DE19710887C2 - Use of a mold for the production of bars from light metal or a light metal alloy, in particular from magnesium or a magnesium alloy - Google Patents
Use of a mold for the production of bars from light metal or a light metal alloy, in particular from magnesium or a magnesium alloyInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kokille zum Herstellen von Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung mit einem Durchmesser von 60 bis 400 mm.The invention relates to the use of a mold for producing bars from light metal or with a light metal alloy, especially made of magnesium or a magnesium alloy a diameter of 60 to 400 mm.
Das Herstellen von Leichtmetall-, insbesondere von Magnesium-Barren erfolgt nach heutigem Stand der Technik üblicherweise dadurch, daß Gießstränge mit großem Durchmesser, vorzugsweise 400 bis 600 mm Durchmesser mittels bekannter Stranggießverfahren gegossen werden, wie sie beispielsweise in der UK-Patentschrift 492 216 beschrieben sind. Hierbei wird Schmelze in eine kurze, wassergekühlte Kokille gegeben, und der aus der Kokille austretende Strang wird durch Besprühen mit Wasser oder durch Eintauchen in ein Wasserbad bis zum vollständigen Erstarren abgekühlt. Danach muß eine spanende Bearbeitung der Oberfläche der Gießstränge zur Beseitigung der Gußrandschale erfolgen. Schließlich wird der Gießstrang durch Strangpressen auf die gewünschten Abmessungen des Barrens gebracht.The manufacture of light metal bars, especially magnesium bars, is carried out according to the current status the art usually by casting strands with a large diameter, preferably 400 up to 600 mm in diameter can be cast using known continuous casting processes, as they do for example, are described in UK Patent 492,216. Here, melt is in a given a short, water-cooled mold, and the strand emerging from the mold is passed through Spray with water or by immersing in a water bath until completely solidified cooled down. Thereafter, machining of the surface of the cast strands must be carried out for removal the cast rim. Finally, the casting strand is extruded onto the brought desired dimensions of the ingot.
Die Bezeichnung der so gefertigten Barren ist "Pre-ex (Pre-extruded) Barren".The name of the bars produced in this way is "pre-ex (pre-extruded) bars".
Der konventionelle, wassergekühlte Strangguß von Magnesium oder Magnesiumlegierung ist bei kleinen Formaten wegen der damit verbundenen Explosionsgefahr nicht geeignet.The conventional, water-cooled continuous casting of magnesium or magnesium alloy is included Small formats are not suitable due to the associated risk of explosion.
Nachteile des Standes der Technik sind insbesondere:
Disadvantages of the prior art are in particular:
-
- Eine ungünstige Ausbringung durch die lange Prozeßkette:
- 1. Das Stranggießen von Gießsträngen mit großem Durchmesser mit etwa 80% Ausbringung.
- 2. Die spanende Bearbeitung mit etwa 90% Ausbringung.
- 3. Das Strangpressen auf die gewünschten Abmessungen des Barrens mit etwa 70%
Ausbringung.
Das ergibt dann insgesamt eine Ausbringung von nur etwa 50%.
- 1. The continuous casting of casting strands with a large diameter with about 80% output.
- 2. The machining with about 90% output.
- 3. The extrusion to the desired dimensions of the ingot with approximately 70% output.
This results in a total yield of only about 50%.
Die Folgen sind ein äußerst hoher Energieverbrauch für den Fertigungsprozeß und zusätzlich für die Wiederaufbereitung des Rücklaufmaterials.The consequences are an extremely high energy consumption for the manufacturing process and additionally for the reprocessing of the return material.
- - Weiterhin entsteht ein hoher Energieverbrauch durch den notwendigen Betrieb einer Strangpresse, die für das Strangpressen der großformatigen Barren eine Preßkraft in der Größenordnung um 10.000 t und mehr aufweisen muß. Da Strangpressen in dieser Größenordnung nur an wenigen Stellen in der Welt betrieben werden, ergibt sich daraus die Tatsache, daß nur wenige Firmen weltweit in der Lage sind, diese "Pre-ex"-Barren zu fertigen.- Furthermore, high energy consumption arises from the necessary operation of a Extrusion press for the extrusion of the large-sized ingots Must be in the order of 10,000 tons and more. Because extrusion in this Order of magnitude only to be operated in a few places in the world, this results in the The fact that only a few companies worldwide are able to manufacture these "pre-ex" bars.
