DE817494C

DE817494C - Process for continuous casting of metal bars

Info

Publication number: DE817494C
Application number: DEW1201D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Kaestner
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1942-06-13
Filing date: 1942-06-13
Publication date: 1951-10-18

Description

Verfahren zum stetigen Gießen von Metallsträngen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stetigen Gießen von Metallsträngen aus Legierungen, die zur Bildung von Wärmerissen und Sehgerungen neigen.Method of Continuous Casting of Metal Strands The invention relates to a process for the continuous casting of metal strands from alloys that are used to form tend to be prone to heat cracks and sore eyes.

Bei den bekannten Vorschlägen zurr stetigen Gießen von Metallen, die zum Erfolg geführt haben, sind in den letzten Jähren zwei verschiedene Entwicklungsrichtungen zu erkennen, die sich im wesentlichen durch die Art des Wärmeentzuges. aus dem Gießgut unterscheiden. Bei der ersteren Entwicklungsrichtung wird eine verhältnismäßig lange gekühlte Gießform verwendet, in der das Gießgut, ehe es aus der Form austritt, völlig erstarrt. Der Wärmeentzug erfolgt hierbei im wesentlichen durch die Innnenwand der Gießform, d. h. also in einer senkrecht zur Achse des Stranges stehenden Richtung.In the known proposals for continuous casting of metals, the have led to success, have been two different directions of development in the last few years to recognize, which is essentially through the type of heat extraction. from the cast material differentiate. The former direction of development becomes a relatively long one Cooled casting mold used, in which the cast before it emerges from the mold, completely stiffens. The heat extraction takes place here essentially through the inner wall of the Casting mold, d. H. that is, in a direction perpendicular to the axis of the strand.

Der zweite Weg der Entwicklung ergab .sich aus der Absicht, die Wärmeabführung in einer Richtung parallel zur Achse des Stranges vorzunehmen. Zu diesem Zweck wurden verhältnismäßig kurze Gießformen eingeführt, in denen nur die Randzonen des Gießgutes erstarren, so daß der aus der Form austretende Strang aus einer erstarrten Randkruste mit noch flüssigem Kern besteht.The second way of development resulted from the intention to dissipate heat in a direction parallel to the axis of the strand. To this end were relatively short molds introduced in which only the edge zones of the cast material solidify, so that the strand emerging from the mold emerges from a solidified edge crust with a still liquid core.

Beide Verfahren, die ;sich also einerseits der langen und andererseits der kurzen Gießform bedienen, haben ihre Vor- und Nachteile. Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß bei der in der kurzen Gießform stattfindenden. Wärmeabführung in der Fortibewegutigs'richtung .,des -Stranges eine Erstarrung stattfindet, die gewissermaßen in übereinanderliegenden, waagerechten Schichten erfolgt. Werden also in dieser Weise Legierungen vergossen, die gewöhnlich zum -Seigern neigen, dann wird dem Gießgut keine Möglichkeit zurr Seigern 'gegeben und, der erstarrte Strang zeigt über seiften' ganzen Querschnitt keine oder nur geringe Konzentrationsunterschiede.Both procedures, that is, on the one hand the long one and on the other hand Using the short mold has its advantages and disadvantages. It is straightforward Obviously, that taking place in the short mold. Heat dissipation in the Fortibewegutigs'richtung., The strand a solidification takes place, which to a certain extent in superimposed, horizontal layers he follows. So if alloys are cast in this way, which are usually used for -sigging tend, then the cast material is not given a chance to seize and solidify Strand shows no or only slight differences in concentration over the entire cross section.

Bei Anwendung der langen Kokille dagegen, bei welcher der Wärmeentzug senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Stranges erfolgt, körinidn sich beim Gießen von Legierungen, die zum Seigern neigen, die beim sonst üblichen Gießen in unten geschlossenen Kokillen auftretenden Erscheinungen auch zeigen, nämlich merkbare Konzentrationsunterschiede zwischen den Randzonen und der Mitte, des Blockes. Natürlich kahrli man Maßnahmen vorsehen, durch die es gelingt, diese S-eigerung- herabzusetzen, grundsätzlich aber erscheint die eben angestellte Unterscheidung beider Verfahren als richtig.When using the long mold, on the other hand, where heat is extracted takes place perpendicular to the direction of movement of the strand, körinidn during casting of alloys that tend to segregate, those of the otherwise usual casting in the bottom closed molds also show appearances, namely noticeable Differences in concentration between the edge zones and the center, of the block. Naturally kahrli one should provide measures by means of which it is possible to reduce this tendency to in principle, however, the distinction just made between the two processes appears as correct.

