ringe 132 aufzunehmen, die zur Abdichtung der Verbindungsstellen zwischen den Öffnungen 128, 130 und 122, 124 dienen.

Wie aus den Fig. 1, 5 und 6 ersichtlich ist, verteilt sich die aus dem Überlaufstutzen 28 austretende Metallschmelze in eine metallische Masse, deren Meniskus 140 die Tendenz zeigt, die Umfangswand 142 des Hohlraums 143 der Form 30 in der Ebene maximaler Divergenz des Metalls zu berühren. Die metallische Masse hat ferner einen divergent-konvergenten Querschnittsumriß zwischen der Oberseite und der Unterseite des Formhohlraums, wobei der mittlere Übergangsbereich 144 davon zwischen den Ebenen maximaler Divergenz und minimaler Konvergenz einen Umfangsumriß aufweist, der im wesentlichen dem Umfangsumriß des Formhohlraums der Umfangswand 142 des Formhohlraums entspricht. Zwischen dem Meniskus 140 der Schmelze und der durch die Wände 71, 142 des Formhohlraums an dem Übergang 71 der Öffnung 20 gebildeten Ecke ist eine Tasche 146 vorgesehen, die nicht durch die Metallschmelze ausgebildet ist. Beim bekannten Stand der Technik wird der Oberseite dieser Tasche Druckluft zugeführt und die Druckerhöhung in der Tasche, also innerhalb des Formhohlraums, wurde derart gesteuert, daß eine hülsenförmige Gasströmung 148 erzeugt wurde, die um die metallische Masse entlang dem Umfang des Formhohlraums nach unten strömt, wenn ideale Bedingungen in der Tasche aufrecht­ erhalten werden können. Gemäß der Erfindung wird dagegen Druckluft oder ein sonstiges Druckgas in die außerhalb des Formhohlraums vorgesehene Nut 114 gepumpt und eine Einrichtung wie der Graphitring 48 ist zwischen der Nut und dem Umfang des Formhohlraums vorgesehen, um die Druckluftströmung in eine hülsenförmige Druckluftströmung 148 entlang der Innenwand 142 des Rings umzuwandeln, wenn aus dem Ring Druckluft in den Formhohlraum austritt. In dem Graphitring erfolgt eine derartige Verteilung und eine Druckverringerung der Druckluft, daß sie in den Formhohlraum angrenzend an die Ebene maximaler Divergenz eingeleitet wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Druckluft kann in den Formhohlraum gegenüber der Stelle des mittleren Übergangsbereiches 144 selbst in den Formhohlraum eingeleitet werden, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, so daß die hülsenförmige Druckluftströmung direkt an der Stelle erzeugt wird, an der sie benötigt wird, unabhängig von den in der Tasche vorhandenen Bedingungen.

In die obere Ringnut 116 wird Schmieröl gepumpt und der Tasche 146 über den oberen Endteil des Zufuhrrings 48 zugeführt.

Die Nuten 114 und 116 weisen eine symmetrische Anordnung mit einem vertikalen Abstand voneinander und von den Bodenteilen der Ringnuten 58 und 60 des Rings 46 auf. Druckluft und Öl werden gemeinsam in die Nuten bei einem Druck von etwa 1,4 bis 2,1 kg/cm² (20 bis 30 psi) gepumpt. Der Graphit­ ring besteht aus einem geformten, sehr feinkörnigen, im wesentlichen fehlerlosen Graphitmaterial mit hoher Festigkeit, wie beispielsweise ATJ-Graphit der Firma Union Carbide Corporation. Vorzugsweise ist der Graphitring poliert und hat eine hohe thermische Leitfähigkeit.

