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Verfahren zum stetigen Gießen von Metallsträngen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum stetigen Gießen von Metallsträngen aus Legierungen, die zur Bildung
von Wärmerissen und Sehgerungen neigen.
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Bei den bekannten Vorschlägen zurr stetigen Gießen von Metallen, die
zum Erfolg geführt haben, sind in den letzten Jähren zwei verschiedene Entwicklungsrichtungen
zu erkennen, die sich im wesentlichen durch die Art des Wärmeentzuges. aus dem Gießgut
unterscheiden. Bei der ersteren Entwicklungsrichtung wird eine verhältnismäßig lange
gekühlte Gießform verwendet, in der das Gießgut, ehe es aus der Form austritt, völlig
erstarrt. Der Wärmeentzug erfolgt hierbei im wesentlichen durch die Innnenwand der
Gießform, d. h. also in einer senkrecht zur Achse des Stranges stehenden Richtung.
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Der zweite Weg der Entwicklung ergab .sich aus der Absicht, die Wärmeabführung
in einer Richtung parallel zur Achse des Stranges vorzunehmen. Zu diesem Zweck wurden
verhältnismäßig kurze Gießformen eingeführt, in denen nur die Randzonen des Gießgutes
erstarren, so daß der aus der Form austretende Strang aus einer erstarrten Randkruste
mit noch flüssigem Kern besteht.
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Beide Verfahren, die ;sich also einerseits der langen und andererseits
der kurzen Gießform bedienen, haben ihre Vor- und Nachteile. Es ist ohne weiteres
einleuchtend, daß bei der in der kurzen Gießform stattfindenden. Wärmeabführung
in der
Fortibewegutigs'richtung .,des -Stranges eine Erstarrung
stattfindet, die gewissermaßen in übereinanderliegenden, waagerechten Schichten
erfolgt. Werden also in dieser Weise Legierungen vergossen, die gewöhnlich zum -Seigern
neigen, dann wird dem Gießgut keine Möglichkeit zurr Seigern 'gegeben und, der erstarrte
Strang zeigt über seiften' ganzen Querschnitt keine oder nur geringe Konzentrationsunterschiede.
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Bei Anwendung der langen Kokille dagegen, bei welcher der Wärmeentzug
senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Stranges erfolgt, körinidn sich beim Gießen
von Legierungen, die zum Seigern neigen, die beim sonst üblichen Gießen in unten
geschlossenen Kokillen auftretenden Erscheinungen auch zeigen, nämlich merkbare
Konzentrationsunterschiede zwischen den Randzonen und der Mitte, des Blockes. Natürlich
kahrli man Maßnahmen vorsehen, durch die es gelingt, diese S-eigerung- herabzusetzen,
grundsätzlich aber erscheint die eben angestellte Unterscheidung beider Verfahren
als richtig.
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Nun zeigt aber die kurze Kokille andererseits den Nachteil, daß sich
durch die schroffe Abkühlung Spannungen. im erstarrten Strang ergeben können, die
die Zugfestigkeit des Metalls übersteigen. Als Folge hiervon weist der erstarrte
Strang Risse und Spalten auf, die ihn für die Weiterverwendung unbrauchbar machen.
Diese Erscheinungen zeigen sich nicht nur bei wärmerißempfindlichen Metallen oder
Legierungen, sondern auch bei solchen, die diese Empfindlichkeit gewöhnlich nicht
aufweisen, nämlich dann, wenn man zum Gießen von Strängen größeren Querschnitts
übergeht. Eine Vergrößerung des Strangquerschnittes kann aber aus verschiedenen
Gründen, z. B. auch schon nur mit Rücksicht auf die Gießleistung, wünschenswert
sein. Die Erfindung bezweckt nun, die Vorteile der beiden genannten Verfahren zu
vereinigen, ohne ihre Nachteile in Kauf zu nehmen. Dies geschieht dadurch, daß die
Höhe der Gießform, der Gießformquerschnitt, die Gießgeschwindigkeit sowie die Kühlung
so aufeinander abgestimmt werden, daß das Gießgut noch irmer= halb der Form, jedoch
unmittelbar vor dem Austritt aus derselben, über seinen ganzen Querschnitt, d. h.
mit einem möglichst senkrecht zur Achse des Stranges verlaufenden ebenen Übergangsspiegel
zwischen der festen und 'der flüssigen Phase erstarrt und daß das Gießgut sofort
nach dem Austritt ' aus der Faun durch unmittelbare Beaufschlagung' mit` einem:
Kühlmittel auf eine Temperaturabgekühlt wird, hei der keine Ausscheidungs-> Umw%andftings-:
öder _= Aushärtung.svorgänge mehr stattfinden können...
