DE3590377C2

DE3590377C2 -

Info

Publication number: DE3590377C2
Application number: DE3590377A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Yanagimoto; Ryota Yokohama Kanagawa Jp Mitamura
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1990-08-02
Anticipated expiration: 2005-08-01
Also published as: JPS6137352A; GB2178351B; AU568950B2; GB8606478D0; EP0192774A4; NO861260L; WO1986000839A1; NO165746B; DE3590377T; EP0192774A1; NO165746C; US4664175A; AU4637985A; JPH052416B2; EP0192774B1; GB2178351A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stranggießen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das Gußstück (hier weiter als Block bzw. Rohblock bezeichnet), das ein Ausgangsmaterial zur Verwendung bei Walzen, Strangpressen usw. von Metall (einschließlich von Legierung) ist, wird hauptsächlich durch Strang gießen hergestellt. Besonders für Nichteisenmetalle wird das Stranggießen unter Verwendung einer senkrechten Festform im allgemeinen übernommen. Dieses Verfahren schließt das Schwimmverfahren, Blockaufsatzverfahren, Gießrinnenverfahren und andere Verfahren mit Veränderungen in der Einrichtung zur Zufuhr des Gießmetalles ein. In dem Schwimmverfahren schwimmt ein schwimmender Verteiler auf der Oberfläche einer Schmelze, um das Niveau des Gießmetalles konstant zu halten, den Strom der Schmelze einheitlich zu verteilen, usw. und das Gieß metall wird über den schwimmenden Verteiler aus einer Gießrinne zu einer senkrechten Festform zugeführt. In dem Blockaufsatzverfahren ist ein Aufnahmebehälter für die Schmelze aus wärmeisolierenden, feuerfesten Materialien auf dem oberen Abschnitt einer senkrechten Festform vom offenen Typ vorgesehen, so daß ein hoher hydrostatischer Druck des Gießmetalles an der verfestigten Schicht in einem Metallblock beibehalten wird. In dem Gießrinnenverfahren sind die einzelnen schwimmenden Verteiler und Gießrinnen nicht paarweise, sondern statt dessen ist eine Gießrinne für verschiedene schwimmende Verteiler vorgesehen und der Gießmetalleinfluß daraus in die senkrechte Festform vom offenen Typ wird mittels eines Verschlußstückes zurückgehalten und freigegeben, so daß die gewünschte Einflußmenge des Gießmetalles erhalten wird.

Für die obengenannten Verfahren zum Stranggießen ist das Gasdruck-Übertragungsverfahren eine neuere prinzipielle Verbesserung. Damit ist hauptsächlich beabsichtigt, die gegossene Haut und die Oberflächenschichtstruktur des Blockes zu verbessern. Dieses Verfahren verwendet die Gasdruck-Übertragung in dem Blockaufsatz-Stranggießen. Zum Beispiel wurde entsprechend den Erfindungen, die in den japanischen, geprüften Patentveröffentlichungen Nr. 54-42 847, 55-18 585 und 55-18 586 beschrieben sind, in dem sogenannten Blockauf satzverfahren, in dem ein Aufnahmebehälter für die Schmelze aus feuerfestem Material an einem oberen Abschnitt einer zylindrischen Form vorgesehen ist, ein Verfahren vorgeschlagen, in dem sich die innere Ober fläche am unteren Ende des Aufnahmebehälters für die Schmelze innerhalb der inneren Wand der Form erstreckt, so daß ein überhängender Abschnitt gebildet wird, das Gießmetall wird in die Form und den Aufnahmebehälter für die Schmelze gegossen und Gas wird gerade unter dem überhängenden Abschnitt eingelassen, so daß ein Gas druck auf eine äußere Umfangsoberfläche des Gießmetalles angewendet wird.

In diesem Verfahren schiebt die Anwendung des Gasdruckes den Abschnitt, an dem die Umfangsoberfläche des Gießmetalles in Kontakt mit der Form steht, abwärts der zwangsgekühlten Form, was die axiale Kontaktlänge zwischen der Schmelze und der Form verkürzt und wodurch insbesondere eine Gießoberfläche mit einer ausgezeichneten Glätte und eine dünne Schicht der umgekehrten Segregation vorteilhaft erhalten wird. In den obengenannten Erfindungen sind die Verfahrens bedingungen, um einen erwarteten Effekt zu erreichen, in bezug auf das Wechselverhältnis und die Bereiche der drei Faktoren beschrieben, und zwar der Gasflußgeschwindigkeit, der Fließgeschwindigkeit des Schmieröles und dem Niveau der Schmelze in dem Aufnahmebehälter für die Schmelze. Entsprechend der von der Anmelderin durch geführten Untersuchungen wurde beobachtet, daß die oben genannten Erfindungen am geeignetesten für das Strang gießen von Barren mit mittlerer und geringer Größe sind und in der Lage sind, ausgezeichnete Barren ständig herzustellen, aber es ist schwierig einen erwarteten Effekt für das Stranggießen von Barren großer Größe mit einem großen Querschnitt und Blechplatten zur Verwendung beim Walzen zu erhalten.

Das zweite Verfahren ist die Gasdruck-Übertragung in einer abgetrennten Kammer einer Form.

