DE2911541C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Erstarrungsfront an der Oberfläche eines Gußstückes beim kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießen von Metallen, wobei unter Verwendung eines Induktors geschmolzenes Metall in ein Gußstück elektromagnetisch geformt und Kühlmittel auf das Gußstück aufgebracht wird, um das geschmolzene Metall erstarren zu lassen.

Eine Gießvorrichtung gemäß der US-PS 34 67 166 umfaßt eine dreiteilige Form, bestehend aus einem wassergekühlten Induktor, einem nicht-magnetischen Schirm und einer Leitung zum Aufbringen von Kühlwasser auf den Gußblock. Dort wird das geschmolzene Metall ohne direkten Kontakt zwischen dem geschmolzenen Metall und einer Komponente der Form gehalten, wobei ein Erstarren des geschmolzenen Metalls durch direktes Aufbringen von Wasser aus der Kühlmittelleitung auf die Gußhaut bewirkt wird.

Die Kühlmittelleitung kann das Wasser gegen den Gußblock von oben, von innen oder von unten in bezug auf den Induktor richten, wie dies in den US-PS 37 35 799 und 36 46 988 erläutert ist. Bei einigen bekannten Anordnungen ist der Induktor als Teil der Kühlmittelleitung ausgebildet, so daß die Kühlmittelleitung sowohl zum Erstarren des Gußstückes als auch zum Kühlen des Induktors herangezogen wird, wie dies in der DE-OS 21 55 154 und der US-PS 40 04 631 beschrieben ist. Ein nicht-magnetischer Schirm wird verwendet, um das Magnetfeld zum Aufnehmen des geschmolzenen Metalls zweckmäßig auszubilden, wie dies in der US-PS 36 05 865 erläutert ist. In der US-PS 37 35 799 und 39 85 179 sind eine Vielzahl von Vorschlägen hinsichtlich nicht-magnetischer Schirme gemacht worden.

Weiterhin sind elektromagnetische Gießverfahren in den folgenden Druckschriften erläutert: "Continuous Casting with Formation of Ingot by Electromagnetic Field" von P. P. Mochalov und z. B. Getselev, Tsvetnye Met., August, 1970, 43, S. 62-63; "Formation of Ingot Surface During Continuous Casting" von G. A. Balakhontsev et al., Tsvetnye Met., August, 1970, 43, S. 64-65; "Casting in an Electromagnetic Field" von z. B. Getselev, J. Of Metals, Oktober, 1971, S. 38-59, und "Alusuisse Experience with Electromagnetic Moulds" von H. A. Meier, G. B. Leconte und A. M. Odok, Light Metals, 1977, S. 223-233.

In der US-PS 40 14 379 ist ein Steuersystem zum Steuern des elektrischen Stromes beim Gießen von Metallen beschrieben, der durch den Induktor in Ansprechen auf Abweichungen in den Abmessungen des Schmelzmetallkopfes des Gußstückes von einem vorgeschriebenen Wert fließt. Dort wird der Kühlmittelstrom mittels einer vom Induktor getrennten und in Gießrichtung oberhalb des Induktors angeordneten Kühlmittelspeisevorrichtung auf das erstarrende Gußstück aufgebracht.

Es ist beim elektromagnetischen Gießen bekannt, die Erstarrungsfront zwischen dem geschmolzenen Metall und dem erstarrenden Block an der Blockoberfläche innerhalb der Zone hoher magnetischer Feldstärke zu halten. Die Erstarrungsfront soll dabei innerhalb des Induktors liegen. Wenn die Erstarrungsfront sich oberhalb des Induktors erstreckt, ist ein Kaltfalten zu erwarten. Wenn sie sich andererseits unterhalb des Induktors befindet, besteht die Gefahr eines Ausfließens oder Dekantierens des flüssigen Metalls.

Es ist beim Kokillengießen bekannt, eine Kühlmittelanordnung zu verwenden, mit welcher das Kühlwasser periodisch unterbrochen oder auf einer zyklischen Basis pulsierend auf die Form und den Block aufgebracht wird. Dieses pulsierende Kühlen ist in der US-PS 34 41 079 und in einem Artikel "Direct Chill Casting Process for Aluminium Ingots - A New Cooling Technique" von N. B. Bryson, Canadian Metallurgical Quarterly, Vol. 7, Nr. 1, S. 55-59, beschrieben.

