DE2403194A1

DE2403194A1 - Verfahren zur herstellung von leichtmetallbloecken

Info

Publication number: DE2403194A1
Application number: DE2403194A
Authority: DE
Inventors: John Gordon Mccubbin
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd
Current assignee: Alcan Research and Development Ltd
Priority date: 1973-01-24
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1974-08-01
Also published as: DK143486B; ZA74513B; AU6477674A; CH574781A5; JPS558267B2; BR7400520D0; IT1003453B; GB1456661A; JPS49104833A; NL7400917A; NO138752B; DE2403194B2; BE810107A; FR2214542B1; NO740216L; CA1000024A; DK143486C; FR2214542A1; US3884290A; ES422552A1

Description

24

Alcan Research and Development Limited, Montreal/Kanada

Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallblöoken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallblöcken, und zwar insbesondere von Aluminiumblöcken (mit Einschluss von Blöcken aus Aluminiumlegierungen), durch ein direktes Kokillengussverfahren bzw. direktes Abschreckungsgussverfahren. ·

Bei dem direkten Kokillengussverfahren, wie es herkömmlicherweise durchgeführt wird, wird das geschmolzene Metall in eine Kokille bzw. eine Form eingeführt, deren Bodenende am Anfang mittels einer Bodenplatte geschlossen ist, die mit der gewünschten Geschwindigkeit unter der Kontrolle des Giessers bzw. des Bedienungsmannes gesenkt werden kann, um den Block aus der Kokille zu entnehmen. Wenn das Metall in die Kokille gegossen wird, dann bildet sich an der Peripherie, wo das geschmolzene Metall die Kokillenwand berührt, eine feste Haut aus. Nachdem eine vorgewählte Tiefe des Metalls in die Kokille eingegossen ist, wird die Bodenplatte gesenkt und Wärme wird von dem Metall abgeführt, indem ein Kühlmittel direkt¹ auf die bereits erstarrte Oberfläche des Metalls, das zwischen dem Bodenrand der Kokille und der Bodenplatte freigelegt ist, aufgebracht wird. Die Geschwindigkeit, mit der der Gusskörper erzeugt wird, hängt von der Geschwindigkeit ab, mit welcher

409831/0822

die Bodenplatte gesenkt wird, während ein im wesentlichen konstanter Kopf des Metalls in der Kokille aufrechterhalten wird. Bei einer alternativen Verfahrensweise wird das geschmolzene Metall in das eine Ende einer horizontal angeord- ' neten Kokille eingeführt und von dem gegenüberliegenden Ende der Kokille durch ein Entnahmeteil entnommen.

Es ist bekannt, daß bei vielen Aluminiumlegierungen die Neigung besteht, in der Mitte des Blockes bzw. Barrens Risse zu bilden, was auf Spannungen zurückzuführen ist, die sich in dem Block als Ergebnis der Kontraktion des Metalls in der Mitte des Blockes beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand ausbilden.

Es wird allgemein festgestellt, daß eine Zunahme der Gießgeschwindigkeit zu der Bildung von Mittelrissen führt. Obgleich bislang schon viele Vorschläge gemacht wurden, um die Gießgeschwindigkeit zu erhöhen, sind doch die erhaltenen Ergebnisse nicht zufriedenstellend gewesen. Obgleich es bei manchen Gelegenheiten möglich gewesen ist, gesunde, rißfreie Blöcke mit Geschwindigkeiten zu gießen, die höher als die normalerweise verwendeten sind, hat man jedoch bei anderen Gelegenheiten feststellen müssen, daß sich in den Blöcken, die mit der gleichen Geschwindigkeit gegossen worden sind, Risse gebildet haben.

Die Erklärung für diese nicht im Einklang stehenden Ergebnisse wird in den Bedingungen gesehen, die beim Übergang von der geringen Gießgeschwindigkeit, die normalerweise am Beginn jedes Gießvorgangs während der ersten wenigen Zentimeter der äußeren (vertikalen oder horizontalen) Wanderung des Entnahmeteils angewendet wird, zu der höheren Geschwindigkeit, die während des Hauptteils des Gießzyklus angewendet wird, auftreten.