In Fig. 1 bis 6 werden Druckluft und Öl den Ringnuten 114, 116 im Bereich des Außenumfangs des Zufuhrrings 48 aus Graphit zugeführt. In Fig. 7 ist ein Graphitring 151 vorgesehen, der Zufuhröffnungen 150 und 152 in seinem Außenumfang aufweist, die mit den Nuten 114 und 116 in Verbindung stehen und sich in radialer Richtung nach innen erstrecken, aber kurz vor der inneren Umfangswand 142 des Rings enden. In dieser Weise werden Druckluft und Öl an Stellen innerhalb des Körpers des Graphitrings zugeführt, von wo sie durch die innere Umfangsfläche des Graphitrings entlang Bogenlinien mit geringerem Radius diffundieren können.

Gewünschtenfalls können die Zufuhröffnungen geneigt zu der horizontalen Richtung angeordnet sein, wie die Zufuhröffnungen 154 und 156 bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8, wobei die Kanäle nach oben beginnend neben den Nuten 114 und 116 geneigt sind und ebenfalls kurz vor der inneren Umfangswand 142 des Graphitrings 157 enden. Ferner muß je nach der Stelle des mittleren Übergangsbereiches 144 des Metalls Öl und Druckluft nicht in der bisher beschriebenen Zufuhrverteilung zugeführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 wird das Öl der unteren Ringnut 114 zugeführt und stark nach oben ansteigende Öffnungen 158 in dem Graphitring 159 werden dazu verwandt, das Öl in eine Höhe zu führen, in der es über die Öffnungen 160 für die Druckluft gelangt, so daß es sich in der Höhe entsprechend der Tasche des Formhohlraums befindet. Dabei wird die Druckluft der oberen Ringnut 116 zugeführt, aus der die Druckluft in die Öffnungen 160 gelangt.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 10 und 11 wird die Druckluft einer Ringnut 162 entlang dem Außenumfang des Graphitrings 164 selbst zugeführt, und das Öl wird einer höherliegenden Ringnut 166 zugeführt, die einen aus Fig. 10 und 11 ersichtlichen Ansatzkanal 168 aufweist, der sich etwas nach unten erstreckt. Der Boden des oberen Rings 50′ bildet eine Ringnut 170, in die der Graphitring eingesetzt ist, der am oberen Ende einen seitlichen Vorsprung aufweist, auf dessen Unterseite eine gewölbte Ringnut 174 ausgebildet ist. Die Ausnehmung der Ringnut 174 liegt etwas vor dem vorderen Ende des Ansatzkanals 168 der Nut 166. Deshalb gelangt bei diesem Ausführungsbeispiel Öl in die Oberseite der Tasche 146 am Überhang selbst, sowie in die Seite der Tasche, wie bei den früheren Ausführungsbeispielen. Die Ausbildung der nach oben gewölbten Fläche der Ringnut 174 für das Öl trägt auch dazu bei, mehr Öldampf auf der Oberseite der Tasche einzuschließen, um den Kühleffekt an dieser Stelle zu erhöhen.

Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann das Schmieröl, das einer der beiden Ringnuten 116 und 166 zugeführt wird, in einer leicht verdampfenden Trägerflüssigkeit wie Alkohol suspendiert werden, wobei die in dem Graphitring während des Gießvorgangs erzeugte Wärme die Trägerflüssigkeit beim Durchtritt zu dem Innenumfang des Rings verdampft. Der Dampf der Trägerflüssigkeit wird dann Bestandteil des Rings um die metallische Masse und kann das normalerweise den Ringnuten 114 und 162 zugeführten Druckgas vollständig ersetzen, so daß keine Gaszufuhr erforderlich ist. Wahlweise oder zusätzlich kann der Dampf der Trägerflüssigkeit dazu verwandt werden, den Gas-Dampfzustand in dem Ringraum zu ändern, und/oder die Kühlung der metallischen Masse von der Oberseite zu erhöhen.

