DE2111849A1

DE2111849A1 - Giessverfahren fuer Metalle

Info

Publication number: DE2111849A1
Application number: DE19712111849
Authority: DE
Inventors: Clegg Robert Stanley
Original assignee: British Aluminum Co Ltd
Current assignee: British Aluminum Co Ltd
Priority date: 1970-03-12
Filing date: 1971-03-12
Publication date: 1971-09-30
Also published as: US3726332A; FR2081897A1; FR2081897B1; CA947940A; GB1345167A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Gießen von Metallen, insbesondere für das halbkontinuierliche Gießen von Metallen, wie Aluminium und Aluminiumlegierungen, in eine Form, die eine vertikale Wandanordnung und einen Ausgangsblock besitzt, der sich anfangs innerhalb des unteren Bereiches der Wandanordnung befindet und fortschreitend mit dar Verfestigung des Metalls in der Form und nach Maßgabe des Gießfortschrittes von der Wandanordnung abgesenkt wird.

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Beim kontinuierlichen Gießen von Metall, insbesondere Aluminiumlegierungen, wird geschmolzenes Metall in eine Form von gewöhnlich durchgehend rechteckigein Querschnitt gegossen, deren Boden von einem Ausgangsblock oder sog«. "dummy" gebildet ist. Das in die Form gegossene Metall verfestigt sich auf dem Ausgangsblock bis zu einer Tiefe ■ von etwa 2.5 bis 5 cm. Nach Maßgabe der Fortsetzung des Gießvorganges wird der Ausgangsblock von der- Form abge- · senkt, so daß aus dem geschmolzenen Metall innerhalb der Form ein langgestreckter fester Metallbarren kontinuierlich entsteht, in/dem sich geschmolzenes Metali auf dem zuvor verfestigten Metall des aus dem Formboden austretenden Barrens verfestigt.

Bei einem solchen Gießvorgang schrumpft, wenn der- Ausgangsblock die Form verläßt und das untere Barrenencie aus der Form austritt, das Metall des nachfolgenden Barrens um einen größeren Betrag, als das unmitteloar auf dem Ausgangsblock befindliche feste Metall. Diese unterschiedliche Schrumpfung führt zu einer aufwärts von dem Ausgangsölοek wegweisenden Krümmung an den Ecken der Bodenfläehe d«s Barrens, wodurch die noch in der Form befindlichen Bar-renflachen außer Kontakt mit der Form gebracht werden und örtliche Einschnürungen entstehen. Solehe Kontaktverluste zwischen dem eingeschnürten Bereich des Barrens und der Formwandung und die dadurch verursachte Verringerung der Kühlung kann zu örtlichen Wiedereinschme.lzung.eE. der eingeschnürten Bereiche führen, so da3 geschmolzenes Metall auslaufen und unerwünschte Vorsprünge bilden kann, die häufig als "Schwänze" bezeichnet werden«. Solche Verspränge Haussen durch Sägen oder Putzen mit Hammer und Meißel entfernt werden, bevor" der- Barren einwandfrei zu Plattinen oder Blech ausgewalzt oder anderweitig verwendet werden kann.

Außerdem bewirkt während der Fortsetzung des

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bei welchem das geschmolzene Metall sich gegen die Formwände verfestigt und der Barren sieh durch die Form hindurch abwärts bewegt, eine Schrumpfung des Barrens, daß die verfestigte Oberfläche des Barrens den Kontakt mit den Wänden der Form verliert, wodurch im Ergebnis eine deutliche Verringerung der Wärmeübertragung von der Barrenoberflache eintritt. Ferner kann dann die verfestigte Oberfläche örtlich xied-r- einschmelzen, wodurch geschmolzenes Metall aus dem Ba.rreninrj.eren Vorsprünge oder Bläschen ("blebs") auf der Ooerflache des Kastenbarrens bildet« Solche Bläschen mindern ebenfalls die Qualitäten eines für das dem Gießen folgende Auswalzen zu Plattinen oder Blaehmaterial bestimmten Kastenbarrens, insbesondere rufen sie während des Walzvorganges Kantenrisse hervor.

Der* vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden*.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs geschilderten Gattung dadurch gelöst, daß vor dem Eingießen des Metalls in die Form ein dünner Streifen aus hitzebeständigem flächigen Material mindestens in einen Teilbereich der zwischen dem Ausgangsbloek und der Innenseite der Wandanordnung, gebildeten Umfangseeke derart eingelegt wird, da2 der Streifen sich auf die obere Fläche des Ausgangsblocks und mindestens über eine kurze Länge die Wandanordnung herauf erstreckt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Form durchgehend· einen rechteckigen Querschnitt aufweist, ist der Streifen in die Ecke entlang einer oder mehrerer Seiten der Form eingelegt.