409831 /0822

Es ist bekannt, daß beim Gießen von Aluminiumblöcken, insbesondere beim Gießen von Aluminiumlegierungen, die "heiß-kurz"-Rißneigungen zeigen, die Neigung vorliegt, daß die ersten wenigen Zentimeter des Blockes einen Mittelriß zeigen, der das Ergebnis der sehr hohen Abkühlungsgeschwindigkeiten und Folge der hohen Spannungen ist, die von der Berührung des unteren Endes des Blockes mit der Bodenplatte und mit dem Kühlmittel, zusätzlich zu der normalen Abkühlung der peripheren Oberfläche des Blockes, herrühren.

Eine "heiß-kurz"-Rißbildung kann als eine Neigung zur Rißbildung bezeichnet werden, bei welcher die Wachstumsspitze des Risses in einer Zone des Blockes vorliegt, die oberhalb der Solidus-Temperatur liegt.

Bei der normalen Durchführung des direkten Kokillengusses erstreckt sich dieser Mittelriß nur wenige Zentimeter in den Barren hinein und endet dann. Selbst wenn das so ist, wird häufig festgestellt, daß sich ein solcher Riß bis zu einer Stelle erstreckt, die über derjenigen liegt, bei welcher die Bodenplatte oder das horizontale Entnahmeteil bis zu der vollen Gießgeschwindigkeit beschleunigt worden ist. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Risse abgeheilt sind, nachdem die volle, normale Gießgeschwindigkeit erreicht worden ist. Bei den herkömmlichen Gießverfahren sind die Gießgeschwindigkeiten daher auf solche begrenzt, die es gestatten, daß die Risse innerhalb eines kurzen Abstandes ausheilen.

Gemäß der Erfindung wurde nun festgestellt, daß die Gießgeschwindigkeit nach dem Abheilen des Risses zu einer Geschwindigkeit gesteigert werden kann, die, wenn sie bei einem früheren Moment der Wanderung der Bodenplatte angewendet würde, zu einem ungesunden Block mit einem mehr oder weniger kontinuierlichen Mittelriß führen würde.

409831 /082?

Es ist gefunden worden, daß eine maximale Gießgeschwindigkeit vorliegt, oberhalb derjenigen ein Block mit Rissen bei der Weiterführung des Gießprozesses nicht abheilt. Diese Geschwindigkeit wird hierin als "Rißausbreitungsgeschwindigkeit" (R.A.G.) bezeichnet, d.h. als die Minimalgeschwindigkeit, die dazu erforderlich ist, um das Wachstum eines vorher vorliegenden Risses in Gang zu halten. Wenn die Gießgeschwindigkeit unterhalb die R.A.G. vermindert wird, dann heilt ein zuvor vorliegender Riß ab.

Wenn jedoch der Riß ausgeheilt ist und das Absenken des IVfetalls über einen weiteren Abstand weitergeführt worden ist, um eine Länge des gesunden Barrens zu erzeugen, dann wird nur dann ein frischer Riß in der Mitte des Blockes gebildet, wenn die Gießgeschwindigkeit auf einen Wert oberhalb der R.A.G. erhöht wird. Diese höhere Geschwindigkeit wird hierin als "Rißinitiierungsgeschwindigkeit" (R.I.G.) bezeichnet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallblöcken (mit Einschluß von Blökken aus Aluminiumlegierungen) durch ein direktes Kokillengußverfahren zur Verfügung gestellt, bei dem man eine Länge des Blockes mit einer Geschwindigkeit unterhalb der R.A.G. gießt, um eine rißfreie Mitte zu entwickeln,und danach die Gießgeschwindigkeit bis zu einer Geschwindigkeit oberhalb der R.A.G., jedoch unterhalb der R.I.G., erhöht. Dieses Verfahren ist besonders für die Herstellung von runden und quadratischen Blöcken geeignet.

Obgleich man bei einer bevorzugten Verfahrensweise die Anfangsgießgeschwindigkeit unterhalb der R.A.G. hält, könnte es in manchen Fällen zweckmäßig sein, eine hohe Anfangsgießgeschwindigkeit oberhalb der R.A.G. anzuwenden und den resultierenden Riß in Kauf zu nehmen und hierauf die Gießgeschwindigkeit unterhalb der R.A.G. zu vermindern, bis die angestrebte, rißfreie Mitte sich ausgebildet hat. Die Gieß-