Das heißt, wie es in US-Patent Nr. 35 33 462 und der japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 54-1 32 430 beschrieben ist, es wird ein Stranggießen vom Typ der Gasdruck-Übertragung beschrieben, worin eine Eingußbuchse konzentrisch an dem oberen Abschnitt der inneren Umfangsoberfläche der zwangsgekühlten Form vor gesehen ist, ein Gasdruck auf die Gießspiegeloberfläche des Gießmetalles angewendet wird, das in eine getrennte Kammer eintritt, die durch die innere Umfangsoberfläche der Form und die äußere Umfangsoberfläche der Einguß buchse gebildet wird und wodurch die axiale Kontaktlänge der Schmelze mit der Form unabhängig von der Veränderung der Menge des Gießmetalles innerhalb der Form eingestellt wird. In dem Verfahren dieser Erfindung wird die Verringerung der obengenannten Kontaktlänge durch die Anwendung eines Gasdruckes so erwartet, daß, selbst für Barren großer Größe, und zwar von einem Durchmesser von 35,56 cm oder mehr und für Platten, und zwar mit einem Querschnitt von etwa 200 cm² oder mehr, eine Verbesserung der Gießhaut erreicht wird. Zusätzlich drückten die obengenannten Erfindungen als einstellbare Faktoren beim Stranggießen von Nichteisenmetall unter Verwendung einer senkrechten Form die Temperatur des Gießmetalles, die Geschwindigkeit des Gießmetallflusses, die Geschwindigkeit des Kühlwasserflusses, die Gieß geschwindigkeit, das Niveau des Gießmetalles in der Form und die obengenannte Kontaktlänge aus und betrachteten es als besonderen Vorteil vom Standpunkt der Verbesserung der Gießhaut des Blockes, daß die Kontaktlänge unabhängig von anderen einstellbaren Faktoren umfassend eingestellt werden kann. In dieser Erfindung ist als ein Verfahren zur Optimierung der Anwendungsbedingung des Gasdruckes ein sogenanntes Zurückbeschickungsverfahren (feed-back method) gezeigt, worin die optimale Bedingung des Gasdruckes entsprechend der Qualität der Blöcke gebunden wurde, die durch das Gießen gebildet wurden. Es wurde jedoch entsprechend der Untersuchung durch die Anmelder und andere beobachtet, daß es für das stabile Auftreten einer erwarteten Wirkung schwierig ist, sogar durch Kombination der obengenannten einstellbaren Faktoren. Folglich wurde gefunden, daß ein hydrostatischer Druck usw. der Schmelze, aufgebracht durch einen Gas druck auf den Abschnitt der Schmelze mit Kontakt mit der zwangsgekühlten Form, auch stark wirksam ist, genauso wie die Kontaktlänge zwischen der zwangsgekühlten Form und der Schmelze. Es sind Probleme eingeschlossen, d. h. die manuelle Hilfe für die Regelung ist notwendig, ins besondere für die Realisierung der vorübergehend optimierten Regelung für die Schwankung der Gießbedingung und für den Gießbeginn oder das Ende ist die Automatisierung schwierig, und Blöcke mit einer guten Gießhaut werden nicht ständig erhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Strang gießen von Nichteisenmetall vom Typ der Gasdruckübertragung, wie es oben genannt ist, wobei eine Verringerung der axialen Kontaktlänge des Gießmetalles mit einer zwangs gekühlten Form direkt beobachtet werden kann. Insbe sondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, worin die Blöcke eine glatte Gießhaut und eine ausgezeichnete Oberflächenschicht struktur beim Stranggießen von Barren großer Größe und Platten für Walzzwecke haben.

In verschiedenen Untersuchungen des Stranggießens vom Gasdruck-Übertragungstyp fanden die Anmelder, daß, wenn Licht auf die äußere Umfangsoberfläche eines Barrens gerichtet wird, der nach unten von einer offenen Form herausgezogen wird, ein Lichtschwund über der Form von der inneren Oberfläche der Form gerade über der äußeren Oberfläche des Blockes, auf die so Licht gerichtet ist, beobachtet wird, und die Intensität des so geschwundenen Lichtes ist ein Barometer, das den Grad des Kontaktes (Kontaktlänge, Kontaktdruck usw.) des Gießmetalles mit einer inneren Oberfläche der Form anzeigt. Dann wurde, um dieses Phänomen weiter zu bestätigen, eine Licht quelle mit verschiedener Intensität unter der offenen Form und seitlich zu dem Block vorgesehen, Licht aus der Lichtquelle wurde auf die äußere Umfangsoberfläche des Blockes gerichtet, ein Lichtsensor wurde von oben auf eine innere Oberfläche der Form orientiert, wobei die innere Oberfläche gerade über der äußeren Oberfläche war, auf die so Licht gerichtet war. So beobachtete die Anmelderin das Verhältnis zwischen der erreichten Menge des Lichtschwundes nach unten, dem Grad der Gasdruck anwendung und der Qualität (Gießhaut, Oberflächenschicht struktur) des so erhaltenen Blockes. Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß die Gasdruck-Übertragung einen aus reichenden Effekt hat und das Gießmetall virtuell nicht in Kontakt mit der inneren Oberfläche einer Form kommt, wenn ein Block von ausgezeichneter Qualität beobachtet wurde. Wenn der Effekt der Gasdruck-Übertragung unzu reichend war, wurde nämlich Licht von der Lichtquelle schwach oder überhaupt nicht beobachtet.

