DE2934887C2

DE2934887C2 -

Info

Publication number: DE2934887C2
Application number: DE2934887T
Authority: DE
Inventors: Enn Genf/Geneve Ch Vallak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-02-07
Filing date: 1979-01-25
Publication date: 1988-07-14
Also published as: SE431833B; JPS55500084A; GB1595737A; WO1979000596A1; SE7908283L; BR7906448A; FR2448951B1; EP0009028A1; FR2448951A1; DE2934887T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gießen von Metall barren in einer Kokille unter Verwendung sogenannter Wärme hauben um die Lunkerbildung im erstarrten Barren zu ver ringern.The present invention relates to the casting of metal ingot in a mold using so-called heat hoods to prevent the formation of voids in the solidified ingot wrestle.

Ein derartiges Verfahren ist in der US-PS 37 66 965 be schrieben. Dabei wird geschmolzenes Metall in eine Kokille gegossen, die mit einer Wärmehaube versehen ist. Nachdem sich eine Schicht aus erstarrtem Metall gebildet hat, wird die Wärmehaube mechanisch bewegt, um so einen Spalt zwi schen der Innenwand der Wärmehaube und der Schicht zu bil den. Dieser Spalt dient der Isolierung um so zu verhindern, daß sich der obere Teil des Barrens zu schnell abkühlt.Such a method is in US Pat. No. 3,766,965 wrote. Molten metal is placed in a mold poured, which is provided with a heat hood. After this a layer of solidified metal has formed the heat hood moves mechanically, so as a gap between the inner wall of the heat hood and the layer the. This gap is used for insulation so as to prevent that the upper part of the billet cools down too quickly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in unverän derter Form wiederverwendbare Wärmehaube zu schaffen für das Gießen von metallischen Barren, Rohblöcken und/oder Rohlingen.The object of the present invention is to change one to create a reusable heat hood for the casting of metallic ingots, ingots and / or Blanks.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Gießen von Metallbarren in einer Kokille, die mit einer Wärmehaube versehen ist, besteht darin, daß eine Wärmehaube gewählt wird, deren me tallische Innenwand dünn im Vergleich zur Stärke der Kokil lenwand ist, wobei sie von einem Hitzeschild umgeben ist, so daß sich aufgrund der thermischen Ausdehnung der Wärme haube und ohne äußeres Zutun ein Spalt zwischen ihrer In nenwand und der Außenschicht des erstarrenden Metallbarrens ausbildet.The inventive method for casting metal bars in a mold with a heat hood, is that a heat hood is selected, the me metallic inner wall thin compared to the thickness of the Kokil lenwand, which is surrounded by a heat shield, so that due to the thermal expansion of the heat hood and without outside action a gap between their in inner wall and the outer layer of the solidifying metal bar trains.

Die erfindungsgemäße Wärmehaube zur Verwendung mit einer Kokille beim Gießen von Metallbarren besteht darin, daß die Wärmehaube einen Hohlkörper aufweist, dessen Unter teil auf das obere Ende der Kokille aufsetzbar ist und daß die Wärmehaube eine Innen wand aus wärmeleitendem Metall aufweist, die von einem Wärme schild umgeben ist.The heat hood according to the invention for use with a Chill when casting metal bars is that the heat hood has a hollow body, the lower part part on the top end the mold is attachable and that the heat hood is an interior Wall of heat-conducting metal, which is from a heat shield is surrounded.

Eine erfindungsgemäße Gußform besteht aus der Kombination einer erfindungsgemäßen Wärmehaube mit einer Kokille, wobei die Stärke der Innenwand der Wärmehaube als Funktion des Fassungsver mögens der Kokille derart gewählt ist, daß kein Schmelzen oder Verschmelzen der Innenwand während des Gießens von geschmolzenem Material in der Kokille auftritt und wobei die Innenwand dünn im Vergleich zur Stärke der Kokillenwand ist.A mold according to the invention consists of the combination of a inventive heat hood with a mold, the strength the inner wall of the heat hood as a function of the version the mold is chosen such that no melting or Melting the inner wall while pouring molten Material occurs in the mold and the inner wall becomes thin compared to the thickness of the mold wall.

