DE3150684A1

DE3150684A1 - Halbkontinuierliches stranggiessverfahren fuer metalle

Info

Publication number: DE3150684A1
Application number: DE19813150684
Authority: DE
Inventors: Valery L. Sverdlovsk Bastrikov; Boris I. Bondarev; Boris Z. Moskva Karpov; Evgeny A. Sverdlosvk Korshunov; Valery P. Sverdlovsk Kostrov; Anatoly L. Verchnyaja Salda Sverdlovskaja oblasti' Makrushin; Viktor I. Moskva Napalkov; Petr N. Verchnyaja Salda Sverdlovskaja oblast' Silaev; Viktor I. Moskva Tararyshkin
Original assignee: Uralsky Politekhnichesky Institut
Current assignee: Uralsky Politekhnichesky Institut
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1983-07-28
Also published as: GB2117684B; FR2518913B1; ATA534081A; DE3150684C2; FR2518913A1; GB2117684A; AT374709B

Description

PATENTANWALT Dipi-PhysftlCHARD LUYKEN

_ 4 _ P 88 725-M-61

BffiCHKEißUNG 21.12.1981 L/Ro

Die UTf ladung betrifft Metallgieüverfuhren,insbesondere diskontinuierliche Strunggleßverfahren für Metalle.

c Die Erfindung kann im -^e reich des halbkont inuier-

llchen Stranggusses von Metallen zur Hersteilung von Strängen bei steigendem Ausziehen aus der Kokille

Anwendung finden.

in den letzten Jahren setzen sicn in der ganzen Welt kontinuierliche und diskontinuierliche Stranggieliverfahren weitgehend durch, welche im Unterschied zum Vergießen in Kokillen oder verlorene Formen es gestatten, den Herstellzyklus für Gußstücke bedeutend z\i reduzieren, den Arbeitsaufwand zu senken, die Produktionsleistung au

•je steigern, die Automatisierung und Mecnanisierung einzuführen und das VerjieJien mit dem Walzen zu vereinigen, wodurch die Qualität der Produkte verbessert wird.

Bs ist bereits ein diskontinuierliches Stranggießverfahren durch Metallansetzen bekaimt (siehe z.B. das Buch von W.F.ßewza et al. "Der kontinuierliche Strangguß durch Metallansetzen" Moskau, Verlag. "Nauka i technika", 197V, S. i? bis 22 und 177 bis 191)t bei welchem das flüssige Metall in die Kokille bis an das Anfährstück steigend zugeführt wird. Nach der Bildung einer Gußnaut mit der vorbesttmiiiten GrÖiic erfolgt ein intermittierendes Ausziehen des otrangs aus der Kokille. Hierbei wird der Meniskus des flüssigen MetalIs auf eine« Niveau (im überteil der KokiLle oder etwas höher) konstant gehalten, während die Uetailzuführung In die Kokille in einer Metallmenge erfolgt, die der Metallmenge für die Gulikruste des aus der Kokille aucgezoKexien Stranges gleich ist.

Ee wird jedoch beim kontinuierlichen Strangguß durch Metallanset zeη kein zusätzlicher Druck seitens der flüssigen Phase auf die sich ausbildende Gulikruste des Stranges er:'.eu_ut, ebenfalls findet keine Bewegung der flüssigen Phase relativ zu der erstarrten Gußkructe statt. Aus diesem Grunde können nach dem erwähnten Verfahren Legierungen von Nh'-Le tail en mit einem weiten firstarrungs-

nicht vergossen werden, weil die im Quereohnitt sehr ausgedehnte, für diese Legierungen bezeichnende fest-flüssige Zone es nicht gestattet, einen Strang mit einem dichten homogenen Gefüge zu erhalten.

Es ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Strängen in kontinuierlichen Stranggießanlagen bekannt (UdSSS-Urheberschein P65385),

das eine intermittierende

Zuführung des flüssigen Metalls von unten in die Kokille bis an das Anfahrstück, dessen Halten in der Kokille unter Bildung einer Gußkruste mit vorgegebener Dicke, das Abziehen cies Stranges aus der Kokille um einen Abziehsehritt bei gleichzeitiger Zuführung des flüssigen Metalls in die Kokille in einer dem Abziehschritt entsprechenden blende beinhaltet. In den Wartezeiten zwischen den Abziehgängen des Stranges aus der Kokille empfiehlt es sich, einen erhöhten, auf die GUiikruste seitens des flüssigen metalls einwirkenden Druck zu erzeugen.