Die vorliegende Erfindung basiert auf den obengenannten Erkenntnissen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Stranggießen eines Nichteisenmetalles, worin der Gas druck auf einen Umfangsabschnitt des Gießmetalles übertragen wird, der in Kontakt mit einer seitlichen Innenwand einer offenen Form steht, und wodurch dieser zwangsgekühlt wird, welches sich dadurch auszeichnet, daß eine Lichtquelle unter der offenen Form und seitlich zu einem Block angeordnet ist und wobei die Lichtmenge welche das Photometer ober halb des Umfangsabschnittes erreicht und mittels des Photo meters nachgewiesen wird, die Gaseinströmung in die Kammer und damit die Übertragung des Gasdruckes reguliert. Besondere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Beim Stranggießen, worin Gasdruck auf einen peripheren Abschnitt des Gießmetalles innerhalb einer planmäßig gekühlten offenen Form übertragen wird, ist ein Raum, der durch die Gasübertragung gebildet wird, nicht gasdicht. Entsprechend der bereits genannten japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 54-42 847 ist es bekannt, daß das kontinuierliche Eingeben eines Gases bei einer bestimmten Fließgeschwindigkeit in den oberen Raum not wendig ist, um einen konstanten Gasdruck in dem oberen Raum aufrechtzuerhalten. Dieses Phänomen wurde so erklärt, daß die Schmelze durch Kontakt mit einer inneren Oberfläche einer zwangsgekühlten Form schnell gekühlt wird, ein dünner verfestigter Mantel an der äußeren Oberfläche der Schmelze mit einer gleichzeitigen Ent stehung einer Verfestigungskontraktion gebildet wird, welche bewirkt, daß sich der verfestigte Mantel von der inneren Oberfläche der Form abtrennt und Gas nach unten durch den (die) so geformten sehr kleinen Spalt(en) an der in Kontakt stehenden Grenzfläche zwischen der inneren Oberfläche der Form und dem verfestigten Mantel ausfließt.

Die Anmelderin hat gefunden, daß unter einer Gieß bedingung, die bevorzugte Ergebnisse bringt, die Schmelze nahe der inneren Oberfläche der Form ist, aber sie scheint aus optischer Beobachtung nicht in Kontakt damit zu sein. Nachdem der notwendige Druck zu einem Gasdruck- Übertragungsraum zugegeben ist, entlädt sich darüber hinaus übermäßig Gas nach unten durch den sehr kleinen Spalt zwischen der inneren Wand der Form und dem ver festigten Mantel (in Form eines Filmes) an der äußeren Oberfläche der Schmelze. In diesem Falle wurde auch beobachtet, daß der Spalt beträchtlich einheitlich entlang der Umfangsrichtung der Form gebildet wird.

In der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der Photo meter, die zur Messung der Lichtmenge vorgesehen sind, die die separate Kammer für den Gaseinfluß erreicht, eins oder eine beliebige Anzahl an beliebigen Positionen in der Umfangsrichtung der Form sowohl für einen zylin drischen Barren als auch eine prismatische Platte. Für Platten ist es bevorzugt, ein Photometer an der breiten Seite vorzusehen, und es ist noch bevorzugter, ein Photometer an jeder der breiten und schmalen Seiten vor zusehen. Die Größe der Fenster für die Photometer ist nicht besonders begrenzt, wenn es ausreichend fähig ist, das Licht von der Lichtquelle aufzuzeigen und die Leuchtkraft zu messen. Da das Licht von der Lichtquelle in einer Abbildungsbox als ein Dunkel/Hell-Kontrast in einer Bogen- oder Linienform aufgezeigt ist, ist, wenn eine Lichtquelle vorgesehen ist, die Größe des Fensters so bestimmt, daß der bogen- oder linien geformte Lichtstrahl quer durch das Bildfeld des Fensters usw. verläuft.

Die Lichtquelle der vorliegenden Erfindung ist unterhalb der Unterseite einer offenen Form und benachbart zu dem Block angeordnet. Die Abstände von der offenen Form und dem Block zur Lichtquelle können nicht exakt ausgewählt sein, da eine Streuung möglicherweise das Licht zu dem abgedichteten Fenster leitet. Zusätzlich können als Art der Lichtquelle der vorliegenden Erfindung bekannte Licht emittierende Einrichtungen, die eine sichtbare Strahlung, eine ultraviolette Strahlung usw. emittieren, verwendet werden.

Als Verfahren zur erfindungsgemäßen Regelung des Effektes der Gasdruck-Übertragung wird im allgemeinen ein Verfahren durchgeführt, indem die Gießfaktoren geregelt sind, um die Leuchtkraft innerhalb eines bestimmten Bereiches beizubehalten. Die obere Grenze der Leuchtkraft wird so bestimmt, daß das Gießmetall durch den verfestigten Mantel in einer bestimmten Form gehalten wird, d. h. es gibt eine geringe Gefahr des Auftretens von Aufbrüchen.

Weiterhin können als erfindungsgemäße Regelungsverfahren verschiedene Arten von Verfahren angewendet werden, die allgemein in der Regeltechnik bekannt sind. Zum Beispiel kann die Regelung so durchgeführt werden, daß das Integral der Leuchtkraft mit der Zeit im Bereich von den oberen zu den unteren Grenzen ist.

Darüber hinaus sind die Lichtintensitäten der Licht quelle bei verschiedenen Niveaus festgesetzt, und ver schiedene Niveaus sind geeignet ausgewählt, entsprechend der Zeitfolge, der Gießfolge usw., so daß die Bedingung der Grenzfläche zwischen der Form und dem Gießmetall direkt aufgezeigt werden kann.