Die erfindungsgemäße Kokille weist eine Wärmehaube auf, die mit einer Innenwand versehen ist, die dünn im Vergleich zur Stärke der Kokillenwand ist und die aus einem wärmeleitenden Material besteht, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige des Materials der Kokillenwand ist, wobei die Innenwand von einem Wärmeschild umgeben ist und innerhalb des oberen Teils der Kokille ange ordnet ist, wobei sich der Wärmeschild zwischen der Innenwand und der Wand des oberen Kokillenteils befindet.The mold according to the invention has a heat hood that with an inner wall that is thin compared to the thickness the mold wall is made of a thermally conductive material exists, whose melting point is higher than that of the material is the mold wall, the inner wall of a heat shield is surrounded and within the upper part of the mold is arranged, with the heat shield between the inner wall and the wall of the upper part of the mold.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher er läutert, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigtIn the following the invention with reference to the drawing he explains in which preferred exemplary embodiments are shown. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kokille mit einer zuge hörigen Wärmehaube gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; Figure 1 shows a cross section through a mold with an associated heat hood according to a first embodiment of the invention.

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Kokille mit einer zuge hörigen Wärmehaube gemäß einem anderen erfindungsge mäßen Ausführungsbeispiel und Fig. 2 shows a cross section through a mold with an associated heat hood according to another embodiment according to the invention and

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Kokille mit zugehöriger Wärmehaube gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Fig. 3 shows a cross section through a mold with associated heat hood according to another embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt eine Kokille 1, eine Wärmehaube 2 und einen Deckel 3, wobei die Anordnung durch die Linie A in zwei Teile unterteilt ist, so daß zwei verschiedene Stufen des Gieß prozesses dargestellt werden können. Die linke Seite in der Figur zeigt dabei den Zustand, nachdem geschmolzenes Metall in die Kokille eingefüllt wurde. Das flüssige Metall ist üb licherweise Stahl oder Eisen, wobei auch nicht-eisenhaltige Metalle in ähnlicher Weise gegossen werden können. Fig. 1 shows a mold 1 , a heat hood 2 and a lid 3 , the arrangement being divided into two parts by the line A , so that two different stages of the casting process can be represented. The left side in the figure shows the state after molten metal has been filled into the mold. The liquid metal is usually steel or iron, and non-ferrous metals can be cast in a similar way.

Die Wärmehaube 2 weist eine metallische Innenwand 5 auf, deren Stärke klein im Vergleich zu derjenigen der Kokillen wand ist. Die Innenwand 5 ist von einem Wärmeschild 6 umgeben, das z. B. aus einem (hitzebeständigen) keramischen Fibermaterial bestehen kann. Es ist wichtig, daß die Stärke der Innenwand 5 im Verhältnis zum Fassungsvermögen der Kokille 1 gewählt wird, und zwar derart, daß die Wand weder schmilzt noch mit dem einge füllten flüssigen Metall verschmilzt. Die Innenwand 5 weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt auf, der um nicht mehr als 300°C unterhalb der Gießtemperatur des geschmolzenen Metalles liegt. Die Innenwand 5 kann zwischen 10 und 30 mm dick sein. Als geeignetes Metall sei Gußeisen genannt, wobei jedoch die Auswahl des Materials der Innenwand vom zu gießenden Metall abhängt. Wie Fig. 1 erkennen läßt, verjüngt sich die Wärme haube von ihrem Unterteil zu ihrem Oberteil hin, welches durch den oberen Deckel 3 verschlossen ist. Diese Verjüngung ist je doch nicht wesentlich.The heat hood 2 has a metallic inner wall 5 , the thickness of which is small compared to that of the mold wall. The inner wall 5 is surrounded by a heat shield 6 , the z. B. can consist of a (heat-resistant) ceramic fiber material. It is important that the thickness of the inner wall 5 is chosen in relation to the capacity of the mold 1 , in such a way that the wall neither melts nor melts with the filled liquid metal. The inner wall 5 preferably has a melting point which is not more than 300 ° C. below the casting temperature of the molten metal. The inner wall 5 can be between 10 and 30 mm thick. Cast iron may be mentioned as a suitable metal, but the choice of the material of the inner wall depends on the metal to be cast. As can be seen in FIG. 1, the heat hood tapers from its lower part to its upper part, which is closed by the upper cover 3 . However, this rejuvenation is not essential.

Ein zusätzlicher Wärmeschild 9 ist entlang des unteren Randes der Innenwand 5 vorgesehen, um einen Wärmetransport zwischen der Innenwand und der Kokille zu verhindern. Dieser zusätz liche Wärmeschild ist jedoch nicht in jedem Fall erforderlich.An additional heat shield 9 is provided along the lower edge of the inner wall 5 in order to prevent heat transfer between the inner wall and the mold. However, this additional heat shield is not necessary in every case.