Nun zeigt aber die kurze Kokille andererseits den Nachteil, daß sich durch die schroffe Abkühlung Spannungen. im erstarrten Strang ergeben können, die die Zugfestigkeit des Metalls übersteigen. Als Folge hiervon weist der erstarrte Strang Risse und Spalten auf, die ihn für die Weiterverwendung unbrauchbar machen. Diese Erscheinungen zeigen sich nicht nur bei wärmerißempfindlichen Metallen oder Legierungen, sondern auch bei solchen, die diese Empfindlichkeit gewöhnlich nicht aufweisen, nämlich dann, wenn man zum Gießen von Strängen größeren Querschnitts übergeht. Eine Vergrößerung des Strangquerschnittes kann aber aus verschiedenen Gründen, z. B. auch schon nur mit Rücksicht auf die Gießleistung, wünschenswert sein. Die Erfindung bezweckt nun, die Vorteile der beiden genannten Verfahren zu vereinigen, ohne ihre Nachteile in Kauf zu nehmen. Dies geschieht dadurch, daß die Höhe der Gießform, der Gießformquerschnitt, die Gießgeschwindigkeit sowie die Kühlung so aufeinander abgestimmt werden, daß das Gießgut noch irmer= halb der Form, jedoch unmittelbar vor dem Austritt aus derselben, über seinen ganzen Querschnitt, d. h. mit einem möglichst senkrecht zur Achse des Stranges verlaufenden ebenen Übergangsspiegel zwischen der festen und 'der flüssigen Phase erstarrt und daß das Gießgut sofort nach dem Austritt ' aus der Faun durch unmittelbare Beaufschlagung' mit` einem: Kühlmittel auf eine Temperaturabgekühlt wird, hei der keine Ausscheidungs-> Umw%andftings-: öder _= Aushärtung.svorgänge mehr stattfinden können...On the other hand, however, the short mold has the disadvantage that tensions caused by the abrupt cooling. can result in the frozen strand that exceed the tensile strength of the metal. As a result, the froze shows Strand cracks and crevices that make it unusable for further use. These phenomena are not only found in metals or metals that are sensitive to heat cracking Alloys, but also those that usually do not have this sensitivity have, namely when you want to cast strands of larger cross-section transforms. An enlargement of the strand cross-section can, however, come from different Reasons, e.g. B. even if only with regard to the casting performance, desirable be. The invention now aims to provide the advantages of the two methods mentioned unite without accepting their disadvantages. This happens because the Height of the mold, the mold cross-section, the casting speed and the cooling be coordinated so that the cast material is still half the shape, however immediately before emerging from the same, over its entire cross-section, d. H. with a flat transition mirror running as perpendicularly as possible to the axis of the strand solidified between the solid and 'the liquid phase and that the cast material immediately after leaving the Faun through direct exposure to a: Coolant is cooled down to a temperature that no precipitation-> Umw% andftings-: or _ = more hardening processes can take place ...

Wesentlich für die- Erfindung ist also in erster Linie die bewußte Regelung der Erstarrung in der Weise, daß sie erst kurz vor dem Austritt des Stranges aus der Kokille beendet ist. Es sind also auch bei dem ezfmdtingsgemäßen Verfahren in der Regel keine langen Gießformen, ;sondern nur solche verhältnismäßig kurzer Bäulänge erforderlich. -Es kommt aber nicht auf die absolute Höhe der Gießform, sondern 'nur auf ihre gießtechnisch tatsächlich ausgenutzte Höhe an, so daß das Verfahren gemäß der Erfindung auch in Formen verhältnismäßig großer Bauhöhe durchgeführt werden kann.Essential for the invention is therefore primarily the deliberate regulation of the solidification in such a way that it is only ended shortly before the strand emerges from the mold. T here are so even at the ezfmdtingsgemäßen procedure usually no long molds; required but only those relatively short Bäulänge. But it does not depend on the absolute height of the casting mold, but rather 'only on its height actually used in terms of casting technology, so that the method according to the invention can also be carried out in molds with a relatively large overall height.

Der über den ganzen Querschnitt erstarrte metallische Strang, der voll oder hohl sein kann, wird nach dem zweiten Merkmal der Erfindung nach seinem Austritt aus der Form durch unmittelbare Kühlung, also z. B. durch unmittelbare Beaufschlagung von Wasser, rasch von der Erstarrungstercnperatur auf eine so niedrige Temperatur gebracht, daß keine Ausscheidungs-> Umwandlungs-oder Aushärtungsvorgänge mehr stattfinden können, die für die weitere Verarbeitung des Gießgutes N;on Nachteil sein können.The metallic strand solidified over the entire cross-section, the can be full or hollow, according to the second feature of the invention according to his Exit from the mold by direct cooling, so z. B. through immediate Application of water, rapidly from the solidification temperature to such a low one Bred temperature that no precipitation> transformation or hardening processes more can take place, which is disadvantageous for the further processing of the cast material could be.

