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Stranggussverfahren und Vorrichtung hiezu
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Kokille enthält, wobei diese beidenBewegungskomponenten eine kontinuierliche Axialbewegung zwischen der Kokille und dem im Guss befindlichen Schmelzgut verursachen. Die lineare Bewegung der Kokille gegenüber dem im Guss befindlichen Schmelzgut übersteigt dabei vorzugsweise diejenige des abgezogenen Gussstranges.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Stranggussverfahrens dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 eine Doppelstranggussmaschine ; Fig. 2, 3 und 4 eine der Stranggussformen mit ihrem Antriebsmechanismus für die Vertikalbewegung - in Draufsicht bzw. in Seitenansicht bzw. im vertikalen Querschnitt 4 - 4 der Fig. 2.
Die Doppelstranggussmaschine gemäss Fig. l besitzt eine gemeinsame Giessapparatur, nämlich eine Giesspfanne 10 und einen Einlauftrichter 11 zur Abgabe des geschmolzenen Metalles an jede der Kokillen 12. Im folgenden wird sinngemäss nur eine dieser beiden gleichen Gussanordnungen beschrieben : Das Schmelzgut wird in der Kokille 12 zumindest teilweise verfestigt und von dort durch einen Nachkühlabschnitt 13 abwärts geleitet, nach dessen Verlassen der Gussstrang durch einen Satz Abzugsrollen 14 geführt wird ; welche die Geschwindigkeit der Bewegung des Gussstranges 15 aus der Kokille heraus regeln.
Der Gussstrang 15 wird beim Durchlaufen des Nachkühlabschnittes 13 völlig verfestigt und bei Verlassen der
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Barren oder Stränge 17 durch einen Mechanismus 18 abgenommen, der den Strang auf ein Transportband
20 ablegt, so dass er auf Lager genommen oder an weitere Verarbeitungsstellen geführt werden kann.
Die Giesspfanne 10 hat ihren Ausfluss am Boden und wird von nicht dargestellten Schmelzöfen mit Schmelzgut versorgt, durch einen darüberhängenden Kran od. dgl. (nicht dargestellt) zur Giessstelle transportiert, und in einen auf einer Schiene ruhenden Wagen 21 eingesetzt, um gegenüber der Giessrinne 11 in die richtige Lage zu kommen. Wenn die Giesspfanne sich in der richtigen Lage befindet, wird Schmelzgut in durch ein Steuergestänge gesteuerter Menge durch eine an ihrem Boden befindliche Düse aus der Pfanne abgegeben und fliesst in den Einlauftrichter. Bei der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine besitzt der Einlauftrichter 11 zwei Auslässe für die gesteuerte Abgabe des Schmelzgutes an das obere Ende jeder Kokille 12.
Die Auslaufrinne ist so aufgebaut und angeordnet, dass sie das Schmelzgut nach unten hin abgibt und dass Schlacke im Schmelzgut weitgehend entfernt wird, bevor die Schmelzströme den Giessformen zugeleitet werden.
Beide Kokillen 12 sind vertikal montiert, um das Schmelzgut aufzunehmen und das Abziehen des entstehenden Gussstranges am unteren Ende zu ermöglichen ; wie nachstehend beschrieben, ist jede Kokille derart angeordnet, dass sie auf-und niederbewegt werden kann, um die Qualität des Gussstückes zu verbessern.
Das aus jeder Kokille unten heraustretende Ende des Gussstranges besitzt eine stark abgekühlte Gusshaut von genügender Stärke, die den inneren, noch flüssigen Metallkern zusammenhält. Nach Verlassen der Kokille durchläuft der Gussstrang den Nachkühlabschnitt 13 und wird dabei nicht nur durch gegen seine Wände gespritzte Wasserstrahlen abgekühlt, sondern auch durch einen Rollenmechanismus gehalten, wodurch ein Quellen des Gussstranges vermieden werden soll ; bei Strangguss ist ein derartiger Nachkühl- und Halteabschnitt bereits bekannt.
