DE2830523C2

DE2830523C2 - Verfahren zum Gießen eines Metallblocks in einer Kokille und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE2830523C2
Application number: DE19782830523
Authority: DE
Inventors: Leonard North Woodmere N.Y. Watts
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1978-07-12
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE2830523A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen einer; Metallblocks in einer Kokille langgestreckter Form und mit einer Querscbnittsfläche zwischen 25,81 und 967,74 cm² und einer Länge, die wenigstens so lang wie der zu gießende Metallblock ist. Ferner befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Beim Gießen von Metallblöcken in Kokillen, deren Länge größer oder kleiner als der Metallblock selbst ist,

-5 d.h. beim kontinuierlichen oder nichtkontinuierlichen Gießen, hat man bereits Versuche unternommen, die Erstarrungsgeschvüidigkeit des Metalls längs einer Fest-Flüssig-Trennfläche während des Gießens zu steuern, d. h. innerhalb des Strangs an der Grenzfläche

JO zwischen der erstarrenden Strangkruste und dem geschmolzenen Metall. Diese Versuche waren gekennzeichnet durch die Verwendung von teuren und sperrigen Vorrichtungen, die dem grundsätzlichen Gießgerät hinzugefügt werden mußten, um das Fließen des geschmolzenen Metalls an der Fest-Flüssig-Trennfläche einzustellen, und zwar im Anschluß an das Einleiten des geschmolzenen Metalls in die Kokille und unabhängig davon. Diese Zusatzvorrichtungen stellten Rührwerke für das geschmolzen," Metall oder Induk-

■"> tionsspulen dar, die die Kokille oder den Strang umgaben. Zu diesem Stand der Technik wird auf die US-PS 36 93 697 verwiesen. Die Induktionsspulen bewegten magnetische Felder in dem geschmolzenen Metall, um ein Fließen längs der Trennfläche ingang zu

·»' setzen. Auf diese Weise sollten säulenförmige Denrite entfernt oder ihre Ausbildung verhindert werden. Weiterhin sollte die Verteilung der chemisch gelösten Stoffe verbessert und die Schichtbildung von Einschlüssen innerhalb des Hauptabschnitts des Strangs verhindert werden, und zwar unter Vermeidung von Porosität in der Mitte des Gußstücks.

Aus der US-PS 35 17 725 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall bekannt, bei dem ein Strang aus Stahl oder aus einem anderen Metall mit Hilfe einer gekühlten Kokille gegossen wird, die einen geschlossenen Boden aufweist und während des Gießens vom Schmelzenvorrat wegbewegt wird. In der mit dem geschlossenen Boden versehenen, gekühlten Kokille wird eine Strangkruste ausgebildet, durch die

^b0 geschmolzenes Metall in die sich vom Schmelzenvorrat wegbewegende Kokille nachfließt. An dem vom Schmelzenvorrat entfernten Ende des Strangs entsteht in der Kokille die äußere Strangkruste. An dem beim Schmelzenvorrat befindlichen Strangende kann die Strangkruste wenigstens 40% der Querschnittsfläche der Kokille einnehmen. Bei diesem bekannten Verfahren wird infolge des Spülvorganges längs der Fest-Flüssig-Trennfläche die Erstarrungsmikrostruktur gegen-

über der sich normalerweise einstellenden verändert. Es entsteht eine verbesserte MikroStruktur, obwohl die Kokille, die sich relativ zur Strangkruste bewegt, die Neigung hat, am Strang Oberflächenunregelmäßigkeiten hervorzurufen, wie es bei allen kontinuierlichen Gießverfahren der Fall ist.