- - Ein weiterer Nachteil dieses mehrstufigen Verfahrens liegt darin, daß kleinere Bedarfsmengen nicht wirtschaftlich gefertigt werden können. Auch kurzfristige Bedarfsdeckungen sind wegen des mehrstufigen Verfahrens nicht möglich.- Another disadvantage of this multi-stage process is that smaller quantities are required cannot be manufactured economically. Short-term coverage of needs are also due the multi-stage process is not possible.
Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung können zwar für Versuchszwecke mit herkömmlichen Gießtechniken, z. B. im Sandgießverfahren hergestellt werden. Die Gefügeeigenschaften sind jedoch wegen der äußerst geringen Erstarrungsgeschwindigkeiten für die Weiterverarbeitung, insbesondere das Strangpressen ungünstig. Eine Einzelfertigung erfordert einen sehr hohen manuellen Aufwand für die Formherstellung sowie die Weiterverarbeitung des Gußrohlings. Der Gußrohling muß vom Anguß- und Laufsystem befreit werden und rundum auf das Fertigmaß für die Weiterverarbeitung bearbeitet werden. Durch das großvolumige Anguß- und Steigersystem sowie die spanende Bearbeitung ergibt sich auch für das Sandgießverfahren eine sehr geringe Ausbringung in der Größenordnung um etwa 50%. Für eine Serienfertigung von Barren ist das Sandgießverfahren somit nicht geeignet.Bars of light metal or a light metal alloy, in particular magnesium or one Magnesium alloy can be used for experimental purposes with conventional casting techniques, e.g. B. in Sand casting processes are produced. However, the structural properties are extreme because of the low solidification speeds for further processing, especially extrusion unfavorable. A one-off production requires a very high manual effort for the Mold production and further processing of the cast blank. The casting blank must be and running system are freed and processed all round to the finished size for further processing become. Due to the large-volume sprue and riser system as well as the machining there is also a very low output in the order of magnitude for the sand casting process 50%. The sand casting process is therefore not suitable for mass production of bars.
In der deutschen Patentschrift 525 514 ist ein Verfahren zum Gießen von Barren und Blöcken aus Aluminium und seinen Legierungen beschrieben, bei dem das Füllen der Kokille innerhalb der Heizzone eines Gießmantels erfolgt, worauf die gefüllte Kokille der fortschreitenden Erstarrung entsprechend allmählich in die Kühlzone des Mantels gesenkt wird. Dabei besteht der obere Teil im Bereich der Heizzone aus wärmeisolierendem Material, während der untere Teil der Kühlzone aus wärmeabführendem Stoff besteht und in der Heizzone eine Heizung und in der Kühlzone eine Kühlvorrichtung angeordnet sind.German patent 525 514 describes a process for casting ingots and blocks Aluminum and its alloys are described in which the filling of the mold within the Heating zone of a casting jacket occurs, whereupon the filled mold of progressive solidification is gradually lowered accordingly into the cooling zone of the jacket. The upper part consists of Area of the heating zone made of heat-insulating material, while the lower part of the cooling zone there is a heat-dissipating substance and a heater in the heating zone and one in the cooling zone Cooling device are arranged.
Bei einem weiteren Verfahren zum Gießen von Blöcken, Barren oder dergleichen in der Kokille gemäß der deutschen Patentschrift 880 787 wird nach Bildung einer erstarrten Zone am Kokillenboden letzterer entfernt und der Fuß des Barrens, Blocks oder dergleichen, insbesondere dessen Boden, mittels eines geeigneten Kühlmittels, wie z. B. Wasser, direkt gekühlt. Zur weiteren Beschleunigung der Erstarrung werden ein oder mehrere die Kokillenwand aufbauende Segmente entfernt und die dadurch freigelegten Oberflächen des Gußstücks ebenfalls direkt gekühlt.Another method for casting blocks, ingots or the like in the mold according to the German patent specification 880 787 after formation of a solidified zone on Mold bottom removed from the latter and the foot of the ingot, block or the like, in particular whose bottom, using a suitable coolant, such as. B. water, directly cooled. For further Acceleration of solidification becomes one or more segments that build up the mold wall removed and the thereby exposed surfaces of the casting also cooled directly.