Bei Verlassen des Nachkühlabschnittes 13 ist der Gussstrang durch und durch vollständig verfestigt, obwohl seine Oberflächentemperatur noch zwischen 800 und 9800C liegt. Der besondere Abzugsmechanismus ergreift jeweils die Oberfläche eines jeden Stranges, wobei dieser Mechanismus mit einer ausgewählten Durchschnittsgeschwindigkeit angetrieben wird, um die Geschwindigkeit der Bewegung des Stranges aus der entsprechenden Kokille heraus zu steuern.
In der dargestellten Ausführungsform wird der die Abzugsrollen verlassende Strang durch einen Sauerstoffbrenner in gewünschte Längen zugeschnitten. Da sich jeder Gussstrang während des Giessvorganges be- wegt muss sich auch jeder Sauerstoffbrenner 16 mit dem entsprechenden Gussstrang 15 mitbewegen, während er ihn auf die gewünschte Länge zuschneidet. Die Länge 17 eines jeden Stranges wird durch einen Mechanismus 18 ergriffen, der gelenkig bewegbar ist, um die zugeschnittene Länge 17 des Stranges aus einer vertikalen Aufnahmeposition in eine horizontale Abgabeposition zu bringen. Der Strang 17 wird dann von dem Gussaggregat durch die Rollenbahn 20 abgenommen.
Erfindungsgemäss wird jede der Kokillen der Stranggussmaschine in der Längsrichtung der Kokille 12 hin-und hergeführt. u. zw. beispielsweise etwa 120 mal pro Minute mit einer Amplitude von 4,8 bis 9,6 mm. Die auf-und niedergeführie Kokille wird mit einer bevorzugten Betätigungsart des Abzugsmechanismus 14 kombiniert, so dass sich die Kokille kontinuierlich gegenüber dem in ihr hergestellten Strang bewegt. Er- findungsgemäss wird der Abzugsmechanismus in einem Zyklus mit schnellen und langsamenAbzugsge-
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schwindigkeiten betätigt, wobei der Gussstrang während des schnellen Teiles des Abziehens schneller-ab- gezogen wird als Schmelzgut der Kokille zugeführt wird, so dass der Spiegel des Schmelzgutes sinkt.
Während des übrigen Teiles des Abzugszyklus wird der Gussstrang langsamer abgezogen als der Kokille
Schmelzgut zugeführt wird, so dass in derselben der Spiegel des Schmelzgutes steigt.
Mit dem beschriebenen wechselnden Abzugszyklus verändert sich der Spiegel des Schmelzgutes in der
Kokille zwischen einer ausgewählten oberen und unteren Grenze, wobei der Abstand zwischen diesen
Grenzen etwa 1, 5-18 cm beträgt. Die beiden Geschwindigkeiten des Abzugsmechanismus können derart geregelt werden, dass der Schmelzspiegel des Metalls innerhalb der Form 2 - 7 mal pro Minute wechselt.
Dieser wechselnde Zyklus des Abziehens des Gussstranges und eines dafür geeigneten Steuersystems ist be- reits bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren verläuft der Abzugszyklus in der Art, dass der Gussstrang für einen kurzen Zeitraum eines jeden Abzugszyklus stillsteht. Vorzugsweise wird indessen der Abzugs- mechanismus kontinuierlich betätigt, aber mit wechselnden schnellen und langsamen Geschwindigkei- ten, so dass die Durchschnittsgeschwindigkeit pro Abzugszyklus des Gussstranges aus der Kokille 12 etwa die gleiche ist wie die Durchschnittsgeschwindigkeit, mit welcher das Schmelzgut der Kokille zugeführt wird.
Der Mechanismus zum Hin- und Herführen einer Kokille 12 ist in den Fig. 2 und 4 dargestellt. Wie in Fig. 2 dargestellt, besitzt diese spezielle Stranggussform 12 allgemein rechteckigen Innenquerschnitt mit abgeschrägten Kanten 22, während die Seitenflächen der Kokille zwischen den abgeschrägten Ecken bombiert sind. Durch die dargestellte Konstruktion der Kokille soll das Schwinden des Gussmetalls kompensiert und ein Einreissen der Ecken des gegossenen Stranges vermieden werden. Die inneren Abmessun- gen der Kokille betragen etwa 20 : 28 cm.
