DE4203337C2 - Verfahren zum Stranggießen von Metallen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, in einer Mehrfachkokillengießanlage, wobei jede Kokille mit einem Heißkopfaufsatz versehen ist, und in den Kokillenformhohlraum unterhalb des Heißkopfaufsatzes ein Schmiermittel und über eine Gasleitung ein unter Druck stehendes Gas eingeleitet wird, wobei zum Angießen der Gasvolumenstrom konstant gehalten wird.

Ein Verfahren dieser Art ist z. B. bekannt nach EP 0 218 855. Die Stranggießkokille ist in diesem Fall mit einem Heißkopfaufsatz versehen, dessen Innenwandung unter Bildung eines Überhangs über die Innenwandung der Stranggießkokille vorsteht. An diesem Über­ hang wird das unter Druck stehende Gas zusammen mit dem Schmier­ mittel in den Formhohlraum der Stranggießkokille eingeleitet. Das Gas wird dabei über die gesamte Gießphase mit einer konstan­ ten Strömungsmenge zugeführt. Bei Mehrfachkokillengießanlagen ist das Gaszuführungssystem üblicherweise so ausgelegt, daß alle Kokillen mit der gleichen konstanten Gasmenge versorgt werden.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß sich bei dieser Arbeits­ weise nur unter absolut störungsfreien Gießbedingungen gute Ergeb­ nisse hinsichtlich Oberflächengüte und Randgefügequalität aller stranggegossenen Barren erzielen lassen. Solche Bedingungen sind allerdings in der Praxis kaum gegeben. Insbesondere in den erwähn­ ten Mehrfachkokillengießanlagen sind immer wieder Kokillen zu beobachten, die abweichende Gasmengen benötigen. Zudem kann sich der Gasbedarf einzelner Kokillen auch während des Gießvorganges ändern. Dies gilt insbesondere für Kokillen mit einem Durch­ messer oberhalb von 25 cm. Weiterhin hat sich gezeigt, daß eine regelmäßige Überprüfung der Gasmengeneinstellung erfolgen muß.

Auch unter normalen Gießbedingungen ist nicht auszuschließen, daß sich die von einer einzelnen Kokille benötigte Gasmenge än­ dert. Dementsprechend gelingt es bei dieser Verfahrensweise nicht, gleichmäßig gute Barrenqualitäten zu erreichen, da innerhalb einer Kokillenanlage immer wieder Barren zu beobachten sind, die insgesamt eine verminderte Qualität und/oder eine über der Gieß­ länge stark wechselnde Qualität aufweisen.

Ein weiteres Verfahren der eingangs genannten Art ist bekannt nach EP 0 449 771. Hierbei wird zu Beginn des Füllens der Kokil­ le eine höhere Gasmenge eingestellt, die mit steigendem Metall­ spiegel in der Kokille stark abnimmt. Beim anschließenden Eintre­ ten des Barrens in die wassergekühlte Zone tritt ein Kaltlauf durch verstärkte Schrumpfung des Barrens auf. Der Spalt zwischen Metall und Kokillenwand vergrößert sich dabei, so daß zur Auf­ rechterhaltung des Druckpolsters im Formhohlraum eine sehr hohe Gasmenge erforderlich wird. Dieser Vorgang tritt üblicherweise nicht genau gleichzeitig und auch nicht in gleichem Maße für die einzelnen Kokillen einer Mehrfachgießanlage ein, so daß die Kokil­ len zur Aufrechterhaltung des Gaspolsters unterschiedliche Gas­ mengen benötigen. Dies gilt ebenfalls für andere Störungen, die während des Gießverlaufs in einzelnen Kokillen auftreten können, wie z. B. das Auftreten eines Risses im Heißkopf oder eine unzu­ reichende Schmierung der Kokilleninnenwand aufgrund von Störun­ gen in der Trennmittelversorgung. Nach dem beschriebenen Verfah­ ren ist die Regelung der Gaszufuhr nur gleichzeitig (in gleichem Maße) für alle Kokillen innerhalb der Hauptgasleitung möglich. Auf diese Weise kann nicht gewährleistet werden, daß in jeder einzelnen Kokille das erforderliche Gaspolster aufrechterhalten bleibt. Dies führt zwangsläufig zu verminderter Qualität zumin­ dest bei einzelnen Barren aus einem Gießvorgang.