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Wesentlich für die- Erfindung ist also in erster Linie die bewußte
Regelung der Erstarrung in der Weise, daß sie erst kurz vor dem Austritt des Stranges
aus der Kokille beendet ist. Es sind also auch bei dem ezfmdtingsgemäßen
Verfahren in der Regel keine langen Gießformen, ;sondern nur solche verhältnismäßig
kurzer Bäulänge erforderlich. -Es kommt aber nicht auf die absolute Höhe der Gießform,
sondern 'nur auf ihre gießtechnisch tatsächlich ausgenutzte Höhe an, so daß das
Verfahren gemäß der Erfindung auch in Formen verhältnismäßig großer Bauhöhe durchgeführt
werden kann.
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Der über den ganzen Querschnitt erstarrte metallische Strang, der
voll oder hohl sein kann, wird nach dem zweiten Merkmal der Erfindung nach seinem
Austritt aus der Form durch unmittelbare Kühlung, also z. B. durch unmittelbare
Beaufschlagung von Wasser, rasch von der Erstarrungstercnperatur auf eine so niedrige
Temperatur gebracht, daß keine Ausscheidungs-> Umwandlungs-oder Aushärtungsvorgänge
mehr stattfinden können, die für die weitere Verarbeitung des Gießgutes N;on Nachteil
sein können.
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Bei dem bisher üblichen Stranggießverfahren zeigte sich nämlich bei
manchen Legierungen, die sowohl wärmerißempfindlich sind als auch zur Seigerung
neigen, eine erhebliche Schwierigkeit: Mit Rücksicht auf die Wärmerißempfindlichkeit
durfte der Strang nur verhältnismäßig langsam abgekühlt werden. Dies geschieht bei
Anwendung einer langen Gießform an sich in ausreichendem Maße; bei Verwendung von
kurzen Formen aber war man gezwungen, die unmittelbare Kühlung des Stranges nicht
sofort nach seinem Austritt aus der Form auf ihn einwirken zu lassen, sondern dies
durfte erst in einem gewissen Abstand von der Form geschehen. In beiden Fällen blieb
dem Gießgut die Zeit, die als umgekehrte Blockseigerung bekannte Erscheinung zu
zeigen: Die Oberfläche des Stranges wies ausgeschwitzte Teilchen einer niedrig schmelzenden
Komponente des Gießgutes auf, die sie sehr unansehnlich machen, aber auch die weitere
Verarbeitung empfindlich stören.
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Diese Erscheinung wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht aber darin, daß nunmehr alle für das
stetige Gießen praktisch in Betracht kommenden Metalle und Legierungen in derselben
Form ohne die Gefahr des Auftretens von Wärmerissen vergossen werden können. Eine
Aluminiumlegierung der Gattung AI-Cu-Mg mit 4,-2% Cu, 1,40% Mg, i o/o lttn, o,5
% Si, Rest Al konnte z. B. mit der bekannten kurzen Kokille nur bis zu einem Strangquerschnitt
von 170 mm 0 stetig gegossen werden, ohne daß sich nach der Abkühlung oder während
der weiteren Verarbeitung Risse oder- Spalten zeigten. Wurde dagegen die gleiche
Legierung mit einem Strangqtterschnitt'von 30ö mm-0 nach dem gleichen Verfahren
stetig,vergossen, so spaltete sich schon nach der-Aufteilung auf' endliche- Längen'
der Strang- in zwei -Hälften. Durch däs Verfahren gemäß der Erfindung können aber
jetzt auch Stränge von 300 mm 0- und mehr aus der gleichen Legierung -vergossen
werden, indem man den Strang nach dem Austritt aus der Form auf eine Temperatur
zwischen 30o und ioö° C abkühlt: ' Eine Legierung der gleichen Gattung ; mit 3,2°/o
Cu, 1,7% Mg, 0,7% Mn, 0,3% Si, Rest AI ist auch in kleinen Abmessungen in den bekannten
kurzen Kokillen nicht zu riß- oder spaltfreien Voll-oder
Hohlsträngen
zu vergießen. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung lassen sich aber jetzt auch
aus dieser Legierung Stränge beliebiger Abmessung stetig gießen.