Aus der deutschen Patentschrift 39 28 956 ergeben sich ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Metallstangen im Tütenguß unter Verwendung einer in ein Flüssigkeitsbad absenkbaren Kokille, die bei ihrem Füllen mit dem Gießmetall in einem Flüssigkeitsbad zum Absinken gebracht wird. Das Kokillenrohr wird über ein Füllrohr mit Gießmetall gefüllt, wobei das Füllrohr mit seinem unteren, mit einer Auslauföffnung versehenen Ende voraus von oben in das Kokillenrohr eingeführt wird. Das Kokillenrohr wird etwa bis zur Beendigung dieses Einführens mit seinem unteren Ende etwa in Höhe des Spiegels des Flüssigkeitsbades oder darüber in Schwebe gehalten, wobei oder worauf das Gießmetall durch die Auslauföffnung des Füllrohrs hindurch zum Einströmen in das Kokillenrohr gebracht wird. Gleichzeitig wird das Kokillenrohr mit einer Geschwindigkeit zum Absinken in das Flüssigkeitsbad gebracht, die in einem vorbestimmten Verhältnis zur Steiggeschwindigkeit des Gießmetalls im Kokillenrohr steht.From the German patent 39 28 956 a method and an apparatus for Pouring metal bars into the bag casting using one that can be lowered into a liquid bath Chill mold, which, when filled with the casting metal, is lowered in a liquid bath becomes. The mold tube is filled with casting metal via a filling tube, the filling tube with its lower end with an outlet opening inserted into the mold tube from above becomes. The mold tube is with its lower end approximately until the end of this insertion about in the level of the level of the liquid bath or above, where or whereupon the casting metal flows through the outlet opening of the filling tube into the Mold tube is brought. At the same time, the mold tube becomes at a speed Sink into the liquid bath brought in a predetermined ratio to Rising speed of the casting metal in the mold tube is.
Bei der Vorrichtung zum Gießen dichter Blöcke oder Platten aus Leichtmetallegierungen gemäß der deutschen Patentschrift 695 752 soll eine Abkühlung von unten nach oben unter Verwendung eines isolierten Speichers erreicht werden, der aus einem in Richtung der Längsachse der wassergekühlten Kokille beweglichen, wärmeisolierten Füllgefäß besteht, der nach oben aus der Kokille mit fortschreitender Kokillenfüllung herausgezogen wird.In the device for casting dense blocks or plates from light metal alloys according to the German patent specification 695 752 is said to use bottom-up cooling Insulated storage can be achieved from a in the direction of the longitudinal axis of the water-cooled Mold movable, heat-insulated filling vessel, which consists of the mold at the top progressive mold filling is pulled out.
Schließlich zeigt die deutsche Auslegeschrift 11 98 016 noch ein Verfahren zum Gießen von Leichtmetallblöcken nach dem Tütengußverfahren, bei dem um die Kokille herum Heizmittelaggregate angeordnet sind und die Kokille entsprechend dem Füllvorgang von unten nach oben durch Eintauchen in ein Kühlmittel gekühlt wird, wobei die Heizmittelaggregate entsprechend abgeschaltet werden.Finally, German Auslegeschrift 11 98 016 shows a process for casting Light metal blocks according to the bag casting process, in which around the mold Heating agent units are arranged and the mold from below to the filling process is cooled above by immersion in a coolant, the heating medium units accordingly be switched off.
