DE767747C - Verfahren zum Herstellen von Bloecken und Barren in Metallformen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von Blöcken und Barren in Metallformen Bei der Verarbeitung von Blöcken und Barren aus Magnesium und Magnesiumlegierungen durch Verknetung machen. sich im Block enthaltene nichtmetallische Verunreinigungen bekanntlich in unerwünschter Weise bemerkbar, und man ist daher bestrebt, schon bei der Herstellung der Blöcke das Auftreten solcher Verunreinigungen nach Möglichkeit auszuschließen. Aber selbst bei wirksamer Anwendung der üblichen Verfahren zur Reinigung von Metallers und Legierungen im Schmelzfluß (Umschmelzen mit Flußmitteln, Abstehenlassen der Schmelze bzw. Absitzenlassen der in ihr suspendierten Verunreinigungen im Schmelz.- oder Gießtiegel) kann die Neubildung von nichtmetallischen Verunreinigungen, insbesondere vön Oxyden, beim übergießen des ,Metalls aus dem Reinigungstiegel in die Blockform nicht verhindert werden, und es werden daher in jedem Fall die sich hierbei bildenden Verunreinigungen von dem in der Form erstarrenden Metall mitteingeschlossen. Der Versuch, diese Neubildung von Verunreinigungen durch besondere Schutzmaßnahmen t@i@ßen unter Schutzgasen od. ä.) zu unterdrücken, führt bekanntlich, ganz abgesehen von der hiermit verbundenen vorr ichtungstechnisclien Erschwerung des Gießvorgangs. nur teilweise zum Erfolg.
• In Erkenntnis dieser Mängel der bisherigen Block- und Barrengußv°rfaliren bezweckt die Erfindung, die sich beim Übergießen des 1I;-talls aus dem Schmelz- oder Reinigungstiegel in dis Blockform bildenden oder in dem zu vergießenden -Metall ohnedies no#2Ii vorhandenen Verunreinigungen derart zu sammeln, daß sie von dem erstarrten Block leicht getrennt werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die gesamte in die Blockform eingegossene -,Metallmenge in der Blockform selbst vor ihrer endgültigen Erstarrung so lange bei einer Temperatur oberhalb dis Liquiduspunktes gehalten wird, bis die susp°iidierten nichtmetallischen Verunreinigungen sich abgesetzt haben.. Das Verfahren beruht auf der Beobachtung, daß selbst bei nur geringen Unterschieden im spezifischen Gewicht der Verunreinigungen und der -Metallschmelze die als Schwebestoffe in der Schmelze verteilten Verunreinigungen sich früher oder später absetzen. Erst wenn dieser Zustand erreicht ist, wird erfindungsgemäß durch entsprechende Wärmeentziehung der 1letallb1ock zum Erstarren gebracht, aus der Form entfernt und derjenige Teil des Blockes, in dem sich die Verunreinigung-eti gesainineIt haben. abgetrennt.
• Bei dem bisher üblichen Gießverfahren dagegen. bei dem ein planmäßiges Halten der 11etallsdimelze bei Temperaturen oberhalb ihres Liquiduspunktes in der Blockform nicht erfolgt, ist, wie durch zahlreiche Versuche festgestellt wurde, die Verweilzeit der Schmelze bis zur Erstarrung für eine wesentliche Anreicherung der die Schmelze verunreinigenden Schwebestoffe in einem bestimmten Teil der Blockform im allgemeinen nicht ausreichend. Überdies findet erfahrungsgemäld selbst bei Verwendung v orgewärmter Blockformen eine Erstarrung von Anteilen der Schmelze im unteren Teil der Form meist schon statt, während im oberen Teil der Form noch -Metall zugeführt wird; die in der Schmelze niedersinkenden Schwebestoffe gelangen also gar nicht bis auf den Boden der Blockform, sondern setzen sich auf den bereits erstarrten Teil des Blockes ab und werden dort von dem erstarrenden Metall eingeschlossen.