Die Fig. 12 bis 16 zeigen, daß jede Kappe 106 der Stützeinrichtung 8 in Fig. 1 auf einem Basisteil 176 abgestützt wird und mit der Oberseite 178 des Basisteils in Eingriff steht, damit innerhalb gewisser Grenzen eine seitliche Verschiebung des Basisteils möglich ist, wenn die Stützeinrichtung in den Formhohlraum 30 vorgeschoben wird. Das obere Ende des Basisteils ist hohl ausgebildet und hat einen sich verjüngenden Halsteil 180 entlang dem Boden davon. Auf der Oberseite ist ferner eine Ringnut 182 um die Oberfläche 184 gebildet. In der Oberfläche ist eine Verriegelungsöffnung 186 ausgebildet, die zu der Bohrung 188 der Oberseite am Umfang davon geöffnet ist. Die Öffnung 186 hat einen kreisförmigen Hauptabschnitt 190 am Umfang der Bohrung und einen angrenzenden kreisförmigen Seitenabschnitt 192 radial innerhalb davon, dessen Zentrum auf der vertikalen Achse des Basisteils liegt.

Die Oberseite 193 der Kappe ist zylindrisch ausgebildet und derart ausgebildet, daß sie in die Bohrung des Rings 46 vorgeschoben werden kann. Der Bodenteil 194 der Kappe ist vergrößert und gelangt nur bei Verschiebung in den Kreis der Rippen 104 an den Befestigungsring 54. Es ist eine Schulter 196 zwischen den beiden Teilen der Kappe vorgesehen, die sich radial nach außen und nach unten davon mit derselben Neigung wie die Bodenteile 104′ der Rippen verjüngen. Die Schulter 196 ist ebenso in einer solchen Höhe auf der Kappe angeordnet, daß sie mit den Bodenteilen 104′ der Rippen in Eingriff gelangt, bevor die Oberseite der Kappe in den Gießring eintritt, so daß gewährleistet ist, daß die Kappe mit dem Ring ausgerichtet ist, bevor sie in diesem verschoben wird.

Die Kappe ist ferner mit einer breiten Ringnut 198 in der Bodenfläche 200 versehen, welche derart angeordnet ist, daß sie mit der Ringnut 182 auf der Oberseite 178 des Basisteils 176 fluchtet, wenn die beiden Glieder koaxial zueinander sind. Im Zentrum der Oberfläche 200 ist ein geflanschtes Verriegelungsglied 202 vorgesehen, das derart im Flanschbereich 204 ausgebildet ist, daß es in den Hauptabschnitt 190 der Öffnung 186 im Basisteil eingeführt werden kann. Der Flansch ist ausreichend unter der Bodenoberfläche der Kappe vorgesehen, um einen gleitenden Eingriff mit der Unterseite 208 der Oberseite 178 des Basisteils zu ermöglichen, wenn die Oberflächen 200, 184 der Kappe und des Basisteils in Eingriff gelangen und die Kappe seitlich nach innen relativ zu dem Basisteil verschoben wird, um einen Eingriff zur Verhinderung einer axialen Verschiebung zu ermöglichen, wie noch näher erläutert werden soll. Der Schaft 206 des Verriegelungsglieds ist derart bemessen, daß er in den Seitenabschnitt 192 paßt, wenn die Kappe entsprechend verschoben wird.

Außer der Kappe 106 und dem Basisteil 176 enthält die Stützeinrichtung 8 einen Ring 210, welcher derart bemessen ist, daß er gleitend um die Oberseite des Basisteils in dessen Ringnut 182 angreift. Wenn der Ring sich in dieser Lage befindet, steht er aufgrund entsprechend gewählter Abmessungen über die Oberfläche 184 des Basisteils vor und paßt in die Ringnut 198 der Kappe, wenn die Kappe auf die Oberfläche 184 des Basisteils koaxial aufgesetzt ist. Der Ring 210 ist ferner derart ausgebildet, daß er in die Nut fluchtend mit der Oberfläche 200 der Kappe angehoben werden kann, wie noch näher erläutert werden soll. Die Nut 198 ist hinsichtlich der Breite gegenüber dem Ring ausreichend groß ausgebildet, so daß beim Absetzen der Kappe auf den Basisteil und nach der Ausrichtung des Rings mit der Ringnut die Kappe seitlich zu dem Ring verschiebbar ist, um eine Ausrichtung mit dem Gießring in der erwähnten Art zu ermöglichen. Es ist jedoch eine Stelle vorhanden, an der die Kappe und der Ring aneinander anstoßen, welche Stelle vor derjenigen liegt, an der das Verriegelungsglied in die vertikale Ausrichtung mit dem Hauptabschnitt 192 der Öffnung 186 in der Oberseite des Basisteils gelangt.