Die Wärmehaube ist von einem metallischen Gehäuse 10 umgeben, das mit Haltegriffen versehen ist, durch die sowohl die Wärme haube als auch das Gehäuse auf die Kokille aufgesetzt oder ab genommen werden können.The heat hood is surrounded by a metallic housing 10 which is provided with handles through which both the heat hood and the housing can be placed on or off the mold.

Das Metall kann entweder steigend oder fallend gegossen werden. Im letzteren Fall wird der Deckel 3, wie es z. B. in der GB-PS 14 96 348 beschrieben ist, nach dem Gießen auf die Wärme haube aufgesetzt.The metal can be cast either rising or falling. In the latter case, the lid 3 , as z. B. is described in GB-PS 14 96 348, after casting on the heat hood.

Wie bereits erwähnt, zeigt der linke Teil von Fig. 1 das flüssige Metall unmittelbar nach dem Eingießen. Kurz nach dem Zeitpunkt, zu dem das eingefüllte Metall die Innenwand 5 berührt hat, bildet sich auf dem flüssigen Metall eine dünne Außenschicht aus erstarrtem Metall aufgrund der vom flüssigen Metall durch die Kokille 1 und die Innenwand 5 der Wärmehaube abgeführten Hitze.As already mentioned, the left part of Fig. 1 shows the liquid metal immediately after pouring. Shortly after the time at which the filled metal has touched the inner wall 5 , a thin outer layer of solidified metal forms on the liquid metal due to the heat removed from the liquid metal by the mold 1 and the inner wall 5 of the heat hood.

Die von der Innenwand 5 aufgenommene Wärme bewirkt nun eine Aus dehnung der Wärmehaube. Da die Wärmehaube jedoch bezüglich der Kokille 1 eine geringere Masse aufweist, dehnt sich die Wärme haube 2 wesentlich schneller aus als die Kokille 1. Dadurch ent fernt sich die Wärmehaube vom Barren ohne äußeres Zutun, so daß sich ein Spalt 7 ausbildet. Wegen der obenerwähnten Massen differenz entsteht der Spalt 7 zwischen der Wärmehaube 2 und dem Barren schneller und ist größer als der Spalt zwischen der Kokille und dem Barren.The heat absorbed by the inner wall 5 now causes an expansion of the heat hood. However, since the heat hood has a lower mass with respect to the mold 1 , the heat hood 2 expands much faster than the mold 1 . This removes the heat hood from the ingot without external intervention, so that a gap 7 is formed. Because of the above-mentioned difference in mass, the gap 7 between the heating hood 2 and the ingot is created faster and is larger than the gap between the mold and the ingot.

Das Metall wird anschließend abgekühlt, bis es erstarrt ist. Dieser Zustand ist in der rechten Seite von Fig. 1 dargestellt. Die Wärmehaube 2 und der Deckel 3 bleiben während des gesamten Abkühlvorgangs an Ort und Stelle. Der Spalt 7 sorgt zusammen mit der durch den Wärmeschild 6 gebildeten Isolierung dafür, daß der obere Teil des Barrens oder des Rohlings sich nicht zu schnell abkühlt bezüglich des übrigen Teils des Barrens oder Rohlings. Des weiteren besteht keine Notwendigkeit, ein exo thermisches Material in den Spalt 7 während des Abkühlens des gegossenen Metalls einzuführen und zwar aufgrund der thermischen Isolierung durch den Spalt 7 und den Wärmeschild 6. The metal is then cooled until it solidifies. This state is shown in the right side of Fig. 1. The heat hood 2 and the lid 3 remain in place during the entire cooling process. The gap 7 together with the insulation formed by the heat shield 6 ensures that the upper part of the ingot or blank does not cool down too quickly with respect to the remaining part of the ingot or blank. Furthermore, there is no need to introduce an exothermic material into the gap 7 during cooling of the cast metal due to the thermal insulation through the gap 7 and the heat shield 6 .

Es sei betont, daß die beschriebene Wärmehaube wiederverwendbar ist und auch die Notwendigkeit einer mechanischen Bewegung der Wärmehaube während des Gießens vermeidet.It should be emphasized that the heat hood described is reusable is and also the need for mechanical movement of the Avoid heat hood during casting.