Wenn die Metallart und die Blockgröße gegeben sind, sind die üblichen Gießfaktoren, und zwar die Gasflußgeschwindigkeit, die Viskosität und die Menge des zugeführten Schmieröles, die Fallgeschwindigkeit des Blockes (Gieß geschwindigkeit) und die Mengen des primären (in der zwangsgekühlten Form) und sekundären (die direkte Wasser einspritzung außerhalb und unterhalb der Form) Kühl wassers der Regelung als Betriebsfaktoren zur Regelung der obengenannten Leuchtkraft unterzogen, die innerhalb des bestimmten Bereiches sein muß. Zusätzlich ist es im stationären Verfahren des Stranggießens vom Gasdruck- Übertragungstyp am korrektesten, nur die Menge des Gas flusses als variablen Verfahrensfaktor zu nehmen und die Optimalwerte der anderen Faktoren vorzugeben. Da die Regelbarkeit des Gießens ausgezeichnet ist, wenn z. B. die Lichtmenge (die Leuchtkraft) annähernd an die untere Grenze kommt oder diese übersteigt, wird in diesem Falle bewirkt, daß die Gasflußgeschwindigkeit sich erhöht und dadurch das Gießmetall wieder ausreichend von der Innen wandoberfläche der Form abgetrennt wird, und folglich wird der optimale Gasübertragungseffekt erhalten.

Entsprechend dem obengenannten erfindungsgemäßen Verfahren kann die Grenzflächenbedingung zwischen der Form und dem Gießmetall direkt virtuell aufgezeigt werden, was zur Erzeugung von Blöcken mit einer guten Gießhaut bei einer höheren Stabilität und Reproduzierbarkeit führt, im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren des Stranggießens vom Gasdruck-Übertragungstyp. Es wurde bisher angenommen, daß eine Milderung des Abschreck effektes der Form bevorzugt ist, um einen Block mit einer guten Gießhaut zu erzielen. Es gab jedoch bisher keine geeignete Einrichtung zur Regelung, und eine merkliche Milderung des Abschreckeffektes enthielt die Gefahr, daß das Gießen selbst nicht durchführbar wurde.

Die vorliegende Erfindung hilft der Beschränkung in diesem Punkt völlig ab und ermöglicht die Unterdrückung des Abschreckeffektes der Form soweit wie möglich durch Regelung des Stranggießens, sogar für ein Verfahren, bei dem die Gießbedingungen augenblicklich variieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt des Haupt abschnittes eines Vorrichtungstypes zum Stranggießen, der verwendet werden kann, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, mit einem Blockdiagramm seiner Regelvorrichtung;

Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt des Hauptteiles eines anderen Vorrichtungstypes zum Stranggießen, der verwendet werden kann, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, mit einem Blockdiagramm seiner Regel vorrichtung;

Fig. 3 und 4 sind Mikrophotographien der Strukturen gerade unter den Oberflächen für Blöcke der Legierung 2217 (AA-Standard) von Beispiel 1 bzw. Vergleichs beispiel 1 und

Fig. 5 und 6 sind Mikrophotographien der Strukturen gerade unter den Oberflächen für Blöcke der Legierung 5182 (AA-Standard) von Beispiel 3 bzw. Vergleichs beispiel 3;

Fig. 7, 8, 9 und 10 sind Photographien, die die Gießhaut für Blöcke von Beispiel 1, Vergleichsbeispiel 1, Beispiel 3 bzw. Vergleichsbeispiel 3 zeigen.

Unten wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert unter bezug auf die Fig. beschrieben, die ein Gießverfahren unter Verwendung einer Stranggieß vorrichtung des obengenannten zweiten Typs mit einer abgetrennten Kammer, die durch eine Eingußbuchse gebildet wird, zeigt.

Fig. 1 ist 1 das Gießmetall, das (primär) durch Kühl wasser 16 in einer offenen Form 3 zwangsgekühlt wird, und dann durch direkte Wassereinspritzung (sekundäres Kühlen) 26 außerhalb und unter der Form gekühlt wird und in einen Block 2 geformt wird, der dann von der offenen Form 3 bei einer optimalen Gießgeschwindigkeit fällt, die durch die Wirksamkeit und Produktqualität bestimmt ist. Um eine separate Kammer 17 zur Durchführung des Stranggießens vom Gasdruck-Übertragungstyp zu bilden, wird eine Eingußbuchse 4 an die offene Form 3 befestigt, so daß die abgetrennte Kammer konzentrisch für Barren gießen oder mit einem quadratischen Profil für Platten gießen geformt ist.

Schmieröleinlässe 23, über die Schmieröl eingegeben wird, sind durch Bohren der offenen Form 3 vorgesehen. Eine Anzahl von Schlitzen 18, die ermöglichen, daß das Schmieröl in die abgetrennte Kammer 17 fließt, sind radial an dem oberen Abschnitt der offenen Form 3 gebildet (Fig. 1 zeigt nur einen Schlitz 18). Bezugsziffer 19 A ist ein Dichtungsring, der den Schlitz 18 unter flüssigkeitsdichter Bedingung hält. Um Gas in die oben genannte abgetrennte Kammer 17 einzugeben, ist ein Gas einlaß 20 durch Bohren an einem Abschnitt der Einguß buchse 4 vorgesehen. Um den Schmierölausfluß aus dem Schlitz 18 zu homogenisieren und zu verhindern, daß ein Beobachtungsloch 15 in das Schmieröl getaucht wird, ist ein Abstandsstück 26 zwischen der Eingußbuchse 4 und der oberen Oberfläche der Form 3 vorgesehen. 19 B ist ein Dichtungsring, der die abgetrennte Kammer unter gasdichter Bedingung hält. Auf der anderen Seite ist eine Lichtquelle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens an dem sekundär gekühlten Bereich angeordnet, das durch Kühlwassereinspritzung 21 gekühlt ist, und an eine Stromquelle mit konstant oder variabel gesetzter Spannung angeschlossen. Licht in Form eines Schlitzes oder Bandes aus der Lichtquelle 13, das durch die Grenzfläche Form/Schmelze 24 passiert und die abge trennte Kammer 17 erreicht, wird durch ein Photometer 6 aufgezeigt, das Funktionen zur Aufnahme von Licht und zur Messung dessen Leuchtkraft hat. Ein Beobachtungsloch 15 ist an einem Abschnitt der Eingußbuchse 4 gebildet. Genau oberhalb des Loches 15 ist eine Abdeckung 25 an die Eingußbuchse 4 befestigt, um die abgetrennte Kammer 17 unter gasdichter Bedingung zu halten. Um das Photometer 6 vor direktem Ausgesetztsein gegenüber Strahlungswärme von der Oberfläche der Schmelze in der abgetrennten Kammer 17 zu schützen, kann ein wärme beständiges Glas usw. zwischen der abgetrennten Kammer 17 und dem Photometer 6 vorgesehen sein.

