DE2424232A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallen - Google Patents
Vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallenInfo
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Description
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GENERAL ELECTRIC COMPANY
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SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.
Vorrichtung- zum kontinuierlichen Gießen von Metallen
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Vorrichtung zum
kontinuierlichen Metallgießen oder das sogenannte "Tauchformverfahren" von Metallguß. Die Vorrichtung umfaßt einen Tiegel oder
feierfesten Behälter für geschmolzenes Metall, der mit einer Eingangsöffnung oder einem-Loch zur Einführung und Durchführung eines
Kernteiles in den Tiegel oder Behälter und' durch das darin enthaltene geschmolzene Metall versehen ist. Ein Durchführungsteil aus .
feuerfestem Metall ist in die Eingangsöffnung oder das Loch eingesetzt, um für eine relativ abnutzungsbeständige Dichtung um den
sich bewegenden Kernteil herum zu sorgen.
Das Tauchformverfahren des kontinuierlichen Gießens, bei dem ein Kernteil nach oben durch einen Tiegel mit geschmolzenem Metall
hindurchgeführt wird, und Einrichtungen zur Durchführung dieses
Verfahrens sind in vielen US-Patentschriften vorgeschlagen bzw.
409884/0312
beschrieben:
3 008 201 3 094 752 3 510 345
3 060 053 3 235 960 3 538 884
3 060 054 3 424 130 3 598 085
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3 060 056 3 484 280 3 709 722
Das Tauchformverfahren des kontinuierlichen Gießens, wie es bisher
durchgeführt wurde und für das die bekannten Vorrichtungen vorgesehen waren, beinhaltete einen schwerwiegenden Nachteil in der
Form des häufigen Auftretens von intermittierenden zu großen Ansätzen oder der Aufbringung von übergroßen und unregelmäßigen Ansammlungen
von geschmolzenem Metall auf dem sich bewegenden Kernteil. Diese Erscheinung der aperiodischen Überansätze auf dem Kern
wurde als "Glockenbildung" und die dabei entstehenden übermäßigen Ansammlungen als "Glocken" bezeichnet wegen ihrer physikalischen
Ähnlichkeit mit einer glockenähnlichen Konfiguration.
In der Theorie wird angenommen, daß diese unregelmäßig auftretenden
übermäßigen Ansammlungen entlang dem Kernteil das Ergebnis von ungleichmäßigen
thermischen Zuständen in dem unteren Teil des Innenraums des Tiegels oder des Behälters für das geschmolzene Metall
sind. Es wird angenommen, daß ungleichförmige TemperatUrzustände
das Erstarren oder Teilerstarren von geschmolzenem Metall zu einem halbfesten oder breiigen und stagnierenden Zustand in dem Unterteil
des Tiegels in einem Bereich neben der Einlaßöffnung begünstigen.
Es hat den Anschein, daß die Erstarrung oder Halbverfestigung von
Teilen der Schmelze fortschreitet, bis der Aufbau von einem oder mehreren Körpern aus festem oder halbfestem Material groß genug
wird, um in den Bereich des Anwuchses auf dem Kernteil hineinzuragen,
und daß dann seine Masse oder ein Teil davon abrupt an dem Kernteil anhaftet in der Form einer übergroßen.Metallansammlung
oder "Glocke". Das Auftreten dieser Erschein_ung während des kontinuierlichen
Gießverfahrens erweist sich häufig in scharfen Stößen
in der Vorrichtung innerhalb des Bereiches des Tiegels, offenbar
Λ09884/0312
aufgrund eines abrupten Abbrechens· oder Abseherens eines befestigten
Körpers aus verfestigter oder teilweise verfestigter Schmelze durch den sich schnell bewegenden Kernteil oder aufgrund des Durchtrit'tes
einer zu großen, mit dem Kernteil verschmolzenen Ansammlung durch die Ausgangsöffnung der Vorrichtung.
Die Auftretende intermittierende heftige Stoßwirkung, die augenscheinlich
aufgrund dieser sogenannten "Glockenbildung3"-Erscheinung auftritt, ist nachteilig für die Gießeinrichtung und in gleicher
Weise für das Produkt, da die wiederholten physikalischen Stöße die Zerstörung der feuerfesten Komponenten beschleunigen. Darüber
hinaus kann diese nachteilige Erscheinung in sehr häufigen Intervallen von einer bis 10 Sekunden auftreten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Ausführung eines kontinuierlichen
Metallgießverfahrens oder eines Tauchformverfahrens zu schaffen, bei dem ein Kernteil nach oben durch einen Tiegel hindurchgeführt
wird, der geschmolzenes Metall enthält. Die verbesserte Vorrichtung soll das Auftreten von zu großen Anwüchsen oder übergroße
und unregelmäßige Ansammlungen oder sogenannte "Glocken" auf dem Kernteil im wesentlichen verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Durchführungsteil
für die Einführungsöffnung in einem unteren Bereich des geschmolzenes Metall enthaltenden Tiegels unterhalb der Oberfläche
des geschmolzenen Metalls derart angeordnet wird, daß ein wesentlicher Teil vom Ende des Durchführungsteils sich über die
innenseitige Oberfläche der Tiegelwand hinaus erstreckt und sich in den Tiegelinnenraum fortsetzt.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand
der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
409884/Q312
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht von einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Kernteil und das gegossene Produkt
von der Seite gezeigt sind.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Detailansicht von einem Teil der im Querschnitt gezeigten Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei der
Kernteil und das gegossene Produkt wiederum von der Seite gezeigt sind.