In der US-PS 34 67 166 ist die Kühlmittelaufbringleitung mit dem Schirmabschnitt der Form zugeordnet und gegen den Induktor bewegbar. Dabei hat jedoch die Bewegung der Kühlmittelleitung eine entsprechende Bewegung des Schirmes zur Folge, woraus sich eine unerwünschte Beeinflussung der Feldausbildung der Form und somit eine Modifikation des sich ergebenden Gußblockprofils ergibt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs umrissenen Art anzugeben, mit welchem die Erstarrungsfront des Gußstückes an der Oberfläche oder in enger Nähe zu der Ebene maximaler magnetischer Flußdichte gehalten werden kann, ohne technisch aufwendige Mittel einsetzen zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lage der Erstarrungsfront in der Weise gesteuert wird, daß der Kühlmittelstrom pulsierend auf das Gußstück aufgebracht wird und/oder daß die Auftreffzone des Kühlmittels auf das Gußstück in bezug auf die fixierte Lage des Induktors in Gießrichtung axial verändert wird.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei welcher Einrichtungen zur Aufnahme und Aufbringung des Kühlmittelstromes vom Induktor getrennt und in Gießrichtung oberhalb des Induktors angeordnet sind, wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß eine Vorrichtung zu Schaffung eines Kühlmittelstromes vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung zur Aufbringung des Kühlmittelstroms auf das Gußstück und eine Vorrichtung zur zum Gußstück axialen Verschiebung der Einrichtung und somit zur axialen Veränderung der Auftreffzone des Kühlmittels auf das Gußstück in Gießrichtung angeordnet sind, wobei die Lage des Induktors fixiert ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wirkt der magnetische Druck maximalem hydrostatischem Druck des Schmelzmetallkopfes entgegen, woraus sich ein höchst wirksamer Energieeinsatz ergibt und das Ausbilden von Kaltfalten, Durchbrüchen oder Ausläufen am Strang auf ein Minimum herabgesetzt wird. Weiterhin ist ein Einstellen der Lage der Erstarrungsfront unabhängig von der Gießgeschwindigkeit und den Legierungseigenschaften möglich. Dabei kann das Kühlmittel diskontinuierlich auf die Gußstückoberfläche aufgebracht werden, wodurch intermittierend hohe und reduzierte Wärmeübergangsniveaus geschaffen werden, die zu einer Gesamtreduzierung der Durchschnittsgeschwindigkeit der Wärmeabfuhr aus dem erstarrenden Gußstück führen. Dies hat die Wirkung einer Verzögerung des Erstarrungsbeginns im Vergleich mit einem kontinuierlichen Kühlmittelaufbringen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch eine elektromagnetische Gießvorrichtung,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Gießvorrichtung.

Die elektromagnetische Gießform 10 umfaßt einen Induktor 11, der wassergekühlt ist, eine Kühlmittelleitung 12 zum Aufbringen von Kühlwasser auf die Umfangsfläche 13 des gegossenen Metalls C und einen nicht-magnetischen Schirm 14. Geschmolzenes Metall wird kontinuierlich in die Form 10 gegossen, wobei ein Trichter 15 und ein Fallrohr 16 vorgesehen sind.

Der Induktor 11 wird mit Wechselstrom aus einer Energiequelle (nicht gezeigt) gespeist.

Der Wechselstrom in dem Induktor 11 schafft ein Magnetfeld, das mit dem Schmelzmetallkopf 19 zusammenwirkt, um darin Wirbelströme zu erzeugen. Diese Wirbelströme wirken ihrerseits mit dem Magnetfeld zusammen und erzeugen Kräfte, die einen Druck auf den Schmelzmetallkopf 19 ausüben, so daß er in einem gewünschten Blockquerschnitt erstarrt.