Der Aufbau der Kokille und ihrer Halterung ist im einzelnen in Fig. 4 dargestellt. Wie aus dieser Figur zu sehen ist, besteht die Kokille aus einer Innenbüchse 23, die etwa 51 - 114 cm lang sein, eine dünne Wandung von etwa 7, 6 mm Stärke besitzen und als einstückige Hülse aus mit Phosphor desoxy- diertem Kupfer oder Rotmessing gezogen werden kann. Die Formbüchse 23 wird an ihrem oberen Ende durch einen Flansch 24 und eine kreisringförmige Platte 25 gehalten, während am unteren Ende eine bieg same Führung 26 angeordnet ist.
Die Ringwandung 27 bildet ein zusammenhängendes Ganzes mit einem Ringteil 30, der den durchbohrten Boden einer Kühlmittelverteilerkammer 28 begrenzt, und einem aufrecht stehenden Mantel31, dessen Oberkante dicht unter der Platte 25 und dessen Unterkante über dem unteren Ende der Formbüchse 23 liegt. Der Mantel 31 ist so ausgebildet, dass zwischen seiner Innenfläche und der Aussenfläche der Büchse 23 ein gleichmässiger Zwischenraum besteht, durch welchen ein Kühlmittelstrom von der Kammer 28 zu einer ins Freie mündenden Auslaufstelle 33 am unteren Ende des Mantels fliessen kann. Die Oberkante 34 des Mantels 31 ist abgerundet und bildet zusammen mit der unteren Fläche der Platte 25 einen gut abgerundeten Kühlmitteleinlass 35 zum Durchfluss 32.
Bei der beschriebenen Konstruktion sind die Formbüchse 23 und die den Kühlmittelstrom begrenzende Konstruktion aus den Teilen 25,27, 30 und 31 derart angeordnet, dass sie in der Längsrichtung der Büchse 23 hin- und hergeführt werden können. Dies wird durch Vertikalbewegungen erreicht, die den Drehzapfen 36 und 37 übermittelt werden, und in der Wandung 27 an einander gegenüberliegenden Seiten der Kokille (s. Fig. 2, 3 und 4) montiert sind, wobei die einander gegenüberliegenden Enden der Zapfen 36 und 37 in Armen 38 bzw. 39 umlaufen können. Die Arme 38 und 39 sind derart angeordnet, dass sie sich um eine feststehende Achse, welche durch die Lagerungen 40 bzw. 41 hindurchgeht, drehen können, wobei die Lagerungen auf einem Unterbau 42 der Stranggussmaschine sitzen.
Der gegenüberliegende Teil der Arme ist jeweils in konvergierende Richtung gebogen, um eine gemeinsame Drehwelle 43 zu umfassen, die mit einer herabhängenden, zwischen den Armen 38 und 39 angeordneten Stange 44 versehen ist.
DieStange44 wird in im wesentlichen vertikaler Ebene durch einen Exzenterantrieb in Bewegung versetzt, der einen Motor mit Untersetzungsgetriebe 45 aufweist und über eine Kupplung 46 und eine Welle 47 mit der Stange 44 verbunden ist. In der beschriebenen Anordnung werden die Arme 38 und 39 durch Drehung
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tikaler Richtung bewegen, u. zw. mit einer Amplitude und einer Frequenz, die durch die Ausbildung des Exzenterantriebes der Stange 44 und des Anschlages der Welle 47 bestimmt wird.
Die Führung der hin-und hergehenden Formbüchse erfolgt durch ein feststehendes Gehäuse 48, das mit dem Maschinenteil 42 durch Halterungen 50 und Rippen 51 verbunden ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, umgibt der obere Teil des Gehäuses 48 den unteren äusseren Wandteil des Schildes 27, während das untere Ende des Gehäuses mit einem horizontal liegenden Flansch 52 versehen ist, dessen Innenrand dicht an der Aussenfläche des Mantels 31 anliegt. Am oberen Ende des Gehäuses 48 und an der Innenkante des Flan-
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sches 52 sind abdichtende Einsteckverbindungen 53 bzw. 54 vorgesehen, die am hin-und hergehenden Teil der Gussform angreifen. Durch diese Anordnung wird der hin-und hergehende Formteil einwandfrei geführt und die axiale Bewegung der Formbüchse aufrechterhalten.