Allen Verfahren ist gemeinsam, daß grundsätzlich eine intensive Flüssigkeitskühlung der Kokille und/oder des Barrens vorgesehen ist.All processes have in common that in principle an intensive liquid cooling of the mold and / or the ingot is provided.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Barren, insbesondere Preßbarren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, mit einem Durchmesser von 60-400 mm zu schaffen, welches sowohl für eine Serienfertigung als auch für eine Einzelfertigung für kleine Bedarfsmengen und eine kurzfristige Bedarfsdeckung geeignet ist. Die Barren sollen ohne weitere Bearbeitung die gewünschten Abmessungen aufweisen, so daß eine spanende Bearbeitung der Barrenoberflächen entfallen bzw. auf ein Minimum reduziert werden kann. Schließlich soll die Gesamtausbringung auf etwa 80% und darüber erhöht werden.The invention is based on the problem of a method and an apparatus for producing Ingots, in particular pressed bars made of light metal or a light metal alloy, in particular made of Magnesium or a magnesium alloy, with a diameter of 60-400 mm to create which is both for series production and for one-off production for small quantities and short-term coverage is suitable. The ingots are said to be without further processing have the desired dimensions so that machining of the bar surfaces can be eliminated or reduced to a minimum. Finally, the total output is supposed to about 80% and above.
Ausgehend von dieser Problemstellung wird die Verwendung einer rohrförmigen, stranggepreßten, ungekühlten, mit der Außenfläche nur ruhender Luft ausgesetzten Kokille aus Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, mit einem dem gewünschten Durchmesser bzw. Querschnitt des Barrens entsprechenden Innendurchmesser bzw. Innenquerschnitt, einem die Kokille verschließenden Boden, einer mindestens der gewünschten Länge des Barrens entsprechenden Länge zum Herstellen von Strangpreßbarren oder Walzbarren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, mit einem Durchmesser von 60 bis 400 mm vorgeschlagen.Based on this problem, the use of a tubular, extruded, uncooled, high-temperature metal mold with only the outside surface exposed to still air Thermal conductivity, with a desired diameter or cross section of the ingot corresponding inner diameter or inner cross-section, a bottom closing the mold, a length corresponding to at least the desired length of the ingot for producing Extruded bars or rolled bars made of light metal or a light metal alloy, in particular Made of magnesium or a magnesium alloy, with a diameter of 60 to 400 mm suggested.
Vorzugsweise wird eine stranggepreßte Metallkokille aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit in einer solchen Kokille so hoch ist, daß die Kühlwirkung in ruhender Luft aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Kokillenmaterials völlig ausreicht und sie sogar zum Herstellen von Barren aus Aluminium und dessen Legierungen geeignet ist, ohne daß ein Anschmelzen der Kokille eintritt. Um die Kühlwirkung der Metallkokille zu erhöhen, kann die Kokille bevorzugt mit Kühlrippen versehen sein.Preferably, an extruded metal mold made of aluminum or an aluminum alloy used. Surprisingly, it has been shown that the cooling rate in one such a mold is so high that the cooling effect in still air due to the high Thermal conductivity of the mold material is completely sufficient and even for the production of bars made of aluminum and its alloys is suitable without the mold melting. In order to increase the cooling effect of the metal mold, the mold can preferably be equipped with cooling fins be provided.
Derartige Kokillen lassen sich schnell durch Strangpressen mit jedem beliebigen Innendurchmesser bzw. Innenquerschnitt sowie mit Kühlrippen herstellen, so daß der mittels dieser Kokille hergestellte Barren bereits die jeweiligen, für die Weiterverarbeitung erforderlichen Abmessungen aufweist, ohne daß zusätzliche Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Die bevorzugt eingesetzte Kokille aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hat an ruhender Luft bereits eine so hohe Kühlwirkung, daß eine zusätzliche Kühlung nicht erforderlich ist.Such molds can be quickly extruded with any internal diameter or internal cross-section as well as with cooling fins, so that the manufactured by means of this mold Ingot already has the respective dimensions required for further processing, without that additional processing steps are required. The preferred mold used Aluminum or an aluminum alloy already has such a high cooling effect in still air, that additional cooling is not required.