Die beschriebene Wärmehaube kann dabei verschieden ausgestaltet sein. Besteht z. B. die metallische Innenwand der Wärmehaube aus einer Anzahl von Abschnitten, so kann es vorteilhaft sein, eine Einrichtung vorzusehen, um eine weitere thermische Ausdehnung der Wärmehaube vorzusehen, wenn sie sich während des Gießens erwärmt. Die einzelnen Abschnitte der Wärmehaube können z. B. durch Streifen eines Materials getrennt sein, die ein hohes Maß an thermischer Ausdehnung aufweisen, wie z. B. Kupfer oder ein Bi-Metall-Material. Weiterhin kann die Innenwand der Wärme haube mit einer hitzereflektierenden oder einer Trennschicht bedeckt sein.The heat hood described can be designed differently be. There is z. B. from the metallic inner wall of the heat hood a number of sections, it may be advantageous to use one Provision to be made for further thermal expansion The heat hood should be provided when it is poured warmed up. The individual sections of the heat hood can, for. B. be separated by strips of material that are high Have degree of thermal expansion, such as. B. copper or a bi-metal material. Furthermore, the inner wall of heat hood with a heat reflective or a separating layer be covered.

Fig. 2 zeigt eine Wärmehaube, die innerhalb des oberen Teils einer Kokille 21 angeordnet ist. Ein innerer Wandteil 51 liegt dabei auf einer Schulter der Kokillenwand auf und ist von einem Wärmeschild 61 umgeben, das dem oben beschriebenen Wärmeschild 6 entspricht. Die Außenwand der Wärmehaube wird dabei durch die Kokillenwand 6 gebildet, wodurch ein vereinfachter Aufbau der vereinigten Gußform erhalten wird. Zwischen dem unteren Rand der Wand 41 und der Schulter der Kokille kann ein Wärmeschild 91 ein gesetzt sein. Der Wandteil 51 der Wärmehaube besteht beispiels weise aus Stahl mit einem höheren Schmelzpunkt als derjenige des Materials der Kokille, die üblicherweise aus Gußeisen be steht. Fig. 2 shows a heat hood, which is arranged within the upper part of a mold 21 . An inner wall part 51 lies on a shoulder of the mold wall and is surrounded by a heat shield 61 which corresponds to the heat shield 6 described above. The outer wall of the heat hood is formed by the mold wall 6 , whereby a simplified structure of the combined mold is obtained. Between the lower edge of the wall 41 and the shoulder of the mold, a heat shield 91 can be set. The wall part 51 of the heat hood consists, for example, of steel with a higher melting point than that of the material of the mold, which is usually made of cast iron.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich demjenigen von Fig. 2, wobei ein innerer Wandteil 52 ein Unterteil 53 auf weist, welches in die Wand der Kokille 22 eingebettet ist. In diesem Fall behält die Innenwand der Wärmehaube an ihrem unteren Rand eine vorgegebene Stellung bezüglich der Kokille bei, während ihr oberer Rand sich ausdehnen kann, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Auch hier ist ein Wärmeschild 62 zwischen der Kokillenwand und dem Innenwandteil 52 vorgesehen. Fig. 3 shows a further embodiment similar to that of Fig. 2, wherein an inner wall part 52 has a lower part 53 which is embedded in the wall of the mold 22 . In this case, the inner wall of the heat hood maintains a predetermined position with respect to the mold at its lower edge, while its upper edge can expand in order to achieve the desired effect. Here too, a heat shield 62 is provided between the mold wall and the inner wall part 52 .

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 zeigt eine Kokille, die mit der Wärmehaubewand während ihres Herstellens fest zu sammengebaut wird, so daß kein zusätzlicher Herstellungs schritt erforderlich ist.The embodiment of Fig. 3 shows a mold that is firmly assembled with the thermal hood wall during its manufacture, so that no additional manufacturing step is required.

Es wurde gefunden, daß mit der erfindungsgemäßen Kokille und dem Gießverfahren nur eine sehr geringe Lunkerbildung des fertigen Barrens auftritt und daß die Verunreinigung des Barrens meistens vernachlässigbar klein ist, so daß er un mittelbar nach dem Herausnehmen aus der Kokille gewalzt werden kann.It was found that with the mold and the casting process only a very small void formation of the finished ingot occurs and that the contamination of the Barrens is usually negligible, so he is un rolled indirectly after removal from the mold can be.