Da das Gehäuse 48 stationär angeordnet ist, wird die Küh1mitteleinlassleitung 55 an dieses Gehäuse angeschlossen und gibt das Kühlmittel in die Kammer 56 ab, von wo aus es durch die Öffnungen 57 in der Platte 30 nach oben fliesst.
Naturgemäss können auch andere Formen derartiger Mechanismen verwendet werden, um die Stranggussform gesteuert hin-und herzubewegen, wobei unter Umständen der Mechanismus getrennt angetrieben und einstellbar ausgebildet wird, um sich der Amplitude und Frequenz der Wechselbewegung der Kokille anzupassen.
Im Betrieb der beschriebenen Stranggussanlage fällt die Wechselbewegung der Kokille mit dem "in- termittierenden"Abziehen des Gussstückes zusammen, um auf wirtschaftliche Weise hochwertigen Guss herzustellen. Die kleinen Ringe oder Abschnitte des anfänglich erstarrten Metalls werden während eines jeden Zyklus der Wechselbewegung der Kokille von deren Wand abgerissen, wodurch das Entstehen einer schwachen Hülse erstarrten Metalls verhindert wird, die an der Formwandung festkleben könnte. Ein fortlaufendes Wachsen einer derartigen Hülse würde eventuell einen "Hänger" erzeugen, der von der stärke- ren Hülse des Gussstranges während des Abziehens desselben am unteren Ende der Kokille abreissen würde.
Derartige Hängerbildungen könnten unter Umständen auch ein Auslaufen geschmolzenen Metalls aus dem unteren Ende der Kokille verursachen und sehr oft Unregelmässigkeiten an der Oberfläche des gegossenen Stranges. Es wird angenommen, dass die abgerissenen Teilchen anfänglich erstarrten Metalls, die von der Formwandung abgestreift werden, in das Schmelzgut hineinfallen, und dadurch eine gleichmässigere und
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Ansteigen und Fallen des Schmelzspiegels innerhalb der Kokille dem einlaufenden Metall eine höhere Formoberfläche als dies der Fall wäre, wenn der Schmelzspiegel innerhalb der Kokille im wesentlichen konstant bleibt. Ein derartiges Verfahren verstärkt die Wärmeabnahme von dem Metall und erhöht die zulässige Leistung der Maschine.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stranggussverfahren, bei welchem einer aufrecht stehenden, beiderends offenen, flüssigkeitsgekühlten Kokille das geschmolzene Metall oben zugeführt und von ihrem unteren Ende ein im Entstehen begriffener Gussstrang abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Kokille (12) der entstehende Gussstrang (15) mit wechselnder Geschwindigkeit abgezogen wird, um den Spiegel des Schmelzgutes in der Kokille zwischen zwei vorbestimmten Grenzen schwanken zu lassen, wobei gleichzeitig die Kokille in bekannter Weise in Achsrichtung aufwärts- und abwärtsbewegt wird.
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Continuous casting process and device for this
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Contains ingot mold, these two movement components causing a continuous axial movement between the ingot mold and the melt material in the casting. The linear movement of the mold in relation to the molten material in the casting preferably exceeds that of the cast strand that has been drawn off.
The drawing shows an embodiment of the device according to the invention for performing the continuous casting process. 1 shows a twin-strand casting machine; FIGS. 2, 3 and 4 show one of the continuous casting molds with its drive mechanism for the vertical movement - in a plan view or in a side view or in the vertical cross section 4-4 of FIG. 2.
The double-strand casting machine according to FIG. 1 has a common casting apparatus, namely a pouring ladle 10 and an inlet funnel 11 for the delivery of the molten metal to each of the molds 12. In the following, only one of these two identical casting arrangements is described accordingly: The melt is in the mold 12 at least partially solidified and from there passed downwards through an after-cooling section 13, after which the cast strand is passed through a set of take-off rollers 14; which regulate the speed of movement of the cast strand 15 out of the mold.
The cast strand 15 is completely solidified when passing through the after-cooling section 13 and when leaving the
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Ingots or strands 17 removed by a mechanism 18 which puts the strand on a conveyor belt
20 so that it can be taken to stock or taken to other processing points.