Ein Luftspalt ist während des Gießens zwischen dem Schmelzmetallkopf 19 und dem Induktor 11 vorhanden. Der Schmelzmetallkopf 19 wird zu einer Form wie der Induktor 11 geformt oder gegossen, so daß sich der gewünschte Blockquerschnitt ergibt. Dabei kann der Induktor jede gewünschte Form einschließlich kreisförmig oder rechteckig aufweisen.

Der Zweck des nicht-magnetischen Schirmes 14 besteht in der Feinabstimmung und dem Ausgleich des magnetischen Druckes mit dem hydrostatischen Druck des Schmelzmetallkopfes 19. Der nicht-magnetische Schirm 14 kann ein separates Bauteil, wie dies gezeigt ist, oder Teil der Leitung 12 zum Aufbringen des Kühlmittels sein, wenn dies gewünscht ist.

Zu Beginn des Gießvorganges wird ein Stempel 21 und ein Unterblock 22 in der magnetischen Haltezone der Form 10 gehalten. Der Stempel 21 und der Unterblock 22 werden dann gleichmäßig mit gewünschter Gießgeschwindigkeit zurückgezogen.

Das Erstarren des geschmolzenen Metalls, das magnetisch in der Form 10 gehalten wird, wird durch direktes Aufbringen von Wasser aus der Kühlmittelleitung 12 auf die Blockoberfläche 13 erzielt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird das Wasser auf die Blockoberfläche 13 innerhalb der Grenzen des Induktors 11 aufgebracht. Das Wasser kann auf die Gußstückoberfläche 13 von oberhalb, innerhalb oder unterhalb des Induktors 11 aufgebracht werden.

Die Erstarrungsfront 25 des Gußstückes umfaßt die Grenze zwischen dem Schmelzmetallkopf 19 und dem erstarrten Gußstück C. Es ist höchst wünschenswert, die Erstarrungsfront 25 an der Oberfläche 13 des Gußstückes C an oder in enger Nähe zu der Ebene maximaler magnetischer Flußdichte zu halten, die im allgemeinen die Ebene umfaßt, die durch die elektrische Mittellinie 26 des Induktors 11 verläuft. Auf diese Weise wirkt magnetischer Druck maximalem hydrostatischem Druck des Schmelzmetallkopfes 19 entgegen. Hieraus ergibt sich eine höchst wirksame Anwendung von Energie, und die Möglichkeit von Kaltfalten oder Durchbrüchen wird reduziert.

Die Lage der Erstarrungsfront 25 an der Blockoberfläche 13 ergibt sich aus einer Balance des Wärmeeingangs von dem überhitzten flüssigen Metall des Schmelzmetallkopfes 19 und dem Widerstandserhitzen seitens der induzierten Ströme in der Blockoberfläche, wobei sich die longitudinale Hitzeextraktion aus der Kühlwasseranwendung ergibt. Die Lage der Erstarrungsfront 25 kann durch ihre Höhe "d" oberhalb der Lage der Kühlmittelaufbringebene 27 charakterisiert werden. Somit kann diese Ebene 27 bezogen werden auf die elektrische Mittellinie 26 des Induktors. Die Höhe d hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. "Sie" nimmt ab mit Zunahme latender Erstarrungswärme der zu vergießenden Legierung, der spezifischen Wärme der Legierung, dem spezifischen Widerstand der Legierung, der Höhe des Schmelzmetallkopfes, der Induktorhöhe, der Schmelzüberhitzung, der Induktorstromamplitude, der Induktorstromfrequenz, der Gießgeschwindigkeit und mit abnehmender Legierungsleitfähigkeit.

Für eine gegebene Legierung sind die physikalischen Eigenschaften, latente Erstarrungswärme, spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und spezifischer Widerstand mehr oder weniger festgelegt. Beim elektromagnetischen Gießvorgang wird die Stromfrequenz des Induktors 11 innerhalb Grenzen, die geometrische Anordnung des Induktors 11 und seine Höhe, die Höhe des Schmelzmetallkopfes 19 und die Stromamplitude des Induktors 19 festgelegt. Daraus ergibt sich, daß die einzig verbleibende Steuervariable, welche die Lage der Erstarrungsfront 25 an der Oberfläche 13 des Blockes 10 beeinflußt, die Gießgeschwindigkeit ist. Demzufolge ist es notwendig, die Gießgeschwindigkeit einzustellen, um die Lage der Erstarrungsfront 25 auf die günstige Lage entsprechend der Ebene durch die Mittellinie 26 des Induktors 11 einzustellen. Jedoch begrenzen in der Praxis andere Faktoren wie beispielsweise Risse und Ausbildung unerwünschter grober Mikrostrukturen den Bereich von Gießgeschwindigkeiten, die angewandt werden können.

