Verfahren zum Giessen von Metallblöcken. Es ist ein Verfahren zum Giessen von Metallblöcken in Längen, die von der Höhe der Kokille unabhängig sind, bekannt, bei dem unter Einhaltung einer konstanten Entfer nung zwischen Giessoberfläche und Giessrinne und unter Absenkung des auf dem Formboden stehenden erstarrenden Blockes während des Giessens die Giessgeschwindigkeit so gross und die Giessform so kurz bemessen werden,
dass der an ihrem untern Ende in flüssigem Kühl- mitbel austretende Block lediglich in einer für die Erhaltung der Form des Blockes ausrei chenden Randzone erstarrt ist und nun durch unmittelbare Berührung mit dem flüssigen Kühlmittel mit im wesentlichen horizontaler Erstarrungsrichtung zur Erstarrung gebracht wird. Der die Kokille verlassende Block wird hierbei vorzugsweise unmittelbar in ein Was serbadeingetaucht.
Es ist weiter bereits eine Ausführungs form bekannt, bei der durch Kombination der Abkühlung mit einer Beheizung des obern Teils der Giessform die Erstarrungsfront ver- kürzt wird. Es wurde nun beobachtet, dass durch die intensive Kühlung, die durch di rekte Absenkung des im Innern noch flüssigen Blockes in ein Wasserbad erfolgt, Spannun gen hei der Herstellung dicker Blöcke auf treten können, die bis zu Rissen im Block innern führen können, so dass in liesen Fäl len die sonstigen Vorteile des Verfahrens ge genüber andern Verfahren nicht ausgenutzt werden können. Einige Legierungen haben sich besonders empfindlich in dieser Bezie hung erwiesen, beispielsweise eine Al-Cu-Mg- Legierung mit 3,w, Kupfer.
Da diese Risse bei der Knetbearbeitung bei Leichtmetall Legierungen nicht verschweissen, kann auf diese Weise Ausschuss entstehen.
Es wurde nun gefunden, dass man die Ge- fahr einer solchen Rissbil@dung im Block Da durch beseitigen kann, dass man die Erstar- rungsfront noch flacher legt. Dadurch, dass die obere Zone des Metallei in der Kokille beheizt ist, lässt sich bereits die Erstarrungs- front verkürzen.
Eine weitere Verkürzung der Erstarrungsfront lässt sich dadurch erreichen, dass man so langsam giesst, dass auch in einer Kokille mit einer Nutzhöhe, die wesentlich geringer als der kleinste Kokillendurchmesser ist, die Erstarrung des Blockes zum grössten Teil und vorzugsweise vollständig innerhalb der Kokille erfolgt.
Der Unterschied gegenüber dem bekannten Verfahren sei in folgendem Beispiel darge stellt Zur Herstellung von 300 mm starken Guss barren mag beispielsweise eine Kokille mit einer Gesamthöhe von 100 mm dienen. Der entstehende Block wird unmittelbar nach Aus tritt aus der Kokille in ein Wasserbad ge senkt. Erfolgt hierbei die Absenkung mit einer Geschwindigkeit von etwa 80 nmm pro Minute, so ist beim Austritt des Blockes aus der Kokille dieser nur in der Randzone er starrt.
Erfolgt die Absenkung mit geringerer Geschwindigkeit, so hebt sich dic Erstarrungs front allmählich, so dass beim Austritt aus der Kokille der Block immer weitergehender zur Mitte hin erstarrt ist, und bei der Ab senkgeschwindigkeit von 40 mm pro Minute hat sich die Erstarrungsfront soweit gehoben, dass sie völlig innerhalb der Kokille liegt. Sie ist auf diese Weise wesentlich flacher ge worden, so dass die Gefahr der Bildung von Spannungen und Rissen im Innern des Blok- kes hierdurch bereits weitgehend beseitigt ist. Die Erstarrungsfront wird mit geringer wer dender Giessgeschwindigkeit flacher, also günstiger. Es ist allerdings in einer nur zum Kühlen eingerichteten Kokille nicht möglich, beliebig langsam zu giessen, da sich sonst Kaltschweissstellen an der Blockoberfläche bilden.
Diese Oberflächenfehler lassen sieh durch Beheizung des obern Kokillenteils ver meiden.
In Fig. 1 ist das erfindungsgemässe Ver fahren zur Herstellung von Gussblöcken bei- spielsweipe dargestellt. 1 stellt die gekühlte Kokille dar, 2 den entstehenden Block, der auf einem Giesstiisch 3 gesenkt wird.
Die Zeitung des Metalles erfolgt durch dis Giessrinne 4. Diese wird vorzugsweise so ausgebildet, dass sie das flüssige Giessgut am Rande in die Kokille einführt. Dieses kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass sie in Form eines Tellers, de,r am äussern Rande Ausflussöffnungen trägt, ausgebildet ist. Die Erstarrungsfront ist bei 5 gestrichelt eingezeichnet.