Aus DE 35 33 517 A1 ist ein Verfahren zum Stranggießen in einer Stranggießkokille mit einem Kokillenaufsatz bekannt, bei dem gemäß Spalte 3, Zeile 16 ff. im Betriebsfalle durch einen Ringkanal das Gas in den Raum unterhalb eines Überhanges eingeblasen wird. Dabei reißt das Gas an der Schmiermittelzuführung Teile des flüssigen Trenn- oder Schmiermittels mit. Es bildet sich ein Gas-Öl-Nebel aus, der in laminarer Strömung unterhalb des Überhanges in Abzugsrichtung des Stranges prallel zur Kokillenlauffläche austritt. Unterhalb der Kokille ist ein Kanal 5 für die Wasserkühlung angeordnet. Der aus dem Kanal 5 austretende Wasserstrahl erzeugt einen Unterdruck im Zwischenraum zwischen Kokille und Anfahrblock bzw. Metallstrang. Mit diesem Unterdruck wird ein ringförmiger Gas-Öl-Schleier geformt, der die Kokillenwand vollständig gegenüber dem flüssigen Metall abschirmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem auftretende Störungen im Gießverlauf unmit­ telbar ausgeglichen werden, so daß optimale Barrenqualitäten erzielt werden. Insbesondere in Mehrfachkokillengießanlagen sol­ len Barren mit gleichmäßig hoher Oberflächengüte und Randgefüge­ qualität hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausge­ staltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gas jeder Kokille einer Mehrfachstranggießanlage über mindestens eine Gasleitung zugeführt. In jeder Gasleitung ist dabei ein Regelventil zur Einstellung des Gasvolumenstromes, ein nachgeschalteter Druck­ sensor sowie eine Vorrichtung zur Erfassung des Gasvolumenstro­ mes angeordnet. In einer ersten Gießphase, die sich vom Beginn des Füllens der Kokille mit flüssigem Metall bis zu einem Zeit­ punkt nach dem Eintreten des Metallstranges in den wassergekühl­ ten Bereich erstreckt, wird der Gasvolumenstrom unabhängig vom jeweiligen Füllstand der Kokille automatisch auf einem konstant hohen vorgegebenen Wert gehalten. In der sich anschließenden zweiten Gießphase wird der Gasvolumenstrom in jeder Gasleitung automatisch so geregelt, daß der Gasdruck in der Leitung auf einem vorgegeben Wert konstant gehalten wird.

Auf diese Weise gelingt es Kaltlaufprobleme in der Angießphase und Störungen des Gießverlaufs in der stationären Gießphase zu vermeiden bzw. rasch zu unterbinden.

Das grundsätzliche Gasversorgungssystem für das erfindungsgemäße Verfahren ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Von der Haupt­ gasleitung 1 zweigen die Gasleitungen 2 zu den einzelnen Kokil­ len der Mehrfachgießanlage ab. Dabei führt zu jeder Kokille min­ destens eine Gasleitung 2. In jeder Gasleitung 2 ist eine Meß- und Regeleinheit 3 zur Messung und Regelung des Gasvolumenstromes und des Gasdruckes angeordnet.

