DE806469C

DE806469C - Stranggiessform und Stranggiessverfahren zur Herstellung von Gussbloecken aus Leicht- und Schwermetallen, insbesondere Stahl und Stahllegierungen

Info

Publication number: DE806469C
Application number: DEP39237A
Authority: DE
Inventors: Peter Ostendorf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-05-03
Filing date: 1949-04-08
Publication date: 1951-06-14
Also published as: US2591858A; GB664563A; BE488725A; FR985119A; LU29493A1

Description

(WlGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. JUNI 1951

P 39^37 Vl aj 31 c D

ist als Erfinder genannt worden

Peter Ostendorf, Bad Godesberg

und Stahllegierungen

Es ist bekannt, beim Stranggießen von Leichtmetallen eine verhältnismäßig kurze, beiderseits offene Kokille zu verwenden und den erzeugten Strang nach dem Austritt aus der Kokille unmittelbar in Wasser abzusenken. Auch Strangkokillen mit einer Ummantelung für eine Durchlaufkühlung sind bekannt. Beim Stranggießen von Stahl und anderen Schvvermetallen muß die Kühlung weitgehend in der Gußform selbst erfolgen, da infolge

ίο der hohen Temperatur ein Absenken in Wasser wegen der explosionsartigen Verdampfung nicht in Frage kommt. Infolge der hohen Temperatur (bis 1500⁰ C) kann jedoch auch nicht wie bei Leichtmetallen eine mit dem Kühlwassermantel aus einem Stück bestehende Kokille angewendet werden. Infolge des großen Temperaturunterschiedes zwischen den Gießraumwandungen und den äußeren Kühlraumwandungen würden unzulässig große Wärmespannungen auftreten.

Die Stranggießkokille gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem inneren, eigentlichen Kokillenrohr und einem äußeren, die Kühlräume bildenden Mantel. Die beiden Teile sind auf Dichtungsflächen zusammengesetzt, die in der Richtung der Resultierenden der zueinander senkrechten Querdehnungen des Kokillenrohres verlaufen. Dadurch wird erreicht, daß durch die Wärmedehnungsunterschiede zwischen Kokillenrohr und Mantel in den Dichtungsflächen nur Schübe in deren Richtung, aber keine Druckspannungen auftreten.

Der Bedingung entsprechend verlaufen die Dichtungsrlächen bei quadratischen und rechteckigen Querschnitten im wesentlichen in der Richtung der Diagonalen, gegebenenfalls mit kleinen Abweichungen l>ei Querschnitten von langgestreckter Rechtecksform, die durch die unterschiedliche Kühlung in der Längs- und Querrichtung bedingt sind.

Die erfindungsgemäße Kokillenform vermeidet Wärmespannungen in der Kokille. Dadurch wird

ίο ein besonderes Verfahren zur Herstellung von Stranggußblöcken, insbesondere von plattierten Blöcken, möglich. Zwei gegenüberliegende Platten einer ein- oder mehrteiligen wassergekühlten Kokille, die Trennwände zwischen Schmelze und Kühlmittel bilden, werden gemeinsam mit dem erstarrenden Strang abgesenkt.

Diese Wände können aus beliebigem Plattierungsmaterial bestehen, das sich in diesem Falle mit dem gegossenen Strang verbindet. Eine besondere Ausbildung einer diesem Verfahren dienenden Kokille besteht darin, daß die absenkbaren Abschlußplatten mit ihren Seitenkanten dicht an Führungsleisten anliegen, die ihrerseits in entsprechenden, in der Richtung der Resultierenden der waagerechten Längs- und Querdehnung gestellten Gleitbahnen in der Kokille verschiebbar sind. In besonderer Ausbildung sind hierbei die Gleitbahnen j für die verschiebbaren Führungsleisten mit Sammel- j kanälen für allenfalls durch die Fugen eindringendes Kühlwasser versehen.

