DE4038304C2 - Mit elektromagnetischem Hub arbeitende Stranggießeinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer mit elektromag­ netischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Drähte und Stäbe aus Aluminium oder Kupfer werden gewöhnlich durch Stranggießen hergestellt, wie es zum Beispiel aus der US- PS 44 14 285 bekannt ist. Bei diesem Verfahren wird eine Säule aus geschmolzenem Material nach oben in einen oberen Gieß- oder Formbereich gefördert. Anschließend wird das ge­ schmolzene Teil einem elektromagnetischen Wechselfeld ausge­ setzt und im Gieß- oder Formbereich nach oben transportiert. Gleichzeitig wird die Säule aus dem geschmolzenen Metall sukzessive gekühlt und zum Erstarren gebracht und das er­ starrte metallische Produkt wird danach oben aus dem Gieß- oder Formbereich entfernt. Dieses mit elektromagnetischem Hub arbeitende Stranggießverfahren hat sich in der Industrie praktisch gut bewährt. Die Säule aus dem geschmolzenen, zu gießenden oder zu formenden Metall kann relativ frei von auf die Gießform oder Kokille wirkenden Reibungs- und Biege­ kräften leicht abgezogen werden, da das elektromagnetische Wechselfeld einen gravitationsfreien Zustand erzeugt. Außer­ dem wird das Innere der Säule aus dem geschmolzenen Metall durchgerührt, während es durch das elektromagnetische Wechselfeld wandert, so daß ein hoher Grad an Homogenität erreicht werden kann.

Aus der DE 30 49 353 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufwärts-Stranggießen bekannt, welche einen Tiegel enthält, auf dem eine Gießanordnung montiert ist, die sich vom Tiegel vertikal nach oben bis zu einem offenen oberen Ende erstreckt, durch welches das frisch gegossene Stab-Produkt in eine Kühlkammer ausgetragen wird. Die Metallschmelze wird aus dem Tiegel als eiine Säule von flüssigem Metall in die Gieß-Anordnung durch Zuführung mit Gefälle aus einem Warmhalteofen verdrängt. Eine Hochfrequenzheizung ist nicht vorgesehen und wegen des großen Tiegelvolumens auch nicht erforderlich. Da der Tiegel ein relativ großes Volummen aufweist, fällt bei einer Änderung der Zusammensetzung der Schmelze eine erhebliche Menge an Abfall an.

Aus der Zeitschrift METALL, 40. Jahrgang, Heft 1, Januar 1986, S. 22 ist eine Vorrichtung zum Aufwärts-Stranggießen bekannt, deren Kokille einen doppelwandigen Kühlmantel aufweist. Das Kühlwasser strömt zuerst im inneren Mantel im Gegenstrom zur Abzugsrichtung des gegossenen Stranges nach unten und dann im äußeren Mantel im Gegenstrom nach oben.

In Fig. 1 ist vereinfacht eine weitere bekannte Stranggieß­ einrichtung dargestellt, die einen Ofen 2, der ein geschmolzenes Metall 1 enthält, aufweist, ferner eine rohrförmige Gießform oder Kokille 3, die vertikal angeordnet ist und mit dem ge­ schmolzenen Metall in Form einer Säule gespeist wird, um es zum Erstarren zu bringen, eine Kühlvorrichtung 4, die mit der Kokille 3 vereinigt ist, um die in die Kokille 3 eingeführte Säule aus dem geschmolzenen Metall abzukühlen und zum Erstarren zu bringen, eine zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes dienende Vorrichtung 5, die eine Mehrzahl von Spulen- oder Wicklungslagen enthält und nahezu den ganzen Umfang der Kokille 3 umgibt, um das elektromagnetische Wechselfeld zu erzeugen, das die Säule aus dem geschmolzenen Metall nach oben bewegt, eine nur schematisch angedeutete Vorrichtung 6 zum Entfernen des verfestigten metallischen Produktes vom oberen Ende der Kokille 3, eine Metallschmelze-Zuführungsleitung 7, die auch als Runden- oder Knieleitung bezeichnet wird, dazu dient, das zu ver­ gießende, geschmolzene Metall vom Ofen 2 nach oben in die Kokille 3 zu leiten und aus einer Graphitröhre besteht, die mit einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung 8 umgeben ist, und schließlich einen Verdränger 9 zum Einstellen des Niveaus des geschmolzenen Metalles 1.