Fig. 2 zeigt das prinzipielle Ablaufschema für diese Meß- und Regeleinheiten. In der Gasleitung 2 ist eine Vorrichtung 4 ange­ ordnet, die ein Meßgerät zur Erfassung des Gasvolumenstromes sowie ein elektronisch steuerbares Regelventil zur Einstellung des Gasvolumenstromes umfaßt. Mittels eines Drucksensors 5 wird der Istwert des Gasdruckes in der Gasleitung 2 gemessen. In einer elektronischen Steuereinheit 6 können ein Drucksollwert, ggf. gleichzeitig mit einem oberen und/oder einem unteren Grenzwert für den Gasvolumenstrom, oder alternativ ein Sollwert für den Gasvolumenstrom vorgegeben werden. Die Ansteuerung des Regelven­ tils erfolgt entsprechend den vorgegebenen Werten mittels der Steuereinheit 6. Optional können die einzustellenden Werte durch einen Prozeßrechner 7 eingegeben werden, z. B. nach vorwählbaren Gießprogrammen für verschiedene Kokillentypen und/oder unter­ schiedliche Legierungen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird ein Drucksollwert für die einzelnen Gasleitungen zu den Kokillen vorgegeben. Die Regelung des Gasvolumenstroms in jeder Gasleitung erfolgt dabei vom Gießbeginn an (leere Kokillen) so, daß der Gasvolumenstrom erhöht wird, wenn der gemessene Druck in der Gasleitung unterhalb des Drucksollwertes liegt, bzw. ge­ senkt wird, wenn der gemessene Druck oberhalb des Drucksollwer­ tes liegt. Der Gasvolumenstrom wird dabei auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt, da sich anderenfalls bei fehlendem Gegen­ druck unbegrenzt hohe Luftmengen einstellen würden. Durch diese Verfahrensweise wird gleichzeitig erreicht, daß der Gasvolumen­ strom in der Angießphase solange konstant auf dem vorgegebenen Maximalwert bleibt, bis die Kokille so weit gefüllt ist, daß der metallostatische Druck in der Kokille dem vorgegebenen Drucksoll­ wert entspricht. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Befüllung der Kokillen so gesteuert, daß dieser Punkt erst nach dem Eintreten der Gußbarren in den wassergekühlten Bereich er­ reicht wird.

Fig. 3 verdeutlicht den Gießverlauf bei einer derartigen Verfah­ rensweise anhand der zeitabhängigen Werte für den Metallstand in der Kokille sowie für den Gasvolumenstrom und den Gasdruck in der Gasleitung zu einer Kokille. Zum Zeitpunkt t_A0 beginnt der Füllvorgang der Kokille. Der Gasvolumenstrom liegt dabei vom Beginn des Füllens auf dem vorgegebenen Maximalwert. Der in der Gasleitung gemessene Druck steigt dabei mit zunehmendem Metall­ stand an. Wenn der Metallstand eine Höhe erreicht hat, die vor­ zugsweise 50 bis 85% unterhalb des maximalen Füllstandes im Heißkopf liegt, wird der Metallstand in der Kokille zunächst auf diesem Wert konstant gehalten (Zeitpunkt t_A1). Der Gasdruck bleibt dementsprechend konstant. Etwa zu diesem Zeitpunkt er­ folgt das Absenken des Gießtisches. Der untere Teil des Gußbar­ rens tritt zur Zeit t_A2 in den wassergekühlten Bereich (Direkt­ kühlung) ein. Der Metallstand in der Kokille wird noch bis zum Erreichen (t_A3) einer Gießlänge, die etwa dem halben Barrendurch­ messer bzw. der halben Barrendicke konstant gehalten, bei gleichbleibendem maximalen Volumenstrom. Dadurch ist sicherge­ stellt, daß in diesem kritischen Bereich, trotz Vergrößerung des Spaltes zwischen Metall und Kokillenwand aufgrund stärkerer Schrumpfung des Barrens, ein ausreichendes Gaspolster aufrecht erhalten wird.