409831 /0822

geschwindigkeit kann sodann erneut oberhalb die R.A.G. gesteigert und bei einer solchen Geschwindigkeit (jedoch unterhalb der R.I.G.) während des Gießens des Restes des Blockes gehalten werden.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird es bevorzugt, während der ersten wenigen Zentimeter des Absenkens eine Geschwindigkeit zu verwenden, die erheblich unterhalb der R.A.G. liegt. Für Blockgrößen im Bereich von 10,16 bis 22,86 cm (4 bis 9 inches) im Durchmesser oder 25,81 bis 58,06 cm (4 bis 9 inches square) wird während der ersten Länge des Abfallens,die ungefähr der Hälfte des Blockdurchmessers (oder Quadratseite) gleich ist, es bevorzugt, eine Geschwindigkeit unterhalb 10,16 cm/min (4 inches/min) anzuwenden. Für Blöcke mit größeren oder kleineren Dimensionen ist diese Geschwindigkeit etwas kleiner bzw. größer. Hiernach wird die Geschwindigkeit über den Abstand von etwa eines weiteren halben Blockdurchmessers auf eine Geschwindigkeit ' geringfügig unterhalb der R.A.G., z.B. 1,27 bis 2,54 cm (1/2 bis 1 inch)/min weniger als die R.A.G.,erhöht, wobei das Abfallen mit einer solchen Geschwindigkeit weitergeführt wird, bis sich eine Länge des rißfreien Blockes mit mindestens einem Blockdurchmesser, vorzugsweise von mindestens etwa 2 1/2 Blockdurchmessern, ausgebildet hat. Hierauf wird die Gießgeschwindigkeit langsam auf eine Geschwindigkeit zwischen der R.A.G. und der R.I.G. erhöht. Die angewendete maximale Gießgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 1,27 bis 2,54 cm (1/2 bis 1 in.)/min weniger als die R.I.G. Eine Geschwindigkeit oberhalb der R.A.Go wird gewöhnlich nach dem Gießen von etwa 3 1/2 Durchmessern des Blockes erreicht. Für Blockgrößen oberhalb 22,86 cm (9 inches) und unterhalb10,16 cm (4 inches) sollte die rißfreie Länge, die gegossen wird, bevor die Geschwindigkeit auf zwischen die R.A.G. und die R.I.G. eingestellt wird, etwa 2 bzw. 4 Durchmesser betragen. Wenn der Block einen rechteckigen Querschnitt besitzt, dann

409831/0822

sollte dieser Abstand statt auf den Durchmesser auf die minimale Querdimension des Blockes (seine Dicke) bezogen werden.

Der Übergang von der Gießgiischwindigkeit unterhalb der R.A.G. bis zu der Geschwindigkeit zwischen der R.A.G. und der R.I.G. wird vorzugsweise in fortschreitenden Teilschritten von etwa 1,27 cm/min (1/2 in/min) durchgeführt, wobei jeder Geschwindigkeitsteilschritt langsam, z.B. in 5 bis 30 Sekunden durchgeführt wird. Während zur Vereinfachung des Betriebs die Geschwindigkeit in gesonderten Teilschritten mit Intervallen von z.B. 1 Minute gesteigert wird, mag es in manchen Fällen möglich sein, die Gießgeschwindigkeit progressiv von der ersten Geschwindigkeit unterhalb der R.A.G. bis zu der Geschwindigkeit zwischen der R.A.G. und der R.I.G. mit einer im wesentlichen konstanten Beschleunigungsgeschwindigkeit von z.B. 0,32 cm bis 12,70 cm (1/8 bis 5 in.)/min zu steigern, so daß die Gießgeschwindigkeit innerhalb 1/2 bis 15 Minuten von einer Geschwindigkeit geringfügig unterhalb der R.A.G. bis zu der Endgießgeschwindigkeit erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist von besonderem Wert bei der Herstellung von runden Blöcken, die aus solchen Legierungen gebildet werden, die gegenüber einer heiß-kurz-Rißbildung empfindlich sind. Eine Anzahl von üblicherweise verwendeten Legierungen der Al-Mn-, Al-Mg-, Al-Cu- und Al-Zn-Mg-Reihe und insbesondere die Legierungen der Al-Mg-Si-Reihe, die zur Herstellung von Strangpressprofilen viel verwendet werden, sind gegenüber der heiß-kurz-Rißbildung empfindlich. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich als besonders wertvoll zum Gießen von Al-Mg-Si-Legierungen mit den folgenden prozentualen Mengen von Magnesium und Silicium erwiesen:

Mg 0,45 bis 0,9; Si 0,20 bis 0,6; Mg 0,4 bis 0,8; Si 0,7 bis 1,3; Mg 0,8 bis 1,2; Si 0,40 bis 0,8; Mg 0,35 bis 0,8; Si 0,30 bis 0,7.