The pouring ladle 10 has its outflow at the bottom and is supplied with molten material from melting furnaces (not shown), transported to the pouring point by a crane or the like (not shown) hanging over it, and inserted into a carriage 21 resting on a rail in order to move opposite the pouring channel 11 to get into the right position. When the pouring ladle is in the correct position, the amount of molten material, controlled by a control rod, is discharged from the ladle through a nozzle on its bottom and flows into the inlet funnel. In the embodiment of the machine according to the invention shown, the inlet funnel 11 has two outlets for the controlled discharge of the melt material to the upper end of each mold 12.
The discharge channel is constructed and arranged in such a way that it releases the melt material downwards and that slag in the melt material is largely removed before the melt flows are fed to the casting molds.
Both molds 12 are mounted vertically in order to receive the molten material and to enable the resulting cast strand to be drawn off at the lower end; as described below, each mold is arranged to be moved up and down to improve the quality of the casting.
The end of the cast strand emerging from the bottom of each mold has a strongly cooled cast skin of sufficient strength that holds the inner, still liquid metal core together. After leaving the mold, the cast strand runs through the after-cooling section 13 and is not only cooled by jets of water sprayed against its walls, but also held by a roller mechanism, which is intended to prevent the cast strand from swelling; Such an after-cooling and holding section is already known in continuous casting.
On leaving the after-cooling section 13, the cast strand is completely solidified through and through, although its surface temperature is still between 800 and 9800C. The particular pull-off mechanism engages the surface of each strand, this mechanism being driven at a selected average speed to control the speed of movement of the strand out of the corresponding mold.
In the embodiment shown, the strand leaving the take-off rollers is cut to desired lengths by an oxygen burner. Since each cast strand moves during the casting process, each oxygen burner 16 must also move with the corresponding cast strand 15 while it is cutting it to the desired length. The length 17 of each strand is gripped by a mechanism 18 which is articulated to bring the cut length 17 of the strand from a vertical pick-up position to a horizontal delivery position. The strand 17 is then removed from the casting unit by the roller conveyor 20.
According to the invention, each of the molds of the continuous casting machine is moved back and forth in the longitudinal direction of the mold 12. u. between, for example, about 120 times per minute with an amplitude of 4.8 to 9.6 mm. The up-and-down mold is combined with a preferred type of actuation of the pull-off mechanism 14, so that the mold moves continuously with respect to the strand produced in it. According to the invention, the trigger mechanism is operated in a cycle with fast and slow trigger
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actuated speeds, whereby the cast strand is withdrawn faster than melt material is fed to the mold during the fast part of the withdrawal, so that the level of the melt material drops.
During the remaining part of the withdrawal cycle, the cast strand is withdrawn more slowly than the mold
Melting material is supplied so that the level of the melting material rises in the same.
With the alternating withdrawal cycle described, the level of the melting material changes in the
Mold between a selected upper and lower limit, the distance between them
Borders is about 1.5-18 cm. The two speeds of the withdrawal mechanism can be regulated in such a way that the melting level of the metal within the mold changes 2 - 7 times per minute.
This alternating cycle of drawing off the cast strand and a control system suitable for it is already known. In this known method, the withdrawal cycle proceeds in such a way that the cast strand stands still for a short period of time in each withdrawal cycle. Preferably, however, the withdrawal mechanism is operated continuously, but with alternating fast and slow speeds, so that the average speed per withdrawal cycle of the cast strand from the mold 12 is approximately the same as the average speed at which the melt is fed to the mold.
The mechanism for moving a mold 12 back and forth is shown in FIGS. As shown in Fig. 2, this particular continuous casting mold 12 has a generally rectangular inner cross-section with beveled edges 22, while the side surfaces of the mold are cambered between the beveled corners. The construction of the mold shown is intended to compensate for the shrinkage of the cast metal and to prevent the corners of the cast strand from tearing. The internal dimensions of the mold are about 20: 28 cm.
The structure of the mold and its holder is shown in detail in FIG. As can be seen from this figure, the mold consists of an inner sleeve 23, which is about 51-114 cm long, has a thin wall of about 7.6 mm and is drawn as a one-piece sleeve made of phosphorus deoxygenated copper or red brass can be. The form sleeve 23 is held at its upper end by a flange 24 and an annular plate 25, while a flexible guide 26 is arranged at the lower end.