Anschließend wird der Metallstand weiter erhöht. Der Gasdruck steigt dementsprechend an. Dabei bleibt der Gasvolumenstrom so­ lange konstant, bis der gemessene Gasdruck den vorgegebenen Druck­ sollwert erreicht. Dies ist im Beispiel der Fall zum Zeitpunkt t_A4. Entsprechend dem bei maximalem Gasvolumenstrom ggf. auftre­ tenden Druckverlust in der Gasleitung (abhängig vom Querschnitt und der Länge der einzelnen Gasleitungen) wird dieser Punkt er­ reicht, kurz bevor die Kokille vollständig gefüllt ist. Der Gas­ druck wird ab diesem Zeitpunkt automatisch auf dem vorgegebenen Drucksollwert konstant gehalten. Der zur Aufrechterhaltung die­ ses Druckes notwendige Gasvolumenstrom fällt bis zum vollständi­ gen Füllen der Kokille (t_A5) deutlich ab. Im weiteren Gießver­ lauf sind unter normalen Bedingungen lediglich geringfügige Änderungen im Gasvolumenstrom zur exakten Konstanthaltung des Druckes auf dem vorgegebenen Sollwert notwendig. Zum Zeitpunkt t_A6 beginnt das Leergießen der Kokille. Entsprechend der Abnahme des Metallstandes steigt der Volumenstrom wieder auf den vorge­ gebenen Maximalwert an, wenn der Gasdruck weiterhin konstant gehalten wird. Nach dem Zeitpunkt t_A7 fällt der Gasdruck bis auf Null zurück, bei vollständig geleerter Kokille.

Die oben beschriebene Druckregelung kann auch bei kontinuier­ lich steigender Füllung der Kokillen angewendet werden. Die Füllgeschwindigkeit wird dann so gesteuert, daß der Metallstand, bei dem der gemessene Druck in der Gasleitung dem vorgegebenen Sollwert entspricht, erst zu einem Zeitpunkt nach dem Eintreten der Gußbarren in die Direktkühlung erreicht wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens kann auch mit höheren Füllgeschwindigkeiten gearbeitet werden. In diesem Fall wird in der ersten Gießphase ein Sollwert für den Gasvolumenstrom vorgegeben. Der Gasvolumenstrom wird unabhängig vom Gasdruck auf diesem Wert konstant gehalten, bis zu einem Zeitpunkt nach dem Eintritt der Gußbarren in die Direkt­ kühlung. Erst danach erfolgt die Umschaltung auf eine konstante Druckregelung. Ein möglicher Gießverlauf entsprechend dieser Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt.

Der Füllvorgang der Kokillen beginnt zum Zeitpunkt t_B0. Der Gas­ volumenstrom wird vom Beginn des Füllens auf dem vorgegebenen Sollwert konstant gehalten. Dieser Sollwert wird vorzugsweise entsprechend dem Maximalwert des Gasvolumenstroms bei konstanter Druckregelung gewählt. Zum Zeitpunkt t_B1 beginnt das Absenken des Gießtisches. Der in der Gasleitung gemessene Druck steigt mit zunehmendem Metallstand an und erreicht bei t_B2 einen Maxi­ malwert bei vollständig gefüllter Kokille. Dieser Maximalwert liegt über dem für die zweite Gießphase vorgegebenen Drucksoll­ wert. Dies ist bedingt durch den bei maximalem Gasvolumenstrom ggf. auftretenden Druckverlust in der Gasleitung (abhängig vom Querschnitt und der Länge der einzelnen Gasleitungen). Zum Zeit­ punkt t_B3 erfolgt der Eintritt der Gußbarren in die Direktküh­ lung. Der Gasvolumenstrom wird noch bis zum Zeitpunkt t_B4 kon­ stant auf dem vorgegebenen Sollwert gehalten. Dadurch wird auch in diesem Anwendungsfall im kritischen Bereich des Barreneintritts in die Direktkühlung ein ausreichendes Gaspolster gewährleistet. Erst an diesem Zeitpunkt erfolgt dann die Umschaltung auf konstan­ te Druckregelung entsprechend der Beschreibung zu Fig. 3. Der Gasdruck fällt damit auf den vorgegebenen Drucksollwert ab und wird im weiteren Gießverlauf auf diesem Wert konstant gehalten. Wird für die Phase der konstanten Druckregelung ein Maximalwert für den Gasvolumenstrom vorgegeben, verläuft das Leergießen der Kokillen wie zu Fig. 3 beschrieben.