Ein erfindungsgemäßes Regelverfahren kann leicht durch geführt werden, indem die obengenannten Bauteile der Vorrichtung zum Stranggießen mit geeigneten Regelein richtungen kombiniert werden, und zwar einem Gerät zum Messen der plötzlichen und integralen Werte der Leucht intensität, einem Zeitgeber zum Festsetzen der Zeit, einem Gerät zum Festsetzen des Standards oder der oberen/unteren Werte der Leuchtkraft in bezug auf die Gießfaktoren, einem Gerät zum Vergleich der gemessenen Werte mit vorgegebenen Werten, ein Betriebsregelgerät zur Veränderung der Gießfaktoren (Menge des Gasein flusses der Menge der gegossenen Schmelze usw.), wenn ein Vergleichswert einen bestimmten Wert erreicht, einem Auswertungskreis zur Speicherung der Anzahl und Art der Operationen, einem Kreis zur Kontrolle und Anzeige der Anfangs- und Endzeiten des Gießens und zur Veränderung der vorgegebenen Werte und anderen Einrichtungen, Kreisen, Geräten usw., die im allgemeinen oder in der Regelung des Stranggießens bekannt sind.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist 7 eine Anzeigevorrichtung für Gasflußgeschwindigkeit und Gasdruck, 8 ein Regelventil für die Gasflußgeschwindigkeit, 9 ein elektromagnetisches Ventil zum Abschalten des Gasflusses, das mit einer nichtgezeigten Gaszufuhr quelle verbunden ist und den Gasfluß zu Gießbeginn, Ende oder bei Notfall abschaltet, 10 ist eine Regel vorrichtung für die Fließgeschwindigkeit des Schmier mittels, 11 ist ein elektromagnetisches Ventil zum Abschalten des Schmiermittelflusses, das mit einer nicht gezeigten Schmiermittelzufuhrquelle verbunden ist, und den Schmiermittelfluß bei Gießbeginn, Ende oder bei Notfall abschaltet, und 12 ist eine Regelvorrichtung für die Lichtmenge. Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen, insbesondere beim stationären Gießen, durchgeführt, indem die Leuchtkraft als Regelfaktor und die Gasflußgeschwindigkeit als Betriebsfaktor genommen wird, und das Regelventil 8 für die Gasflußgeschwindigkeit wird zur Regelung durch die Regelvorrichtung 12 der Lichtmenge geöffnet und geschlossen. Weiterhin ermöglicht folglich die Beobachtung des Gasdruckes, die gleichzeitig mit der obengenannten Einstellung erfolgt, die Regelung der Leuchtkraft, das Gießen selbst muß unmittelbar durch Kontrolle oder Anzeige einer unge wöhnlichen Gießbedingung des kompletten Verlustes des Effektes der Gasdruck-Übertragung gestoppt werden.

Die vorliegende Erfindung zeigt auch einen ausge zeichneten Effekt auf den vorher genannten ersten Typ, und zwar das Blockaufsatz-Stranggießen unter Verwendung der Gasdruck-Übertragung. Es wird nun eine in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform beschrieben.

In Fig. 2 ist 27 ein Aufnahmebehälter für die Schmelze (Blockaufsatz), hergestellt aus wärmeisolierendem Material, der an einen oberen Abschnitt einer Form 3 befestigt ist, die durch Kühlwasser 16 gekühlt wird. Innerhalb und unterhalb des Behälters zur Aufnahme der Schmelze zieht sich eine Eingußbuchse 5 nach unten und ist innerhalb der Form einstückig gebildet, mit einem Spalt an der inneren Oberfläche der Form 3, um eine abgetrennte Kammer 17 zu bilden. Zwei Löcher sind vor gesehen, senkrecht und nach unten den Aufnahmebehälter für die Schmelze durchbohrend und in Verbindung mit der abgetrennten Kammer 17, ein Loch ist ein zylindrischer Körper 28, der ein Photometer an seiner Unterseite ein schließt, und das andere ist ein Einlaßrohr 23 zum Ein lassen von Gas in die abgetrennte Kammer 17. Das Photo meter 6 ist so vorgesehen, daß es auf einen Abschnitt gerade über der inneren Oberfläche der Form innerhalb der abgetrennten Kammer 17 gerichtet ist, wie es in der Figur gezeigt ist. Der zylindrische Körper 28 und das Einlaßrohr 23 sind aus Metall oder Keramik gemacht.

Die rechte Hälfte der Fig. 2 zeigt einen senkrechten Abschnitt eines Schmelzeinlaßabschnittes vom Blockaufsatz. Die Schmelze, die über eine Schmelzgießleitung 31 eingelassen wird, fließt über einen Schmelzeinlaßabschnitt 33 eines Aufnahmebehälters für Schmelze durch die Innen seite einer Eingußbuchse 5 in die Form 3 und füllt die Innenseite der Form. Die Höhe der Oberfläche der Schmelze in der abgetrennten Kammer 17 wird durch den Druck des eingegebenen Gases unter Druck gesetzt. Das eingegebene Gas stellt die Höhe der Oberfläche der Schmelze in der abgetrennten Kammer 17 ein, wo der Über schuß des Gases von einem sehr kleinen Spalt zwischen der Innenwand der Form und dem verfestigten Mantel der Schmelze nach unten ausströmt.