The ring wall 27 forms a coherent whole with a ring part 30, which delimits the drilled bottom of a coolant distribution chamber 28, and an upright jacket 31, the upper edge of which lies just below the plate 25 and the lower edge of which lies above the lower end of the mold sleeve 23. The jacket 31 is designed so that between its inner surface and the outer surface of the sleeve 23 there is a uniform space through which a coolant flow can flow from the chamber 28 to an outlet 33 at the lower end of the jacket opening into the open air. The upper edge 34 of the jacket 31 is rounded and, together with the lower surface of the plate 25, forms a well-rounded coolant inlet 35 for the throughflow 32.
In the construction described, the shaped sleeve 23 and the construction which restricts the coolant flow and consists of parts 25, 27, 30 and 31 are arranged in such a way that they can be guided to and fro in the longitudinal direction of the sleeve 23. This is achieved by vertical movements which are transmitted to the pivot pins 36 and 37 and which are mounted in the wall 27 on opposite sides of the mold (see Figs. 2, 3 and 4), the opposite ends of the pins 36 and 37 can circulate in arms 38 and 39, respectively. The arms 38 and 39 are arranged in such a way that they can rotate about a fixed axis which passes through the bearings 40 and 41, respectively, the bearings sitting on a substructure 42 of the continuous casting machine.
The opposite part of the arms are each bent in a converging direction to include a common rotating shaft 43 which is provided with a depending rod 44 disposed between the arms 38 and 39.
The rod 44 is set in motion in a substantially vertical plane by an eccentric drive which has a motor with a reduction gear 45 and is connected to the rod 44 via a coupling 46 and a shaft 47. In the arrangement described, the arms 38 and 39 are rotated
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move tical direction, u. zw. With an amplitude and a frequency that is determined by the design of the eccentric drive of the rod 44 and the stop of the shaft 47.
The reciprocating shaped bushing is guided by a stationary housing 48 which is connected to the machine part 42 by brackets 50 and ribs 51. As shown in FIG. 4, the upper part of the housing 48 surrounds the lower outer wall part of the shield 27, while the lower end of the housing is provided with a horizontally lying flange 52, the inner edge of which rests tightly against the outer surface of the jacket 31. At the upper end of the housing 48 and at the inner edge of the flange
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Shes 52 sealing plug-in connections 53 and 54 are provided, which act on the reciprocating part of the casting mold. As a result of this arrangement, the molded part moving back and forth is guided properly and the axial movement of the molded sleeve is maintained.
Since the housing 48 is arranged in a stationary manner, the coolant inlet line 55 is connected to this housing and releases the coolant into the chamber 56, from where it flows upwards through the openings 57 in the plate 30.
Of course, other forms of such mechanisms can also be used to move the continuous casting mold back and forth in a controlled manner, the mechanism possibly being separately driven and adjustable in order to adapt to the amplitude and frequency of the alternating movement of the mold.
During the operation of the continuous casting plant described, the alternating movement of the mold coincides with the "intermittent" withdrawal of the casting in order to produce high-quality castings in an economical manner. The small rings or sections of the initially solidified metal are torn from the wall during each cycle of the alternating movement of the mold, thereby preventing the formation of a weak sleeve of solidified metal which could stick to the mold wall. A continuous growth of such a sleeve would possibly produce a "hanger" which would tear off the thicker sleeve of the cast strand during the pulling off of the same at the lower end of the mold.
Such hangers could possibly also cause molten metal to run out of the lower end of the mold and, very often, irregularities on the surface of the cast strand. It is assumed that the torn-off particles of initially solidified metal, which are stripped from the mold wall, fall into the molten material, and thus a more uniform and
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Rising and falling of the melt level within the mold gives the incoming metal a higher mold surface than would be the case if the melt level within the mold remained essentially constant. Such a method increases the heat dissipation from the metal and increases the allowable performance of the machine.
PATENT CLAIMS:
1. Continuous casting process in which an upright, liquid-cooled mold, open at both ends, is supplied with the molten metal at the top and a cast strand in the process of being drawn off from its lower end, characterized in that the cast strand (15) formed from the mold (12) with alternating speed is withdrawn in order to let the level of the melting material in the mold fluctuate between two predetermined limits, while the mold is moved up and down in a known manner in the axial direction.