Beim Gießen von MetaU in einer gekühlten oder nichtgekühlten Kokille war es zumindest bei Kokillen, die wenigstens so lang wie der Strang waren, im Gegensatz zu dem kontinuierlichen Gießverfahren nach der US-PS 35 17 725 üblich, die Metallschmelze in die Kokille durch deren Boden einzuleiten und den Metallspiegel innerhalb der Kokille ansteigen zu lassen. Während solcher Gießvorgänge entsteht angrenzend an die Kokille eine Strangkruste, und das geschmolzene Metall fließt innerhalb der Strangkruste vom Boden der Kokille nsch oben. Dabei nimmt jedoch die Strangkruste innerhalb der Kokille während des Gießens bzw. während des Füllens der Kokille eine Querschnittsfläche ein, die beträchtlich kleiner als 40% der Querschnittsfläehe der Kokille ist. Da weiterhin der volumetrische Durchfluß in der Kokille relativ groß ist, tritt infolge des relativ großen flüssigen Kerns an der Fest-Flüssig-Trennfläche ein Wasch- oder Spüleffekt überhaupt nicht oder nur in einem geringen Maße auf. Falls nicht anderweitig gesteuert, kann die Erstarrungsgeschwindigkeit nicht wirksam kontrolliert werden. Beim Erstarren kommt es daher zu dem unerwünschten Wachstum von säulenförmigen Dentriten, deren Folge örtliche Konzentrationen von gelösten Stoffen, Seigerungseinschlüsse und Mittellinienporosität sind. All dies sind unerwünschte Eigenschaften in der MikroStruktur eines Strangs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirkung der die Erstarrung steuernden Vorrichtungen wenigstens zum größten Teil durch Steuerung des Einleitvorganges des geschmolzenen Metalls in die Kokille zu erreichen und auf diese Weise ohne die kostspieligen und sperrigen Zusatzvorrichtungen auszukommen. Gleichzeitig sollen die physikalischen und morphologischen Eigenschaften des gegossenen Metallblocks verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Verfahren zum Gießen eines Metallblocks nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Kokille geneigt angeordnet wird, daß von einem Schmelzenvorrat aus geschmolzenes Metall durch den Bodenteil in die Kokille mit einer Einfüllgeschwindigkeit eingeleitet wird, die bei der Querschnittsfläche der Kokille von 25,81 cm² zwischen 239 bis 23,9 kg/cm² · min liegt und bei der Querschnittsfläche der Kokille von 967,74 cm² zwischen 0,239 bis 4,78 kg/cm² · min liegt und daß bei einer zwischen diesen Werten befindlichen Querschnittsfläche der Kokille eine Einfüllgeschwindigkeit angewendet wird, die zwischen den genannten Einfüllgeschwindigkeitsbereichen liegt, daß durch Anlegen einer Druckdifferenz zwischen dem Schmelzenvorrat und dem Kopfteil der Kokille das geschmolzene Metall längs der Kokille weitergeleitet wird, daß die Kokille unter Regulierung des Weiterleitens der Metallschmelze längs der Kokille in einer solchen Weise gekühlt wird, daß eine erstarrte Strangkruste entsteht, die während des Gießens mindestens 40% der Querschnittsfläche der Kokille einnimmt und die einen schmelzflüssigen Kern umgibt. daß vom Schmelzenvorrat aus weitere Metallschmelze zugeführt wird, um die Strangkruste und den schmelzfliissiKen Kern in Richtung auf den Kopfteil der Kokille auszudehnen, und daß anschließend der Kern zum Erstarren gebracht wird.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen und die dadurch bewirkte Steuerung der Erstarrungsgeschwin-T digkeit des Metallblocks während des Gießens werden insbesondere, aber nicht ausschließlich, beträchtlich verbesserte Oberflächeneigenschaften erzielt, wie die Oberflächenglätte und Verteilung der Einschlüsse in der Schicht unter der Oberfläche. Ferner wird für eine

i<> verbesserte MikroStruktur im Inneren des gegossenen Metallblocks gesorgt.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter für geschmolzenes Metall,

Γ) eine dem Vorratsbehälter zugeordnete, geneigt angeordnete Kokille, eine Gasdruckquelle zum Einleiten der Metallschmelze in die im Bodefiteil der Kokille vorgesehene Öffnung, wobei die Druckgasquelle dem Vorratsbehä'ter so zugeordnet ist, daß zwischen dem

-» Vorratsbehälter und dem Kopfteil ier Kokille ein Differenzdruck anliegt, und eine Kühiinitieizufuhreinrichtung zum Kühlen der Kokille. Die anliegende Druckdifferenz hat die Aufgabe, das Fließen der Metallschmelze längs der Kokille zu regulieren. Die

-"> Kühlung «1er Kokille erfolgt in einer solchen Weise, daß zunächst die gewünschte erstarrte Strangkruste entsteht und nach Beendigung des Gießvorgar.ges der schmelzflüssige Kern zum Erstarren gebracht wird.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und zweckmä-

i" ßige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung findet insbesondere zum Vergießen von Metallen Anwendung, deren Schmelzpunkt in einem Bereich zwischen 1088 und 1643° C liegt.