Kühlwasser für die Form fließt über 32, kühlt die Form und wird dann das sekundäre Kühlwasser, welches aus einem Schlitz an dem unteren Abschnitt der Form direkt auf die äußere Oberfläche des verfestigten Metalles strömt, wodurch sie gekühlt wird.

Die Konstruktionen und Funktionen, verschieden von den obengenannten, sind die gleichen im Falle der vorher genannten Fig. 1. Nachfolgend werden nun die Beispiele entsprechend der vorliegenden Erfindung auf der Basis der obengenannten ersten und zweiten Typen beschrieben.

Beispiel 1

In der in Fig. 1 gezeigten Gießvorrichtung wurde eine Projektionslampe vom Reflektortyp mit einer Leuchtkraft von 6000 cd (Candela) als Lichtquelle 13 verwendet, die die Oberfläche eines gegossenen Stückes während des Gießens bestrahlte. Eine Photodiode (Ando Electric Co. Type AQ-1976) wurde als Photometer 6 verwendet, das das Licht, das durch die abgetrennte Kammer dringt, empfängt. Diese Photodiode ist durch eine effektive Lichtaufnahmefläche von etwa 18 mm Durchmesser, einen sensiblen Wellenlängenbereich von 450 bis 1100 nm, eine Standardwellenlänge von 633 nm und ein Lichtempfangs leistungsbereich von 10 nW bis 10 mW (für Standard- Wellenlänge) usw. gekennzeichnet.

Ein Licht-Leistungsmesser vom gleichen Hersteller (Typ AQ-1135) wurde als Meßinstrument für die Lichtleistung verwendet, durch das die absolute Leistung des Lichtes gemessen wurde. Darüber hinaus wurde der Ausgangswert der Photodiode mit dem Regelsystem für die Gasfluß geschwindigkeit und die Schmiermittelfließgeschwindigkeit verbunden.

Unter Verwendung dieser Vorrichtungen wurde eine Al- Legierung 2017 (AA-Standard) unter den folgenden Gieß bedingungen gegossen:

Barrengröße:
35,56 cm Durchmesser
Spalt zwischen der offenen Form 3 und der Eingußbuchse 4:	40 mm
Gießgeschwindigkeit:	50 mm/min
Gasflußgeschwindigkeit:	2,5 l/min (Bezugswert)
Gasdruck:	etwa 500 Pa (Bezugswert)
und @	Schmierölfließgeschwindigkeit:	10 cm³/min (konstant)

Im obengenannten stationären Gießen, in dem das Gas beständig an den Bezugswerten fließt, wurde das Licht aus der Lichtquelle nahezu immer angezeigt, in der der Durchschnitt der auftreffenden Lichtmenge in das Photometer 6 µW betrug.

Danach wurde die Gasflußgeschwindigkeit verändert, so daß der integrale Wert der Lichtmenge für 10 s bei einem Bezugswert von 60 µW × s gehalten wurde. Danach wurde das Gießen beständig fortgesetzt, ohne Rücksicht auf die sich verändernden Gießbedingungen, wie die Schwankung der Schmelzoberfläche, der Temperatur der gegossenen Schmelze usw. Der Block, der durch dieses Regelverfahren erhalten wurde, war so ausgezeichnet entlang der gesamten Länge von 6 m, so daß die Gießhaut glatt war und keine Defekte enthielt. Dies ist in Fig. 7 gezeigt. Zusätzlich ist bezüglich der Mikrostruktur gerade unter der Gießhaut eine Mikrophotographie bei einer Vergrößerung von 130 in Fig. 3 gezeigt. Die durchschnittliche Dicke der Segregationsschicht gerade unter der Gießhaut ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Dicke der Segregations schicht war gleich 90 µm.

Wenn jedoch der Bezugswert der auftreffenden Lichtmenge auf 45 µW · s festgesetzt wurde, wurde die durchschnittliche Gasfließgeschwindigkeit 1,5 l/min und der Gasdruck wurde 300 Pa. Dies resultierte in einer Gießhaut mit verschmolzener Durchdringung mit konvexer Form eines Rohrstranges. Wenn auf der anderen Seite der Bezugswert der auftreffenden Lichtmenge auf 75 µW × s festgesetzt wurde, wurde das Gas, das in der abgetrennten Kammer gesammelt wurde, kontinuierlich um das untere Ende der Eingußbuchse herumgeblasen, in die Schmelze in der Form. Dies bewirkte starke Schwankungen in der Gas flußgeschwindigkeit um 3,5 l/min und dem Gasdruck um 700 Pa. Schließlich brach der verfestigte Mantel durch, mit dem Ergebnis, daß es schwer wurde, das Gießen fortzusetzen.