Der vorzugebende Maximal- bzw. Sollwert für den Gasvolumenstrom nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist unabhängig vom Metall­ stand in der Kokille. Er wird in Abhängigkeit vom zu gießenden Barrenformat vorgegeben. Beim Stranggießen von Aluminium bzw. dessen Legierungen liegen die anwendbaren Werte zwischen 0,2 und 2,0 Nl/h pro mm Umfang des Formhohlraumes der jeweiligen Kokille. Zur Einstellung optimaler Gießbedingungen hat sich ein Wert von etwa 0,32 Nl/h pro mm Umfang des Formhohlraums der eingesetzten Kokille als besonders günstig erwiesen. Durch die Vorgabe eines derartigen Maximalwertes für den Gasvolumenstrom wird neben den bereits erwähnten Vorteilen zudem gewährleistet, daß beim Auftre­ ten von außergewöhnlichen Fehlern, wie z. B. Bildung von Rissen sowie Lecks im Gasversorgungssystem kein unbegrenzt hoher Gasvo­ lumenstrom eingeregelt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird der Bereich, in dem sich der Gasvolumen­ strom bewegen kann, durch einen vorgegebenen Minimalwert nach unten begrenzt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß auch im Falle von Störungen im Gießablauf, die zu einem hohen Gegendruck führen, der über dem vorgegebenen Drucksollwert bzw. über dem metallostatischen Druck der Schmelze liegt, wie z. B. bei Behinde­ rung des Gasdurchtritts in Gießrichtung, ein Mindestgasvolumen­ strom in den Formhohlraum eingeleitet wird, so daß ein Gaspolster zwischen Metall und Kokillenwand aufrecht erhalten werden kann. Für Aluminium bzw. dessen Legierungen haben sich hier vom Umfang des Formhohlraumes unabhängige Werte zwischen 10 und 130 Nl/h als günstig erwiesen. Vorzugsweise wird ein Minimalwert von etwa 20 Nl/h vorgegeben.

Bei der Arbeitsweise gemäß Fig. 3 und 4 liegt der Gasvolumen­ strom zum Ende der Gießphase auf dem eingestellten Maximalwert. Bei abnehmendem Metallstand in der Kokille ist ein Durchblasen des Gases durch die Schmelze unvermeidlich. Dies kann zur Ver­ schlechterung der Barrenqualität im Kopfbereich führen, z. B. durch Oxideinschlüsse und/oder durch unerwünscht hohe Gasgehal­ te. Der Barrenkopf muß in diesem Fall stärker besägt werden, wodurch erhebliche Metallverluste entstehen. Dies kann bei­ spielsweise vermieden werden, durch stufenweise oder kontinu­ ierliche Reduzierung des vorgegebenen Drucksollwertes nach Er­ reichen einer bestimmten Gießlänge bzw. Gießzeit, wodurch der Gasvolumenstrom beim Leergießen zwangsläufig gesenkt wird. Eine weitere Möglichkeit ist die Vorgabe eines konstant geringen Gas­ volumenstromes in dieser Endphase. Die hier einzustellenden Wer­ te werden bevorzugt im Bereich der bereits genannten Minimalwer­ te für den Gasvolumenstrom gewählt. Die Vorgabe der verringerten Werte für den Drucksollwert bzw. für den Volumenstrom erfolgt bevorzugt programmgesteuert über den Prozeßrechner 7 (Fig. 2).