Bei dem bekannten Verfahren findet jedoch in den Wartezeiten zwischen den Abziehgängen keine Letallbewe_ö-ung relativ zur ijrstarrungsfront statt, wodurch die Möglichkeit für die Herstellung von qualitätsgerechten Strängen aus einer Anzahl von Legierungen, wie Legierungen auf der Grundlage von Aluminium und L.agnesium, bei intermittierendem Ausziehen des Stranges aus der üokille und de.« Vorhandensein einer über die Länge des Stranges sehr ausjedennten flüssigen Phpse (von mehreren Metern) nicht gegeben ist. Bei den ^enanngen Legierungen veranlaßt das Gießen von Strängen mit einer einige keter lanj^en flüssigen Phase unter intermittierendem Abziehen der Stränge aus der Kokille sowie bei ausbleibender ständiger ketallbewcgung relativ zur Erstarrungsfront die Entstehung von in den Strangquerschnitten angeordneten Seigerungsstreifen, wodurch die Güte der Stränge herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein halbkontinuierliches Stranggießverfahren fdr Luteile zu entwickeln, das es ermöglicht, durch die Anwendung von neuen verfahrenstechnischen Schritten die Ausbildung der Guii-

- 6 kruste des Stranges zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird daduroh gelöst, daß bei einem nalbkontinuierlionen Strangieüverfahren für Metalle, bei dem eine intermittierende Zuführung des flüssigen Metalls von unten in die Kokille bis an das Anfahrstüok, dessen Halten in der Kokille unter Ausbildung einer Guü-

mnd

kruste mit vorgegebener Ulckeidas Abziehen des Stranges aus der Kokille uni einen Abziehschritt bei gleichzeitiger Zuführung flüssigen metalls in die Kokille in einer

(erfolgen

dem Abziehschritt entsprechenden Menge», gemäß der Erfindung nacxi der ursprünglichen Auffüllung der Kokille mit dem flüssigen Metall und der Ifacnfüllung der Kokille mit dem flüssigen Metall nach einem jeden Abziehgang des Stranges aus der Kokille um einen AbziehschriLt .

flüssigesUetall weiter zugeführt und aus üem-ttareLoh des ' /lacnem

AnI"aiirstückes in einer Menge, vom0,1 bis ϋ,/dea Nutzinhaltes der Kokille herausgeführt wird und dann während der Halte ze it ein Anteil der genannten »lenge- des flüssigen Metalls mindestens einmal in den zu bildenden Strang zurückgeführt und wieder aus dem ^ereicn des Anfahrstüokes herausgeführt wird, vor der Beendigung der Ausbildung des Stranges der Hauptteil der genannten Men_ue des flüssigen Metalls in den zu bildenden Strang eingeführt und dann die Bewegung aes flüssigen Metalls bis zur endgültigen iSrstarrung des Stranges eingestellt wird.

Dadurch bietet sich die Möglichkeit, die Qualität des Stranges sowohl in dessen'Oberflächensohicht, als auch über den gesamten Q,uerscnnitt des Stranges zu verbessern. \

vorteilhaft/

^O JSs ist hierbei £""die ursprüngliche Zuführung

des flüssigen Metalls in die Kokille von unten und von oben vorzunehmen, am Knue der Halteze it das flüssige Metall von unten iiaci oben in einer Men^e zuzuführen, die zum .Nachfüllen uer Kokille beim Abziehen des Stranges um einen Abziehschritt erforderlich ist und den Ütranß aus der Kokille unter gleichzeitiger Zuführung des flüssigen Metalls in die Kokille von oben und von unten abzuziehen.

Bei dieser ArL der Aui'füLlung der Kokille ist die

Möglichkeit gegeben, die Qualität des.Stranges zu verbessern und die Leistung vun für die Zuführung des flüssigen. Metalls in die Kokille verantwortlichen Einrichtungen (beispielsweise inductionspumpen zu vermindem,

Es ist empfehlenswert, bei der Herausführung den flüssigen Metalls aus dem Bereich des. Anfahrstückes den Forderdrück des flüssigen Metalls bei der Zuführung in die Kokille um das 1,1 bis Ij?,Of ache zu erhöhen.

Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, in der Wartezeit "einen erhöhten, in der Erstarrungszone auf die erstarrte Gußkruste einwirkenden Druck von 2 bis 3 atü und darüber zu erzeugen, was sich vorteilhaft auf der Güte des Stranges auswirkt.

Vorzugsweise wird bei der Rückführung eines Anteiles des flüssigen Metalls von oben in den zu bildenden ütrang der Druck- im flüssigen Metall auf einen Wert eruoht, der für die Überwindung des Forderdruckes, des flüssigen Metalls bei dessen Zuführung in die Kokille ausreicut.

Hierbei ist die Rückführung einer vorbestimmten Menge oes flüssigen Metalls in den zu bildenden ULrang gewährleistet »ohne daß der Förderdruck abnimmt.

Es ist vorteilhaft , bei der ursprünglichen Zuführung des flüssigen Metalis in die Kokille von unten und von oben das flüssige Metall von oben unter einer Voreilung des MnI auf es von unten zuzuführen.

©1.Σ1ΘΕ/

Dadurch wird raufanglichen Eruption des flüssigen Lie tall ε bei dessen Zuführung in die Kokille von unten begegnet.

JSs ist empfQulanswert, bei dem Abziehen des Stranges aus der Kokille um einen Abzieheohritt das flüseige J.ietall von unten unter einer Voreilung der Zuführung von oben zuzuführen.

Diese Art der Zuführung des flüssigen Metalls in die

Kokille ermöglicht, eine öffnung der Innenfläche der Gußhaufe dea au bildenden Stranges durch die Berührung mit dem flüssigen Metall zu vermeiden.

Es ist ferner zweckmäßig, naoli der Einstellung de* Bewegung des flüssigen Metalls einen erhöhten Konttantdruck im flüssigen Metall unter- und oberhalb des Stranges zu erzeugen.