In Fig. 1 wird ein metallischer Kernteil 10, wie beispielsweise ein Kupferstab, kontinuierlich nach oben durch die Vorrichtung des
kontinuierlichen Gießsystems 12 geführt. Der Kernteil kann durch geeignete Antriebsmittel, wie Zuführrolen 14 und 14' und Aufnahmerollen
16 und 16', durch die Einrichtung hindurchgeführt werden. Der Kernteil 10 wird vorzugsweise zunächst durch ein ringförmiges
Schnittwerkzeug 18 geführt, das kontinuierlich einen Teil der äußeren
Oberfläche des Kernteils abschabt oder abschleift, um Oberflächenoxide oder Verunreinigungen zu beseitigen und um für eine saubere
Metallfläche für das Anhaften des geschmolzenen Metalls zu sorgen. Es können jedoch auch andere Mittel, wie beispielsweise
ein Säurebeizbad, für eine wirksame Reinigung der Oberfläche des Kernteiles sorgen. Das ringförmige Schnittwerkzeug 18 ist jedoch
eine bevorzugte Vorrichtung, da es neben anderen Gründen auch eine Dichtfunktion am Eingang des Systems ausübt.
Nach dem Austritt aus dem Schnittwerkzeug 18 tritt der abgeschabte
und gereinigte Kernteil 10 in eine Vorkammer 20 ein, die vorzugsweise beispielsweise über eine Leitung 22 evakuiert ist, um den abgeschabten
Kernteil möglichst wenig dem Sauerstoff oder anderen von der Luft mitgetragenen Verunreinigungen auszusetzen.
Der Tiegel 24, der ein geeignetes feuerfestes oder hochwarmfestes
Gefäß für das geschmolzene Metall 26, wie Kupfer, enthält, ist vorzugsweise geschlossen, um seinen Inhalt vor der Atmosphäre zu
schützen. Der Tiegel 24 ist weiterhin mit eine'r Eingangsöffnung oder einem Loch 28 versehen, das in seiner Bodenwand 30 unterhalb
der Oberfläche seines Inhalts in Form von geschmolzenem Metall angeordnet ist, um den Kernteil 10 durch diese Eingangsöffnung
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hindurch nach oben in den Innenraum der Tiegelkammer hinein und durch das darin enthaltene geschmolzene Metall/zu führen. Ein
Durchführungsteil oder Einsatz 32, der aus einem feuerfesten oder hochwarmfesten Material wie beispielsweise einem hohen Temperaturen
widerstehenden Metall hergestellt ist, ist innerhalb der Eingangsöffnung 28 des Tiegels 24 vorgesehen, und gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung verläuft der Durchführungsteil von der Vorkammer 20 zum Tiegel 24 im wesentlichen so,
wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung und wie es in Fig. 2
genauer dargestellt ist, ist der Durchführungsteil oder Einsatz derart in der Eingangsöffnung 28 angeordnet, daß ein wesentlicher
Teil seines oberen.Endes 34 und seiner Masse derart in die Tiegelkammer
oberhalb der Innenfläche oder dem Boden der unteren Wand des Tiegels hineinragt, wie es im wesentlichen in der Zeichnung
dargestellt ist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ragt der Durchführungsteil 32 für eine Strecke von wenigstens
etwa 6 mm (1/4 Zoll), beispielsweise für eine Strecke in dem Bereich von etwa 6 mm (1/4 Zoll) bis etwa 12,5 mm (1/2.ZoIl), über
die Innenfläche der Boderiwarid 30 des Tiegels.
Es wurde gefunden, daß diese Anordnung des Durchführungsteiles
oder Einsatzes 32, bei der sein Ende 34 über die Innenfläche der Bodenwand des Tiegels vorsteht und in den Innenraum des Tiegels
hineinragt, das nachteilige und häufige Auftreten von "Glocken" praktisch eliminiert, die durch zu große Aufwüchse oder die Befestigung
von übergroßen und unregelmäßigen Ansammlungen von geschmolzenem Metall auf dem Kernteil in einem kontinuierlichen Gießverfahren
gebildet werden.