Zur Gewährleistung einer einwandfreien Regelung der Gasversor­ gung wird der Vordruck des Gases in der Hauptgasleitung auf einen Wert von mindestens 2 bar eingestellt. Der Mindestinnen­ durchmesser der Gasleitungen zu den einzelnen Kokillen wird so gewählt, daß die Druckverluste in den Gasleitungen bei den sich in der zweiten Gießphase (konstante Druckregelung) einstellenden Gasvolumenstromwerten vernachlässigbar klein sind. Unter diesen Bedingungen kann der Drucksollwert so eingestellt werden, daß er nahezu mit dem metallostatischen Druck bei vollständig gefüll­ ter Kokille übereinstimmt, bzw. nur geringfügig über diesem Wert liegt. Diese Bedingungen werden insbesondere dann erreicht, wenn der Innendurchmesser der Gasleitungen mindestens 6 mm beträgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft einsetzbar zum Stranggießen von Aluminium und dessen Legierungen in Rundbarren­ kokillen (kreisförmiger Querschnitt), Walzbarrenkokillen (recht­ eckiger Querschnitt) sowie in Ovalbarrenkokillen mit geraden Seitenwänden und halbkreisförmigen Stirnwänden. Da nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren die Luftversorgung der einzelnen Kokillen unabhängig voneinander geregelt wird, können insbesondere beim Walzbarrenguß auch Kokillen unterschiedlicher Art und/oder Ab­ messungen in der gleichen Mehrfachgießanlage eingesetzt werden. Die vorzugebenden Verfahrensparameter werden in diesem Fall an die jeweiligen Kokillenformate angepaßt.

Beim Einsatz großer Kokillenformate, insbesondere bei Walz- oder Ovalbarrenkokillen mit Querschnitten ab etwa 1050×300 mm, hat es sich als günstig erwiesen, das Gas den einzelnen Kokillen über mehrere Teil-Gasleitungen zuzuführen. Dabei werden z. B. 1 bis 2 Teil-Gasleitungen zu jeder Kokillen-Längsseite und 1 Teil- Gasleitung zu jeder Kokillenstirnseite geführt. Die Messung und Regelung von Gasvolumenstrom bzw. Druck werden dabei in jeder Teil-Gasleitung separat entsprechend Fig. 2 geregelt. Der Gasvo­ lumenstrom in jeder Teil-Gasleitung wird dabei auf einen Teil des für die jeweilige Kokille insgesamt vorgegebenen Maximal­ wertes nach oben begrenzt. Der Anteil richtet sich dabei nach dem Abstand zwischen den Teil-Gasleitungen auf dem Umfang des Kokillenformhohlraumes. Der für jede Teil-Gasleitung vorzugeben­ de Drucksollwert bleibt von der Anzahl der Teil-Gasleitungen pro Kokille unbeeinflußt.

Als Gase zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren eig­ nen sich insbesondere Luft oder auch Stickstoff.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist u. a., daß das mit dem Gas zugeführte Schmiermittel mit konstan­ tem Volumenstrom eingeleitet werden kann. Der schmiermittelsei­ tige Regelaufwand ist dementsprechend gering. Zur Einhaltung optimaler Gießbedingungen wird das Schmiermittel mit einem kon­ stanten Volumenstrom im Bereich zwischen 0,1 und 1,0 ml/h pro mm Umfang des Formhohlraums der jeweiligen Kokille eingeleitet. Vorteilhaft einsetzbar sind Schmiermittel, deren Viskosität bei 40°C im Bereich zwischen 35 und 220 mm²/s liegt. Hierzu zählen insbesondere Rüböl sowie Rhizinusöl.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird eingesetzt für das simultane Stranggießen in Mehrfachkokillengießanlagen, bei denen in der stationären Gießphase mit einem konstant hohen Metallstand in den Kokillen gearbeitet wird. Die einzelnen Kokillen werden gleichzeitig gefüllt. Die Gußbarren werden ebenfalls gleich­ zeitig über einen Gießtisch abgesenkt. Unter den beschriebenen Bedingungen gelingt es, bereits in der Angießphase in jeder Ko­ kille der Anlage ein ausreichendes Gaspolster aufzubauen und dieses über die gesamte Gießphase aufrecht zu erhalten. Da die Regelung der Gaszufuhr separat für jede Kokille erfolgt, erhält jede Kokille genau die Luftmenge, die optimale Arbeitsbedingun­ gen gewährleistet. Auf diese Weise werden in einer solchen An­ lage weitestgehend fehlerfreie Barren mit gleichmäßig hoher Ober­ flächengüte erzielt. Kaltlaufprobleme beim Eintritt der Barren in die Direktkühlung werden vermieden. Störungen, die in der stationären Gießphase auftreten können, werden unmittelbar ausge­ glichen oder vollständig vermieden, dadurch daß der Gasdruck exakt konstant gehalten wird durch automatisches Regeln des Gas­ volumenstromes selbst bei geringfügigen Abweichungen vom vorgege­ benen Sollwert. Weiterhin kann durch entsprechende Vorgabe von Gießprogrammen über einen Prozeßrechner ein nahezu vollautoma­ tisches Gießsystem aufgebaut werden.