Die Stützeinrichtung 8 wird zusammengebaut, indem der Ring 210 in die Ringnut 198 der Kappe gesetzt wird, das Verriegelungsglied 202 in die Öffnung 186 des Basisteils gesetzt wird, und nach dem Absetzen der Kappe auf die Oberseite des Basisteils eine seitliche Verschiebung erfolgt, damit der Schaft 206 des Verriegelungsglieds in den Seitenabschnitt 192 der Verriegelungsöffnung eingreift. Der Ring wird dann freigegeben, so daß er an der Schulter 212 der Ringnut 182 angreift, wie in Fig. 14 dargestellt ist. In diesem Zustand sind die Kappe und der Basisteil gegen eine relative axiale Verschiebung verriegelt, aber die Kappe kann seitlich zu dem Basisteil auf dessen Oberfläche 184 gleiten, innerhalb der durch den losen Eingriff zwischen dem Ring 210 und der Ringnut 198 vorgegebenen Grenzen.

Wenn die Kappe entfernt werden soll und beispielsweise durch eine Kappe unterschiedlicher Größe ersetzt werden soll, wird der Ring 210 in die Nut 198 angehoben und die Kappe wird zum Ausrichten mit dem Hauptabschnitt 190 der Öffnung 186 verschoben, so daß sie von dem Basisteil abgehoben werden kann, wie aus Fig. 15 und 16 ersichtlich ist.

Die Erfindung ist auf das Gießen von Brammen mit an sich beliebigen Querschnittsformen wie beispielsweise kreisförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnittsformen anwendbar. Ferner ist sie sowohl auf vertikale als auch auf horizontale Gießverfahren anwendbar, einschließlich auf kontinuierliche Stranggießverfahren. Ferner wird nur ein einziger Nippel 136 und Kanal 110, 112 für jedes Fluid benötigt.

Durch die Erfindung soll es insbesondere ermöglicht werden, eine Bramme aus Aluminium herzustellen, die bei der Weiterverarbeitung gut extruierbar ist. Eine derartige Bramme muß eine glatte Oberfläche und eine feine Kornstruktur aufweisen. Dies bedeutet, daß es beim Abkühlen der Metallschmelze und beim Entstehen der Kristallstruktur des Metalls wünschenswert ist, daß die Kristalle gleichachsige Kügelchen anstelle von langen nadelförmigen Kristallgefügen bilden, die entlang dem Radius der Bramme orientiert sind. Eine Bramme mit einem kugelförmigen Kristallgefüge und glatter Oberfläche hat eine gute Fließfähigkeit bei der Extrusion und weist verbesserte Eloxierungseigenschaften auf.