'>'< Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene, halbwegs schematische Seitenansicht einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung während des Gießvorganges,

■"' F i g. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung längs der Linie 2-2 der F i g. 1 und

Fig.3 eine graphische Darstellung, in der die Einfüllgeschwindigkeit der Metallschmelze in bezug auf Kokillen mit unterschiedlichen Querschnittsabmessun-

■>"> gen dargestellt ist.

In der Fig. 1 ist ein Schmelzenvorratsbehälter 10 dargestellt, der zweckmäßigerweise in Form einer Gießpfanne ausgebildet ist und beispielsweise eine zu vergießende Stahlschmelze enthalten kann. Der Behäl-

">" ter 10 für den Schmelzenvorrat weist eine Abdeckung 12 auf, die mit Hilfe von Klemmen 14 mit dem eigentlichen Behälter gasdicht verbunden ist. In der Abdec' uiig 12 ist eine Gaseiniaßöffnung 16 vorgesehen, über die ein, den Behälter unter Druck setzendes Gas.

">'' beispielsweise Stickstoff, zugeführt werden hann. Die Abdeckung 12 trägt ein in den Behälter 10 ragendes und in den Schmelzenvorrat eintauchendes, feuerfestes Rohr 18, dessen Einlaßende nahe beim Boden des Behälters 10 angeordnet ist. Das Innere des Rohres 18

*>" steht mit einem Durchlaß 22 in Verbindung, der sich durch einen auf der Abdeckung 12 angebrachten, feuerbeständigen Block 20 erstreckt. Ein Absperrorgan 23, das in der Zeichnung im geöffneten Zustand dargestellt ist und beispielsweise in Form eines

^f·*> Schiebers oder Ventils ausgebildet sein kann, dient zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Durchlaß 22 und einer feuer- und hitzebeständigen Düse 24. Die Düse 24 erstreckt sich in das untere linde einer Kokille,

die cine langgestreckte Form hut und beispielsweise eine kreisförmige Qiierschnittsflaehe haben kann. Die Kokille 26 ist gegenüber der Senkrechten geneigt. In der Praxis kann die Neigung beispielsweise 86" betragen.