Claims (31)

1. Verfahren zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, in einer Mehrfachkokillengießanlage, wobei jede Kokille mit einem Heißkopfaufsatz versehen ist, und in den Kokillenformhohlraum unterhalb des Heißkopfaufsatzes ein Schmiermittel und über eine Gasleitung ein unter Druck stehendes Gas eingeleitet wird, wobei zum Angießen der Gasvolumenstrom konstant gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gas jeder Kokille über mindestens eine Gasleitung zugeführt wird, wobei in jeder Gasleitung ein Regelventil zur Einstellung des Gasvolumenstromes und ein nachgeschalteter Drucksensor sowie eine Vorrichtung zur Erfassung des Gasvolumenstroms angeordnet sind, und
daß der Gasvolumenstrom in jeder Gasleitung in einer ersten Gießphase vom Beginn des Füllens der Kokille mit flüssigem Metall bis zu einem Zeitpunkt nach dem Eintreten des Metallstranges in den wassergekühlten Bereich automatisch auf einem vorgegebenen Wert konstant gehalten wird, unabhängig vom jeweiligen Füllstand der Kokille, und
daß in einer zweiten Gießphase der Gasvolumenstrom in jeder Gasleitung automatisch so geregelt wird, daß der Gasdruck in jeder Gasleitung auf einem vorgegebenen Wert konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfüllen des flüssigen Metalles in die Kokillen so erfolgt, daß die Kokille vollständig gefüllt ist, bevor der Metall­ strang in den wassergekühlten Bereich eintritt, wobei der Gasvolumenstrom in jeder Gasleitung bis zu einem Zeitpunkt nach dem Eintreten des Metallstranges in den wassergekühlten Bereich auf dem vorgegebenen Wert konstant gehalten wird, unabhängig vom Gasdruck in der Gasleitung, und daß nach diesem Zeitpunkt der Gasvolumenstrom in jeder Gasleitung automatisch so geregelt wird, daß der Gasdruck in jeder Gasleitung konstant auf dem vorgegebenen Wert gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Gießphase der Istwert des Gasdruckes in jeder Gasleitung gemessen und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird, und daß der Gasvolumenstrom erhöht wird, wenn der Istwert des Gasdruckes unterhalb des vorgegebenen Sollwertes liegt, und erniedrigt wird, wenn der Istwert des Gasdruckes oberhalb des vorgegebenen Sollwertes liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfüllen des flüssigen Metalles in die Kokillen so erfolgt, daß der Metallstrang in den wassergekühlten Bereich eintritt, bevor die Kokille vollständig gefüllt ist, wobei der Gas­ volumenstrom in jeder Gasleitung bis zu einem Zeitpunkt, der zwischen dem Eintreten des Metallstranges in den wasser­ gekühlten Bereich und dem vollständigen Füllen der Kokille liegt, und an dem der Gasdruck in der Gasleitung den vorge­ gebenen Wert erreicht, konstant gehalten wird, und daß nach diesem Zeitpunkt der Gasvolumenstrom in jeder Gasleitung automatisch so geregelt wird, daß der Gasdruck in jeder Gasleitung konstant auf dem vorgegebenen Wert gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbadspiegel innerhalb der Angießphase bis zu einem Zeitpunkt nach dem Eintreten des Metallstranges in den wassergekühlten Bereich auf einem konstant geringen Wert, der zwischen 50 und 85% unterhalb des maximalen Füllstandes im Heißkopf liegt, gehalten wird und danach die Kokille vollständig gefüllt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der ersten und zweiten Gießphase der Istwert des Gasdruckes in jeder Gasleitung gemessen und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird, und daß der Gas­ volumenstrom erhöht wird, wenn der Istwert des Gasdruckes unterhalb des vorgegebenen Sollwertes liegt, und erniedrigt wird, wenn der Istwert des Gasdruckes oberhalb des vorgegebenen Sollwertes liegt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom des Gases durch einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Maximalwert