Der in der Kokille erstarrende Strang schwindet beim Erkalten und hebt sich etwas'von den stirnseitigen Begrenzungswänden ab. Von den absenk- j baren Platten soll er sich jedoch nicht abheben, um j

den guten Kühlkontakt aufrechtzuerhalten. i

Um dies sicher zu verhindern, sind die absenk- j

baren Wände (Plattierdecken) gemäß einer weite- ■ ren Ausbildung nahe den Rändern mit schwalben- ι schwanzförmigen Längsnuten versehen, in denen j

sich das Gießgut fest verankert. ;

Zur zonenweisen Kühlung können in weiterer Ausbildung die Kühlkammern durch waagerechte Trenn- oder Leitwände gänzlich oder teilweise | unterteilt sein. Es können auch mehrere rahmenförmige Kokillen geringer Höhe aufeinandergesetzt sein und sich nur die seitlichen Abschlußplatten und die an diese angeschlossenen Führungsleisten über die ganze Höhe erstrecken. ■ Hierbei kann die Ausbildung der Kokille so getroffen sein, daß die Führungsleisten an den nicht absenkbaren Seitenwänden über die Form hinaus- ^[ ragen. j

Bei Störung der Kühlung, z. B. beim Ausbleiben j des Kühlwasserstromes durch Versagen der Kühlwasserpumpe, beim Steigen des Metallspiegels über den Kühlwasserspiegel sowie überhaupt bei unzulässiger Erhitzung der Gießformwände wölben sich die Wände infolge verschiedener Wärmedehnung der inneren und äußeren Wandschichten insbeson- | dere dann, wenn die Führungsflächen nicht satt an- ' einanderliegen, so daß sie durch Drehung der Einwölbung der Platten nachgeben können. Dafür ; schafft die weitere Ausbildung der ertindungsgemä- ^:

ßen Vorrichtung dadurch Abhilfe, daß in den an die Wände anschließenden Kühlräumen parallel zu den Wänden mit kleinem Abstand von diesen verlaufende Versteifungen in Form von Barren, durchlochten Platten o. dgl. vorzugsweise aus einem Metall größerer Wärmedehnung (hochfeste Leichtmetallegierungen u. dgl.) vorgesehen sind, die ebenfalls wie die Platten mit den Führungsleisten verbunden sind. ,

Um eine vollkommen geschlossene Gießform zur Durchführung des Verfahrens zu erhalten, werden die Seitenwände der Kokille mit den die Stirnseiten der Form begrenzenden Wänden fest und dicht verbunden, und in der so gebildeten Form kann in bekannter Weise der Anfahrkopf zum Absenken des Stranges angeordnet sein.

Gemäß der weiteren Ausbildung der Vorrichtung werden die Deckungsfugen zwischen den kastenförmig aneinandergeschlossenen Gießraumwänden und den Kühlkammerwänden zur Bildung von Anschlägen und Abflußkanälen unterteilt. Diese sind insbesondere stufenförmig abgesetzt. Die Dehnungsfugen zwischen den Gieß raumwänden und den äußeren Kühlkammerwänden sind ferner nach außen keilförmig erweitert.

Die geschlossene Gießform kann in lotrechter, schräg geneigter oder auch waagerechter Lage bei entsprechender Ausgestaltung des Gießkopfes benutzt werden.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens werden auch die waagerecht verlaufenden Fugen zwischen dem Kokillenrohr und dem Mantel durch aneinanderschließende Flächen gebildet, die in der Richtung der Resultierenden von Höhendehnung und Querdehnung geneigt sind. Die Stranggießform weist demnach sowohl an den vier lotrechten Kanten Dichtungsfugen auf, deren Flächen sich in einer gedachten gemeinsamen lotrechten Geraden schneiden. An den vier oberen und vier unteren waagerechten Kanten bilden die Dichtungsfugen Pyramidenflächen miteinander, wobei die Spitze der Pyramide auf der erwähnten lotrechten Geraden liegt.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. ι einen waagerechten Schnitt durch eine Kokille für den Guß von Strangblöcken mit quadratischem Querschnitt,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Stranggußkokille für Blöcke mit rechteckigem Querschnitt (Brammen),

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch eine Stranggußkokille mit absenkbaren Seitenwänden.