Im Prinzip kann die Kokille aber auch senkrecht '< angeordnet sein. Bei einer vertikalen Anordnung der Kokille würde jedoch der hydrostatische Druck des geschmolzenen Metalls AnIaB zu Schwierigkeiten geben, die die senkrechte Ausrichtung der Kokille unpraktisch machen. So müßte man die Wandung der "> Kokille verhältnismäßig dick ausbilden, und es wäre ein relativ hoher Druck erforderlich, um das geschmolzene Metall nach oben in die senkrecht ausgerichtete Kokille zu drücken. Bei einer senkrecht ausgerichteten Kokille würde aber andererseits das geschmolzene Metall eine ι'■ relativ kleine Meniskusfläche bzw. einen relativ kleinen Spiegel haben. Ein solcher kleiner Spiegel ist aber erwünscht, was aus den folgenden Darlegungen hervorgeht. Eine waagerecht angeordnete Kokille könnte nicht betrieben werden, da in diesem Fall der -" Spiegel der Metallschmelze von dem einen Kokillenende zum anderen reichen würde. Das obere Ende der Kokille 26 ist mit einer Kappe 28 versehen, die ein Lüftungsloch aufweist. Aus dem Lüftungsloch können während des Gießvorganges Gase entweichen. Weiter- ''> hin liefert das Lüftungsloch durch den Austritt von Metall eine Anzeige dafür, wann die Kokille mit Schmelze gefüllt ist. In der Fig. 1 ist die Kokille 26 in einem Zustand dargestellt, bei dem ein Mittenabschnitt der Kokille weggeschmolzen ist. Es wird jedoch darauf J'¹ hingewiesen, daß zu Beginn eines Gießvorganges die Kokille von unten bis oben kontinuierlich vorhanden ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei der Kokille 26 um eine Opferkokille, die im Anschluß an das Füllen oder ü teilweise Füllen der Kokille mit geschmolzenem Metall wegschmilzt. Bevor jedoch die Kokiiie wegschmiizt, erstarrt die Metallschmelze an der gekühlten Wandung der Kokille. Dies wird noch im einzelnen erläutert. Rund um den Umfang der Kokille 26 ist eine Vielzahl sich in ⁴" Längsrichtung erstreckender Rohre 27 angeordnet, die mit einem nichtdargestellten Kühlmittelvorrat in Verbindung stehen. Das Kühlmittel, bei dem es sich beispielsweise um Wasser handeln kann, wird während eines Gießvorganges gegen das Äußere der Kokille ⁴> gespritzt. Zu diesem Zweck sind an den Rohren 27 Ventile oder Düsen 30 angebracht. Die Düsen 30 können von Thermopaaren 32 gesteuert werden, die in Achsrichtung beabstandet an der Seitenwand der Kokille angebracht sind. Die Thermopaare 32, die die '" ansteigende Temperatur in der Kokille erfassen, sind mit einer nichtdargestellten Sprüh- oder Düsensteuereinrichtung verbunden, die während des gesamten Füllvorganges einer Kokille das Kühlmittel gegen den unteren Endabschnitt der Kokille spritzt und den " Vorschub einer Kühlfront längs eines axialen Abschnitts der Kokille vor und hinter dem Spiegel 33 der Metallschmelze innerhalb der Kokille während des Füllens vorsieht, wohingegen ein Stück hinter dem fortschreitenden Spiegel auf einer in der F i g. t mit 35 ^w bezeichneten Strecke das Anspritzen der Kokille mit dem Kühlmittel eingestellt wird, so daß im Bereich der Strecke 35 die Kokille von der Sirangkruste wegschmilzL Die Kokille 26 ist aus einem Metall hergestellt, das sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit in einem ·" Bereich von etwa 0^0cal/cm - °C - see bis 0,65 caJ/ cm - °C · see auszeichnet und einen Schmelzpunkt in einem Bereich von etwa 476 bis 754" C hat Die Kokille kann eine Wandstärke in einem Bereich von etwa 1.27 mm bis 12.70 iiiiii haben. Die Kokillenlänge kann etwa 7.62 in bis bO.Sb m betragen. Fine derartige Kokille kann man verwenden, um einen Strang aus einem Metall zu gießen, das einen Schmelzpunkt in einem Bereich von etwa 1088" C bis 1643" C hat und eine maximale Wärmeleitfähigkeit von etwa 0.25 cal/cm ■ ~C · see aufweist. Die beschriebene Kokille stellt lediglich die gegenwärtig bevorzugte Ausfuhrungsform dar. Zur Verwendung mit der erläuterten Gießtechnik sind auch andere Arten von Kokillen geeignet, die vom Boden her gefüllt werden.

Die Kokille 26 wird von säulenartigen Stützen 34 getragen, die in Axialrichtung der Kokille bcabstandet sind. Im einzelnen wird dazu auf die Darstellung nach den Fig. 1 und 2 verwiesen. Das Oberteil einer solchen Stütze 34 ist in der F i g. 2 im einzelnen dargestellt. Die Kokille 26 steht mit der Stützanordnung mehr oder weniger nur in einem linientörmigen Kontakt, so daß das Kühlmittel im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Kokille bedecken kann. Auf diese Weise soll ein vorzeitiges Schmelzen der Kokille verhindert werden. Auf dem oberen Ende der säulenförmigen Stütze 34 befindet sich ein hohler, an den Enden offener Metallkasten 36, der aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit besieht und einen V-förmigen Einschnitt 38 aufweist. Der Einschnitt 38 nimmt die Kokille 26 in der gezeigten Weise auf.