Dadurch bietet sica α ie Möglichkeit, die Güte des Kernes eines massiven Stranges in dessen endgültiger Stufs der Bildung zu verbessern.

Nächstexiend wird die Erfindung an deren Durchführungsbeispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen naher erläutert, in diesen zei^t.'

Fig. 1 die anfängliche Auffüllung der Kokille mit dem flüssigen Metall,

Fig. 2 die- Kennlinie der Verteilung des Druckes auf die auszubildende Gußkruste, ausgeübt seitens des flüssigen Metalls bei dessen Zuführung in die Kokille gemäß Fig. 1, ι..-'.'

Fig. 5 dasselbe wie in Fig. 2,-jedoch nach der vollen Auffüllung d_%er Kokille,

Fig. 4 die Ausbildung der Gußkruste eines Stranges während derJialtezeit,

Fig. ^lj> die Kennlinie der Druckverteilung bei der Herausfünrung eines Anteiles des flüssigen Metalls aus dem Bereich des Anfahrc-tückcs,

Fig. b dasselbe wie" in Fig». 5, jedoch bei der Rückführung des flüssigen Metalls in den zugiessenden Strang, Fig. 7 das Abziehen des Stranges aus der Kokille, Fig. ä die Kennlinie der Druckverteilung während des Abziehens des Stranges aus· oer Kokille,

Fig. 9 die Formgebung des Stranges nach dem ersten Abziehgang während der Haltezeit,

Fig. .10 die Kennlinie der Druckverteilung bei der ilerauefünrunü eines Anteiles des flüssigen Metalls aus dem Bereich ues Anl'ahrctückes,

Fig. 11 die Keimlinie der Druckverteilung bei der Rückführung des flüssigen Metalls in den zu giessenden Strang,

12 die ursprüngliche Auffüllung der Kokille durch die Zuführung flüysl«en Metan« von unten und

von oben,

Flg. 12" die* Kennlinie der Druckverteilung wahrend der Auffüllung der Kokille ßemäß Fig.- 12

Jj¹Iu-. 14 die Beendigung der Auffüllung der Kokille mit de®.flüssigen i,Ietall,

Fig.. 15 die Kennlinie-der Druckverteilung am finde der Auffüllung der Kokille gemäß Fig. 14,

Fig. 16 die Ausbildung einer Gußkru^te zu Beginn der Haltezeit,

Fig. 1? die Kennlinie der Druckverteilung zu Beginn das Haltezeit gemäß Flg. 16,

Fig. 18 die Ausbildung einer Gußkruste am finde der Hai te ze it,

FIg₉ 19 die Kennlinie der Druckverteilung am JSnde der rialtezeit gemäß Fig. 18,

Flg. 20 das Aus ζ ie nen üer ausgebildeten üußkruste aus der Kokille,

Figo 21 die Kennlinie der Druckverteilung beim Abzienen des Stranges aus der Kokille.

Beschrieben wird die vorliegende JSrfindung am Beispiel des diskontinuierlichen Stranggusses einer Aluminiumlegierung, die in die Kokille von unten beispielsweis© aus einem als Druckluftaut'geber fungierenden Metall auf nanme ge faß zugeführt wird.

Vor deüi Gießen eines ütranwes werden Vorbereitungen wie folgt getroffen, üben werden auf oer kokille 1 (Fig.l) ein-AnTahrstück 2 und dessen Dicxitung angebracht; an das Anfarjostück 2 wird ein System 5 für die Ableitung und die Zuführung flüssigen wie tails angeschlossen; das als

J)r uo Kl uf tauf geber fungierende -iletallaufnalimegefäß (nioht gezeigt) wird mit flüssigem,^tall aus einem Misoher

gefüllt.

Danach wird dem uletallaufnahmegefaß-üruckluftaui'geber vorZU(J..weise ein inertgas unter Druck zugeführt. Hierbei fliebt das flüssige Metall 4 aber eine ..letall^ufuh*c-Ie ItUn₁, i? aur wa^er^ekühlt en Kokille 1 hinüber und füllt diese auf.

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Js nacu der Ausfüllung der Kokille 1 mit dem flüssige π Metall beginnt sich an der # irkfläche der Kokille 1 eine Gußkruste 6 au bilden.

Bei der Zuführung des flüssigen Metalls 4 über die Metallaufuhrleitung 5 soll die volle Auffüllung der Kokille 1 in 3 bis 3 s eintreten, weil bei einer langsameren Auffüllung eine zeitliche Differenz in der Ausbildung der Gußkrutte 6 im unter-- und Oberteil der Kokille 1 feststellbar ist.
Die Verteilung des metallostatischen Druckes des flüssigen iuetails 4 über die Hohe der Kokille 1, die in Pig. 2 gezeigt ist, entspricht der Auffüllung der Kokille i mit dem flüssigen Metall 4, die mit dem in Pig. I markierten Niveau, gezeigt ist.
Hierbei gilt der Jjruckwert Pl als Förderdruck und stimmt mit dem Druck im flüssi«en Metall 4 (Fig.l) am Ko-* killeneingang überein.