Bei der oben beschriebenen bekannten, mit elektromag­ netischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung gibt es jedoch noch die folgenden Probleme:

Ein erstes Problem hat seine Ursache darin, daß die Metallschmelze-Zuführungs­ leitung 7 das zu vergießende geschmolzene Metall von dem den Metallvorrat enthaltenden Ofen 2 fortlaufend nach oben in die Kokille 3 leiten und es dabei in einem bestimmten Schmelzzustand halten muß und hierfür eine Graphitröhre hoher Leitfähigkeit verwendet wird und die Hochfrequenz-Heiz­ vorrichtung 8 an der Peripherie dieser Röhre angeordnet ist. Die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 für das geschmolzene Metall ist jedoch zu der senkrecht stehenden Kokille 3 hin gebogen und es ist schwierig, an diesem Bogenabschnitt 7a genügend Spulen­ windungen der Hochfrequenz-Heizvorrichtung 8 anzuordnen. Das geschmolzene Metall 1 kann daher nicht immer zuverlässig in dem gewünschten Schmelzzustand gehalten werden. Mit anderen Worten gesagt, wenn das geschmolzene Metall bei einem langsamen Gießprozeß mit geringer Geschwindigkeit zugeführt wird, kann es schwierig werden, die nötige Menge an ge­ schmolzenem Metall 1 zuzuführen, da das zugeführte Metall am Bogenabschnitt 7a zu stark gekühlt wird und eventuell erstarrt. Es ist daher erstens erforderlich, die bekannte Stranggießein­ richtung hinsichtlich der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 für das geschmolzene Metall zu verbessern.

Ein zweites Problem hat seine Ursache bei der bekannten, mit elektromagnetischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung darin, daß, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, die eine vergrößerte Schnittansicht der wesentlichen Teile der Kokille 3 der Stranggußeinrichtung gemäß Fig. 1 zeigt, die Kokille 3, die Kühlvorrichtung 4 und die Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes vereinigt sind. Mit anderen Worten gesagt, befindet sich an der Außenseite der rohrförmigen Kokille 3, deren innere Wand eine hitzebeständige Schicht 3a, z. B. in Form einer Auskleidung aus Graphit oder dergl. aufweist, ein integraler Strömungskanal für ein Kühlmittel oder Wärmetauschermedium. Ferner sind über die gesamte Länge des Außenumfangs des Kühlmittelströmungsweges, also der Kühlvorrichtung 4, eine Mehrzahl von elektromagnetischen Hubspulen angeordnet, die im wesentlichen die Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes bilden. Bei einer solchen Konstruktion beginnt die Kühlung bei einer Bodenplatte 4b der Kühlvorrichtung 4. Wenn die Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes 6 Spulen-Lagen oder Elektromagnetspulen 5a enthält, ergibt sich die erforderliche Stärke des elektromagnetischen Hubfeldes im Bereich der zweiten Spulen­ einheit gerechnet jeweils von den Enden der Spulenanordnung.

Bei der oben erwähnten, mit elektromagnetischer Hubkraft arbeitenden Stranggießeinrichtung besteht nun das folgende Problem: Die Säule aus dem geschmolzenen Metall, die von dem das geschmolzene Metall 1 speichernden Ofen 2 durch die Zuführungsleitung 7 nach oben in das untere Ende der Metallschmelze-Kokille 3 eingeleitet wird, wird durch die Kühlvor­ richtung 4 gekühlt und zum Erstarren gebracht. Gleichzeitig wird die Säule aus dem geschmolzenen Metall durch die Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechsel­ feldes elektromagnetisch nach oben bewegt, wobei dann die gewünschten Gußstücke, wie Drähte, kontinuierlich erzeugt werden. Dabei treten jedoch oft Drahtausbrüche und Draht­ brüche auf. Dies hat seine Ursache darin, daß ein Teil der Säule aus dem geschmolzenen Metall, die nach oben in die Kokille 3 eingeleitet wird, sich im Bereich oder dem unteren Bereich der untersten Elektromagnetspule 5a1 verfestigt, welche die erste Einheit von unten oder Lage der Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektrischen Feldes ist, d. h. im Bereich, wo die Hubkraft sowie die nach innen gerichtete Kraft nicht in ausreichendem Maße erzeugt werden können. Die Säule aus dem geschmolzenen Metall gelangt dadurch in Berührung mit der Wand der Kokille 3, was die gleichmäßige Aufwärtsbewegung der geschmolzenen Metallsäule stört. Um dieses Problem zu beheben, hat man in dem Wandbereich der Kokille 3, die der untersten Elektromagnetspule 5a1 und der zweituntersten Elektromagnetspule 5a2 entsprechen, eine Keramik­ röhre 3b angeordnet und an der Wand der Kokille 3 einen Luftspalt vorgesehen, um die Wärmeleitfähigkeit herabzu­ setzen. Hierdurch läßt sich die geschilderte Schwierigkeit jedoch nicht zufriedenstellend beheben.