409831/0822

Hierbei handelt es sich um viel verwendete, handelsübliche Aluminiumlegierungen.

Die R.A.G. und die R.I.G. für die Erzeugung von Blöcken aus einer gegebenen Legierung hängen von einer Anzahl von Faktoren ab, die zum Teil von den Gießbedingungen und zum Teil von der Metallzusammensetzung und -zustand abhängen.

Somit beeinflussen z.B. die Temperatur, mit welcher das Metall in die Kokille gegossen wird, die Art des Schwimmers und des Tauchrohrs, welche zur Kontrolle des Metallspiegels in der Kokille verwendet werden, der Kokillendurchmesser oder die Querdimensionen und die Methode der Aufbringung des Kühlmittels auf die Blockoberfläche alle die Werte für die R.A.G. und die R.I.G.

Zusätzlich zu den Hauptlegierungselementen üben auch die Sauberkeit des Metalls und die Menge des in dem Aluminium vorhandenen Eisens und die Gegenwart von Elementen, die die Korngröße beeinflussen, ebenfalls einen wichtigen Einfluß auf diese Werte aus. Im allgemeinen erhöht die Anwesenheit sowohl von Eisen als auch von Kornfeinungsmitteln die Werte für die R.A.G. und die R.I.G.

Die Bestimmung der Werte für die R.A.G. und die R.I.G. kann aufgrund der großen Anzahl von Variablen, von denen sie abhängig sind, nur empirisch geschehen, indem ein Block aus einer Schmelze der Legierung gegossen wird. So sollte z.B. bei einem Block aus einer AA6O63-Legierung mit einem Durchmesser von 17,78 cm (7 inch) die Gießgeschwindigkeit stufenweise von einer Anfangsgeschwindigkeit von z.B. 10,16 cm (4 inch)/min, fortschreitend in Teilschritten von z.B. 1,27 cm (1/2 in.)/min, wie es oben beschrieben wurde, mit Intervallen der Gießlänge von z.B. 60,96 cm (24 inches) gesteigert werden, bis die erwartete R.I.G. im wesentlichen überschritten ist. Hierauf sollte die Gießgeschwindigkeit in

409831/0822

ähnlicher Weise fortschreitend vermindert werden. Für Blöcke mit geringeren Durchmessern und/oder aus Legierungen, die gegenüber einer heiß-kurz-Rißbildung weniger anfällig sind, können größere Anfangsversuchsgeschwindigkeiten mit den gleichen Teilschritten angewendet werden, während bei Blöcken mit größeren Durchmessern und/oder aus Legierungen, die gegenüber einer heiß-kurz-Rißbildung anfälliger sind, niedrigere Anfangsversuchsgeschwindigkeiten und kleinere Teilschritte gerechtfertigt sind. Durch Aufnahme der Gießgeschwindigkeit an aufeinanderfolgenden Positionen entlang des Blockes gestattet eine darauffolgende Ultraschall-Untersuchung des Blockes eine Bestimmung der Gießgeschwindigkeit, bei welcher in einer signifikanten Anzahl von Blöcken die Mittelrißbildung (eine andere als die Rißbildung am Blockende) beginnt. Hierdurch wird die R.I.G. festgelegt.

Die Bestimmung der Gießgeschwindigkeit, bei welcher während der Abnahme der Gießgeschwindigkeit die Mittelrißbildung aufhört, zeigt den Wert für die R.A.G. an, und insbesondere eine Geschwindigkeit unterhalb der R.A.G., bei welcher das Abfallen am Beginn des Gießzyklus durchgeführt werden kann, um eine gesunde Mitte zu entwickeln.