Im Zuge der Auffüllung der Kokille 1 mit dem flüssigen Metall 4 scnwankt der Förderdruck von O bis P" (siehe Pig. 5). *

Wach der vollen Auffüllung der Kokille 1 mit flüi-sigeiiUIetall 4 (Pig. 4) wird letztgenannte über

die wie tall auf uhrle it ung 5 weiter zugeführt, wobei eine gewisse Menge des flüssigen Metalls 4 über das System 2 aus dem bereich des Anfahrstückes 2 herausgeführt wird. Weite.r wird das aus dem Bereich des Anfahrstückes 2 herausL,eieitete flüssige »letal! 4 in die Kokille 1 zurückgeführt und dann wieder aus dem Bereich des Anfahrstückes 2 iie raus ge führt. ·

Bs empfiehlt sicxi hierbei, die Menge des aus dem Bereich des Anfahrstückes 2 herausgeleiteten flüssige.

vdem ff acnen

!details 4 glelcfl)O,l bis Q,y des Inhaltes der Kokille 1 zu-nehmen. Die Menge des flüssigen, aus dem Bereich des Anfaurstückes 2 herausgeleiteten Metalls 4 riohtet sich vornehmlich danach, ob diese MeLallmenge für die Schaffung der erfoiderlichen Bedingungen für eine dynamische EInwirkuntj auf die erstarrende üuükruste ausreicht. Bei geringen '.,,ueraennitten des Stranges (0 100 bis 200 mm) kann

" ""· 3150SÖA

(das /fache ¹³*

diese. Mengei O₁^ des Inhaltes der Kokille 1 betragen, und bei Quersennitten von über 500 mm gilt als günstiges

(DXS

Verhältnis ü,r> 0,2.

(iegen ünde der Auffüllung der Kokille 1 mit dem flüssigen Metall 4 (Fig. 4) wird am Kokilleneingang ein Druck V₂ ± 1,1 P_x" (siehe Fig. 5) eingestellt.

Eine Vergrößerung des Förderdruckes des flüssigen Metalls 4 O'ig. 4; bei dessen Zuführung; in die Kokille 1 um das 1, If ache bietet eine Gewähr dafür, daü das flüsalge Metall 4 aus dein Bereich des Anfahr Stückes schon durch ©inen metallostatischen Druck in der flüssigen Phase des Strandes herausgeführt wird.

Bei der Ableitung des flüssigen Metalls 4 aus dem Bereich des Aufohrstücke8 2 erhöht man den Widerstand gegen die Bewegung des abzuleitenden flüssigen Metalls 4, wodurch der Förderdruck um ein Vielfaches, z. B· um das 10 bis 15fache ansteigt.

Dieser Anstieg kann durch einen zusätzlichen Druck von äußeren Kräften, wie der Druck eines komprimierten Gaaesj von elektromagnetischen Kräften u.dgl. veranlaßt werden.

!Sine ürhönung des Förderdruckes des flüssigen Metalls 4 bei dessen Zuführung in die Kokille 1 von bis auf das 15faoh@ in den Wartezeiten zwischen den Abziehgängen ermöglich es, einen erhöhten Druck von 2 bis J atü und darüber auf die erstarrte Guükruste innerhalb der Kokille 1 ^u erzeugen, wodurch die iiüte des stranges verbessert wird.

»ν@ηη beispielsweise Stränge aus einer Aluminiumlegierung mit einem bpeziflsohen Gewioht von 2,5 g/cnr mittels der Kokille 1 mit einer Lange von 1 m gegossen werden, danio der Förderdruck P¹J gleich 0,25 atü sein, damit das flüssige Metall 4 bis an das im Oberteil der Kokille 1 angeordnete Anfahrstüok 2 steigt. '^Qiin nun das flüssige Metall 4 aus dem Bereich des AnfaiirStückes 2 hinaus weiter geleitet und in der gleich» /je it inner aal b der Kokille 1 Iu deren Unterteil ein vorgegebene) Druck., z.B. ein Druck von 2,5 atü, erzeugt wird, dann ist der For-

derdruck um das lOfaohe zu erhöhen.

,Venn dagegen eine Maönesium-Lithiumlegierung mit einem syezif iscuen Gewicht der Schmelze von 1,6 g/cnr gegos»- sen wird, so benötigt man für deren Förderhöhe von 1 m ei·* nen Jj¹Orderdruck von 0,16 atü. Bei der weiteren Zuführung des flüssigen Metalls 4 zum außerhalb des Anlahrstüokes 2 liegenden Bereich und der Erzeugung eines erhöhten Druckes von 2,5 atü im Unterteil der Kokille 1 muß man den Förderdruck um das 15fache erhöhen.

Das vorstehend Dargelegte erläutert ansohaulioh, warum es sich lohnt, den Förderdruck um das 1,1 bis 15fache zu erhöhen.

In manchen Fällen kann es erforderlioh sein,

den Förderdruck um mehr alsdas 15fache zu erhöhen; das ist beispielsweise dann der -¹⁴VlI, wenn ein Leichtmetall vergossen »ad, die Kokillenlänge weniger als 1 m beträgt und der vorgegebene erhöhte Druck innerhalb der Kokille 1 mehr alt.- 2 bis 3 atü ausmacht.

Demzufolge geschieht die Ausbildung einer Gußkruste in

der Kokille 1 unter Bedingungen eines erhöhten Druckes

(von etwa 3 atü) seitens der flüssigen Phase sowie bei konstanter Bewegung des flüssigen Metalls relativ zur Erstarrungsfront des Stranges.