Die Stützen 34 tragen ein Sammelbecken 40. das sich unterhalb der Kokille 26 erstreckt und dazu dient, das gegen die Kokille 26 gespritzte Kühlmittel aufzufangen. Weiterhin nimmt das Sammelbecken 40 die beim Wegschmelzen der Kokille 26 auftretende Metallschmelze auf. Das Sammelbecken 40 ist mit einer Schutz- oder Ablenkwand 42 ausgerüstet, die das Kühlmittel und das geschmolzene Metall der Kokille abfängt. Das Säinrneibecken 40 kanri mit csnern geeigneten, nicht dargestellten Abfluß ausgerüstet sein. Es kann in periodischen Abständen von dem anfallenden Metall gesäubert werden. Das von der Kokille herabfallende Metall befindet sich in geschmolzenem Zustand und erstarrt, sobald es in Berührung mit dem im Sammelbecken befindlichen Wasser kommt.

Die F i g. 1 zeigt die dargestellte Vorrichtung während eines Gießvorganges, d. h. während des Einfüllens der Metallschmelze in die Kokille 26 und vor der Beendigung dieses Einfüllvorganges. Vor Beginn des Gießens und während de« Zusammenbaus der Kokille 26 mit der Gießdüse 24 wird eine Menge eines typischen Gießpulvers in den unteren Abschn'U der Kokiiie gegeben, und zwar im allgemeinen in einem Kunststoffbehälter, der beim Zusammentreffen mit Metallschmelze verbrennt, so daß das darin enthaltene Pulver gegenüber der Metallschmelze freiliegt Das Pulver verflüssigt sich an der Grenzfläche mit dem Metall und schwimmt dann infolge seiner geringeren Dichte auf dem Metallspiegel, wie es an der Stelle 44 in der F i g. 1 dargestellt ist Die Wirkung des Pulvers geht aus der nachfolgenden Darstellung hervor. Zum Einleiten dies Gießvorganges wird unter Druck stehen^ des Gas über die Gaseinläßöffnung t& in den Schmelzenvorratsbehäker tft eingelassen; Die Folge davon ist, daß geschmolzenes Metall! in das Einlaßende des Rohres 18 fließt und über das Rohr t8tund-den Block 2».bei-geöfmetem Absperrorgan 23 duFcb. die Düse 24.in den Boden oder unteren Teil. deE Kokiiie 26 gelangt Die Fallgeschwindigkeit der Kokille wird" von dem ansteigenden Gasdruck in» Schmejzenvorratsbehälter. IO