Als Beispiel für die erfindungsgemäßen Vorteile wurde festgestellt, daß bei der Herstellung von Strangpressbarren, mit einem Durchmesser von 17,78 cm (7 inch) aus einer Aluminium-Magnesium-Silicjun-Legierung mit 0,4 bis 0,9% Mg, 0,3 bis 0,7% Si, 0,2 bis 0,3% Fe und 0,005 bis 0,15% Ti die normale maximale Gießgeschwindigkeit für die Erzeugung von gesunden Blöcken etwa 12,70«^5 in.)/min beträgt, nachdem die ersten wenigen Zentimeter mit einer Geschwindigkeit von 7,62 bis 10,16 cm (3 bis 4 in.)/min gegossen worden sind. Wenn dieser Verfahrensweise gefolgt wird, dann wird festgestellt, daß häufig ein Mittelriß vorliegt, der sich etwa 20,32 cm ( 8 in.) nach oben von dem unteren Blockende erstreckt. Nach der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird eine Anfangslänge

409831/0822

des Blockes, z.B. von 60,96 cm (24 inches) mit 12,70 cm (5 in.)/min gegossen (nachdem die ersten wenigen Zentimeter mit einer Geschwindigkeit von 7,62 bis 10,16 cm (3 bis 4 in.)/min, wie oben beschrieben, gegossen worden sind), um eine Länge eines Blockes mit einer rißfreien Mitte zu erzeugen. Es wurde gefunden, daß die Gießgeschwindigkeit sodann langsam in der oben beschriebenen Weise auf 16,51 cm (6 1/2 in.)/min. erhöht werden konnte, ohne daß eine Mittelrißbildung bewirkt wurde. Wenn die gleiche Geschwindigkeit am Beginn des Gießverfahrens, d.h. vor dem Heilen des Risses am unteren Blockende, angewendet worden wäre, dann wäre der Block von Ende zu Ende rissig geworden.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Teilquerschnittsansicht einer kontinuierlichen Gießvorrichtung und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht auf der Linie 2-2 der Fig.1.

Die Fig. 1 zeigt eine axial vertikale, ringförmige Kokille 10, welcher geschmolzenes Aluminium 11 zum Gießen eines Blocks zugeführt wird. Die Kokille 10 ist aus einem Metall (z.B. Aluminium) gefertigt, das zum Gießen von Aluminium geeignet ist, und sie besitzt eine Innenwand 14, die eine axial vertikale Gießzone definiert.

Die äußere Oberfläche der Kokillenwand 14 umgibt ein Kühlmantel 15, der eine ringförmige Kammer definiert, die im wesentlichen seitlich die Gießzone umgibt. Die Kammer wird mit Kühlwasser beschickt, um die Kokille 10 abzukühlen. Sie ist mit einem Auslaßschlitz 22 versehen, durch den Wasser in herkömmlicher Weise auf die Oberfläche des wachsenden Blockes aufgebracht"wird.

•4 09831/0822

Am Beginn des Glessvorgangs wird das untere Ende der Giesszone durch eine Bodenplatte 18 geschlossen, die durch eine Plattform 19 getragen wird, welche von einem hydraulischen Zylinder getragen wird. In dem Mass, wie sich das geschmolzene Aluminium in der Giesszone verfestigt, werden durch Betätigung des hydraulischen Zylinders mit einer von dem Giesser bzw. dem Bedienungsmann kontrollierten Geschwindigkeit die Bodenplatte und die Plattform I9 gesenkt.

Geschmolzenes Aluminium wird der Kokille von einem Behälter zugeführt, der oberhalb der Kokille 10 angeordnet ist und der ein axial vertikales Tauchrohr 28 aufweist, das sich koaxial in die Kokille hineinerstreckt. Das untere Ende des Tauchrohrs 28 öffnet sich unterhalb des Spiegels des geschmolzenen Aluminiums 11 in der Giesszone. Dies verhindert eine Oberflächenturbulenz in dem Bad der Giesszone.

Ein Schwimmer 30 umgibt das untere Ende des Tauchrohrs 28 und wird schwimmend in dem geschmolzenen Metall 11 getragen. Der Schwimmer umfasst einen relativ dicken, starren, scheibenförmigen Körper J>1 mit einer Mittelbohrung 32 mit einem geringfügig grösseren Durchmesser als das Tauchrohr 28. Die untere Oberfläche des Körpers 3I hat eine Mittelaussparung 3²I-, in die sich die Bohrung 32 eröffnet.'Ein starrer Leitteil des Schwimmers erstreckt sich über die Aussparung 3^ unmittelbar unterhalb der Bohrung 32. Der Leitteil 36 hat eine obere Oberfläche, die grosser ist als der Innendurchmesser des Tauchrohrs 28. Wenn das Tauchrohr 28 sich nach unten durch die Bohrung 32 erstreckt, dann liegt sein offenes, unteres Ende direkt oberhalb des Leitteils. Das geschmolzene Aluminium tritt durch das Tauchrohr 28 ein und wird durch das Leitteil 36 seitlich in Richtung der Peripherie der Kokille geleitet.