Hierbei verbleibt der zu bildende Strang fortwährend

mit fluss ige m Met all 4 völli« auf gefüllt, wobei die

Bewegung infolge einer Änderung der Menge des flüssigen Metalls 4 stattfinaet, das aue dem Bereich des Anfahr-. Stückes 2 herausgeführt und darm wieder in die Kokille 1 zurückgeführt wird.

Die Bewegung, des flüssigen Metalls 4 in der einen und der anderen ßicntung findet vorbestimmte Male statt, was von der Bewegungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalle 4 innerhalb des Stranges sowie von der Zeit oer anfänglichen Ausbildung der Gußkruste eines Stranges vor dem Abzieuen des Stranges aus uer Kokille 1 abhängt.

?,\i diese.ii Zweck erzeugt man nach einer Erhöhung des Förderdruckes um die vorbestimmten Wale einen zusätzlichen, durcu äußere Kräfte veranlaßten Druck, so daß der

Druck @m Kokillen®ingang gleich P^ (Flg. 6) ist. Dieser Druok im flüssigen Metall 4 (Fig. 4) wird so lange konstant gehalten, bis die gesamte Menge oder nur der Teil dee flüssigen, vorher aua dem Bereich des Anfahre tue ices 2 herausgeleiteten Metalls 4 wieder in das als Druckluft-aüf.geber fungierende i*ie tall aufnahme ge füli zurückgeführt ist? ,

Bas Bedürfnis u&cu einer zusätzlichen Krhöhung des Druckes im flüssigen Metall 4, das von oben über die Kokille 1 in den J^r uo Kluft auf geber zurückgeführt wird, erklärt gion dadurch, daß nur dan«: solchen Bedingungen die vorbestimint© iwenge cjes flüssigen Metalls 4 ohne lenkung des Föruardruokes zurückgeführt warden kann.

.Diese Bedingungen bei der Ausbildung uer GuU kr us te 6 innerhalb der Kokille 1 begünstigen die iSrstarrungsverhälts- nisa® für das Metall, was insbesondere beim Grieüen von komplexen Al-Legierungen ausscaluggebend iyt, die durch ein ausgedehntes Temperatur intervall der Erstarrung und eine giolie Lange des fest-flüssigen Zone im Querschnitt des au: bildenuen Ütran^es gekennzeicxinet sind. -^eI diesem Druck wird die Einspeisung dea flüssigen Metalls 4 In den erstarrenden Strang varbessert, während durch die Bewegung dis flüssigen Metalls 4 die fest-flüssige Zone im Quersohnitt des stranges eingeengt wird.

Vor dein Abzieuen des otranges aus der Kokille 1 erlaäiäigt" man den Druoü im flüssigen Metall 4 vorzugsweise auf din »Vert P₂ (Fig. b) _s wonacu der ütrang aus der Kokille 1 (siehe Figo 7) um einen &bzi©hscürltt 1 sounell abgezogen und hierbei proportional ^um Abziehsohrltt der i^Öruerdruck

JQ von P₂ auf P₄ (sieae Flg.ä) erhöht wird.

Nach Beendigung des Abziehens des Stranges aug der Kokille! (siene Fig.9) wird aus dem Bereich des Anfahrstückes 2 die vorgegebene Menge des flüssigen Metalls 4 wieder ütrausgefuhrt, und uer Förderdruck wird mehrere Male aufgrundeiner JSrü6huii_o daa Widerstandes gegen die Bewegung des abzuleitenden flüssigen Metalls 4 erhöht, wodurch ein Druck erzeugt wird, der gleich P₁- (Fig. 10) ist.

end-der eingetretenen Wartezeit beim Abziehen

des Stranges aus der Kokille 1 (Pig.9) läßt man sich, in ähnlicher Weise wie beim obig beschriebenen verfahrenstechnischen Schritt, die vorbestimmte Menge des flüssigen Metalls 4 mehrfach relativ zum Anfahrstüok 2 in der einen oder in der anderen Richtung bewegen, wobei beider RückführiHijj des flüssigen Metalls 4 in den Druckluft auf geber am Kokilleneingang ein Drucic P^ (Fig.11) eingestellt wird, der den Förderdruck P^ (siehe Fig. 10") übertrifft.

Nachher beginnt man bei einem Druck von mindestens P₁-, den Strang aus der Kokille 1 (Fig.9) um einen Abziehschritt zu ziehen, indem hierbei die erforderliche Menge des flüssigen Metalls 4 der Kokille 1 zugeführt und die notwendige Erhöhung des Förderdruokes gesichert wird.

Danach werden sämtliche verfahrenstechnische Sohritte so lange wiederholt, bi:: der Strang bis auf die vorbestimmte Län_ue abgezogen ist.