Gemäß der Erfindung wird das Problem des Haltens der Erstarrungsfront in ihrer gewünschten Lage gelöst durch Steuern der Geschwindigkeit, mit welcher Wärme von dem erstarrenden Gußstück abgezogen wird und/oder durch Einstellen der Ebene der Wasseraufbringung in bezug auf den Induktor. Hierdurch wird ein Einstellen der Lage der Erstarrungsfront 25 unabhängig von der Gießgeschwindigkeit und den Legierungseigenschaften ermöglicht.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist ein Solenoidventil 30 in ein Einlaßrohr 31 zu der Kühlmittelleitung 12 eingesetzt. Das Solenoidventil 30 ist mit einem einstellbaren Zeitgeber 32 verbunden, welcher es intermittierend betätigt. Der Zeitgeber 32 und das Solenoidventil 30 gestatten ein diskontinuierliches Aufbringen des Kühlmittels auf die Gußstückoberfläche 13, welche intermittierend hohe und reduzierte Wärmeübergangsniveaus schafft, die zu einer Gesamtreduzierung der Durchschnittsgeschwindigkeit der Wärmeabfuhr aus dem erstarrenden Gußstück C führt. Dies hat die Wirkung einer Verzögerung des Erstarrungsbeginnes im Vergleich mit kontinuierlichem Aufbringen des Kühlmittels, somit wird die Lage der Erstarrungsfront 25 abgelenkt.

Bei der Vorrichtung 10 wird das Kühlmittel direkt auf die Oberfläche 13 des Gußstückes C gerichtet, das Gußstück kommt nie in Kontakt mit dem Induktor 11 oder der Kühlmittelleitung 12. Demzufolge kann durch Steuern der Perioden der Kühlmittelaufbringimpulse und der Dauer der Perioden zwischen Kühlmittelaufbringimpulsen die Geschwindigkeit der Wärmeabführung aus dem erstarrenden Gußstück geregelt werden.

Der Zeitgeber 32 betätigt über Drähte 33 das Solenoidventil 30 in der Eingangsleitung 31 zu der Kühlmittelleitung 12. Der Zeitgeber steuert nacheinander und wiederholend die Periode, in der das Ventil 30 offen ist und die Periode zwischen den Ventilöffnungen, wenn es geschlossen ist. Hieraus ergibt sich ein intermittierender Betrieb des Ventils, so daß das auf die Oberfläche 13 aufgebrachte Kühlmittel pulsierend ist. Die entsprechenden Perioden, in denen das Ventil geöffnet oder geschlossen ist, sind einstellbar, um die gewünschte Wärmeabzugsgeschwindigkeit zu erhalten, welche die Erstarrungsfront 25 in dem erstarrenden Gußstück C zweckmäßig positioniert.

Alternativ kann eine Anordnung eingesetzt werden, bei welcher der pulsierende Kühlmittelstrom durch intermittierenden Einsatz von zwei unterschiedlichen Kühlmittelstromhöhen geschaffen wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird dies über ein Ventil 40 in der Eingangsleitung 41 zur Kühlmittelleitung 42 und einen Servoverstärker und Regler 43 erreicht. Dabei wird das Ventil 40 zwischen vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Lagen gesteuert. Normalerweise erfolgt ein solches Steuern für pulsierendes Kühlen zwischen Ventillagen, die zwischen der voll geöffneten und voll geschlossenen Lage liegen. Der Servoverstärker und Regler 43 betätigen das schnell schaltbare Ventil 40, um einen pulsierenden Ausgang zwischen zwei verschiedenen Niveaus an Kühlmittel zu schaffen. Die entsprechenden Perioden schneller und langsamer Strömung ergeben sich durch Einstellen des Servoverstärkers 43, um die gewünschte Wärmeübergangsgeschwindigkeit zu schaffen und die Erstarrungsfront 25 geeignet zu positionieren.