gesteuert. Während der Füllstand in der Kokille /unimmt. ersiarrl ilas geschmolzene Meiall. das mil der gekühlten Kokille in Berührung kommt, /u einer Kruste 46. die wenigstens 40¹¹Zn der Qucrschnitlsfläehe der Kokille einnimmt und einen Kern 48 aus fließender Metallschmelze umgibt. Der Eintritt des geschmolzenen Metalls in die Kokille erfolgt in einer solchen Weise, daß der fL'.:.sige Kern 48 die teilweise durch die Kruste 4f> gebildete l^;est-FlüssigTrcnnfläehe in einer solchen Weise durchspült, daß während des Füllens der Kokille κ das säulenförmige dendritische Wuchstun, verhindert wird. Man nimmt an. dal.! die Spülwirkung ties geschmolzenen Kerns zu einem wenigstens partiellen gleichgerichteten dendritischen Wachstum führt, und andere Mikrostrukturen möglich sind. Die Spülwirkung . des flüssigen Kerns verhindert die Ausbildung einer sogenannten breiigen Zone zwischen dem wirklich flüssigen Kern und der erstarrenden Kruste 46. Auf diese weise wird der gewünschte WänjiegiYiuie-ni 7um geeigneten Erstarren des Strangs gefördert. Ein -"> derartiger Wärniegradient existiert sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung in bezug auf die Achse des Strangs. Der axiale Gradient ist in dem bei der Düse befindlichen Ende des Strangs am größten. Gelöste Stoffe haben die Neigung, gleichmäßig durch -■ den Strang gehend dispergiert zu werden. Ein Teil der Einschlüsse wird von dem Gießpulver 44 eingefangen, wenn das flüssige Metall beim Füllen der Kokille über oder durch das Gießpulver flutet. Seine chemische und physikalische Wirkung während des Gießvorganges ;*· kann man der LIS-PS 36 93 697 entnehmen. Die obenerwähnten Einschlüsse, die vor der Erstarrung gebildet werden, sind hauptsächlich Oxid«, die bei hohen Temperaturen stabil sind. Während der Erstarrung gebildete Einschlüsse sind meistens Sulfide, Telluride. r> Arsenide, Nitride und einige Oxide. Die üblichen Einschlüsse in Stahl sind Verbindungen aus verschiedenartigen gelösten Stoffen oder Reduktionsmitteln, die in Stahl verwendet werden und sich mit Sauerstoff. Schwefel und weniger häufig mit Stickstoff verbinden. '" Die obenerwähnten gelösten Stoffe, beispielsweise in Stahl, sind andere Elemente als Eisen, beispielsweise Legierungselemente. Das Druckgießen des Strangs wird beendet, wenn die Kokille 26 bis zu ihrem oberen Ende gefüllt ist. Zum Beendigen des Füllens der Kokille wird ^!"· das Absperrogan 23 geschlossen, und die noch im Betrieb befindlichen Kühlmitteldüsen werden abgestellt. Nachdem alle Kühlmitteldüsen abgesteMlt sind, steigt in den verbleibenden Abschnitten der Kokille die Temperatur an. Auf diese Weise werden die restlichen Teile der ">'■ Kokille weggeschmolzen, so daß lediglich der Strang verbleibt, der dann wie zuvor die Kokille von den säulenförmigen Stützen 34 getragen wird. Allerdings wird derjenige Abschnitt der Kokille 26. in dem sich die Kappe 28 befindet, nicht abgeschmolzen. Das auf diese Weise gewonnene Metallgußstück weist unter anderem bessere Oberflächeneigenschaften auf. Sofern es erwünscht ist. kann man von einem einzigen Vorratsbehälter aus gleichzeitig mehrere Kokillen mit Metallschmelze füllen. Obwohl das erfindungsgemäße Gießverfahren unter Anwendung des Druckgießens von geschmolzenem Metall erläutert wurde, kann man die Kokille 26 auch unter Anwendung der Vakuumgießtechnik füllen. Somit kann man die Kokille vom Boden her auch unter Anwendung andererCüeßverfahren füllen.

Das zu vergießende Metall ist rostfreier oder legierter Stahl nach der amerikanischen Norm AISI-304 mit einer Zusammensetzung von maximal 0.08% C. maximal 2.0% Mn. maximal 1,0% Si, 18 bis 20% Cr, 8.0 bis !!% Ni. maximal 0.040% P. maxima! 0.030% S und Rest Fe. Die Solidustemperatur beträgt 1427" C und die Liquidustemperatur 1510'C. Die Wärmeleitfähigkeit ist 0,031 cal/cm · ⁰C · see bei lOOX. Der Werkstoff der Kokille ist eine Aluminium-2024-Legierung mit einer Zusammensetzung aus 4.5% Cu. 1.5% Mg. 6% Mn und Rest Al. Die Solidustemperatur beträgt 502"C. und die Liquidustemperatur liegt bei 638°C. Die Wärmeleitfähigkeit ist 0.45cal/cm · °C ■ see bei 25°C. Die Kokille ist 30.48 m lang. Sie hat eine Wandstärke von 4,75 mm. Der Innenquerschnitt beträgt 100 mm · 100 mm. Die Kokillenfüllgeschwindigkeit beim Druckgießen beträgt 4,834 kg/cm^: · min (483.4 kg/min). Der flüssige Kern hat einen Durchmesser von etwa 50,8 mm. Die Fließgeschwindigkeit des flüssigen Kerns beträgt etwa 31.39 m/min.