Es ist zu beachten, dass, da der Arbeitsspiegel des geschmolzenen Metalls 11 in der Kokille 10 oberhalb des unteren Endes

409831 /0822

des Tauchrohrs 28 gehalten werden sollte und da die obere Oberfläche des Leitteils 36 üblicherweise unterhalb des Endes des Tauchrohrs liegt, um eine Austragung des geschmolzenen Metalls zu gestatten, die Schwimmeigenschaften des Schwimmers diese gewünschte Abstandsbeziehung des Tauchrohrs und des Leitteils ergeben sollten, wenn das geschmolzene Metall sich am angemessenen Spiegel der Kokille befindet.

Ein Paar von Tragstützen 38 wird durch den Schwimmer getragen. Sie sind nach aussen gebogen, um über entgegengesetzte Seiten der Oberwand der Kokille vorzuspringen, um einen Abstieg des Schwimmers unterhalb eines vorgewählten Niveaus zu verhindern.

Beim Betrieb der Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung wird der Zylinder 20 am Anfang so angeordnet, dass die Bodenplatte 18 das untere Ende der Giesszone verschliesst. Kühlwasser wird kontinuierlich dem Kokillen-kühlmantel I5 zugeführt, um die Kokillenwand 14 abzukühlen. Geschmolzenes Aluminium, das von dem Trog 26 zugeführt wird, strömt durch die Schwerkraft nach unten durch das Tauchrohr 28 und füllt die Giesszone bis zum gewünschten Spiegel mit geschmolzenem Aluminium 11. Sodann wird der hydraulische Zylinder 20 in Tätigkeit gesetzt, um die Bodenplatte 18 in herkömmlicher Weise mit niedriger Anfangsgeschwindigkeit zu senken, z.B. von 7,62 bis 10,16 cm (3 bis 4 in,)/mi.n für Blöcke im Grössenbereich von 10,16 bis 22,86 cm (4 bis 9 in.) Durchmesser. Dabei wandert die Bodenplatte durch einen Weg d,, der bei dieser Blockgrösse typischerweise 5,08 bis 12,70 cm (2 bis 5 in.) beträgt.

Nachdem die Bodenplatte um den Abstand d-^ abgesenkt worden ist, erhöht der Giesser bzw. Bedienungsmann langsam die Sinkgeschwindigkeit der Bodenplatte, wie sie durch einen weiteren Abstand d₂, typischerweise von 5,08 bis 12,70 cm (2 bis 5 in.), nach unten absinkt, bis zu einer Geschwindigkeit, die gering-

409831 /0822

fügig unterhalb der R.A.G. liegt. Nachdem die Bodenplatte um diesen weiteren Abstand dp abgesunken ist, wird mit der gleichen Geschwindigkeit eine Länge des Blockes gegossen, die etwa 2 1/2 Blockdurchmessern entspricht. Danach steigert der GSeQa? bzwider Bedienungsmann allmählich die Abfallgeschwindigkeit bis zu einer Geschwindigkeit, die über die R.A.G. hinausgeht, jedoch unterhalb der R.I.G. liegt.

Bei einem Beispiel wurden die R.A.G. und die R.I.G. einer bestimmten Al-Mg-Si-Legierung nach der oben angegebenen Verfahrensweise bestimmt. Die R.A.G. wurde zu etwa 15,24 bis 16,51 cm (6-6 1/2 in.)/min und die R.I.G. zu etwa 20,32 cm (8 in.)/min bestimmt.

Zum Gießen von Blöcken mit einem Durchmesser von 17,78 cm (7 in.) aus dieser Legierung wurde die folgende Gießverfahrensweise angewendet:

10,16 cm (4 in.)/min für 12,70 cm (5 in.) Erhöhung auf 15,24 cm (6 in.)/min während der nachfolgenden 15,24 cm (6 in.)

Halten bei 15,24 cm (6 in.)/min für 50,80 cm (20 in.) Steigerung auf 19,05 cm (7 1/2 in.)/min und Halten bei 19,05 cm (7 1/2 in.)/min für die restlichen 203,20 cm(80 in.).

Es wurde gefunden, daß zwei nach dieser Verfahrensweise gegossene Blöcke gesund waren.