• Das Verfahren gemäß Erfindung kann sinngemäß auch dazu dienen, um metallische Verunreinigungen, die bei Temperaturen oberhalb des Liquiduspunktes des zu vergießenden Metalls bzw. der Metallegierung bereits erstarrt sind, aus der Metallschmelze abzuscheiden. Insbesondere erweist sich das Verfahren als vorteilhaft anwendbar bei ge-«-issen in Anwendung auf llagnesiumlegierungenentwickelten Reinigungsverfahren, bei denen metallische Reinigungsstoffe in dem von metallischen Verunreinigungen zu befriend:n -Metall zunächst durch Anwendung hoher Temperaturen in der zu reinigenden Metallschmelze in Lösung gebracht und anschließend durch Abkühlung als Primärkristalle aus ihr wieder ausgeschieden werden. wobei sie die zu entfernenden Verunreinigungen chemisch oder mechanisch binden und mitreißen (vgl. z. B. Patent 6o4 58o).
• Das Verfahren gemäß Erfindung kann sowohl derart durchgeführt werden, daß das Metall bei einer so hohen Temperatur, daß eine vorzeitige Erstarrung der Schmelze in der Blockform unterbleibt, in die letztere eingegossen und bei dieser Temperatur gehalten wird, als auch dadurch, daß das Gießen in der sonst üblich;n Weise vorgenommen wird, worauf dann durch nachträgliches Erhitzen der Blockform die gesamte in ihr enthaltene 1letallsclimelze auf die für das Absitzen der Verunreinigungen erforderliche Temperatur oberhalb d, -s Liquiduspunktes gebracht wird.
• In vielen Fällen ist es vorteilhaft, im Anschluß an das Halten bei Temperaturen oberhalb des Liquiduspunktes auch die Erstarrung des Blockes unter geregelten Temperaturbedingungen vorzunehmen, «-as in an sich bekannter Weise erfolgen kann.
• Das '-erfahren, das im vorstehenden in Anwendung auf Magnesiumlegierungen beschrieben wurde, ist sinngemäß auch für die Herstellung von Blöcken und Barren aus anderen Leichtmetall- sowie aus Schwermetalllegierungen anwendbar, wobei es für das Wesen der Erfindung natürlich gleichgültig ist. ob die Verunreinigungen sich am Boden des Blockes oder bei anderen Dicliteverliältnissen im Blockkopf ansammeln.
• Hiernach betrifft die vorliegende Erfindung also ein Verfahren zum Herstellen von Blöcken und Barren, insbesondere aus Magnesium und Magnesiumlegierungen, durch Gießen des Schmelzgutes in eine heizbare metallene Dauergießform und Abtrennen des verunreinigten Teiles des Blockes nach der Erstarrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in der Gießform vor ihrer endgültigen Erstarrung so lange auf Temperaturen oberhalb ihres Liquiduspunktes gehalten wird, bis die in ihr suspendierten `'erunreinigungen sich abgesetzt haben. Beispiele i. Eine Magnesiumlegierung mit 801o Aluminium und o,i5 % Mangan wurde in einem Tiegel in üblicher Weise mit einer verdickten Salzschmelze reinigend behandelt, anschließend auf die Gießtemperatur von etwa 700° abgekühlt und in Blockformen von 350 mm Durchmesser und iooo mm Höhe ohne besondere Vorsichtsmaßregeln vergossen.
• Die Blockformen wurden anschließend währen 15 Minuten mit Hilfe einer Heizvoirrichtung derart erwärmt, daß der gesamte Metallinhalt während einer Viertelstunde bei einer Temperatur zwischen 65o und 700° gehalten wurde. Im Anschluß wurden dann die Blöcke in üblicher Weise erstarren gelassen und aus den Formen entfernt. Die nichtmetallischen Verunreinigungen (Oxyde, Nitride, Sulfide) fanden sich in einer Zone am Boden des Blockes, die eine Höhe von etwa 30 mm aufwies, während der Rest des Blockes vollkommen frei von diesen. Verunreinigungen war. Die fragliche Zone wurde mit Hilfe einer Kreissäge abgetrennt und die die Verunreinigungen enthaltende Metallscheibe zusammen mit anderem Metall wieder eingeschmolzen. Die aus dem Hauptteil des Blockes durch Verknetung hergestellten Erzeugnisse wiesen keinerlei Fehler auf, die bei Gegenwart von Oxyden, N itriden und Suifiden sonst häufig beobachtet werden.