Ein drittes Problem betrifft wieder die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 für das geschmolzene Metall. Wie Fig. 3 zeigt, ist es be­ kannt, in der Einrichtung einen Verdränger 9 zu verwenden, der auf das geschmolzene Metall 1 in dem diesen speichernden Ofen 2 einen Druck ausübt, um das geschmolzene Metall 1 durch die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 in die Kokille 3 zu för­ dern. Die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 ist an eine Seite der Wand des Ofens 2 in der Nähe von dessen Boden angeschlossen. Die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 für das geschmolzene Metall enthält einen horizontalen Abschnitt 7c, einen vertikalen Abschnitt 7d, und einen diese verbindenden Abschnitt 7e. Die Metallschmelze-Zufüh­ rungsleitung 7, die das zu vergießende geschmolzene Metall 1 von dem es enthaltenden Ofen 2 nach oben in die Kokille 3 fördert, besteht in diesem Falle im wesentlichen aus einer Graphitröhre hoher Wärmeleitfähigkeit und einer Heizvor­ richtung, üblicherweise einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung oder dergl., die den Umfang der Graphitröhre umgibt. Die die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 bildende Graphitröhre wird jedoch durch den Luftsauerstoff oder das geschmolzene Metall 1 oxidiert und verschleißt schnell. Die Standzeit der Graphitröhre ist daher gering. Da eine ganze Anzahl von Verbindungsstellen zwischen dem horizontalen Abschnitt 7c und dem Ofen 2, zwischen dem horizontalen Abschnitt 7c und dem vertikalen Abschnitt 7d sowie zwischen diesem und dem verbundenden Abschnitt 7e erforderlich sind, sind die Reparatur und die Erneuerung kompliziert. Außerdem besteht zunehmend die Gefahr von Undichtigkeiten und Ausfließen des geschmolzenen Metalles 1. Die Gefahr von Undichtigkeiten an den Verbin­ dungsstellen wird durch den hydrostatischen Druck des geschmolzenen Metalles 1, der für den Gießprozeß erforder­ lich ist, erhöht. Weiterhin muß das geschmolzene Metall im Ofen 2 bei der Reparatur oder dem Ersatz der Metallschmelze- Führungsleitung 7 entfernt oder gesammelt werden. Dies ist mit Rohmaterialverlusten verbunden und erhöht die Produktkosten. Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine mit elektro­ magnetischem Hub arbeitende Stranggießeinrichtung angegeben werden, bei der die Gefahr einer Leckage des geschmolzenen Metalls 1 aus der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 weit­ gehend verhindert oder ganz vermieden wird, so daß keine komplizierten Arbeiten zur Reparatur bzw. zum Ersatz der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 und keine Entleerungs- und Sammlungsarbeiten für das im Ofen 2 enthaltende ge­ schmolzene Metall erforderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Stranggießeinrichtung anzugeben, die einen gleichmäßigeren und störungsfreieren Betrieb gewährleistet, ein qualitativ höherwertiges Produkt liefert, sowie leichter zu warten und zu reparieren ist als die bekannten Stranggießeinrichtungen.

Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Stranggießeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Stranggießeinrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Eine mit magnetischen Hubkräften arbeitende Stranggießein­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält also einen Ofen zur Aufnahme und Bevorratung eines ge­ schmolzenen Metalles einer Gußkokille, die das geschmolzene Metall in Form einer Metallschmelzesäule in Aufwärtsrichtung erhält, eine mit der Gießkokille vereinigte Kühlvorrichtung, die an der Außenseite der letzteren angeordnet ist, um die Metallschmelzsäule, die durch die Wirkung eines elektro­ magnetischen Feldes nach oben bewegt wird, zu kühlen und zum Erstarren zu bringen, eine Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes, die mit der Kokille ver­ einigt und an deren äußerer Peripherie angeordnet ist, um das elektromagnetische Wechselfeld zu erzeugen, welches die zugeführte Metallschmelzesäule aufwärts bewegt und in der Kokille hält, eine rohrförmige Metallschmelze-Zuführungs­ leitung zum Zuführen des zu vergießenden geschmolzenen Metalls vom Ofen zur Kokille und eine Hochfrequenzheiz­ vorrichtung, die an der äußeren Peripherie der rohrförmigen Metallschmelze-Zuführungsleitung angeordnet ist. Die rohr­ förmige Metallschmelze-Zuführungsleitung enthält einen horizontalen Abschnitt, der sich vom Ofen weg erstreckt und einen vertikalen Abschnitt, der über einen Bogenabschnitt oder ein Knie mit dem horizontalen Abschnitt verbunden ist und das geschmolzene Metall nach oben in die Gießkokille leitet. Der Bogenabschnitt ist auf der dem Ofen abgewandten Seite mit einem horizontalen Ansatzabschnitt versehen, welcher eine Hochfrequenzheizvorrichtung aufweist.