Die Innenfläche der Metallkokille kann mit einer herkömmlichen Schlichte versehen sein, und als Kokillenwerkstoff kommen Metalle in Frage, die sich durch Strangpressen umformen lassen und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Vorzugsweise kommen daher für die Kokille Aluminium oder Aluminiumlegierungen in Frage.The inner surface of the metal mold can be provided with a conventional size, and as Chill material can be metals that can be formed by extrusion and one have high thermal conductivity. Aluminum or preferably therefore come for the mold Aluminum alloys in question.
Die Leichtmetall- bzw. Leichtmetallegierungsschmelze, insbesondere die Magnesium- oder Magnesiumlegierungsschmelze, wird von oben in das als Kokille verwendete Strangpreßprofil mit steigendem Metallspiegel eingefüllt. Als unterer Abschluß oder Boden für die Kokille dient eine Metallplatte, vorzugsweise eine Stahlplatte, die auch gekühlt sein kann. Um eine ruhige Metallzuführung ohne Wirbel und Turbulenzen zu erreichen, erfolgt die Schmelzezufuhr während des Gießens stets unterhalb der Schmelzeoberfläche und zwar bevorzugt in der Weise, daß ein gleichbleibender Abstand einer in die Schmelze eingetauchten Schmelzedüse von der Schmelzeoberfläche mittels eines Schwimmers durch Absenken der Kokille oder Anheben der Schmelzedüse eingestellt wird.The light metal or light metal alloy melt, in particular the magnesium or Magnesium alloy melt, is from above into the extrusion profile used as a mold filled with rising metal mirror. One serves as the lower end or bottom for the mold Metal plate, preferably a steel plate, which can also be cooled. To be a quiet one The metal is fed during to achieve metal feed without vortex and turbulence the casting always below the melt surface and preferably in such a way that a constant distance of a melt nozzle immersed in the melt from the Melt surface using a float by lowering the mold or lifting the Melt nozzle is set.
Eine ruhige Metallzuführung ohne Wirbel und Turbulenzen kann auch ohne die Verwendung eines Schwimmers erreicht werden, indem das Absenken der Kokille bzw. Anheben der Schmelzedüse in Abhängigkeit der Formfüllgeschwindigkeit so gesteuert wird, daß die Schmelzedüse immer in die Schmelze eingetaucht bleibt.A quiet metal feed without vortex and turbulence can also be done without using a Floats can be achieved by lowering the mold or lifting the melt nozzle in Dependence of the mold filling speed is controlled so that the melt nozzle is always in the Melt remains immersed.
Ein leichtmetallresistenter Filter in der Schmelzedüse kann ebenfalls eine ruhige Metallzuführung bewirken und vermindert oder vermeidet dazu noch das Einbringen von Oxiden und/oder Verunreinigungen in die Kokille. A light metal-resistant filter in the melt nozzle can also be a quiet metal feed cause and also reduces or avoids the introduction of oxides and / or Contamination in the mold.
Durch das Schrumpfen des Leichtmetalls oder der Leichtmetallegierung, insbesondere des Magnesiums oder der Magnesiumlegierung, während des Erstarrens lassen sich die Barren leicht aus dem als Kokille verwendeten Strangpreßprofil herausnehmen. Das als Kokille verwendete Strangpreßprofil erfordert keinerlei Nacharbeit und steht unmittelbar für weiteren Einsatz zur Verfügung.By shrinking the light metal or the light metal alloy, especially the Magnesium or the magnesium alloy, during the solidification the bars can easily be released remove the extruded profile used as the mold. That used as a mold Extruded profile does not require any rework and is immediately available for further use Available.