In der Fig. 3 ist eine Grafik dargestellt, die verschiedene Metalleinfüllgeschwindigkeiten unter Bezugnahme auf Kokillen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen zeigt. Daraus kann man entnehmen, daß eine Kokille mit einer Querschnittsfläche von 25,81 cm² mit einer Geschwindigkeit zwischen etwa 2.39 und 23,9 kg/cm² · min mit Metallschmelze gefüllt werden soll. Weiterhin zeigt die Grafik, daß eine Kokille mit einer Querschnittsfläche von 967.74 cm² mit der Metallschmelze mit einer Einfüllgeschwindigkeit zwischen etwa 0,239 bis 4,78 kg/cm² · min gefüllt werden soll, woraus man eine nichtlineare Beziehung erkennt. Kokillen, deren Querschnittsflächen zwischen den genannten Querschnittsabmessungen liegen, werden mit Geschwindigkeiten gefüllt, die zwischen den genannten liegen. Dazu wird auf die Grafik verwiesen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Gießen eines Metallblocks in einer Kokille langgestreckter Form und mit einer Querschnittsfläche zwischen 25,Sl und 967,74 cm² und einer Länge, die wenigstens so lang wie der zu gießende Metallblock ist, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Kokille geneigt angeordnet wird, daß von einem Schmelzenvorrat aus geschmolzenes Metall durch den Bodenteil in die Kokille mit einer Einfüllgeschwindigkeit eingeleitet wird, die bei der Querschnittsfläche der Kokiile von 25,81 cm² zwischen 239 bis 233 kg/cm² · min liegt und bei der Querschnittsfläche der Kokille von 967,74 cm² zwischen 0,239 bis 4,78 kg/cm² · min liegt und daß bei einer zwischen diesen Werten

' befindlichen Querschnittsfläche der Kokille eine Einfüllgeschwindigkeit angewendet wird, die zwischen den genannten Einfüllgeschwindigkeitsbereichen liegi, daß durch Anlegen einer Druckdifferenz zwischen dem Schmelzenvorrat und dem Kopfteil der Kokille das geschmolzene Metall längs der Kokille weitergeleitet wird, daß die Kokille unter Regulierung des Weiterleitens der Metallschmelze längs der Kokille in einer solchen Weise gekühlt wird, daß eine erstarrte Strangkruste entsteht, die während des Gießens mindestens 40% der Querschnittsfläche der Kokille einnimmt und die einen schmelzflüssigen Kern umgibt, daß vom Schmelzenvorrat aus weitere Metallschmelze zugeführt wird, um die Strar.gkruste und den schmelzflüssigen Kern in Richtung auf den Kopfteil der Kokille auszudehnen, und daß anschließend oer Kern zum Erstarren gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Kokille eine Wärmeleitfähigkeit von O^Ocal/cm · °C · s bis 0,65 cal/ cm · °C - shat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einleiten der Metallschmelze ein Gießpulver in die Kokille gegeben wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kokille verwendet wird, die aus einem Metall relativ hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist und eine relativ dünne Kokillenwand aufweist, und daß bei der Kühlung der Kokille wenigstens ein Teil der Kokillenwand mit Kühlmittelstrahlen gekühlt wird und wenigstens einige der Kühlmittelstrahlen während des Füllens der Kokille abgeschaltet werden, um wenigstens einen Teil der Kokillenwand von dem Metallblock wegzuschmelzen.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (10) für geschmolzenes Metall, eine dem Vorratsbehälter zugeordnete, geneigt angeordnete Kokille (26), eine Gasdruckquelle (17) zum Einleiten der Metallschmelze in die im Bpdenteil der Kokille vorgesehene öffnung, wobei die Druckgasquelle (17) dem Vorratsbehälter (10) so zugeordnet ist, daß zwischen dem Vorratsbehälter (10) und dem Kopfteil der Kokille ein Differenzdruck anliegt, und eine Kühlmittelzufuhreinrichtung (27,30) zum Kühlen der Kokille.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergießen von Metall mit einem SchmelzDunkt zwischen 1088 und 1643°C das

Kokillenmaterial einen Schmelzpunkt zwischen 476 und 754° C besitzt und die Kokille eine Wandstärke zwischen 1,27 und 12,70 mm aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzufuhreinrichtung absperrbare Kühlmitteldüsen (30) enthält.

8. Vorrichtung nach einem der Anspräche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Stützelemente (34) vorgesehen sind, die mit der Kokille (26) Jjzw. nach deren Wegschmelzen mit dem Metallblock (46, 48) in ünienförmigem Kontakt stehen.