Vorzugsweise besteht der aus hitzebestänüigem Material gebildete Streifen aus Glasfaserstoff. Vorteilhaft ist die Verwendung eines Glasfasergewebes.

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Bi einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das hitzebeständige flächige Material mindestens entlang einer Seite des rechteckigen Querschnitts eingelegt ist und sich über die volle Höhe dieser Seite der Wändanordnung in einem ununterbrochenen Fläehengebilde erstreckt, das sich zwischen dem in die Form· eingegossenen Metall und der betreffenden Seite der Wandanordnung; befindet,, wobei das Fläehengebilde kontinuierlich mit dem Gießfortschritt der betreffenden Seite zu- und daran herunter geführt wird.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Wandanordnung zweckmäßig wassergekühlt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn auch der Ausgangsblock und der aus der Form austretende Gußbarren durch Sprühwasser gekühlt sind'.

Weitere Einzelheiten und die Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Formanordnung für das kontinuierliche Metallgießen in einer gießbereiten Ausgangslage,

Fig. 2 eine schematische abgebrochene Perspektivansicht der Form nach Fig. 1 in einer der erfindungsgemäßen Ausführungen,

Fig. j5 eine der Fig* 2 ähnliche Ansicht zu einem späteren Zeitpunkt des Barrengusses in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 (A) - (C) in mehreren Seitenansichten die unteren Enden von Gußbarren.

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Die Anordnung umfaßt die Form 1 von durchgehend rechteckigem Querschnitt und den Ausgangsblock 2, der im Querschnitt · demjenigen der Form 1 angepaßt und anfangs am Boden der Form angeordnet ist und deren Bodenwand bildet. Der Ausgangsblock 2 ist mit Mitteln (nicht gezeigt) für seine fortschreitende Absenkung von der Form 1 nach Beginn und während des kontinuierlichen Metallgießens in die Form 1 ausgestattet.

Die Wandanordnung der Form 1 ist von einem Wassermantel 3 umgeben, der das aus einer Reihe von Wassersprühdüsen 4 austretende Wasser sammelt. Die Wassersprühdüsen 4 sind um die Form 1' herum angeordnet, so daß im Betrieb Wasserstrahlen auf die Außenflächen der Form zu deren Kühlung auftreffen, wobei das Wasser in den Wassermantel 3 herunterläuft. Der Wassermantel 3 ist seinerseits in seinem unteren Bereich umlaufend mit einer Reihe von Sprühöffnungen 5- versehen, die entweder in oder an den Wänden der Form 1 angebracht sind, so daß das Wasser aus dem Mantel 3 durch die Sprühöffnungen 5 hindurch ausfließt und auf den Ausgangsblock 2 zu dessen Kühlung auftrifft* wenn er sich in seiner in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage befindet. Danach trifft das durch die Sprühöffnungen 5 fließende Wasser auf den Gußbarren auf und kühlt diesen kontinuierlich, wenn er bei der Absenkbewegung des Ausgangsblockes aus der Form austritt.

Die obere Fläche des Ausgangsbloekes 2 kann eben ausgeführt oder mit einer Vertiefung ausgestattet sein, die am Umfang des Ausgangsbloekes von einem schmalen Rand 7 eingefaßt ist. Eine solche Vertiefung ist Jedoch der Metallzuführung angepaßt und betrifft nicht die vorliegende Erfindung.

Wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt, ist bei einer erfindungsgemäßen Ausführung vor dem.Gießbeginn ein Streifen S aus hitzebeständigem Material, vorzugsweise aus Glasfasergewebe, an der Innenseite der Form umlaufend entlang den

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zwischen den Formseitenwänden und dem Ausgangsbloek 2 ge-, bildeten Ecken eingelegt. Dabei ist der Streifen S zumindest auf den Rand 7 des Ausgangsblockes 2 aufgelegt und erstreckt sich über eine kurze Länge die Innenseiten der Formwände herauf. Der Streifen 8 ist derart in die Ecken gedrückt, daß sich dem geschmolzenen Metall scharfkantige Ecken darbieten.