Demzufolge ist eine Einrichtung zum Steuern der Lage der Erstarrungsfront 25 während des elektromagnetischen Gießens geschaffen, welche das Einstellen der Kühlmittelleitung 12 oder 42 umfaßt, um erhöhte oder reduzierte Wärmeabzugsgeschwindigkeiten aus dem Gußstück C zu schaffen und somit die axiale Lage der Erstarrungsfront entsprechend anzuheben oder abzusenken.

Die tatsächliche Einstellung der entsprechenden Perioden der An-/Ausstellung des Ventils 30 oder der Perioden hohen oder geringen Stromes des Ventils 40 erfolgt vor Gießbeginn. Jedoch kann das Einstellen auch während des Gießens erfolgen, um eine falsche Lage der Erstarrungsfront 25 zu korrigieren.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist es möglich, in Verbindung mit oder anstelle des Steuersystems für die Lage der Erstarrungsfront 25 nach der ersten Ausführungsform ein Steuersystem 50 für die Lage der Erstarrungsfront einzusetzen. Die Verwendung beider Systeme schaffen einen breiteren Einstellbereich und eine Erhöhung der Einstellempfindlichkeit.

Gemäß Fig. 2 ist die Kühlmittelleitung 42 oberhalb des Induktors angeordnet und umfaßt wenigstens einen Durchgang 51, welcher das Kühlmittel gegen die Oberfläche 13 des Gußstückes C richtet. Der Durchgang 51 kann ein Schlitz oder eine Vielzahl von Löchern sein.

Um eine Einrichtung zusätzlich oder anstelle der Impulskühlung zum Steuern der Erstarrungsfront 25 an der Oberfläche 13 des Blockes C ohne Beeinflussen des Haltens des geschmolzenen Metalls durch Modifikation des Magnetfeldes zu schaffen, ist die Kühlmittelleitung 42 mit dem Abgabedurchgang 51 axial zum Gußstück C bewegbar angeordnet. Die Kühlmittelleitung 42, der Induktor 11 und der nicht-magnetische Schirm 14 sind alle koaxial um die Längsachse 52 des Gußstückes C angeordnet. Die Kühlmittelleitung 42 weist einen länglichen Abschnitt 53 auf, welcher an seinem freien Ende den Durchgang 51 umfaßt. Der Abschnitt 53 ist zwischen dem nicht-magnetischen Schirm 14 und dem Induktor 11 in Gießrichtung bewegbar.

Der Induktor 11 und der nicht-magnetische Schirm 14 sind durch eine nicht gezeigte Anordnung gestützt. Die Kühlmittelleitung 42 ist zwecks Bewegung unabhängig von dem Induktor 11 und dem nicht-magnetischen Schirm 14 gestützt, so daß die Lage des Durchganges 51 axial zum Gußstück eingestellt werden kann, ohne gleichzeitige Bewegung des nicht-magnetischen Schirmes 14 oder des Induktors 11.

Durch Bewegen des Durchganges 51 der Kühlmittelleitung unabhängig von dem nicht-magnetischen Schirm 14 ist es möglich, die Lage der Erstarrungsfront 25 einzustellen, ohne das magnetische Begrenzungsfeld zu modifizieren. Nach Fig. 2 ist der Durchgang 51 axial zwischen dem nicht-magnetischen Schirm 14 und dem Induktor 11 bewegbar angeordnet, wie dies durch die gestrichelte Linie 62 angedeutet ist.