Wie bereits erwähnt wurde, sollte die ursprüngliche Ausfüllung der Kokille mit dem flüssigen Metall mögiiciist schnell (z. B. in J bis ö a) durchgeführt

fsollte werden. Die ausgebildete GuÜkruste^ ebenfalls schnell aut der Kokille abgezogen und entsprechend dem Abziehsciipitt das flüssige Detail der Kokille sonneil zugeführt werden. Soll das besagte Metall mit liilfe einer Induktionspumpe beispielsweise beim Vergießen einer i.lagnes i umleg ierung eingespeist werden, dann bedarf man einer leistungsstarken Pumpe, was einen erhöhten Energieaufwand zur Folge hat. Klan kann aber die Abziehgeschwindigkeit beim Abziehen des Stranges aus der Kokille und den Energieaufwand verringern, indem dafür eine Pumpe mit einer geringeren Leistung eingesetzt wird; in diesem Falle iüt jedoch eine ungleichmäßige Dicke der zu bildenden Gußkruste über die Länge des Abziehschrittes feststeilbar, was die Güte des Stranges beeinträchtigt. Eine Abnahme der Abziehgeschwindigkeit beim schrittweisen Abziehen des Stranges aus der Kokille wirkt t?icn nacxiteilig auf der Oberflächenbeschaffenheit des Stranges aus.

Für eine lirhonuni; der Auif üilgesohw ind igke it beim AuffüLlen der Kokille wird em^fonlen, das .flüssige. Metall

wie folgt zuzuführen.

Nach Beendigung der Vorbereitungsarbeltsgänge erfolgt die Auffüllung der Kokille 1 (siehe Pig.12) mit dem flüssigen Metall 4 von unten über die MetaLlzufuhrleitung 5 und zusätzlich von oben über daa mit dem

Anfahrstück 2 verbundene System 3· Das Gas wird aus der Kokille 1 durch eine öffnung des AnfaurStückes 2 entfernt, die durch ein Ventil 7 abgesperrt wird. Hierbei wird de-r Förderdruck P₁ ;siehe Fig. 15) betragen.

IQ In deiu vorliegenden Fall bedarf man bei der schnellen

Auffüllung der Kokille 1 (Fig. 12) mit dem flüssigen Metall .4 keiner hochleistungsfähigen InduK/bionapumpe, weil während der Auffüllung der Kokille 1 mit dem flüssigen Metall 4 die Pumpe lediglich 1/4 bis 1/2 der erforderlichen Menge- des flüssigen Metalls 4 von unten fördern kann, indes der Best des flüssisen Metalls 4 von oben über daa System ^ zugeführt wird.

Bei uer ursprünglichen Auffüllung der Kokille 1 mit dem flüssigen Metall 4 iat eine gewisse Voreilung der voxi oben zu.;ufüurenden Metallmenge zulässig. Dies verhindert anfängliche Eruption des von unten zuzuführenden Metalls. Durch das Vermeiden einer Üruption des flüssigen Metalls 4 am Anfang der Auffüllung der Kokille 1 wird die ^assättigung des flüssigen Metalls 4 vermindert und die xfcUalität des Stranges dank dessen vergrößerter Dichte verbessert»

Dadurcu, daß die Zuführung des flüssigen Metalls 4 von oben der Zufuhr von unten voreilt, gelangt das flüs- Biß.e Metall 4 (siehe Fig_P 14) gegen Ende der Auffüllung nur von unten in di© Kokille bei dem Förderdruck PJ (siehe Figo 15).

Nach der vollen Auffüllung der Kokille 1 (siehe Fig.16) mit dem flüssigen Metall 4 beginnt sioa an der Wirkfläche der Kokille 1 eine Guiikruste b auszubilden.

Hierbei wird die Zuführung des flüssigen Metalls über die .VIe tallauf uhrIe itung 5 und das mit dem Anfahrstüok 2 verbundene üystem fortgesetzt. über das iiystem J wird derjenige Teil des flüssigen Metalls 4 zugeführt, welcher

während des Abziehens der gebildeten Gußkruste 6 in den zu giecsenden Strang von oben eingeführt wird. Während der Zuführung des flüssigen Metalle 4 über das System 3 wird am ISingejag der Kokille 1 der Druck P₂ (siehe Fig.l?) erzeugt.

Da die Wartezeit die Abziehdauer um das 3 bis 2Of a-

fes
ohe übertrifft, schafffr eine Induktionspumpe mit einer vernältnismäßig mittelgroßen Leistung, während der Wartezeit . eine hinreichende Menge des Me-

tails aus dem Metallaufnahmegefaß (nicht gezeigt) von unten nach oben zu fördern, ^ei dieser Art der Metallzuführung kann die Leistung der Pumpe um aas 2 bis 3faohe und mehr verminoert werden.

Nach Beendigung der Zuführung des flüssigen Metalls (siehe Fig. 18) ins System 3 wird die Induktionspumpe in Sperrbetrieb übergeführt bei dem der von der Induktionspumpe im flüssiKen Metall erzeugte Druck dessen Rüokfluß .

verhindert und die Bewegung des flüssigen Metalls

feingestellt
4 wirdyCna im Irinarn der Kokille 1 kann ein erhöhter Druck erzeugt werden, der sich nach dem Wert P-, (siehe Pig. 19) richtet.