Claims (12)

1. Verfahren zum Stranggießen von Metall in einer Durchlaufkokille mit einer Kühleinrichtung, wobei eine Stützvorrichtung teleskopartig in dem Austrittsende der Kokille verschoben wird, die eine Öffnung (36) am anderen Ende aufweist, deren Durchmesser kleiner ist als die Umfangswand (142) des Formhohlraums, so daß die innere Umfangskante der Öffnung einen Überhang (71) bildet, wobei in die Öffnung kontinuierlich Metallschmelze eingefüllt wird, die sich entlang der Innenumfangskante des Überhangs ausbreitet, wobei in der Kokille ein Metallstrang aus Metallschmelze gebildet wird, dessen Querschnitt zwischen der Oberseite und der Unterseite des Formhohlraums eine divergent/konvergente Umrißlinie aufweist, wodurch ein mittlerer Übergangsbereich zwischen den Ebenen mit maximaler Divergenz und minimaler Konvergenz gebildet wird, der dem Umriß des Formhohlraums an dessen Umfangswand (142) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen den Metallstrang umgebenden, in der Umfangswand (142) des Formhohlraums unterhalb des Überhangs (71) angeordneten Zufuhrring (48), der den Übergangsbereich (144) umgibt und fluiddurchlässig ist, gleichzeitig Schmieröl (von 116) und Gas oder eine leicht verdampfbare Flüssigkeit (von 114) unter Überdruck durchgeleitet wird, so daß das Schmieröl und das zusätzliche Fluid in den Formhohlraum (143) an Stellen der inneren Umfangswand (142) gegenüber dem Übergangsbereich (144) eintritt, daß gleichzeitig der sich ausbildende Metallstrang unterhalb des Übergangsbereichs (144) gekühlt wird und eine Relativbewegung zwischen der Kokille und der Sützvorrichtung (8) zur Verlängerung des Metallstrangs durchgeführt wird, wobei die Umfangswand der Kokille zusammen mit dem Überhang den geschmolzenen Metallkörper in einen diesen umgebenden Eckenbereich (146) des Formhohlraums einschließt, und daß das um den Übergangsbereich (134) austretende Fluid weg von dem geschlossenen Eckenbereich des Formhohlraums zu dessen Auslaßende (100) strömt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stelle (100) unterhalb der Ebene mit minimaler Konvergenz eine Fluidströmung zum Kühlen des Metall­ strangs zugeführt wird, und daß der Teil des Metallstrangs zwischen dieser Stelle (100) und dem fluiddurchlässigen Bereich der Umfangswand (142) von einem Wandteil umgeben wird, der für dieses Fluid undurchlässig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmieröl und das Gas an in Höhenrichtung voneinander beab­ standeten Stellen (116, 114) dem fluiddurchlässigen Bereich der Umfangswand unter Überdruck zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fluiddurchlässige Zufuhrring (48) den Metallstrang aus Metallschmelze (138) in einer derartigen Höhe umgibt, daß der an den Überhang (71) angrenzende Teil des Metallstrangs ebenfalls durch den fluiddurchlässigen Zufuhrring (48) umgeben ist, und daß das Öl angrenzend an den Überhang (71) und Gas angrenzend an die Ebene mit minimaler Konvergenz dem Zufuhrring unter Überdruck zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fluiddurchlässige Zufuhrring (164) sich in eine Höhe bis oberhalb des Überhangs (71) erstreckt und einen nach innen gerichteten, einen Teil des Überhangs begrenzenden Vorsprung aufweist, und daß das Öl von der Oberseite des dadurch begrenzten Eckenbereichs am Überhang unter Überdruck zugeführt wird (Fig. 10 und 11).