Die Kühlmittelleitung ist zumindest in dem Bereich, welcher in das magnetische Feld eintritt, aus einem Material hergestellt, welches das Magnetfeld nicht ändert. Vorzugsweise besteht er aus einem nicht-leitenden Material wie beispielsweise Kunststoff- oder Harzmaterial einschließlich Phenolen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Kühlmittelleitung 42 drei Kammern 54, 55 und 56. Das Kühlmittel tritt in die Leitung 42 in die erste Kammer 54 ein. Ein Schlitz oder eine Vielzahl von Öffnungen 57 in der Wand 58 zwischen der ersten Kammer 54 und der zweiten Kammer 55 dient dazu, um das Kühlmittel in der Leitung 42 gleichmäßig zu verteilen. Ähnlichem Zweck dienen die Schlitze oder Öffnungen 59 zwischen der zweiten Kammer 55 und der dritten Kammer 56. Das Kühlmittel wird aus der sich axial erstreckenden dritten Kammer 56 durch den Durchgang 51 abgegeben. Die Leitung 42, welche die dritte Kammer 56 umfaßt, ist längs sich vertikal erstreckender Schienen 60 bewegbar angeordnet, so daß der Abschnitt 53 der Leitung zwischen dem Induktor 11 und dem Schirm 14 längs des in gestrichelten Linien gezeigten Weges 62 bewegt werden kann.

Eine axiale Einstellung des Durchganges 51 wird mit Hilfe von Kurbelrädern 63 geschaffen, die an Spindeln 64 angeordnet sind. Die Spindeln sind drehbar in der Leitung 42 an einem Ende befestigt und in Schraubeingriff mit Stützblöcken 65 gehalten, die an den Schienen 60 angeordnet sind. Auf diese Weise wird durch Drehen der Kurbelräder 63 in einer Richtung oder der anderen die Leitung 42 und der Abgabedurchgang 51 axial aufwärts oder abwärts bewegt.

Das Kühlmittel wird gegen die Oberfläche des Gußstückes in Richtung der Pfeile 66 abgegeben. Durch Aufwärts- oder Abwärtsbewegen des Durchganges 51 wird ebenfalls die Ebene 27 der Kühlmittelaufbringung in bezug auf die Mittellinie 26 des Induktors 11 bewegt, um somit die Höhe "d" zu verändern.

Kupferlegierungsstränge werden typischerweise mit Querschnitten von 15,2×76 cm mit Geschwindigkeiten von 12,7 bis 20,3 cm/ Min. gegossen. In diesem begrenzten Geschwindigkeitsbereich wurden die bevorzugten Wasseraufbringzonen für drei übliche Kupferlegierungen wie folgt errechnet:

Tabelle I

Errechnete Kühlwasseraufbringzone

Die in Tabelle I wiedergegebenen Messungen gelten für den Abstand von der Mittellinie des Induktors zu der Ebene des Kühlmittelaufbringens. Die Werte sind davon abhängig, ob die Ebene des Kühlmittelaufbringens oberhalb oder unterhalb der Mittellinie des Induktors liegt.

Beispielsweise braucht nur die Kammer 56 aus einem nicht-leitenden Material zu bestehen, wogegen die Kammern 54 und 55 aus jedem geeigneten Material hergestellt sind. Die Kammer 56 wird dann mit den Kammern 54 und 55 verbunden.

Das Verfahren zum kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Vergießen von Metallen und Legierungen gemäß dieser Ausführungsform umfaßt das axiale Einstellen der Kühlmittelleitung 42 und ihres Durchganges 51 vor Gießbeginn, um die Erstarrungsfront 25 in einer zweckmäßigen Axiallage für die zu vergießende Legierung zu halten.

Der Durchgang 51 muß unabhängig vom Induktor 11 und Schirm 14 bewegt werden, so daß seine Lageänderung nicht das Magnetfeld beeinflußt.

Es ergibt sich, daß ein pulsierendes Kühlen wirksam ist, um die Erstarrungsfront 25 abzusenken. Jedoch ist es möglich, wenn mit einem Impulskühlen innerhalb der Perioden hoher oder geringer Strömung gearbeitet wird, die Erstarrungsfront über einen Bereich anzuheben oder abzusenken, wobei die höchste Lage bei nicht-pulsierender Anwendung des Kühlmittels erreicht wird. Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist demzufolge geeignet, den Einstellbereich zu erhöhen, während das Kühlmittel pulsierend aufgebracht wird.