Nachdem nun die Gußkruste 6 (siehe fig. 20) in der Kokille die vorgegebene Dicke , also beispielsweise eine Dicke von 30 bis 60 mm, erreicht hat, wird der Druck des flüssigen Metalls 4 am Eingang der Kokille 1 auf den Förderdruck P_if (siehe Fig. 21) abgesenkt, und die Gußkruste b (siehe i?ig. 20) wird aus der Kokille 1 um einen Abzienschritt £ , der annähernd gleich der Kokillenlänge ist, schnell abgezogen. Hierbei wird das flüssige Metall 4 von unten und von oben zugeführt, wodurch eine schnelle Auffüllung der Kokille 1 gesichert wird.

Die scuneile Auffüllung der Kokille 1 mit dem flüssigen Metall 4 in einer dem Abziehschritt Z der Gußkruste 6 bei deren Abdienen aus der Kokille 1 entsprechenden Jen^e ermöglicht es, während der Abziehzeit mit der gleicmulüJigen Bildung der Guükru&te G anzufangen, indem schon ein erhöhter !»ruck ausgeübt wird, wenn diese Krust· sioa lediglich auszubilden beginnt und vernältnismäßig

dünn let. Dank diesem verfaarensteohnisohen Schritt wird die Qualität eier Oberflaehensohicnten des Stranges, und zwar die Plastizität- verbessert.

Beim Vergießen von beispielsweise Magnesium-Lithium-legierungen nach der "bekannten ' 'l'echnologie weisen

halbkontinuierlioh gegossene Stränge Fenler, wie Grate, Flußmittelsinsohlüsse,. Oberflachenrisse^ auf, die Ursache dafür sind j daß si on das wietallausbrin&en auf 40 bis 50 % belauft. _:

Soll ein fehlerhafter Strang nicht völlig zu Ausschuß erklärt werden, indent lediglich Oberflächenfeüler ent- . farnt werden, dann muß man bei Stränden aus Magnesium- »Lithiumlegierungen mit einem Durohmesser von beispielsweise 600 nun eine Oberflächensonioht mit einer Dioke von

cSchon

50 bis ipü.iiim abheben^ dadurch erniedrigt sich der Austrag um 20 bis 50 /o.

Die Formgebung von Strängen nacü dem erfindungsgemäßen Verfahren vermsiaet die Entstehung von Oberfläohenfehlern. Es empfiehlt sich, beim Abzienen der Gußkruste 6 (siehe Fig. 20) aus der Kokille 1 und der Zuführung des flüssigen Metalls 4 von unten und von oben ei» Teil des von unten einlaufenden flüssigen Metalls 4 unter Voreilung bezüglich des von oben zuzuführenden flüssigen Metalls zuzuführen.» Das verhindert eine Senkung des ^eniakus des flüssigen Metalls 4 unterhalb des AnfahrStückes 2 und folglich eine Öffnung der innenfläche der Gußkruste 6 durch deren B_örührung mit οem flüssigen Metall 4.sowie deren Ox/dation durcn. den üauerstoff, der uuoh dann vorhanden sein kann, wenn in den Strang ein Inertgas geleitet wird.

Nach Beendigung des Abziehens der Gußkruste 6 um einen Abziehscnritt wird über die Kokille 1 und die ausgezogene GuIi kr us te 6 außerhalb des Anfahr Stückes wieder der erforderliehe Teil des flüssigen Metalls 4 zugeführt, und in der Kokille 1 erfolgt die Ausbildung der Gußkruste 6 eines neuen Abschnittes des Stranges.

Danaoü werden die Arbeitsgänge der Zuführung de3 flüssigen Metalls 4 in die Kokille 1, der !formgebung des Stranges und des Abziehens des Stranges aus der Kokille 1

so lange wiederholt, bis der Strang auf die ν orb β stimmt θ Länge abgezogen ist.

Nach Beendigung des Strangabζiehens aus der Kokille bis auf die vorgegebene Länge unter ununterbrochener Bewegung des flüssigen Metalle im Strang wird der letztere gefomt entweder auf die νorbestimmte Woriddicke eines llohletranges, wonaoh der Rest des flüüsi«en i.etails dem Metallaufnanmegefais-Druckluf tauf geber zugeführt wird, oder auf einen Vollquerschnitt, wobei im vorliegenden Fall, wenn also im Querschnitt des Stranges eine unaedeutende nicht erstarrte ifldche feststellbar ist, aeispielsweise bei einem runden Strang mit einem Durchmesser von JjO bis 60 mm, fast das ganze, · voruer aus dem Bereioh des Anfahrstüokes 2 heransgefülirte Metall in den iiie tall auf nähme ge fäß-üruo kl uf tauf geber wieder zurückgeführt, die Bewegung des fluss igen Metalls eingestellt und in dem erstarrenden flüssigen Teil ein erhöhter Kunstantdruok ober- und unterhalb des Stranges erzeugt wird. Hierbei wird ein Strang ohne läntstehung einer axialen Porosität geformt.

Das erfindungs^emäße Verfahren gestattet es demnaohi·, in nalbkontinuiarlichen Stranggießanlagen Stränge mit guter Oberriächenbeschaf'feiiheit und gutem Gefüge im Querschnitt aus komplexen Legierungen, wie Al- ouer Mg-Legierungen, bei Vorhandensein einer innerhalb des zu bildenden Stranges befindlicheii flüssigen Phase, deren Länge gleich der Lange des zu biloenden Stranges ist, zu erhalten. Im Vergleich zur bekannten l'ecnnologie zur Herstellung von Strängen

aus komplexen Legierungen kaun die ij'läche der Er starr ungs-

einj
front um (Hehrfaches (je nach QuerschnittsgröJien und der Lange der Stränge) vergrößert werden. Annähernd um die gleiche Große kaiin die ürstarruri^szeit der Stränge reduziert und mithin die Produktionsleistung der Anlage je Strang erhöht werden.