Die Kokille zeichnet sich durch eine sehr hohe Ausbringung aus, da ein notwendiger Verschnitt allenfalls auf den untersten Bereich des Barrens beschränkt ist, bei dem es beim anfänglichen Einfüllen der Leichtmetall- bzw. Leichtmetallegierungsschmelze, insbesondere der Magnesium- bzw. Magnesiumlegierungsschmelze, zu Turbulenzen und Oxideinschlüssen kommt und der somit allein bei entsprechenden Anforderungen an die Sauberkeit abgetrennt werden muß. Das gesamte restliche Material bis zum oberen Metallspiegel kann direkt für die Weiterverarbeitung eingesetzt werden. Zusätzlich kann ggf. die Oberfläche des Gußrohlings durch Strahlen gereinigt oder auch geringfügig spanend bearbeitet werden, um eine metallisch saubere Oberfläche zu erhalten, wenn entsprechende Anforderungen an die herzustellenden Produkte, insbesondere Strangpreßprofile bestehen.The mold is characterized by a very high output because of the necessary waste at most is limited to the lowest area of the ingot, where it is at the initial Filling the light metal or light metal alloy melt, in particular the magnesium or Magnesium alloy melt, there is turbulence and oxide inclusions and therefore alone must be separated if there are appropriate cleanliness requirements. The rest of it Material up to the upper metal mirror can be used directly for further processing. In addition, the surface of the cast blank can optionally be cleaned by blasting or even slightly machined to get a clean metallic surface, if appropriate There are requirements for the products to be manufactured, in particular extruded profiles.
Die Leichtmetall- oder Leichtmetallegierungsschmelze, insbesondere die Magnesium- oder Magnesiumlegierungs-Schmelze kann auch von unten in das als Kokille verwendete Strangpreßprofil mit steigendem Metallspiegel eingefüllt werden. Hierfür kommen z. B. das Niederdruck- Gießverfahren oder auch das Schwerkraft-Gießverfahren mit steigender Formfüllung in Frage.The light metal or light metal alloy melt, in particular the magnesium or Magnesium alloy melt can also from below into the extrusion profile used as a mold be filled with rising metal levels. For this come z. B. the low pressure Casting process or the gravity casting process with increasing mold filling in question.
Die Kokille kann einteilig sein oder mehrteilig aus Strangpreßprofilsegmenten zusammengesetzt sein.The mold can be in one part or can be composed of several parts from extruded profile segments.
Um bei der Formfüllung von oben einen gleichbleibenden Abstand einer in die Schmelze eingetauchten Schmelzedüse von der Schmelzeoberfläche zu gewährleisten, kann ein Schwimmer vorgesehen sein, der die Schmelzezufuhr steuert. To keep a constant distance from the melt when filling the mold To ensure immersed melt nozzle from the melt surface, a float be provided, which controls the melt supply.
In der Schmelzedüse kann ein leichtmetallresistenter Filter angeordnet sein.A light metal-resistant filter can be arranged in the melt nozzle.
Es lassen sich Barren mit einer der Höhe der Kokille entsprechenden Länge herstellen.Bars with a length corresponding to the height of the mold can be produced.
Um einer möglichen Lunkerbildung im oberen Bereich des Barrens entgegenzuwirken, kann im oberen Bereich der Kokille eine Wärmeisolierung vorgesehen sein. Diese Wärmeisolierung kann als an der Innenseite und/oder der Außenseite der Kokille im oberen Bereich angeordnete, wärmeisolierende Beschichtung ausgebildet sein. Anstelle oder zusätzlich zu dieser Beschichtung kann auch ein wärmeisolierender Aufsatz auf der Kokille vorgesehen sein. Dieser Aufsatz kann aus einem Rohrstück aus Formsand, das vorzugsweise sich nach oben konisch verjüngend ausgebildet ist, bestehen.To counteract the formation of voids in the upper area of the ingot, the Thermal insulation may be provided in the upper region of the mold. This thermal insulation can be used as arranged on the inside and / or the outside of the mold in the upper area, heat-insulating coating can be formed. Instead of or in addition to this coating a heat-insulating attachment can also be provided on the mold. This essay can be made a piece of pipe made of molding sand, which preferably tapers conically upwards is exist.