Bei pulsierendem Aufbringen des Kühlmittels bei Perioden hoher und niedriger Kühlmittelströmung ist es bevorzugt, die untere Strömungsgeschwindigkeit so zu wählen, daß ein Dampffilm erzeugt wird, welcher die Wärmeübergangsgeschwindigkeit merklich reduziert, weil weniger abrupte Änderungen des Wärmeüberganges an der Blockoberfläche aufgrund der Dampffilmausbildung auftreten. Bei solchem hohen/niedrigen pulsierenden Strom erfolgt ein Wärmeübergang bei den hohen Strömungsperioden durch Punktsieden, wogegen bei Perioden geringer Strömung der Wärmeübergang durch Flächensieden erfolgt. Hierdurch ergeben sich bemerkenswerte Unterschiede beim Wärmeübergang zwischen Impulsen hoher Strömung und geringer Strömung, so daß die Geschwindigkeit des Wärmeabzuges geändert werden kann, wie dies beschrieben ist, um die Lage der Erstarrungsfront 25 zu steuern.

Das erläuterte Verfahren und die beschriebene Vorrichtung sind besonders geeignet für das kontinuierliche und halbkontinuierliche Gießen von Metallen und Legierungen.

Während das Vergießen von Kupfer und Kupferlegierungen beschrieben ist, sei hervorgehoben, daß das Verfahren und die Vorrichtung auch für Metalle und Legierungen einschließlich Nickel und Nickellegierungen, Stahl und Stahllegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen u. dgl. eingesetzt werden können.

Claims (7)

1. Verfahren zum Steuern der Erstarrungsfront an der Oberfläche eines Gußstückes beim kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießen von Metallen, wobei unter Verwendung eines Induktors geschmolzenes Metall in ein Gußstück elektromagnetisch geformt und Kühlmittel auf das Gußstück aufgebracht wird, um das geschmolzene Metall erstarren zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Erstarrungsfront in der Weise gesteuert wird, daß der Kühlmittelstrom pulsierend auf das Gußstück aufgebracht wird und/oder daß die Auftreffzone des Kühlmittels auf das Gußstück in bezug auf die fixierte Lage des Induktors in Gießrichtung axial verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulsierende Kühlmittelstrom intermittierend seitlich auf das Gußstück aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pulsierende Kühlmittelstrom intermittierende Perioden eines Kühlmittelstroms mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit und dazwischenliegende Perioden eines Kühlmittelstroms mit einer zweiten, von der ersten abweichenden Strömungsgeschwindigkeit umfaßt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Einrichtungen zur Aufnahme und Aufbringung des Kühlmittelstroms vom Induktor getrennt und in Gießrichtung oberhalb des Induktors angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (43) zur Schaffung eines Kühlmittelstroms vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung (50) zur Aufbringung des Kühlmittelstroms auf das Gußstück (C) und eine Vorrichtung (63, 64, 65) zur zum Gußstück (C) axialen Verschiebung der Einrichtung (50) und somit zur axialen Veränderung der Auftreffzone des Kühlmittels (66) auf das Gußstück in Gießrichtung angeordnet sind, wobei die Lage des Induktors (11) fixiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kühlmittelleitung (42) und einen Abgabedurchgang (51) für das Kühlmittel umfassende Einrichtung (50) so angeordnet ist, daß der Kühlmittelstrom intermittierend unter spitzem Winkel zur Gußstückmittelachse (52) seitlich auf das Gußstück (C) durch den Abgabedurchgang (51) aufbringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (43) einen Servoverstärker und Regler umfaßt, welcher mit einem elektrisch betätigbaren Ventil (40) zum Steuern des Kühlmittelstromes verbunden ist, und daß das Ventil (40) intermittierend betätigbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abgabedurchgang (51) der axial einstellbaren Einrichtung (50) und dem Schmelzkopf (19) des Gußstückes (C) ein fixierter Schirm (14) aus einem nicht- magnetischen Material vorgesehen ist, welcher wie der Induktor (11) und die Kühlmittelleitung (42) koaxial um die Längsachse (52) des Gußstückes (C) angeordnet ist.