Vergleichsbeispiel 1

Die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel 1 wurde verwendet, außer daß die Lichtquelle 13 und das Photometer 6 nicht betrieben wurden. Die gleiche Legierung 2017 (AA- Standard) wie in Beispiel 1 wurde entsprechend den Betriebseinrichtungen, die in der bereits genannten japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 54-1 32 430 beschrieben wird, und unter den folgenden Gießbedingungen gegossen:

Barrengröße:
35,56 cm Durchmesser
Spalt zwischen der offenen Form 3 und der Eingußbuchse 4:	50 mm
Gießgeschwindigkeit:	50 mm/min
Gasflußgeschwindigkeit:	3,0 l/min (Bezugswert)
und @	Schmierölfließgeschwindigkeit:	20 cm³/min

Wenn die obengenannte Gasflußgeschwindigkeit verringert wurde, verfestigte sich die Schmelze, die in die Einguß buchse eintrat, mit dem Ergebnis, daß das Gießen beendet werden mußte. Wenn die Gasflußgeschwindigkeit über den obengenannten Wert erhöht wurde, drang das Gas entlang der Unterseite der Eingußbuchse und blies kräftig in die Schmelze in der Form, und darüber hinaus spritzte die Schmelze aus der Form heraus. Gleichzeitig verfestigte sich die Schmelze in der abgetrennten Kammer zwischen den Schlitzen und der Form mit dem Ergebnis, daß es unmöglich wurde, das Gießen fortzusetzen.

Bezüglich des so erhaltenen Blockes hatte die Gießhaut eine geringwertige Glätte, wie in Fig. 8 gezeigt, die Oberflächenschichtstruktur war wie in Fig. 4 gezeigt, die Segregationsschicht war so dick wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, und folglich war die Qualität des Blockes geringwertig, im Vergleich zu dem nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 2

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung und die gleiche Lichtquelle 13 und das Photometer 6 wie in Beispiel 1 wurden verwendet. Eine Al-Legierung 7075 (AA-Standard) wurde unter den folgenden Gießbedingungen gegossen:

Barrengröße:
35,56 cm Durchmesser
Spalt zwischen der offenen Form 3 und der Eingußbuchse 4:	50 mm
Gießgeschwindigkeit:	70 mm/min
Gasflußgeschwindigkeit:	3,5 l/min (Bezugswert)
Gasdruck:	etwa 650 Pa (Bezugswert)
und @	Schmierölflußgeschwindigkeit:	20 cm³/min (konstant)

In dem obengenannten stationären Gießen, in dem das Gas beständig zu den Bezugswerten floß, wurde immer Licht von der Lichtquelle aufgezeichnet, wobei der Durchschnitt der aufgetroffenen Lichtmenge in dem Photometer 6,5 µW betrug. Dann wurde die Gasflußgeschwindigkeit verändert, so daß der integrale Wert der Lichtmenge für 10 s bei einem Bezugswert von 60 µW × s gehalten wurde. Danach wurde das Gießen beständig fortgesetzt, ohne Rücksicht auf die Veränderung der Gießbedingungen, wie die Schwankung der Oberfläche der Schmelze, der Temperatur der gegossenen Schmelze usw. Der durch dieses Regelverfahren erhaltene Block war ausgezeichnet, und die Gießhaut war glatt und enthielt keine Defekte. Die durchschnittliche Dicke der Segregationsschicht gerade unter der Gießhaut war gleich 80 µm (Tabelle 1).

Wenn jedoch der Bezugswert der aufgetroffenen Lichtmenge bei 45 µW × s festgesetzt wurde, betrug die durch schnittliche Gasflußgeschwindigkeit 1,6 l/m, und der Gasdruck betrug 300 Pa. Dies resultierte in einer Gieß haut mit geschmolzener Durchdringung, mit der konvexen Form eines Rohrstranges. Wenn auf der anderen Seite der Bezugswert der auftreffenden Lichtmenge bei 75 µW × s festgesetzt wurde, wurde das Gas, das in der abgetrennten Kammer angesammelt wurde, kontinuierlich um die Unterseite der Eingußbuchse herum in die Schmelze in der Form herausgeblasen. Dies bewirkte starke Schwankungen in der Gasflußgeschwindigkeit um 4,5 l/min und dem Gasdruck um 850 Pa. Abschließend brach der verfestigte Mantel auf, mit dem Ergebnis, daß es schwer wurde, das Gießen fortzusetzen.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Legierung 7075 (AA-Standard) wurde entsprechend dem gleichen Verfahren wie im Vergleichsbeispiel 1 gegossen. Die Gießbedingungen waren ebenfalls die gleichen wie im Vergleichsbeispiel 1. Die Instabilität der Verfahrens bedingungen während des Gießens war ähnlich jenen im Ver gleichsbeispiel 1. Die Gießhaut des erhaltenen Blockes war unbefriedigend, da es viele Hohlräume und Konvexitäten auf der Haut gab. Die Segregationsschicht war augenscheinlich geringwertig im Vergleich zu der von Beispiel 2, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist.

Beispiel 3

Eine Al-Legierung 5056 (AA-Standard) wurde in eine Platte mit einer Dicke 350 mm und einer Breite von 700 mm für Walzzwecke und Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Gießvorrichtung gegossen. Die Lichtquelle 13 und das Photometer 6 waren die gleichen, wie sie in den Beispielen 1 und 2 verwendet wurden. Zwei Punkte wurden als Regelpunkte an den Regelabschnitten der breiten und der schmalen Seiten ausgewählt, an die die Lichtquelle 13 bzw. das Photometer 6 gesetzt wurden.

Die Gießbedingungen waren wie folgt:

Spalt zwischen der offenen Form 3 und der Eingußbuchse 5:\|50 mm
Gießgeschwindigkeit:	60 mm/min
Gasflußgeschwindigkeit:	6 l/min (Bezugswert)
Gasdruck:	2,5 kPa (Bezugswert)
und @	Schmierölflußgeschwindigkeit:	30 cm²/min (konstant)

Einstellung der Photometer:

eins an den zentralen Abschnitt entsprechend der breiten Seite,
eins an den zentralen Abschnitt entsprechend der schmalen Seite und
eins an einem Abschnitt entsprechend der Ecke.