Uas Verfahren ermöglicht, Stränge aus komplexen Legierungen ohne üeigerungegrate herzustellen, so daü der Austrag erhöht wird und eine nachfolgende mechanische Bearbeituni, von Strängen entfallen kann.

Claims

PÄTEMTANWALT Dipl>Ffiys| "RlUfctiikRD LUYKEN

üralöky Politekhnlcheelcy
Institut imeni
So M_e Kirova

ßverdlovek / UdSSH

P 88 723-M-61 21.12.1981

HALBKONTINÜISRLICHES STHANGGIBSöVfiHi?AHHBN FÜH METALLE

PATENTANSPRÜCHE '

1. Halbkontinulerllch.es Stran^gleßverfahren. für Metalle, bei dem erfolgen J

- eine intermittierende Zufuhr dea flüssigen Metalls von unten zur Kokille bis ans Anfahrstück,

- das Halten des flüssigen Metalls in der Kokille unter Ausbildung einer Gußkruste mit ν or be stimmt er Dicke,

- das Abziehen des Stranges aus der Kokille um einen Abziehschritt unter gleichzeitiger Zuführung von flüssi£6in.i.i€tail in die Kokille in einer dem Abziehecnnitt entsprechenden Menge, dadurch gekennzeichnet, daß

- nach der ursprünglichen Ausfüllung der Kokille (1) mit dem flüssigen Metall sowie nacn der Kaonfüllung der Kokille mit dein flüssigen Metall (4) nach jedem Abaiehgang des Strau^ea aus der Kokille (1) um den Abziehscnritt flüssiges ..letall (4) weiter zugeführt und aus Jem ^eraich-üej AnTanistuckös Cd) in einer ωβηκβ voa

aacnen ' ^u

i:,l bis 0,SrJe-; i«.!t^irmaltea der Kokille (1) herausgeführt wird,

- dann während der Halte zeIt ein Anteil

dieser Menge des flues igen Metalls (4) mindestens einmal in den zu bildenden Strang zurückgeführt und wieder aus dem Bereich des Anfahrstückes (2) herausgeführt wlfd, - während der Beendigung der Ausbildung des Stranges der Hauptteil der genannten Menge des flüssigen Metalls (4) in den ^u bildenden Strang eingeführt und die Bewegung des flüssigen Metalls (4) bis zur endgültigen Erstarrung des stranges eingestellt wird.

2. Halbkontin üerliches Stranggießverfahren für Metalle nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß

- die ursprüngliche Zuführung des flüssigen Metalls (4) in die kokille (1) von unten und von oben erfolgt,

X5 - am üinde der lialtezeit daa flüssige Metall (1) von

unten nach oben in einer für die Nachfüllung der Kokille (1) beim Abziehen des Stranges um einen Abziehschritt erforderlichen uienge zugeführt wird,

- dus Abziehen des Stranges aus der Kokille (1) unter ^leicnzeiti^,er Zuführung des flüssigen Metalls (4) von oben und von unten stattfindet.

j>. Halbkont iriuierlicucs Stranggießverfahren für Metalle nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennze ich η e t, daß bei der lie raus führung des flüssigen Metalls (4) aue dem Bereich des Anfahrs-tüokes (2) der Förderdruck des flüssigen Metalls (4) bei dessen Zuführung in die Kokille (1) um das* 1,1 bis 15,Ofache erhöht w ird.

4. Halbkontinuierlichea Stranggießverfahren für Metalle nach Anspruohl oder 2, dadurch gekennze ichnet, daß bei der Rückführung eines Anteiles des flüssigen Metalls (4) von oben in den zu bildenden Strang der i>ruci·: des flüssigen Metalls (4) auf einen Wert erhöht wird, der für die Überwindung des PÖrderdruokes des flüssigen Metalls (4) bei dessen Zuführung in die Kokille (1) ausreicht.

5. Halbkontinuierliches Stranggießverfahren für Metalle nach Anspruch 2, d ad u roh g e k e η n-

s β lohnet, daß bei der ursprünglichen Zuführung des flüssigen Metalls (4) In die Kokille (1) von unten und von oben das flüssige Metall (4) von oben unter einer Voreilung tj^eü^-enüber der Zuführung von unten zu-

5. geführt wird.

6. iiaibkontiuuierlichea ütranggleßverfahren für Metalle aaou Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abziehen des Straußes aus der Kokille (1) um einen Abziehschritt das flüssige Metall

IQ (4) von unten unter einer Voreilung gegenüber der Zufuhr von oben zugeführt wird.

7· llalbkontinuierliches ütrangglötverfahren für Metalle naoh Ansprüche -1, Ü, dadurch geke n. nzeichnet, daß nach der Einstellung der Bewegung des flüssigen Metalls (4) ein erhöhter Konstantdruok im flüssigen Metall (4) unter- und oberhalb dea Stranges erzeugt wird.