Gemäß einer Weiterbildung enthält eine mit elektromagnetischem Hub arbeitende Strang­ gießeinrichtung einen Ofen zur Bevorratung eines geschmol­ zenen Metalles eine senkrecht angeordnete Gießkokille, die das geschmolzene Metall in Form einer Metallschmelzesäule in Aufwärtsrichtung empfängt, eine mit der Gießkokille vereinte und an deren äußeren Peripherie angeordnete Kühlvorrichtung, in die ein Kühlfluid in Gegenrichtung zur Bewegungsrichtung der Metallschmelzsäule einleitbar ist, um die Metall­ schmelzesäule abzukühlen und zum Erstarren zu bringen, wobei die Metallschmelzesäule durch die Wirkung eines elektro­ magnetischen Wechselfeldes nach oben bewegt wird, eine Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechsel­ feldes, die mit der Gießkokille vereinigt und an deren äußerer Peripherie angeordnet ist, um das elektromagnetische Wechselfeld zu erzeugen, welches die in die Kokille ein­ geleitete und in dieser gehaltene Metallschmelzesäule elektromagnetisch nach oben zieht, wobei die Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes eine Mehrzahl von Elektromagnetspulen enthält, die am Umfang der Kokille angeordnet sind, eine rohrförmige Zuführungsleitung, die das zu vergießende geschmolzene Metall aus dem Ofen in Aufwärts­ richtung in die Kokille leitet, und eine Hochfrequenzheiz­ vorrichtung, die an der Außenseite der rohrförmigen Zu­ führungsleitung für das geschmolzene Metall angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung, die von einem Kühlmittel angrenzend an die Kokille in Gegenrichtung zur Bewegungsrichtung der Metallschmelzesäule durchströmt wird, ist so ausgebildet, daß der Strom des Kühlmittels in einem Bereich entsprechend der zweituntersten Elektromagnetspule der Spulenanordnung umgekehrt wird.

Die mit elektromagnetischem Hub arbeitende Stranggießein­ richtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Er­ findung enthält einen Ofen zur Speicherung eines ge­ schmolzenen Metalles, eine senkrecht angeordnete Gieß­ kokille, die das geschmolzene Metall in Aufwärtsrichtung empfängt und es in Form einer Metallschmelzesäule hält, eine mit der Gießkokille vereinigte Kühlvorrichtung, die an der Außenseite der Kokille angeordnet ist, um die Metallschmelze­ säule, die durch die Wirkung eines elektromagnetischen Wechselfeldes nach oben bewegt wird, zu kühlen und zum Erstarren zu bringen, eine Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes, die mit der Kokille vereinigt und an deren Außenseite angeordnet ist, um das elektromagnetische Wechselfeld zu erzeugen, das die Metall­ schmelzesäule in der Gießkokille nach oben zieht und hält, eine rohrförmige Metallschmelze-Zuführungsleitung, die das zu vergießende geschmolzene Metall vom Ofen in die Kokille leitet, eine an der äußeren Peripherie der rohrförmigen Metallschmelze-Zuführungsleitung angeordnete Hochfrequenz- Heizvorrichtung, und einen Verdränger zum Unterdrucksetzen des geschmolzenen Metalls im Ofen und zur Förderung des geschmolzenen Metalls durch die Metallschmelze-Zuführungs­ leitung in die Gießkokille. Die Zuführungsleitung für das geschmolzene Metall setzt im wesentlichen horizontal an einer Seitenwand des Ofens an einer Stelle an, welche über dem Spiegel der Metallschmelze im Ofen liegt, wenn der Verdränger aus der Metallschmelze im Ofen herausgehoben ist und die Zuführungsleitung ist direkt mit der Gießkokille über einen kurzen vertikalen Abschnitt und Verbindungsab­ schnitt verbunden.

Bei der vorliegenden Stranggießeinrichtung kann die Metallschmelze-Zuführungsleitung einfach gewartet und repariert werden, nachdem der Gießvorgang unterbrochen worden ist, da die Metallzuführungsleitung dann keine Metallschmelze mehr enthält. Da die Metallschmelze-Zuführungsleitung außerdem keinen verbindenden Zwischenabschnitt enthält, ist auch die Gefahr einer Leckage von geschmolzenem Metall geringer. Wenn also der Gießprozeß unterbrochen wird, besteht praktisch keine Gefahr mehr, daß an irgendwelchen Verbindungs- oder Anschlußstellen geschmolzenes Metall austritt, da auf das Metallschmelze-Zuführungsleitungssystem kein hydrostatischer Druck mehr einwirkt. Es ist außerdem nicht mehr erforderlich, das geschmolzene Metall aus der Metallschmelze-Zuführungsleitung zu entfernen, wenn letztere ersetzt werden muß. Die beschriebene Stranggießeinrichtung gemäß der Erfindung hat also viele Vorteile, wie Betriebssicherheit, leichte Wartung und weitestgehende Ausnutzung des verwendeten Metalls.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1, auf die bereits Bezug genommen wurde, eine Schnittansicht der wesentlichen Teile einer mit elektromagnetischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung;