Die Kühlung erfolgt durch das Wasserbad 6, in das der Bloelk unmittelbar nach Austritt aus der Kokille eintritt. Es ist günstig, an den Innenrändern der Kühlkokille über den gan zen Umfang verteilt Öffnungen 7 vorzusehen, durch die Kühlwasser austreten kann, so dass direkt beim Austritt aus der Kokille die Be rührung mit Wasser gesichert ist.
Noch güiirstiger lassen sich die Verhält nisse dadurch gestalten, dass man durch An wendung der zusätzlichen Beheizung des obern Kokillenteilrs auch noch den Einsatz der Randerstarrung tiefer legt und auf diese Wreise dafür sorgt, dass auch die Ausbildung der Blockoberfläche trotz langsamen Giessens störungsfrei wird. Hierbei istes beispielsweise giinstig, die oben beschriebene Kokille in ihren Abmessungen so auszunutzen, dass der obere Teil in einer Höhe von etwa, 40 mm be heizt ist und nur der untere, etwa 60 nun hohe Teil wassergekühlt wird. Die Metallzufuhr erfolgt so, dass der Metallspiegel im beheizten Kokillenring liegt.
In Fig. 2 Wt beispielsweise eine solche Ausführungsform dargestellt, 1 bedeutet den gekühlten Teil der Kokille, 2 den beheizten, 3 die Metallzufuhr, 4 den auf den Giesstisch 5 absenkbaren Block. 6 stellt das, Wasserbad dar, in da, der Block nach Austritt aus der Kokille eintritt.
Bei zusätzlicher Anwendung der Heizung ist es möglich, die Giessgeschwindigkeit weit herabzusetzen und auf diese Weise praktiscrz zu einer horizontalen Erstarrungsfront zu ge langen, bei der beine Spannungsrisse im Guss- stiieL- mehr auftreten. können.
Das- beschriebene Verfahren lässt sich nicht nur zur Herstellung von Vollblöcken, sondern auch für platti@erta Blöcke anwenden. Mit zusätzlicher Behpizung lässt .sich das Verfah ren auch auf das Giessen von Hohlblöcken an- wende-n. Im Falle des Plattierblockgusses ist die gleichzeitige Anwendung der Beheizung des obern Kokillenteils besonders günstig, da diese die Verschweissung des Plattiermaterials mit dem Gusswerkstoff fördert.
Fig. 3 stellt eine Anwendung des Verfah rens für die Herstellung von Hohlblöcken dar. Die Kokille setzt sich zusammen aus dem gekühlten Teil 1 und dem beheizten Teil 2. In die Kokille ragt ein gekühlter Dorn 3, der eine Beheizung 4 aufweisen kann. Der ent stehende Hohlblock 5 wird in ein Wasserbad abgesenkt. Die Beheizung 2 kann auch fort gelassen werden. Die Erstarrungsfront ver läuft etwa so, wie durch die gestrichelte Linie angegeben last.
Beim Hohlblockguss kann der Hohlraum auch durch ein Rohr erzeugt werden, das auf einem Giesstisch befestigt ist und abgesenkt wird. Dieses Rohr kann gekühlt werden, und die Kühl- und Erstarrungsbedingungen kön nen so gewählt werden, dass es in den ent stehenden Hohlblock eingeschweisst wird. Das Rohr kann auch mit einem Längsschlitz ver sehen sein, so dass es, wenn durch seine Ober- ilächenausMildung oder sonstige Giessbedin gungen dafür gesorgt wird, nicht mit dem Werkstoff verschweisst und nach Einrollen aus dem fertigen Rohr herausgezogen werden kann.
Fig. 4 stellt die Anwendung dies Verfah rens bei Plattierguss dar. In die Kokille 1, die vorzugsweise eine beheizbare Zone 2 trägt, werden auf dem Giesstisch 3 Plattier bleche 4 und 5 in ein Wasserbad abgesenkt.
Als Kühlflüssigkeit für das Kühlbad können an Stelle von Wasser auch andere Kühlmittel angewendet werden, gegebenen falls solche mit geringerer Kühlwirkung, bei spielsweise Emulsionen oder kolloidale Lö sungen mit geringerer Abschreckwirkung als Wasser, wodurch die Gefahr der Rissbildung weiter herabgesetzt wird. Es kann gen solchen Kühlmitteln genügen, die Erstarrungsfront durch Erniedrigung der Giessgeschwindigkeit nur so weit zu heben, dass der Blockkern un gefähr in Höhe der untern Begrenzung der Kokille erstarrt.
Method of casting metal blocks. There is a method for casting metal blocks in lengths that are independent of the height of the mold, known in which the casting speed while maintaining a constant Entfer voltage between the casting surface and pouring channel and lowering the solidifying block standing on the mold bottom during casting large and the mold so short
that the block exiting in liquid cooling medium at its lower end has solidified only in an edge zone sufficient to maintain the shape of the block and is now solidified by direct contact with the liquid coolant with an essentially horizontal direction of solidification. The block leaving the mold is preferably immersed directly in a water bath.