Für eine Serienfertigung in Form einer Bandfertigung oder Karussellfertigung können mehrere auf dem Band oder dem Karussell angeordnete Kokillen vorgesehen sein. Wichtig dabei ist die Kühlstrecke, die bis zum Erstarren und zur Entnahme des Barrens aus der Kokille benötigt wird. Es kann auch gleichzeitig mehrsträngig gegossen werden, indem mit einer entsprechenden Verteilerpfanne oberhalb mehrerer Kokillen gearbeitet wird.For a series production in the form of a band production or carousel production, several can arranged on the belt or the carousel. The important thing here is Cooling section that is required until the bar solidifies and the ingot is removed from the mold. It can also be cast in multiple strands at the same time by using an appropriate Distribution pan is worked above several molds.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is illustrated below with the aid of a number of drawings Exemplary embodiments explained in more detail. The drawing shows:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens, Fig. 1 is a sectional view of a mold according to the invention with illustration of the casting method used,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Kokille, Fig. 2 is a plan view of a first embodiment of a mold,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Kokille, Fig. 3 is a plan view of a second embodiment of a ingot mold,
Fig. 4 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und einer gekühlten Bodenplatte, Fig. 4 is a sectional view of a mold according to the invention with illustration of the casting process and applied to a cooled base plate,
Fig. 5 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und eines leichtmetallresistenten Filters, Fig. 5 is a sectional view of a mold according to the invention with illustration of the casting method used and a light metal-resistant filter,
Fig. 6 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und eines anders angeordneten leichtmetallresistenten Filters, Fig. 6 is a sectional view of a mold according to the invention with illustration of the casting method used and a differently arranged alloy resistant filter,
Fig. 7 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und einer Wärmeisolierung im oberen Bereich der Kokille und Fig. 7 is a sectional view of a mold according to the invention with illustration of the casting process and applied thermal insulation in the upper region of the mold and
Fig. 8 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und einer anderen Ausführungsform einer Wärmeisolierung im oberen Bereich der Kokille. Fig. 8 is a sectional view of a mold according to the invention with illustration of the casting process and applied to another embodiment of a thermal insulation in the upper region of the mold.
Eine stranggepreßte Kokille 1 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung weist eine Rohrwand 2 mit einem dem gewünschten Durchmesser des Barrens entsprechenden Innendurchmesser und radiale Kühlrippen 3 auf. Die Kokille 1 ruht auf einer Bodenplatte 4 aus Metall, und das Ganze wird von einer Absenkvorrichtung 10 getragen. Die Bodenplatte 4 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, Kühlkanäle 16 aufweisen. In die Kokille 1 ragt eine Schmelzedüse 6 hinein, die aus einem leichtmetall-, insbesondere magnesiumbeständigen Material besteht. Mit der Düse 6 steht ein Schwimmer 7 ebenfalls aus leichtmetall-, insbesondere magnesiumbeständigem Material in Verbindung, der dafür sorgt, daß Leichtmetall- oder Leichtmetallegierungsschmelze bzw. die Magnesium- oder Magnesiumlegierungsschmelze 8 stets mit einem gleichmäßigen Abstand zu einer Schmelzeoberfläche 9 in die Kokille 1 eingeführt wird.An extruded mold 1 made of aluminum or an aluminum alloy has a tube wall 2 with an inner diameter corresponding to the desired diameter of the billet and radial cooling fins 3 . The mold 1 rests on a base plate 4 made of metal, and the whole is carried by a lowering device 10 . As shown in FIG. 4, the base plate 4 can have cooling channels 16 . A melt nozzle 6 , which consists of a light metal, in particular magnesium-resistant material, projects into the mold 1 . With the nozzle 6 , a float 7 is also made of light metal, in particular magnesium-resistant material, which ensures that light metal or light metal alloy melt or the magnesium or magnesium alloy melt 8 is always introduced into the mold 1 at a uniform distance from a melt surface 9 becomes.
Die Absenkvorrichtung 10 wird entsprechend der Gießgeschwindigkeit abgesenkt, bis die Kokille mit Metallschmelze gefüllt ist. Das Abkühlen der Schmelze erfolgt an ruhender Luft.The lowering device 10 is lowered in accordance with the casting speed until the mold is filled with molten metal. The melt is cooled in still air.
Wenn die Kühlwirkung ausreichend ist, kann die Kokille auch als glattes Rohr ohne Kühlrippen ausgebildet sein.If the cooling effect is sufficient, the mold can also be used as a smooth tube without cooling fins be trained.
Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich Barren mit einer der Höhe der Kokille entsprechenden Länge herstellen. Selbstverständlich ist es möglich, die Düse 6 entsprechend der Gießgeschwindigkeit anzuheben, statt die Kokille 1 abzusenken.With the described method, bars with a length corresponding to the height of the mold can be produced. Of course, it is possible to raise the nozzle 6 according to the casting speed instead of lowering the mold 1 .
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine aus Kokillensegmenten 11 bestehende Kokille, in deren Rohrwand 12 Kanäle 13 angeordnet sind. Zusätzlich sind äußere Kühlrippen 14 dargestellt. Im dargestellten Beispiel besteht die Kokille aus vier Kokillensegmenten 11, die z. B. mittels einer Schwalbenschwanzverbindung 15 formschlüssig miteinander verbunden sind, jedoch kann die Kokille auch aus weniger oder mehr Kokillensegmenten bestehen.The exemplary embodiment shown in FIG. 3 shows a mold consisting of mold segments 11 , in the tube wall 12 of which channels 13 are arranged. In addition, outer cooling fins 14 are shown. In the example shown, the mold consists of four mold segments 11 , which, for. B. are connected to each other by means of a dovetail connection 15 , but the mold can also consist of fewer or more mold segments.
Selbstverständlich sind auch andere Verbindungsmöglichkeiten z. B. durch Verschweißen möglich.Of course, other connection options such. B. possible by welding.
Um ein Anhaften des Leichtmetalls oder der Leichtmetallegierung an der Innenfläche der Kokillenrohrwand zu vermeiden, kann diese mit einer herkömmlichen Schlichte behandelt sein.To ensure that the light metal or the light metal alloy adheres to the inner surface of the To avoid mold tube wall, this can be treated with a conventional size.
Der Querschnitt der Kokille kann, wie dargestellt, kreisförmig sein, kann jedoch auch andere Querschnittsformen aufweisen. The cross section of the mold can be circular, as shown, but can also be other Have cross-sectional shapes.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit an der Wand 2 der Kokille ist so groß, daß die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung stranggepreßte Kokille 1 auch zum Herstellen von Barren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung geeignet ist.The cooling rate on the wall 2 of the mold is so great that the mold 1 , which is extruded from aluminum or an aluminum alloy, is also suitable for producing ingots from aluminum or an aluminum alloy.
Um die Formfüllgeschwindigkeit zu steuern, kann gemäß Fig. 5 ein leichtmetallresistenter Filter 17 zwischen dem Schwimmer 7 und der Schmelzedüse 6 oder gemäß Fig. 6 anstelle des Schwimmers an der Schmelzedüse 6 angeordnet sein. Damit läßt sich das Einbringen von Oxiden und anderen Verunreinigungen in die Schmelze vermindern oder sogar ganz vermeiden.To control the mold filling speed, according to Fig. 5, an alloy resistant filter 17 between the float 7 and the molten material 6 or in FIG. 6 can be arranged instead of the float on the molten material 6. The introduction of oxides and other impurities into the melt can thus be reduced or even avoided entirely.
Um einer Lunkerbildung im oberen Bereich des Barrens entgegenzuwirken, kann im oberen Bereich der Kokille 1, innen und/oder außen, eine wärmeisolierende Beschichtung 18, 19 angebracht sein. Der gleiche Zweck läßt sich auch durch einen in Fig. 8 dargestellten Aufsatz 20 in Form eines sich konisch nach oben verengenden Rohrstücks aus Formsand erreichen, der allein oder zusätzlich zu der Beschichtung 18, 19 in Fig. 7 die Wärmeisolierung bildet.In order to counteract the formation of voids in the upper region of the ingot, a heat-insulating coating 18 , 19 can be applied in the upper region of the mold 1 , inside and / or outside. The same purpose can also be achieved by an attachment 20 shown in FIG. 8 in the form of a tube piece of molding sand narrowing conically upwards, which alone or in addition to the coating 18 , 19 in FIG. 7 forms the thermal insulation.
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