Fig. 2, auf die bereits Bezug genommen wurde, eine vergrößerte Schnittansicht der hauptsächlichen Teile eines Gießgefäßes oder Kokille der Stranggießeinrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3, auf die bereits Bezug genommen wurde, eine vereinfachte Schnittansicht einer Einrichtung, mit der ein zu gießendes, geschmolzenes Metall von einem das geschmolzene Metall enthaltenden Ofen, der mit einem Verdränger versehen ist, einer Kokille über eine Leitung für das geschmolzene Metall in einer bekannten Stranggießeinrichtung zugeführt wird;

Fig. 4 eine Schnittansicht von wesentlichen Teilen einer mit elektromagnetischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht von wesentlichen Teilen eines Gießgefäßes oder Kokille gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 6 und 7 Schnittansichten, die die Konstruktion von wesentlichen Teilen einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Beispiel 1

Fig. 4 zeigt im Schnitt die Konstruktion von wesentlichen Teilen einer mit elektromagnetischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Einrichtung enthält einen Ofen 2, zur Bevorratung eines geschmolzenen Metalles 1, eine Kokille 3, die das geschmolzene Metall in Form einer Metallschmelzesäule in Richtung nach oben empfängt und hält, eine Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes, welche mit der Kokille 3 vereinigt sowie an deren äußerer Peripherie angeordnet ist und ein elektromagnetisches Feld erzeugt, um die Metallschmelzesäule, die in die Kokille 3 von unten eintritt und von dieser gehalten wird, elektromagnetisch zu halten und nach oben zu bewegen, eine mit der Kokille 3 vereinigte Kühlvorrichtung 4, die ebenfalls die Kokille 3 umgibt und die Metallschmelzesäule, die in die Kokille 3 eintritt, in ihr gehalten wird und durch die Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes nach oben bewegt wird, beispielsweise mittels eines Kühlwasserkanals zu kühlen und zum Erstarren zu bringen, eine rohrförmige Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 zum Zuführen des geschmolzenen Metalles 1 vom Ofen 2 in die Kokille 3, und eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung 8, die am Umfang der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 angeordnet ist. Der Ofen 2 ist mit einer Hochfrequenz-Ofenheizung 2a versehen, mit der das im Ofen 2 enthaltene Metall im geschmolzenen Zustand gehalten werden kann. Im Ofen 2 ist schließlich noch ein Verdränger 9 zur Einstellung des Niveaus der Metallschmelze angeordnet.

Bei der Stranggießeinrichtung gemäß der ersten Ausführungs­ form der Erfindung ist ein mit einer Hochfrequenz-Heiz­ wicklung 8a versehener horizontaler Ansatz 7b an dem Bogen­ abschnitt 7a vorgesehen, bei dem die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 nach oben abknickt. Anders ausgedrückt ist bei der mit elektromagnetischem Hub arbeitenden Senkrecht-Stranggieß­ einrichtung gemäß der Erfindung ein mit einer Hochfrequenz- Heizwicklung 8a versehener horizontaler Ansatz 7b am Knie- oder Bogenabschnitt 7a der Metallschmelze- Zuführungsleitung 7 vorgesehen, durch die das geschmolzene Gießmetall vom Ofen 2 der Kokille 3 zugeführt wird. Der horizontale Ansatz 7b ist eine am Ende geschlossene integrale Verlängerung des horizontalen Schenkels des Bogenabschnitts.

Die rohrförmige Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 besteht bei dieser Stranggießeinrichtung vorzugsweise aus elektrisch leitfähiger, feuer- bzw. warmfester Keramik. Beispiele von elektrisch leitfähigen, warmfesten Keramiken sind Bor­ keramiken, wie TiB₂, ZrB₂, HfB₂, MoB₂, CrB₂, usw., ferner Nitrid-Keramiken, wie TiN, ZrN, NbN, VN usw. sowie Carbid­ Keramiken wie ZrC, HfC, VC, TiC usw. Die Länge des horizontalen Ansatzes 7b hängt u. a. vom Material, der Länge und dem Durchmesser der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 ab. Die Länge des horizontalen Ansatzes 7b wird so gewählt, daß die auf den Bogenabschnitt 7a gewickelte Hochfrequenz-Heizwicklung 8a im horizontalen Ansatz 7b genügend zusätzliche Wärme erzeugen kann, um ein Erstarren des geschmolzenen Metalles in diesem Bereich zu verhindern.