6. Einrichtung zum Stranggießen von Metall mit einer Durch­ laufkokille, in deren Auslaßende eine Stützvorrichtung teleskopartig einführbar ist, mit einer Einfüllöffnung für geschmolzenes Metall, deren Durchmesser kleiner als die Umfangswand des Formhohlraums ist, so daß die innere Umfangskante der Öffnung bezüglich der Wand einen Überhang bildet, wobei der Öffnung kontinuierlich Metallschmelze zuführbar ist, die sich über die innere Umfangskante der Öffnung ausbreitet und in dem Formhohlraum einen Metall­ strang bildet, dessen Querschnitt einen divergent/konvergenten Umriß aufweist, der einen mittleren Übergangsbereich (144) zwischen den Ebenen maximaler Divergenz und minimaler Konvergenz aufweist, dessen Umfangsumriß im wesentlichen dem Umriß des Formhohlraums im Bereich der Umfangswand entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangswand (142) des Formhohlraums unterhalb des Überhangs (71) ein Zufuhrring (48) aus Graphit oder graphitartigem Material angeordnet ist, der den Übergangsbereich (144) umgibt und aus einem massiven, aber fluiddurchlässigen Material be­ steht, daß eine Zufuhreinrichtung (114, 116) für eine gleich­ zeitige Zufuhr unter Überdruck von Schmieröl und Gas oder einer leicht verdampfenden Flüssigkeit durch den Zufuhr­ ring (48) vorgesehen ist, durch den das Schmieröl und das zusätzliche Fluid in den Formhohlraum (143) an Stellen auf der Umfangswand (142) gegenüber dem Übergangsbereich (144) gelangt, während die Kokille und die Stützeinrichtung (8) zur Verlängerung des sich ausbildenden Metallstrangs relativ zueinander bewegt werden, daß eine Kühleinrichtung (56, 56′) zum Kühlen des Metallstrangs an Stellen (100) unterhalb des Übergangsbereichs (144) vorgesehen ist, derart, daß während der Kühlung das Schmieröl und das zusätzliche Fluid in den Formhohlraum zu den Stellen auf der inneren Umfangswand gegenüber dem Übergangsbereich (144) zuführbar sind, daß die Umfangswand (142) des Formhohl­ raums an den Überhang (71) angrenzt, so daß der Metallkörper aus Metallschmelze direkt angrenzend an den Überhang durch einen geschlossenen Eckenbereich (146) des Formhohlraums umgeben ist, und daß das um den Übergangsbereich (144) zugeführte Fluid hülsenförmig weg von dem abgeschlossenen Eckenbereich (146) zu dem Austrittsende des Formhohlraums strömt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrstelle der Zufuhreinrichtung (116) für Öl getrennt von und über der Zufuhrstelle der Zufuhreinrichtung (114) für Gas angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zufuhrring (48) mit seinem oberen Bereich auch den Teil des Metallstrangs aus Metall­ schmelze (138) umgibt, der an den Überhang (71) angrenzt, und daß die Zufuhrstelle der Zufuhrein­ richtung (116) für Öl angrenzend an den Überhang (71) und die Zufuhrstelle der Zufuhreinrichtung (114) für Gas angrenzend an die Ebene mit minimaler Konvergenz angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der fluiddurchlässige Zufuhrring (164) sich in eine Höhe bis oberhalb des Überhangs (71) erstreckt und einen nach innen gerichteten, einen Teil des Überhangs begrenzenden Vorsprung aufweist, und daß die Zufuhrstelle der Zufuhreinrichtung (166) für Öl in einen zu dem Vorsprung weisenden, nach unten geneigten Ansatzkanal (168) mündet (Fig. 10 und 11).

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlmittelleitung (56, 56′) zur Zufuhr von Kühlmittel zum Kühlen des Metallstrangs an einer Stelle (100) unterhalb der Ebene mit minimaler Konvergenz angeordnet ist, und daß der Teil des Metall­ strangs zwischen dieser Stelle (100) und dem fluid­ durchlässigen Bereich der Umfangswand (142) von einem für das Kühlmittel undurchlässigen Wandteil umgeben ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des fluiddurchlässigen Bereichs der Umfangswand (142) kleiner als der Innendurchmesser des für das Kühlmittel undurchlässigen Wandteils über der Stelle (100) ausgebildet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß entlang dem Außenumfang des fluid­ durchlässigen Zufuhrrings (48; 164) zwei übereinander angeordnete Umfangsnuten (116, 114; 166, 162) vorgesehen sind, und daß an die beiden Umfangsnuten jeweils eine der beiden Zufuhreinrichtungen angeschlossen ist.