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch die Stranggußkokille nach Fig. 3,

Fig. 5 bis 7 einen waagerechten sowie zwei um 90⁰ gegeneinander verdrehte senkrechte Schnitte durch eine weitere Ausführungsform der Stranggußkokille,

Fig. 8 eine Erläuterungsskizze.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnung ist die innere Gußform aus verhältnismäßig dünnwandigen Platten 1,1' gebildet, die an den lotrechten Innenkanten bei 2

verschweißt oder in anderer Weise dichtend miteinander verbunden sind. Der äußere Kokillenkörper 3 ist zweiteilig und umschließt die Form i, i' unter Bildung von Kühlräumen 4, durch die das Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, strömt. Der Gehäusekörper 3 besitzt nach innen vorstehende lotrechte Stege 5, deren vordere Begrenzungskanten als Gleitflächen 7 für Führungsleisten 6 dienen, die an überstehenden Teilen der beiden gegenüberliegenden Wände 1' befestigt sind.

Die Stirnfläche der Stege 5 und die Führungsleisten 6 sind in Richtung der Resultierenden der Wärmedehnung der Stranggießform 1, 1' an den Ecken derselben, bei einem quadratischen Ouerschnitt der Form, also unter einem Winkel von etwa 45⁰, gegenüber den Wänden 1 oder 1' gestellt. Auf diese Weise werden Druckspannungen an den Führungsflächen vermieden; die Führungsflächen können sich vielmehr unter etwa gleichbleibender

ao Flächenpressung gleitend aneinander verschieben.

Gemäß Fig. 2 der Zeichnung besteht die innere Form aus den Platten 1 und den U-förmigen Teilen 1', die wiederum bei 2 miteinander verschweißt sind. Die äußere Kokille 3 ist stirnseitig durch Deckelstücke 3' geschlossen, deren Seitenflächen nach dem bereits erwähnten Grundsatz zur Vermeidung von Wärmespannungem in Richtung der Resultierenden der Längs- und der Querdehnung gestellt sind. Diese Flächen sind bei 8 stufenförmig abgesetzt. Die Führungsleisten 6 sind mit überstehenden Kanten der Wände 1 und mit den U-Schenkeln der Wände 1' verschraubt. In den stirnseitigen Endteilen der Kokillenwände 3 sind lotrechte Kanäle 9 ausgespart, die dazu dienen, allenfalls entlang den Gleitflächen durchtretendes Kühlwasser nach unten abzuführen. '

Bei der in Fig. 3 im Querschnitt dargestellten Gießform werden die Wände 1, die vorzugsweise aus Plattierungsmaterial bestehen, mit dem Gußblock abgesenkt. Die Platten 1 sind durch Winkelstücke 11 oder in sonstiger Weise mit den Führungsleisten 6 verschraubt. Diese Leisten 6 werden also ebenfalls mit abgesenkt. I'm ein Abheben der Platten 1 von dem Gußblock mit Sicherheit zu verhindern, sind in den Plattem in der Nähe der Ränder schwalbenschwanzförmige Nuten 10 vorgesehen. Sollen plattierte Blöcke hergestellt werden, so können die Platten 1, wie schon erwähnt wurde, aus beliebigem Plattiermaterial bestehen, wie Kupfer, Nickel, einem höherlegierten, z. B. rostfreien Stahl j ο. dgl.