Bei dem Durchtritt des Kernteiles 10 durch das Bad aus geschmolzenem
Metall 26 in der Vorrichtung gemäß der Erfindung wächst auf dem relativ kalten Kernteil 10 über seiner Oberfläche eine im wesentlichen
gleichförmige und blasenfreie' Ansammlung aus erstarrender Schmelze. Der sich nach oben bewegende Kernteil nimmt somit aus
dem geschmolzenen Bad eine gleichmäßig anhaftende Masse von Gußmetall
auf seiner Oberfläche auf und diese wird integral mit dem Kernteil verbunden. 4098 84/0 312·
Nachdem er durch das Bad aus geschmolzenem Metall 26 hindurchgelaufen
ist und eine Masse von erstarrtem geschmolzenem Metall aufgenommen hat, tritt der -Kernteil aus dem Tiegel 21J durch eine Ausgangsöffnung
öder ein Loch 36 in der Oberwand 38 des Tiegels 24 aus. Nach dem Austritt aus der Tiegelkammer bewegt sich das gegossene
Produkt durch eine Wasserbesprühung oder eine andere geeignete
Kühleinrichtung, um die Temperatur des gegossenen Produktes herabzusetzen.
Bei den bisher bekannten Einrichtungen wurden regelmäßig überhöht viele "Glocken" auf dem gegossenen Produkt nach sehr kurzen Produktionsperioden
von etwa 10 Stunden beobachtet, und gelegentlich traten "Glocken" kurz nach dem Beginn eines Produktionslaufes auf.
Wenn dagegen das Ende des DurchfUhrungsteiles eine Strecke von
etwa 6 bis 12,5 nun (1/4 bis 1/2 Zoll) über die Bodenwand des Tiegels
hinausragt und gemäß der Erfindung in die Tiegelkammer verlängert ist, sind die "Glocken" von dem gegossenen Produkt praktisch
eliminiert, selbst nach langen Produktionszeiten von 35 Stunden oder mehr. Darüber hinaus wurden die vorher auftretenden scharfen
Stöße, die mit dem Auftreten von "Glocken" verbunden waren, nicht - mehr beobachtet.
Auch wenn bei der vorstellenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung Kupfer angegeben wurde, so ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch beim Gießen anderer Metalle nützlich.
Beispielsweise kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung beim Gießen von praktisch jedem Metall oder einer Legierung auf einem
Kernteil, das aus dem gleichen Metall oder Legierung wie die Schmelze oder einem anderen Metall oder Legierung zusammengesetzt
ist, verwendet werden, und sie kann auch/bei Plattierungs- oder Einkapselungsarbeiten eingesetzt werden.
409884/0312
Claims (7)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen, wobei ein
metallischer Kernteil nach oben durch einen geschmolzenes Metall enthaltenden Tiegel hindurchgeführt wird und dabei geschmolzenes
Metall auf dem Kernteil anwächst und erstarrt, dadurch
gekennzeichnet . , daß der Tiegel (24) für die Aufnahme des geschmolzenen Metalls eine Einlaßöffnung (28) unterhalb
der Oberfläche des geschmolzenen Metalls für die Einführung eines metallischen Kernteiles (10) in den Tiegel (24)
und durch dessen Inhalt hindurch aufweist und in der Eingangsöffnung (28) ein Durchführungsteil (32) derart angeordnet ist,
daß sich ein wesentlicher Teil des Durchführungsteiles (32) über die Innenwand des Tiegels (24) hinaus in den Tiegel (24)
erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die Eingangsöffnung (28) in der Boden-
- wand (30) des Tiegels (24) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch
gekennzeichnet , daß das Innenende (34) des
Durchführungsteiles (32) in einem Abstand von wenigstens etwa 6 mm (1/4 Zoll) oberhalb der Bodenwand (30) des Tiegels (24)
und in den Tiegel (24) hineinragend angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet
, daß sich das Innenende (34) des Durchführungsteiles (32) für eine Strecke von etwa 6 bis 12,5 nun (1/4
bis 1/2 Zoll) über die Bodenwand (30). des Tiegels/in den Tiegel
hinein erstreckt.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Tiegel
(24) eine geschlossene Kammer für die Aufnahme des geschmolzenen Metalls (26) bildet und die Tiegelwände eine Bodenwand
(30), die mit der Eingangsöffnung (28) versehen ist, und eine
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-*- 2A2A232
Oberwand (38) umfassen, die mit einer Ausgangsöffnung (36)
für den Durchtritt des metallischen Kernteiles (10) durch die geschlossene Kammer und deren Inhalt versehen ist, wobei der
zylindrische Durchführungsteil (32) in der Eingangsöffnung (28) der Bodenwand (30) angeordnet ist und ein wesentlicher Teil
seiner Masse sich über die Bodenwand (30) hinaus in die geschlossene
Kammer des Tiegels (24) erstreckt.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Kernteil
(10) aus Kupfer besteht und der Tiegel (24) geschmolzenes Kupfer enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchfuhrungsteil (32) aus feuerfestem
bzw. hochwarmfestem Metall besteht.
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