Bei einer praktischen Ausführungsform einer Aufwärts- Stranggießeinrichtung gemäß der Erfindung zum fortlaufenden Gießen von Kupferdraht bestand die rohrförmige Metall­ schmelze-Zuführungsleitung 7 aus einer Graphitröhre und der Bogenabschnitt 7a wies einen mit einer Hochfrequenz-Heiz­ wicklung 8a versehenen horizontalen Ansatz 7b auf. In der folgenden Tabelle 1 sind die Temperaturen aufgeführt, die an Stellen A und B der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 und an einem Punkt C des Bogenabschnitts 7a der Einrichtung gemäß Fig. 4 gemessen wurden. Zum Vergleich sind die an ent­ sprechenden Punkten der bekannten Stranggießeinrichtung gemäß Fig. 1 gemessenen Temperaturen angegeben.

Tabelle 1

Wie aus dieser Tabelle ersichtlich ist, kühlt sich das durch die Metallschmelze-Zuführungsleitung der bekannten, Senk­ recht-Stranggießeinrichtung geleitete Metall am Bogenab­ schnitt 7a ab, was zu einer Unterbrechung des Flusses der Metallschmelze führt. Bei der mit elektromagnetischem Hub arbeitenden Aufwärts-Stranggießeinrichtung gemäß der Er­ findung wird dagegen das durch die Metallschmelze-Zufüh­ rungsleitung 7 zugeführte geschmolzene Metall auch am Bogen­ abschnitt 7a der Zuführungsleitung 7 auf hoher Temperatur und dadurch leichtflüssig gehalten. Wenn außerdem die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 aus elektrisch leit­ fähiger Keramik gemacht wird, ist es möglich, eine Ver­ unreinigung des geschmolzenen Metalles 1 und einen Verschleiß der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 zu verhindern.

Wie oben beschrieben wurde, kann bei der mit elektromag­ netischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung gemäß der Erfindung in der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7, durch die das zu gießende Metall vom Ofen 2 der Kokille 3 zu­ geführt wird, die Temperatur des geschmolzenen Metalles in nahezu dem ganzen Bereich der Metallschmelze-Zuführungs­ leitung 7 aufrechterhalten werden. Das geschmolzene Metall 1 wird daher der Kokille 3 gleichmäßig mit nahezu gleich­ bleibender Fließfähigkeit im ganzen Bereich der Metall­ schmelze-Zuführungsleitung 7 zugeführt. Selbst wenn also ein Drahtmaterial mit kleiner Geschwindigkeit kontinuierlich gegossen wird, lassen sich daher qualitativ hochwertige Produkte mit gleichmäßigem Querschnitt leicht herstellen.

Beispiel 2

Der grundsätzliche Aufbau einer mit elektromagnetischem Hub arbeitenden Stranggießeinrichtung gemäß der zweiten Aus­ führungsform der Erfindung entspricht der der ersten Aus­ führungsform (Fig. 4). Die Stranggießeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform enthält also einen Ofen 2 zur Speicherung eines geschmolzenen Metalles 1, eine Gießkokille 3, der das geschmolzene Metall 1 in Form einer Metall­ schmelzesäule in Richtung nach oben zugeführt wird, um das Metall in eine vorgegebene Konfiguration zu gießen, eine mit der Kokille 3 vereinigte Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes, welche den Umfang der Kokille umgibt und ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, das die von der Kokille 3 aufgenommene und gehaltene Metall­ schmelzesäule elektromagnetisch nach oben zieht, wobei die Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechsel­ feldes mehrere Lagen von Spulen enthält, eine Kühl­ vorrichtung 4, welche mit der Kokille 3 kombiniert und um deren Umfang herum angeordnet ist, um ein Kühlmittel zu veranlassen, in einer Richtung zu strömen, die der der Me­ tallschmelzesäule, die von der Kokille 3 aufgenommen sowie gehalten und durch die Wirkung des elektromagnetischen Wech­ selfeldes aufwärts bewegt wird, entgegengerichtet ist, so daß die Metallschmelzesäule abgekühlt und zum Erstarren gebracht wird, eine rohrförmige Metallschmelze-Zuführungs­ leitung 7, durch die das zu vergießende geschmolzene Metall 1 vom dem dieses enthaltenden Ofen 2 von unten in die Kokil­ le 3 eingeleitet wird, und eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung 8, die am Umfang der rohrförmigen Metallschmelze-Zuführungs­ leitung 7 angeordnet ist. Bei der vorliegenden Ausführungs­ form der Erfindung hat die Kühlvorrichtung 4 die in Fig. 5 vergrößert im Schnitt dargestellte Konstruktion. Die Kühlvorrichtung 4 ist mit der Kokille 3 ver­ einigt und um deren Außenseite herum angeordnet. Die Innen­ wand der Kokille 3 ist mit einer hitzebeständigen Schicht 3a, z. B. aus Graphit ausgekleidet. Der Strom des Kühlmittels wird in der Kühlvorrichtung 4 umgelenkt. An der Außenseite des Strömungsweges der Kühlvorrichtung 4, nämlich im Bereich, wo die Strömung des Kühlmittels umgekehrt wird, sind Hubspulen oder Elektromagnetspulen 5a1 und 5a2 der Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes angeordnet. Der Bereich der Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechsel­ feldes ist breiter als der der Kühlvorrichtung 4. Innerhalb der Elektromagnetspulen 5a1 und 5a2 der Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes, die über die Kühl­ vorrichtung 4 nach unten reichen, ist eine Keramikröhre 3b angeordnet, die einen Teil der Kokille 3 bildet. Die Kühlvorrichtung 4 enthält zwei konzentrische Röhren, um die Strömung des Kühlmittels umzulenken. Bei dem Bereich 4a, wo die Strömung des Kühlmittels umgekehrt wird, befindet sich die zweitunterste Elektromagnetspule 5a2, die die zweitunterste Spulenlage oder -einheit der Mehrzahl von Spulen der Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes darstellt.