In Fig. 4 der Zeichnung ist erkennbar, wie die Platten 1 mit den Führungsleisten 6 zunächst über die übrigen Teile der Form hinausragen. Der Kokillenkörper 3 ist auf einem entsprechenden Gestell 3" aufgebaut. Die Kokille ist unten durch den in deren Innenraum passenden Anfahrkopf 12 abgeschlossen, der mittels der Kolbenstange 13 und des hydraulischen Kolbens 14, der sich in dem Zylinder 15 bewegt, absenkbar ist. Das Absenken kann jedoch auch mit rein mechanischen Mitteln, z. B. einer Schraubspindel, Zahnstangen, Riffelwalzen o. dgl., erfolgen. Der Anfahrkopf 12, auf j den sich die absenkbaren Platten 1 stützen, trägt nach unten reichende Stützmittel 16, die an ihrer Unterkante die Querplatte 17 tragen, an welcher die Führungsleisten 6 befestigt sind.

Bei Beginn des Gusses steht das Bodenstück hoch in der Gießform, und die Wandplatten 1 sowie die Führungsleisten 6 ragen oben aus der Kokille heraus. Steigt bei fortschreitendem Eingießen das Kernmaterial an, so wird das Bodenstück 12 mit den Wandplatten 1 und den Führungsleisten 6 abgesenkt. Nachdem die volle Stranglänge erreicht ist, werden die Führungsleisten 6 abgenommen, während die Platten 1 am Gußblock verbleiben, sofern es sich um die Herstellung plattierter Blöcke handelt.

Beim Ausbleiben des Kühlmittels könnte durch Verziehen der Kokillenwände ein Ecken und Verklemmen der Führungsleisten 6 eintreten. Um das zu verhindern, sind, wie in Fig. 1 der Zeichnung beispielsweise dargestellt, gegen die Führungen 6

j sich stützende Barren 18, durchlochte Wände o. dgl., vorwiegend aus Metall größerer Wärmedehnung (Leichtmetall), in geringem Abstand von den Wänden ι vorgesehen, die eine Versteifung bilden. Die Führungsleisten könnten aber auch, wie in Fig. 1 oben strichpunktiert angedeutet ist, breiter sein und rund um die Gießform 1, 1' herum durch zusätzliche Stützen 18 verstärkt sein.

In Fig. 5 bis 7 der Zeichnung sind sinngemäß gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Die Leisten 5 sind dabei so abgeschrägt, daß alle Flächen 7 sich in einer gemeinsamen Geraden A-A (Fig. 6 und 7) schneiden. Diese Gerade muß nicht notwendig durch den Schwerpunkt des ganzen Systems gehen, sondern kann gegebenenfalls auch an der Außenfläche einer der Platten 1 liegen. In letzterem Falle liegt auch das eine Dichtungsflächenpaar 7 in dieser Fläche, während das andere Paar entsprechend stark geneigt ist, wie in Fig. 8 schematisch dargestellt ist. Ist von Punkt O ausgehend die Längsdehnung proportional Dl₁ die Querdehnung proportional Dq, so erfolgt die resultierende Dehnung in der Richtung Dr. Die Dichtungsfläche 7 muß daher in diese Richtung gestellt sein. Praktisch wird sie zweckmäßig eine etwas geringere Neigung haben, da sich die Leisten 6 weniger erwärmen und daher auch weniger dehnen als die Wände 1 und 1', so daß die Querdehnung nicht vollkommen der Strecke Dq entspricht.

Um auch den oberen und unteren Abschluß des Kühlwasserraumes 4 dicht zu halten, sind, wie Fig. 6 und 7 zeigen, die Dichtungsflächen 7' nach Flächen /' von Pyramiden geneigt, deren gemeinsame Spitzen O in der Geraden A-A liegen. .Auch in diesem Falle muß die Gerade A-A nicht notwendig die Schwerlinie des ganzen Systems sein, obwohl das zur Erzielung gleicher Neigungen der Flächen 7' vorteilhaft ist. Auch bei der Bestimmung der Neigung der Flächen 7' ist die geringere Erwärmung der Leisten 6' gegenüber den Flächen 1 bzw. 1' und damit deren relativ geringere Dehnung zu berücksichtigen. Dieser Umstand fällt jedoch