In dem obengenannten stationären Gießen, in dem das Gas beständig an den Bezugswerten strömte, wurde Licht von der Lichtquelle nahezu immer angezeigt, obwohl es nicht augenblicklich angezeigt wurde. In diesem Falle betrug die auftreffende Lichtmenge 5,5 µW für die breite Seite und 6 µW für die schmale Seite. Danach wurde die Regelung der Gasflußgeschwindigkeit verändert, so daß die integralen Werte der auftreffenden Lichtmengen für 10 s bei den Bezugswerten für die breite Seite von 55 µW × s und für die schmale Seite von 60 µW × s gehalten wurden. Als Ergebnis konnte das Gießen beständig fortgesetzt werden, ohne Rücksicht auf Veränderung der Gießbedingungen, wie Schwankung der Oberfläche der Schmelze, der Temperatur der gegossenen Schmelze, der Veränderung der Gießgeschwindigkeit mit der Veränderung der Gießlänge usw. Der durch dieses Regelverfahren erhaltene Block war ausgezeichnet entlang der gesamten Länge von 4,5 m, und die Gießhaut war glatt und enthielt keine Defekte. Die Gießhaut war auch an den Eckabschnitten glatt. Die Gießhaut einschließlich des Eckenabschnittes ist in Fig. 9 gezeigt. Zusätzlich ist bezüglich der Mikro struktur gerade unter der Gießhaut eine Mikrophotographie mit einer Vergrößerung in 130 in Fig. 5 gezeigt. Die durch schnittliche Dicke der Segregationsschicht gerade unter der Gießhaut ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Dicke der Segregationsschicht betrug 95 µm. Eine Platte für Walz zwecke mit einer ausgezeichneten Qualität wurde erhalten.

Wenn jedoch die Bezugswerte der aufgetroffenen Lichtmenge bei 40 bis 45 µW × s für die breite bzw. enge Seite festgesetzt wurden, betrug die durchschnittliche Gasflußgeschwindigkeit 3,5 l/min, und der Gasdruck betrug 1,5 kPa. Dies resultierte in einer Gießhaut mit einer Absonderungsoberfläche.

Wenn auf der anderen Seite die Bezugswerte der aufge troffenen Lichtmenge bei 70 bis 75 µW für die breite bzw. schmale Seite festgesetzt wurden, wurde das Gas, das in der abgetrennten Kammer gesammelt wurde, konti nuierlich um die Unterseite der Eingußbuchse in die Schmelze in der Form ausgeblasen. Dies bewirkte eine starke Schwankung in der Gasflußgeschwindigkeit um 8 l/min und dem Gasdruck um 3,3 kPa. Schließlich brach der verfestigte Mantel an dem Eckenabschnitt auf, mit dem Ergebnis, daß es schwer wurde, das Gießen fortzusetzen.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Legierung 5182 (AA-Standard), ähnlich der des oben genannten Beispieles, wurde in eine Platte für Walzzwecke mit derselben Größe wie oben entsprechend dem Blockauf satzgießverfahren vom Gasdruck-Übertragungstyp gegossen, wie es in der bereits genannten japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 54-42 847 beschrieben ist.

Die Gießbedingungen waren wie folgt:

Gießgeschwindigkeit:
60 mm/min
Gasflußgeschwindigkeit:	8 l/min
und @	Schmierölflußgeschwindigkeit:	40 cm³/min

Der so erhaltene Block zeigte eine sogenannte Absonderungs oberfläche entlang der gesamten Länge. Eine repräsentative Probe dieser Gießhaut ist in Fig. 10 gezeigt, und die Mikrostruktur der Oberflächenschicht ist in Fig. 6 gezeigt. Der Block war unbefriedigend, da die Segregations schicht beträchtlich dick ist im Vergleich mit dem obengenannten Beispiel 3, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist.

Tabelle 1

Durchschnittliche Dicke der Segregationsschicht an der Oberflächenschicht des Blockes

Möglichkeit der industriellen Nutzung

Es wird deutlich, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Barren von hoher Qualität und großer Größe (mehr als 14 inches Durchmesser) und eine Platte von großem Querschnitt (mehr als etwa 200 cm³) beständig mit einer gleichzeitig bemerkenswerten Abschwächung des Abschreckeffektes der Form geliefert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Stranggießen eines Nichteisenmetalles, worin der Gasdruck auf einen Umfangsabschnitt des Gieß metalles übertragen wird, der in Kontakt mit einer seit lichen Innenwand einer offenen Form steht, wodurch dieser zwangsgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (13) unter der offenen Form (3) und seitlich zu einem Block (2) angeordnet ist, wobei die Lichtmenge, welche das Photo meter (6) oberhalb des Umfangsabschnittes erreicht und mittels des Photometers (6) nachgewiesen wird, die Gas einströmung in Kammer (17) und damit die Übertragung des Gasdruckes reguliert.

2. Verfahren zum Stranggießen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgetrennte Kammer (17) mit einer Form, konzentrisch zur inneren Oberfläche der offenen Form (3) oder einer Form von quadratischem Profil, teilweise definiert durch die innere Oberfläche, vorgesehen ist.

3. Verfahren zum Stranggießen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgetrennte Kammer (17) durch einen Zwischenraum zwischen einer Eingußbuchse (5) und der inneren Oberfläche der offenen Form vorgesehen ist, wobei sich die Eingußbuchse nach unten unter einen überhängenden Abschnitt streckt, der durch ein inneres unteres Ende eines Aufnahmebehälters für Schmelze aus feuerfestem Material gebildet wird, der an dem oberen Abschnitt der offenen Form (3) vorgesehen ist und sich das innere untere Ende innerhalb der inneren Oberfläche der offenen Form (3) erstreckt.