Zum Vergleich wurde"der folgenden Gießverfahrensweise gefolgt: 10,16 cm (4in.)/min ::ür 10,16 cm (4 in.) 19,05 cm (7 1/2 in.)/min für die restlichen 190,5 cm(75 in.).

Es wurde gefunden, daß zwei nach dieser Verfahrensweise gegossene Blöcke von Ende zu Ende rissig waren, da die Gießgeschwindigkeit von unterhalb der R.A.G. auf oberhalb der R.A.G. erhöht wurde, bevor der Mittelriß geheilt worden war,

0 9 8 3 1 /0822

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallblöcken durch ein direktes Kokillengußverfahren, bei welchem das geschmolzene Metall in das eine Ende einer offenendigen Kokille eingeführt wird und ein verfestigter Block von dem entgegengesetzten Ende der Kokille entnommen wird und bei welchem ein fließfähiges bzw. flüssiges Kühlmittel direkt auf die verfestigte Oberfläche des Blockes, der aus der Kokille hervortritt, aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet , daß man im Verlauf der Bildung des Blockes in einer Stufe den Block aus der Kokille mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Rißausbreitungsgeschwindigkeit (wie hierin definiert) über einen genügenden Abstand entnimmt, um in dem austretenden Block eine rißfreie Mitte zu entwickeln, und daß man hierauf die Geschwindigkeit der Blockentnahme auf eine Geschwindigkeit oberhalb der Rißausbreitungsgeschwindigkeit und unterhalb der Rißinitiierungsgeschwindigkeit (wie hierin definiert) erhöht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den austretenden Block aus der Kokille mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Rißausbreitungsgeschwindigkeit entnimmt, bis eine Länge des rißfreien Blockes von mindestens etwa einem Blockdurchmesser oder einer Blockminimalquerabmessung (für einen runden bzw. rechteckigen Block) gebildet worden ist, bevor man die Geschwindigkeit der Barrenentnahme auf eine Geschwindigkeit oberhalb der Rißausbrei-■ tungsgeschwindigkeit und unterhalb der Rißinitiierungsgeschwindigkeit erhöht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aluminiumlegierung gießt, um einen runden oder quadratischen Block mit einem Durchmesser oder einer minimalen Querabmessung von 10,16 bis 22,86 cm (4 bis 9 inches) zu bilden, wobei man die Blockentnahmegeschwindigkeit während

•409831/0822

der Entnahme einer Länge des Blockes von mindestens 2 1/2 Blockdurchmessern oder 2 1/2 minimalen Querabmessungen bei einer Geschwindigkeit unterhalb der Rißausbreitungsgeschwindigkeit hält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aluminiumlegierung eine Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierung mit "heiß-kurz "-Eigenschaften verwendet.

5- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Legierung verwendet, die 0,45 bis 0,9% Mg und 0,20 bis 0,6% Si enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Legierung verwendet, die 0,40 bis 0,8% Mg und 0,7 Ms 1,3% Si enthält.

7· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Legierung verwendet, die 0,8 bis 1,2% Mg und 0,40 bis 0,8% Si enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Legierung verwendet, die 0,35 bis 0,8% Mg und 0,30 bis 0,7% Si enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockentnahmegeschwindigkeit 1,27 bis 2,54 cm (1/2 bis 1 in.)/min geringer ist als die Rissinitiierungsgeschwindigkeit während der Entnahme von mindestens einem Hauptteil der rißfreien Länge des Blockes.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aluminiumlegierung gießt, um einen runden oder quadratischen Block mit einem Durchmesser oder einer minimalen Querabmessung von weniger als 10,16 cm (4 in.) zu bilden, wobei man die Blockentnahmegeschwindigkeit während der Ent-

409831 /0822

nähme einer Länge des Blockes von mindestens 4 Blockdurchmessern oder 4 Blockminimalquerabmessungen bei einer Geschwindigkeit unterhalb der Rißausbreitungsgeschwindigkeit hält.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aluminiumlegierung gießt, um einen runden oder quadratischen Block mit einem Durchmesser oder einer minimalen Querschnittsabmessung von mehr als 22,86 cm (9 in.) zu bilden, wobei man die Blockentnahmegeschv/indigkeit während der Entnahme einer Länge des Blockes von mindestens 2 Blockdurchmessern oder 2 Blockminimalquerabmessungen bei einer Geschwindigkeit unterhalb der Rißausbreitungsgeschwindigkeit hält.

409831/0822

Lee

rseite