Der Glasfasergewebestreifen 8 trägt anfangs zur Abdichtung zwischen dem Ausgangsbloek 2 und der Form 1 bei, wenn geschmolzenes Metall erstmalig in die Form gegossen wird, dfc Wenn sich das geschmolzene Metall am Boden der Form auf dem Ausgangsbloek 2 verfestigt, haftet der Glasfasergewebestreifen 8 auf der Oberfläche des verfestigten Barrens.

Beim Absenken des Ausgangsblockes und dem fortschreitenden Austreten des verfestigten Barrens aus der Form 1, verbleibt der Glasfasergewebestreifen 8 in seiner Lage und verhindert . ein Ausrinnen von Metall aus irgendeinem Bereich der Oberfläche des verfestigten Barrens unterhalb des Streifens, wenn sich die Oberfläche des Barrens - wie eingangs geschildert - von der Form 1 abhebt und örtlich wieder einschmilzt.

W Nach Vollendung des Barrengusses und seiner vollständigen Abkühlung und Verfestigung kann der Glasfaserstreifen 8 von dem im wesentlichen von Ausrinnstellen freien Kastenbarren entfernt werden, wodurch Zeit und Arbeitskosten, die sonst für die Beseitigung solcher Stellen aufzuwenden gewesen wären, gespart werden.

Verständlicherweise besteht die an das hitzebeständige Material des Streifens 8 zu stellende Hauptanforderung darin, daß es der Temperatur der zu gießenden Metallschmelze standhalten muß. Außer Glasfasern können auch andere Materialien Verwendung finden, jedoch wird Glasfasermaterial für das Gießen von Aluminium und seinen Legierungen bevorzugt.

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Während bei der mit Bezug; auf Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform der Glasfasergewebestreifen 8 um alle vier Selten der rechteckigen Form 1 umläuft, ist es in vielen Fällen nicht wesentlich, daß der Streifen an jeder Seite angeordnet ist. In einigen Fällen kann es ausreichen, den Streifen lediglich an den Enden entlang der kürzeren Seiten der Form l· vorzusehen, wo die von den Formwänden abhebende Schrumpfung gewöhnlich am auffälligsten in Erscheinung tritt.

Ih einer Weiterbildung der Effindung, kann die Verwendung des Streifens 8 auf die Verhinderung von Blaschenbildüngen an den Seitenflächen des Kastenbarrens ausgedehnt werden. Wie einleitend beschrieben wurde, entstehen Bläschen aus der Kastenbarrenoberfläche durch Wiedereinschraelzungen während der Abkühlung, wobei kleine Mengen flüssigen Metalls entweichen und Bläschen oder Vorsprünge an den Seitenflächen des Kastenbarrens ausbilden.

Um diesen Erscheinungen entgegenzuwirken,: ist der um den Formboden herum eingelegte Glasfaserstreifen 8 vor dem Gießbeginn als Flächengebilde ah der Seite der Form 1 herauf verlängert, wobei eine Rolle 10 dieses Materials, wie aus Fig. > ersichtlich, vorgesehen ist» Wenn nun der Ausgangsbloek 2 abwärts bewegt wird, kann sich das Glasfasermaterial nach Maßgabe des Gießfortschrittes an der Seite der Form 1 herunterbewegen, wobei es von der Rolle IO abgezogen wird. Es ist ersichtlich, daß eine ganze Seitenfläche des Gußbarrens durch ein Flächengebilde aus Glasfasermaterial geschützt werden kann. Auch hierbei haftet das Glasfasermaterial auf der betreffenden Seitenfläche des Gußbarrems und verbleibt dort, wodurch es verhindert, daß das Örtlich in der Oberfläche des Kastenbarrens wieder einschmelzende Metall unter dem Material Bläschen bildet.

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Es wurde gefunden, daß die vor dem Angießen erfolgende den Formboden umgebende Einlegung des Glasfasermaterialstreifens

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auch zu einer Verringerung der Krümmung des Gußbarrens führt, die sich durch Abschrumpfen von dem Ausgangsblock beim Abkühlen ergibt, wie einleitend beschrieben wurde.

Die Wirkung des ßlasfasermaterials besteht in einer Begrenzung des durch das Wässersprühsystem auf den aus der Form austretenden Barren ausgeübten Kühleffektes auf einen solchen Betrag, daß die Schrumpfungsunterschiede zwischen dem: sich zuerst auf dem Ausgangsblock verfestigenden Metall und dem unmittelbar darauf folgenden bedeutend verringert werden, bei einer entsprechenden Verringerung des Aufwärts-φ krümmungsbetrages der Ecken an der Grundfläche des Barrens.