Bei dem bisher üblichen Stranggießverfahren zeigte sich nämlich bei manchen Legierungen, die sowohl wärmerißempfindlich sind als auch zur Seigerung neigen, eine erhebliche Schwierigkeit: Mit Rücksicht auf die Wärmerißempfindlichkeit durfte der Strang nur verhältnismäßig langsam abgekühlt werden. Dies geschieht bei Anwendung einer langen Gießform an sich in ausreichendem Maße; bei Verwendung von kurzen Formen aber war man gezwungen, die unmittelbare Kühlung des Stranges nicht sofort nach seinem Austritt aus der Form auf ihn einwirken zu lassen, sondern dies durfte erst in einem gewissen Abstand von der Form geschehen. In beiden Fällen blieb dem Gießgut die Zeit, die als umgekehrte Blockseigerung bekannte Erscheinung zu zeigen: Die Oberfläche des Stranges wies ausgeschwitzte Teilchen einer niedrig schmelzenden Komponente des Gießgutes auf, die sie sehr unansehnlich machen, aber auch die weitere Verarbeitung empfindlich stören.In the case of the continuous casting process that has been customary up to now, it was found at some alloys that are both sensitive to heat cracking and segregation tend to have a considerable difficulty: With regard to the sensitivity to heat cracks the strand could only be cooled relatively slowly. This happens at Use of a long mold by itself to a sufficient extent; when using short forms, however, one was forced, the direct cooling of the strand not to let act on him immediately after his exit from the form, but this was only allowed to happen at a certain distance from the form. In both cases remained the casting material is given the time, the phenomenon known as reverse block segregation show: The surface of the strand had exuded particles of a low melting point Component of the cast material that make it very unsightly, but also the other Disrupt processing sensitively.

Diese Erscheinung wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht aber darin, daß nunmehr alle für das stetige Gießen praktisch in Betracht kommenden Metalle und Legierungen in derselben Form ohne die Gefahr des Auftretens von Wärmerissen vergossen werden können. Eine Aluminiumlegierung der Gattung AI-Cu-Mg mit 4,-2% Cu, 1,40% Mg, i o/o lttn, o,5 % Si, Rest Al konnte z. B. mit der bekannten kurzen Kokille nur bis zu einem Strangquerschnitt von 170 mm 0 stetig gegossen werden, ohne daß sich nach der Abkühlung oder während der weiteren Verarbeitung Risse oder- Spalten zeigten. Wurde dagegen die gleiche Legierung mit einem Strangqtterschnitt'von 30ö mm-0 nach dem gleichen Verfahren stetig,vergossen, so spaltete sich schon nach der-Aufteilung auf' endliche- Längen' der Strang- in zwei -Hälften. Durch däs Verfahren gemäß der Erfindung können aber jetzt auch Stränge von 300 mm 0- und mehr aus der gleichen Legierung -vergossen werden, indem man den Strang nach dem Austritt aus der Form auf eine Temperatur zwischen 30o und ioö° C abkühlt: ' Eine Legierung der gleichen Gattung ; mit 3,2°/o Cu, 1,7% Mg, 0,7% Mn, 0,3% Si, Rest AI ist auch in kleinen Abmessungen in den bekannten kurzen Kokillen nicht zu riß- oder spaltfreien Voll-oder Hohlsträngen zu vergießen. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung lassen sich aber jetzt auch aus dieser Legierung Stränge beliebiger Abmessung stetig gießen.This phenomenon is eliminated by the method according to the invention. The main advantage of the invention, however, is that now all metals and alloys which are practically suitable for continuous casting can be cast in the same form without the risk of heat cracks occurring. An aluminum alloy of the type Al-Cu-Mg with 4, -2% Cu, 1.40% Mg, io / o lttn, 0.5% Si, remainder Al could z. B. with the known short mold can only be continuously cast up to a strand cross-section of 170 mm 0 without cracks or crevices showing after cooling or during further processing. If, on the other hand, the same alloy with a strand cross-section of 306 mm-0 was continuously cast using the same process, the strand split into two halves after being divided into 'finite lengths'. With the method according to the invention, strands of 300 mm 0 and more can now also be cast from the same alloy by cooling the strand to a temperature between 30o and 10o ° C after it has emerged from the mold: 'An alloy of the same genus; with 3.2% Cu, 1.7% Mg, 0.7% Mn, 0.3% Si, the remainder Al, even in small dimensions in the known short molds, solid or hollow strands are not too crack-free or gap-free shed. With the method according to the invention, strands of any size can now also be continuously cast from this alloy.

Claims

PATENT CLAIMS: A method for the continuous casting of metal strands from alloys that tend to form heat cracks and tendencies, characterized in that the height of the casting mold, the casting mold cross-section, the casting speed and the cooling are coordinated so that the cast material is still within the Form, however, solidified over its entire cross-section immediately before it emerges from the same, and that the cast material is cooled to a temperature immediately after exiting the form by direct exposure to a coolant, at which no more precipitation, transformation or hardening processes can take place.