• 2. Eine Schmelze von Reinmagnesium wurde mit Hilfe der üblichen Flußmittel durchgewaschen und anschließend auf eine Temperatur von 85o° unter einer Flußmitteldecke überhitzt. Bei dieser Temperatur wuirde eine gewisse Menge Zirkonchlorid in die Schmelze eingeführt und mit ihr verrührt, wobei das Zirkonchlorid durch das anwesende Magnesium reduziert und das, gebildete Z.irkon..von dem Magnesium gelöst wurde. Anschließend wurde die Schmelze auf 780° abgekühlt, in Blockformen vergossen und in diesen bei 7oo° während einer halben Stunde gehalten. Während sich ein Teil des Zirkons durch die Abkühlung auf 78o° unter Mitreißen von geringen, in der Schmelze feinverteilten Eisenmengen bereits im Reinigungstieged abgesetzt hatte, schied sich nunmehr in der Blockform der Rest des Zirkons entsprechend der fortschreitenden Abkühlung aus der Schmelze aus und setzte sich während der Haltezeit ebenfalls zu Boden, wobei der Rest des in der Schmelze feinverteilten und sie verunreinigenden Eisens mitgerissen wurde. Gleichzeitig wurden auch die beim Übergießen der Schmelze in die Blockform neugebildeten Oxyde und N itride am Boden der Form ausgeschieden. Nach Beendigung der Haltezeit wurde dann entsprechend dem Beispiel i verfahren,, wobei sich in dem ab,-getrennten Teil, des, Blockes. neben Oxyden und Nitriden erhebliche Mengen vom. eisenhaltigem Zirkon fanden. Um Lunkerungen -und Seigerungen in Blöcken und Barren aus Aluminium und Aluminiumlegierungen zu vermeiden, ist schon vorgeschlagen worden, die Erstarrung der Blöcke und Barren derart zu regeln, daß die Füllung der Kokille innerhalb der Heizzone eines Gießmantels erfolgt, worauf die gefüllte Kokille der fortschreitenden Erstarrung entsprechend allmählich in die Kühlzone- des Gießmantels gesenkt wird. Da ein längeres Halten der Schmelze oberhalb ihres Liquiduspunktes bei dem bekannten Verfahren nicht vorgesehen ist, kann man hiernach keine oxyd-, sulfid- und nitridfreien Blöcke, wie bei dem vorliegenden Verfahren; erzielen.
• Bekannt ist ferner ein elektrisches Dreh-oder Mischgießverfah.ren, bei dem das flüssige Metall während des Gießens unter die Einwirkung eines elektrischen Drehfeldes gebracht wird, um eine gleichmäßige Struktur des feitigen Gusses zu- erzielen. Da bei einem solchen Verfahren das flüssige Metall durch die entstehenden, Induktionsströme in Bewegung versetzt wird, kann aber hiernach ein Absitzen von Verunreinigungen, wie Oxyden, Sulfiden und Nitriden, die als feine Schwebestoffe in der Schmelze verteilt sind, nicht erfolgen.
• Zur Erzeugung dichter Güsse aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen ist es schließlich bekannt, das Metall eine Zeitlang vor oder nach dem Vergießen, gegebenenfalls auch in der Gußform, auf die Entbindungstemperatur des Wasserstoffes zu bringen oder es auf ihr zu halten und so dem die Blasen verursachenden Wasserstoff Gelegenheit zu geben, aus dem Metall zu entweichen. Das Halten der Schmelze bei der Entbindungstemperatur des Wasserstoffes erfolgt hierbei aber nur eine kurze Zeit, die keineswegs zum Absitzen der feinverteilten Verunreinigungen von Oxyden, Nitriden. us.w. genügt, so daß eine völlige Freiheit von. diesen Verunreinigungen bei dem bekannten Verfahren nicht erzielt wird,.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Herstellen von Blöcken und Barren, insbesondere aus Magnesium und Magnesiumlegierungen, durch Gießen des Schmelzgutes in eine heizbare metallene Dauergießform und Abtrennen des verunreinigten Teiles des Blockes nach der Erstarrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in@ der Gießform vor ihrer endgültigen Erstarrung so lange auf Temperaturen oberhalb ihres Liquiduspunktes gehalten wird, bis die in ihr suspendierten Verunreinigungen sich abgesetzt haben. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 228 962, 3 0 7 225, 367 637, 4I6337. 438 501, 525 514 575 843. 6Q4 58o, 671 748; britische Patentschrift 1r. 117 519; Zeitschrift für Metallkunde. Bd. 14, S. 284; 1 922, S. 277; 1929, S. 271; Zeitschrift Aluminium. Bd. 1e, S.423.