Furthermore, an embodiment is already known in which the solidification front is shortened by combining cooling with heating of the upper part of the casting mold. It has now been observed that the intensive cooling, which takes place by direct lowering of the block, which is still liquid inside, into a water bath, can lead to tensions in the production of thick blocks, which can lead to cracks in the block inside, so that In these cases, the other advantages of the method compared to other methods cannot be used. Some alloys have proven to be particularly sensitive in this relationship, for example an Al-Cu-Mg alloy with 3, w, copper.
Since these cracks do not weld when light metal alloys are kneaded, this can result in rejects.
It has now been found that the risk of such cracks forming in the Da block can be eliminated by making the solidification front even flatter. Because the upper zone of the metal in the mold is heated, the solidification front can already be shortened.
A further shortening of the solidification front can be achieved by pouring so slowly that even in a mold with a useful height that is significantly less than the smallest mold diameter, the ingot solidifies for the most part and preferably completely within the mold.
The difference compared to the known method is illustrated in the following example. For the production of 300 mm thick cast ingots, for example, a mold with a total height of 100 mm may be used. The resulting block is lowered into a water bath immediately after exiting the mold. If the lowering takes place at a speed of about 80 nm per minute, when the ingot emerges from the mold, it is only staring in the edge zone.
If the lowering takes place at a slower speed, the solidification front gradually rises, so that as it emerges from the mold the ingot is solidified more and more towards the center, and at the lowering speed of 40 mm per minute the solidification front has risen so far that it lies entirely within the mold. In this way it has become much flatter, so that the risk of tension and cracks forming in the interior of the block is largely eliminated. The solidification front becomes flatter, i.e. cheaper, as the casting speed decreases. However, in a mold that is only set up for cooling, it is not possible to pour as slowly as desired, since otherwise cold welds will form on the block surface.
These surface defects can be avoided by heating the upper part of the mold.
In Fig. 1, the inventive method for the production of cast blocks is shown spielsweipe example. 1 shows the cooled mold, 2 the resulting block, which is lowered onto a casting table 3.
The metal is released through the pouring channel 4. This is preferably designed in such a way that it introduces the liquid pourable material at the edge into the mold. This can be achieved, for example, in that it is designed in the form of a plate with outflow openings on the outer edge. The solidification front is shown in dashed lines at 5.
The cooling takes place through the water bath 6, into which the bloelk enters immediately after exiting the mold. It is favorable to provide openings 7 distributed over the entire circumference of the chill on the inner edges of the chill, through which the cooling water can escape, so that contact with water is ensured directly as it exits the chill.
The conditions can be made even more favorable by using the additional heating of the upper part of the mold to lower the level of edge solidification and thus ensure that the formation of the block surface is free of disruption despite slow casting. Here it is, for example, beneficial to use the dimensions of the mold described above in such a way that the upper part is heated to a height of about 40 mm and only the lower part, which is about 60 mm high, is water-cooled. The metal is supplied in such a way that the metal surface lies in the heated mold ring.
In Fig. 2 Wt, for example, such an embodiment is shown, 1 means the cooled part of the mold, 2 the heated, 3 the metal feed, 4 the block that can be lowered onto the casting table 5. 6 shows the water bath in which the block enters after exiting the mold.
With the additional use of heating it is possible to reduce the casting speed considerably and in this way to achieve a practically horizontal solidification front, with which more stress cracks occur in the casting rod. can.
The method described can be used not only for the production of solid blocks, but also for platti @ erta blocks. With additional pickling, the process can also be applied to the casting of hollow blocks. In the case of the plating block casting, the simultaneous use of the heating of the upper part of the mold is particularly favorable, since this promotes the welding of the plating material with the casting material.
3 shows an application of the method for the production of hollow blocks. The mold is composed of the cooled part 1 and the heated part 2. A cooled mandrel 3, which can have a heater 4, protrudes into the mold. The resulting hollow block 5 is lowered into a water bath. The heater 2 can also be left off. The solidification front runs roughly as indicated by the dashed line last.
With hollow block casting, the cavity can also be created by a pipe that is attached to a casting table and lowered. This tube can be cooled, and the cooling and solidification conditions can be selected so that it is welded into the hollow block that is being formed. The pipe can also be provided with a longitudinal slot, so that if this is ensured by its surface design or other casting conditions, it cannot be welded to the material and pulled out of the finished pipe after being rolled up.
Fig. 4 shows the application of this procedural rens in plating. In the mold 1, which preferably carries a heatable zone 2, 3 plating plates 4 and 5 are lowered into a water bath on the casting table.
As a coolant for the cooling bath, other coolants can be used instead of water, if necessary those with a lower cooling effect, for example emulsions or colloidal solutions with a lower quenching effect than water, which further reduces the risk of cracking. For such coolants, it may be sufficient to raise the solidification front by lowering the casting speed only so far that the ingot core solidifies approximately at the level of the lower limit of the mold.