ein Wert zwischen 0,2 und 2,0 Nl/h pro mm Umfang des Formhohlraums der Kokille vorgegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Maximalwert ein Wert von etwa 0,32 Nl/h pro mm Umfang des Formhohlraums der Kokille vorgegeben wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom des Gases durch einen vorgegebenen Minimalwert begrenzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Minimalwert unabhängig vom Umfang des Formhohlraums der Kokille ein Wert zwischen 10 und 130 Nl/h vorgegeben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Minimalwert ein Wert von etwa 20 Nl/h vorgegeben wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Sollwert für den Gas­ druck in jeder Gasleitung mindestens dem metallostatischen Druck der Schmelze bei vollständig gefüllter Kokille ent­ spricht.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen einer vorgegebenen Gieß­ länge oder Gießzeit der vorgegebene Sollwert für den Gas­ druck stufenweise oder kontinuierlich abgesenkt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach Erreichen einer vorgegebenen Gießlänge oder Gießzeit der Volumenstrom des Gases auf einen vorge­ gebenen konstanten Wert abgesenkt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen einer vorgegebenen Gießlänge oder Gießzeit der Volumenstrom des Gases auf dem vorgegebenen Minimalwert konstant gehalten wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordruck des Gases vor den einzelnen Regelventilen zur Einstellung des Gasvolumenstromes auf einen Wert von mindestens 2 bar eingestellt wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestinnendurchmesser der Gas­ leitungen so gewählt wird, daß die Druckverluste in den Gasleitungen bei geregeltem Volumenstrom vernachlässigbar gering sind im Vergleich zum vorgegebenen Sollwert für den Gasdruck.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Gasleitungen mindestens 6 mm beträgt.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kokille das Gas aufgeteilt auf mehrere Teil-Gasleitungen zugeführt wird, wobei die Messung und Regelung von Gasvolumenstrom bzw. Gasdruck für jede Teil-Gasleitung separat durchgeführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasvolumenstrom für jede Teil-Gasleitung einer Kokille auf einen Teil des für die Kokille vorgegebenen Maximalwertes nach oben begrenzt ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Teil-Gasleitung einer Kokille der gleiche Sollwert für den Gasdruck vorgegeben wird, wobei dieser Sollwert mindestens dem metallostatischen Druck der Schmelze bei vollständig gefüllter Kokille entspricht.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Luft oder Stickstoff verwendet wird.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel mit konstantem Volumenstrom eingeleitet wird.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel mit einem Volumenstrom im Bereich zwischen 0,1 und 1,0 ml/h pro mm Umfang des Form­ hohlraumes eingeleitet wird.

26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Viskosität des Schmier­ mittels bei 40°C im Bereich zwischen 35 und 220 mm²/s liegt.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel Rüböl oder Rhizinusöl verwendet wird.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kokillen Rundbarrenkokillen mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden.

29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kokillen Walzbarrenkokillen mit rechteckigem Querschnitt verwendet werden.

30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kokillen Ovalbarrenkokillen mit geraden Seitenwänden und halbkreisförmigen Stirnwänden ver­ wendet werden.

31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für Kokillen mit unterschiedlichen Abmessungen in der gleichen Mehrfachgießanlage unterschied­ liche Sollwerte für den Gasdruck vorgegeben werden.