bei der großen Höhe der Flächen ι und i' im Verhältnis zur Höhe der Leisten 6' weniger ins Gewicht. Zur Bestimmung des Winkels ot, unter dem eine Dichtungsfläche 7 gegen die längere Seite des Gußformquerschnittes zu neigen ist, diene das Schema nach Fig. 8. Dabei ist die Länge des Rechteckes mit L, dessen Breite mit B und die mittlere Höhe der Leiste 6 mit H, ferner die Erwärmung der Wände ι und 1' mit At und die durchschnittliche Erwärmung des Stegeso mit A t¹ bezeichnet. Der Winkel α ergibt sich alsdann aus der Formel:

BAi + HAt ^tga

Claims

Patentansprüche:

1. Stranggießform zum Herstellen von Gußblöcken aus Leicht- und Schwermetall, insbesondere Stahl und Stahllegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kokillenrohr (11) aus Einzelteilen zusammengesetzt und von einem Mantel (3) umgeben ist, wobei Kokillenrohr und Mantel auf Flächen (7) aufeinandergleiten, deren Richtung der Resultierenden von Längsbzw. Querdehnungen der einzelnen Kokillenrohrteile entspricht.

2. Stranggießverfahren unter Verwendung einer Gußform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Wände des Kokillenrohres einer ein- oder mehrteiligen wassergekühlten Kokille gemeinsam mit dem Strang abgesenkt werden.

3. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die absenkbaren Kokillenwände (1) mit ihren lotrechten Seitenkanten dicht an Führungsleisten (6) angeschlossen sind, die ihrerseits in entsprechenden, in der Richtung der Resultierenden der waagerechten Längs- und Querdehnung gestellten Gleitbahnen in der Kokille verschiebbar sind.

4. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnen für die lotrecht verschiebbaren Führungsleisten (6) mit einem oder mehreren ebenfalls lotrecht verlaufenden Sammelkanälen (9) für eindringendes Kühlwasser versehen sind.

5. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammern (4) durch waagerechte Trenn- oder Leitwände gänzlich oder teilweise unterteilt sind.

6. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere rahmenförmige Kokillen geringer Höhe aufeinandergesetzt sind und sich nur die seitlichen Abschlußplatten und die an diese angeschlossenen Führungsleisten über die ganze Höhe erstrecken.

7. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch'gekennzeichnet, daß die Kokillenwände fest miteinander verbunden sind.

8. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsflächen zwischen den kastenförmig aneinandergeschlossenen Kokillenteilen unterteilt, ins-Ijesöndere stufenförmig abgesetzt sind.

9. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die in der Richtung der Resultierenden der Querdehnungen gestellten Gleitflächen (7) bildenden Körper (6) durch in geringem Abstand von den inneren Formwänden (1, 1') im Kühlwasserraum verlaufende Barren (18),durchlochte Platten o. dgl. aus Metall vorzugsweise größerer Wärmedehnung abgestreift sind.

10. Stranggießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die waagerecht verlaufenden Fugen zwischen der eigentlichen Gießform und dem Mantel durch aneinanderschließende Flächen gebildet sind, die in der Richtung der Resultierenden der Höhendehnung und der Querdehnung der inneren Gießform geneigt sind.

11. Stranggießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lotrechten Dichtungsfugen in Flächen liegen, die sich in einer gemeinsamen Lotrechten (A-A), vorzugsweise in der lotrechten Schwerachse der Gußform schneiden.

12. Stranggießform nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerecht verlaufenden Dichtungsfugen in Pyramidenflächen (P-P) liegen, deren gemeinsame Spitzen (O) in der gemeinsamen Schnittlinie der Flächen liegen, die durch die lotrechten Dichtungsfugen bestimmt ist.

13. Stranggießform nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Dichtungsfugen (7, 7') mit Rücksicht auf die verschiedene Temperatur der Kokillenwände (1, 1') und der die Dichtungsflächen (7, 7') tragenden Stege (6, 6') eingestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

140 6.