Claims

1. A method for casting metal bars, wherein molten metal is poured into a mold which is provided with a heat hood which has a metallic inner wall which is surrounded by a heat shield which consists of a compressible insulating material, characterized in that that the condition and the thickness of the inner wall of the heat hood are selected in such a way that melting of the inner wall during the casting of the metal is prevented, that formation of an outer layer of solidified metal is made possible at least on the ingot part which lies within half of the heat hood , due to heat dissipation of molten metal through the inner wall of the heat hood before the ingot solidifies completely and that the inner wall can move away from the ingot due to the thermal expansion of the inner wall of the heating hood as a result of the heating caused by contact with the molten metal, so that without external interference Heat hood creates a gap between the inner wall and the ingot.

2. The method according to claim 1, characterized in that that by providing an additional heat shield a heat transfer between the inner wall and the Mold is prevented.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized records that the or the heat shields made of ceramic Fibers are made.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a metal for the inner wall is chosen whose melting point is not more than 300 ° C is below that of the metal to be cast.

5. The method according to any one of the preceding claims characterized in that a lid on the heat hood is put on.

6. The method according to claim 5, characterized in that the lid has ceramic fiber material.

7. Heat hood for use with a mold when pouring of metal bars, the heat hood being a hollow body has, the lower part on the upper end of the Kokil le can be placed and the hollow body with a Upper opening is provided and a metallic interior wall that is surrounded by a heat shield, that of a compressible insulating material consists, characterized in that the inner wall of the Heat hood of such a nature and one of the like thickness has a melting of the inner wall is prevented during the casting of the metal, whereby the thickness of the inner wall of the heat hood also such is dimensioned that on the one hand a sufficient amount of heat is discharged away from the molten metal so that Form an outer layer of solidified metal on Allow top of the ingot while the rest of the molten metal in the liquid state remains and on the other hand less than the thickness of the Mold wall is so that the thermal expansion of the Inner wall of the heat hood due to its heating through the contact with the molten metal is greater than that of the mold wall.

8. heating hood according to claim 7, characterized in that the compressible insulating material is a kerami is fiber material.

9. heat hood according to claim 7 or 8, characterized net that the inner wall of the heat hood with a warmer reflective material or a separating layer is.

10. Heat hood according to one of claims 7 to 9, characterized ge indicates that the inner wall consists of a variety of Metal plates are made up by strips together are connected, which be made of at least one material stand with a high coefficient of thermal expansion serve to increase the thermal expansion of the heat hood.

11. Heat hood according to one of claims 7 to 10, characterized characterized in that the heat hood differs from its sub partially tapered towards its upper opening.

12. Heat hood according to claim 10, characterized in that the material with the high thermal expansion coefficient copper or a bimetal.

13. Heat hood according to one of claims 7 to 12, characterized characterized in that the lower edge of the inner wall has additional heat shield so as to provide heat transition between the inner wall and the mold avoid.

14. Heat hood according to one of claims 7 to 13, characterized characterized in that they are surrounded by an outer housing which is provided with handles.

15. Heat hood according to one of claims 7 to 14, characterized characterized in that the inner wall has a thickness between 10 and 30 mm.

16. heating hood according to one of the preceding claims, characterized, that they have a lid to close the top End of the heat hood and that the lid has ceramic fiber material.

17. Mold with a heat hood that is a metallic Has inner wall, which from a heat shield a compressible insulating material vice versa ben is and inside the upper part of the mold is arranged, characterized in that the inner wall the heat hood has a higher melting point than the material of the mold wall and that the inner wall is of such a nature and thickness that a melting of the inner wall during the casting of the Metal is prevented and the thickness of the inside wall of the heat hood is also such that it is sufficient on the one hand, a sufficient amount of heat dissipate from the molten metal so as to form the image that of an outer layer of solidified metal on the Allow top of the ingot while the rest of the cast metal remains in the liquid state and on the other hand it is less than that of the Kokil lenwand, so that the thermal expansion of the inside wall of the heat hood due to the touch heating caused by the molten metal is larger than that of the mold wall.

18. Mold according to claim 17, characterized in that the bottom of the inner wall with an additional Heat shield is provided for heat transfer between to prevent the inner wall and the mold.

19. Chill mold according to claim 17, characterized in that it has devices to the bottom of the Inner wall in a predetermined position with respect to keep the mold.

20. Chill mold according to claim 17, characterized in that the inner wall has a lower part that is in the mold wall is embedded.