Fig. 4 A zeigt eine Seitenansicht des unteren Endes eines typischen Gußbarrens mit einer durch das Maß "X" ausgedrückten Krümmung, die nicht weniger als etwa 7,5 cm bei einer Barrenbreite von etwa .157 cm beträgt. Aus Fig. 4 B ist eine ähnliche Ansicht eines aus einer ähnlichen Legierung jedoch unter erfindungsgemäßer Verwendung eines Glasfasermaterialstreifens 8 gegossenen Barrens ersichtlich, bei welchem die Krümmungshöhe auf etwa den Wert "-^" verringert wurde. Fig· 4 C verdeutlicht die Folge einer übermäßigen Krümmung, bei welcher eine Zone höchster Beanspruchung . im Zentrum des Barrens entsteht, die beim Abkühlen einen ™ Spannungsriß, wie bei 20 angedeutet, hervorrufen kann, insbesondere beim Gießen von Aluminiumlegierungen mit bedeutenden Analysemengen an Magnesium und/oder Kupfer. Die Entstehung solcher Spannungsrisse kann durch eine mit Hilfe des Glasfasermaterialstreifens 8 erzielbare Krümmungsverringerung im wesentlichen vermieden werden.

Weiterhin kann sowohl die Bildung von Ausrinnstellen am unteren Ende des Gußbarrens als auch die Entstehung von Bläschen auf der Oberfläche des Gußbarrens, insbesondere Ausrinnstellen und Bläschen auf einer der Endflächen des

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Gußbarrens, dazu führen, daß der Barren an einer Formseite festfrißt, so daß sich der Güßbarren nur an einer Seite während des Gießens abwärtsbewegt. Ein solches Festfressen oder Festklemmen ergibt grob deformierte Barren. Falls sich das gefressene Ende des Barrens aus irgendeinem Grunde löst, was häufig vorkommt, und plötzlich bis zur erneuten flächigen Auflage auf dem Ausgangsblock heruntertropft, kann es oberhalb des Kopfes des dann freien Barrenendes zu einem schlagartigen Metallausfluß aus der Form kommen. Solch ein Ausfluß an -geschmolzenem Metall ist nicht nur abfallreich, er kann auch für das Bedienungspersonal höchst gefährlich sein.

Es wurde gefunden, daß die durch Verwendung des Glasfasermaterialstreifehs erzielte Vermeidung oder erhebliche Verringerung von Ausrinnstellen und Bläschen auch das Auftreten von Verklemmungen oder Festfressen des Barrens in der Form 1 auf geringfügige Beträge verringert.

Es ist daher ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Verwendung eines aus hitzebeständigem Material bestehenden vor dem Angießen um den Formboden herumgelegten Streifens 8, zu einer verbesserten Gießleistung und Wirtschaftlichkeit führt.

Ansprüche 109840/T220

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren für das halbkontinuierliche Gießen von Metallen in eine Form, die eine vertikale Wandanordnung und einen Ausgangsblock besitzt, der sich anfangs innerhalb des unteren Bereichs der Wandanordnung befindet und fortschreitend mit der Verfestigung des Metalls in der Form und nach Maßgabe des Gießfortschrittes von der Wandanordnung abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eingießen des Metalls in die Form ein dünner Streifen aus hitzebeständigem flächigem Material mindestens in einen Teilbereich der zwischen dem Ausgangsblock und der Innenseite der Wandanordnung gebildeten Umfangsecke derart eingelegt wird, daß der Streifen sich auf die obere Fläche des Ausgangsblockes und mindestens über eine kurze Länge die Wandanordnung herauf erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form durchgehend einen rechteckigen Querschnitt aufweist und der Streifen in die Ecke entlang einer oder mehrerer Seiten der Form eingelegt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus Glasfaserstoff besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfaserstoff ein Gewebe ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige flächige Material mindestens entlang einer Seite des rechteckigen Querschnitts eingelegt ist und sich über die volle Höhe dieser Seite der Wandanordnung in einem ununterbrochenen Flächengebilde erstreckt* das sich zwischen dem in die Form eingegossenen Metall und der betreffenden Seite der Wandanordnung befindet, wobei das 'Flächengebilde kontinuierlich mit dem Gießfortschritt der betreffenden Seite zu- und daran herunter geführt wird.

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6, Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzelehnet, daß die Wandanordnung wassergekühlt ist.

7» ■ "Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Äusgangsblock und der aus der Form austretende Gußbarren durch Sprühwasser gekühlt sind.

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