Mit der oben beschriebenen Stranggießeinrichtung, die eine Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 aus einer Graphitröhre enthielt, wurde ein Kupferdraht kontinuierlich gegossen. Es resultierte ein tadelloser Draht ohne Brüche und Lunker. Wegen der Konstruktion der Kühlvorrichtung (Wärmetauscher­ vorrichtung) und der Position der Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes bezüglich der Kühl­ vorrichtung, die oben beschrieben wurden, beginnt die Metallschmelzesäule erst in einem Bereich zu erstarren, in dem eine zufriedenstellende Hubkraft auf die Metallschmelze­ säule einwirkt. Mit anderen Worten gesagt, erstarrt die Metallschmelzesäule während sie die Kokille nicht oder nur ohne nennenswerten Druck berührt. Außerdem wird das ge­ schmolzene Metall beim Erstarren genügend gehoben und gerührt. Bei der oben beschriebenen, mit elektromagnetischer Hubkraft arbeitenden Aufwärts-Stranggießeinrichtung erhält man also auch bei einem kontinuierlichen Metallgießprozeß und dergl. in stabiler Weise ein gegossenes Produkt ohne Brüche.

Wenn man die Vorrichtung 5 zum Erzeugen des elektro­ magnetischen Wechselfeldes bei der oben beschriebenen Einrichtung so ausbildet, daß sie bezüglich der mit der Kokille 3 integralen Kühlvorrichtung 4 und längs deren Außenseite verschoben werden kann, lassen sich die verschiedensten Produkte gießen.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform bestand die rohr­ förmige Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 aus Graphit. Selbstverständlich kann man für diese Leitung auch andere Werkstoffe verwenden, z. B. die elektrisch leitfähigen Kera­ miken, die in Verbindung mit dem Beispiel 1 erwähnt wurden.

Beispiel 3

Wie in Fig. 6 im Schnitt dargestellt ist, enthält eine Aufwärts-Stranggießeinrichtung gemäß einer dritten Aus­ führungsform der Erfindung einen Ofen 2 zur Aufnahme und Speicherung von geschmolzenem Metall 1, eine rohrförmige Metallschmelze- Zuführungsleitung 7, welche an die Seite des Ofens 2 an­ geschlossen ist, und eine Kokille 3, der das zu gießende geschmolzene Metall 1 in Form einer Metallschmelzesäule durch die Zuführungsleitung 7 in Richtung nach oben zu­ geführt wird. Die Kokille 3 kann mit einer Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes versehen sein, die die Kokille umgibt und ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, das die in die Kokille 3 eingeführte und in ihr gehaltene Metallschmelzesäule elektromagnetisch hält und nach oben zieht, während sie von der Kühlvor­ richtung abgekühlt und zum Erstarren gebracht wird. Die rohrförmige Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 kann außen mit einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung versehen sein. In dem das geschmolzene Metall 1 enthaltenden Ofen 2 ist ein Ver­ dränger 9 vorgesehen, um das geschmolzene Metall 1 unter Druck zu setzen und es durch die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 in die Kokille 3 zu fördern. Wie Fig. 6 zeigt, ist die rohrförmige Metallschmelze- Zuführungsleitung 7, die im wesentlichen waagerecht, vorzugsweise ganz leicht ansteigend, an der Seitenwand des Ofens 2 ansetzt, so weit oben an der Seitenwand des Ofens 2 angebracht, daß ihre Mündung sich über dem Spiegel des geschmolzenen Metalles 1 befindet, wenn der Verdränger 9 aus dem geschmolzenen Metall herausgezogen ist. Die Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 hat einen an die Kokille 3 angeschlossenen, vorzugsweise mit dem horizontalen Abschnitt einstückigen vertikalen Abschnitt 7b, dessen Länge so kurz wie möglich ist. Der das geschmolzene Metall enthaltende Ofen 2 ist mit einer Heizvorrichtung, zum Beispiel einer ihn umgebenden Hochfrequenzheizung versehen, um das Metall im geschmolzenen Zustand zu halten.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Stranggießeinrichtung gemäß Fig. 6 wird auf Fig. 7 Bezug genommen. Zur Inbetrieb­ nahme werden der das geschmolzene Metall 1 bevorratende Ofen 2, die Kokille 3 und die Metallschmelze-Zuführungs­ leitung 7 für den jeweils gewünschten kontinuierlichen Metallgießprozeß eingerichtet. Dann wird der Verdränger 9 sukzessive in das geschmolzene Metall 1 im Ofen 2 ein­ getaucht. Durch das Eintauchen des Verdrängers 9 steigt der Spiegel des geschmolzenen Metalls 1 im Ofen sukzessive an. Das geschmolzene Metall kann schließlich durch die Metall­ schmelze-Zuführungsleitung 7 in die Kokille 3 fließen, wo es zum Beispiel unter Einwirkung eines elektromagnetischen Hub- Wechselfeldes gegossen wird. Wenn der Verdränger 9 am Ende oder zur Unterbrechung des Gießvorganges angehoben wird, sinkt der Spiegel des geschmolzenen Metalls 1 im Ofen 2 unter die Höhe der Mündung der Metallschmelze-Zuführungslei­ tung 7 und das geschmolzene Metall fließt dann aus dieser Leitung zurück in den Ofen 2.

Wenn der jeweilige Gießprozeß in der oben beschriebenen Weise unterbrochen wird, verschwindet der hydrostatische Druck des geschmolzenen Metalles auf die Verbindungsstellen der Metallzuführungsleitung 7, so daß das Problem einer Leckage von geschmolzenem Metall 1 erheblich verringert wird. Da andererseits das geschmolzene Metall 1 aus der Metallschmelze-Zuführungsleitung 7 im Ofen 2 gesammelt wird und diese Leitung an einer verhältnismäßig hohen Stelle des Ofens ansetzt, ist es bei einer Reparatur oder Wartung der Metallschmelze-Zuführungsleitung oder Kokille nicht nötig, den Ofen zu entleeren.

Claims (5)

1. Aufwärts-Stranggießeinrichtung mit

• - einer senkrecht stehenden Kokille (3), die mit einem eine Metallschmelze (1) enthaltenden Ofen (2) über eine Zufühungsleitung (7) verbunden ist, welche einen zur Kokille (3) führenden vertikalen Abschnitt und einen mit diesem über ein Knie (7a) verbundenen horizontalen Abschnitt, der zum Ofen (2) führt, enthält,
• - einer die Kokille (3) umgebenden Kühlvorrichtung (5), in der ein Kühlmittel anfänglich in der der Bewegungsrichtung der Metallschmelze entgegengesetzten Richtung strömt und im unteren Bereich der Kokille umgelenkt wird,
• - einer an der Außenseite der Kokille (3) angeordneten Vorrichtung (5), welche mehrere, in Längsrichtung der Kokille aufeinanderfolgenden Spulen zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes, das auf die Metallschmelze in der Kokille nach oben gerichtete Kraft ausübt, enthält, und
• - einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung (8) an der Außenseite der Zuführungsleitung (7),

dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung einen horizontalen Ansatz (7b), der sich in Verlängerung des horizontalen Abschnittes über das Knie (7a) hinaus erstreckt, aufweist, der mit einer Hochfrequenz-Heizwicklung (8a) versehen ist, und die Umlenkung des Kühlmittels im Bereich der zweituntersten Spule (5a) der Vorrichtung (5) zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes angeordnet ist.

2. Aufwärts-Stranggießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdränger (9) zur Unterdrucksetzung der Metallschmelze (1) im Ofen (2), um die Metallschmelze vom Ofen durch die Zuführungsleitung (7) zu fördern, vorgesehen ist und daß die Zuführungsleitung (7) an einer Stelle der Seitenwand des Ofens (2) ansetzt, die oberhalb des Spiegels der Metallschmelze liegt, wenn der Verdränger (9) aus der Metallschmelze (1) im Ofen (2) herausgehoben ist (Fig. 6).

3. Aufwärts-Stranggießeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (7) einstückig ist und keine zwischengeführten Verbindungsstellen aufweist.

4. Aufwärts-Stranggießeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (7) aus elektrisch leitfähiger Keramik besteht.