DE848850C

DE848850C - Process for the continuous casting of alloys with a tendency to reverse ingot segregation

Info

Publication number: DE848850C
Application number: DEW1944D
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dr-Ing Schwarzmaier; Karl Dr-Ing Walter
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1945-02-27
Filing date: 1945-02-27
Publication date: 1952-09-08

Description

Verfahren zum Stranggießen von Legierungen, die zur umgekehrten Blockseigerung neigen Bei der Herstellung von Halbzeug aus Nichteisenmetallen, insbesondere aus Kupfer, Zink, .Alutninium und Magnesium, sowie deren Legierungen werden als .-Xttsgangsstoffe bekanntlich in großem Umfang Metallabfälle und Altmetalle verwendet. Dadurch kann eine solche Anreicherung an unerwünschten Legierungselementen stattfinden, claß ntan durch eine besonders sorgfältige Gattierung hierauf Rücksicht nehmen muß, indem z. 13,. die durch die Abfälle und <las Altmetall eingebrachten unerwünschten Legierungselemente durch den Zusatz entsprechender Mengen von Neumetall verdiintit werden. Obwohl eine solche Art des Zusamtnenlegierens umständliche Probenahmen der Ansgattgsstoffe und unter Umständen wiederholte Anal@sen@restimmungen während des Schtnelzens der Legierung voraussetzt, kann tnan aus vielen Gründen auf die Verwendung der Metallabfälle und des :llttnetalls nicht verzichten.Process for the continuous casting of alloys leading to reverse block segregation tend in the manufacture of semi-finished products from non-ferrous metals, in particular from Copper, zinc, aluminum and magnesium, as well as their alloys, are used as raw materials as is known, scrap metal and scrap metal are used on a large scale. This can such an accumulation of undesired alloying elements take place, claß ntan has to take this into account by means of a particularly careful specification by z. 13 ,. the unwanted brought in by the waste and scrap metal Alloying elements diluted by adding appropriate amounts of new metal will. Although this type of alloying involves laborious sampling of the Basic substances and possibly repeated anal @ sen @ tests during the Melting the alloy presupposes that it can be used for many reasons of metal waste and metal.

Die Erfindung zeigt nun einen sehr einfachen Weg, wie die Wahl der Ausgangsstoffe bei der Uferstellung auch von Legierungen, deren Gehaltsgrenzen mit peinlicher Genauigkeit eingehalten werden müssen, wie z. 13. l>ei vielen Alutninittmlegierungen, wesentlich abgekürzt, wiederholte Analysecibestimmungen gespart und der Zusatz von Neumetall verringert werden können. Dies geschieht durch die Ausnutzung der bekannten Erscheinung der umgekehrten Blockseigerung, welche sich in der Reg.-!l darin äußert, daß beim Gießen von Blöcken aus Legierungen mit einem größeren Erstarrungsintervall die an verschiedenen Bestandteilen beträchtlich angereicherte Restschmelze auf der Oberfläche des erstarrenden Blockes ausschwitzt. Über die umgekehrte Blockseigerung sind schon viele aufschlußreiche Untersuchungen angestellt und veröffentlicht worden, und ihre theoretischen Grundlagen sind ziemlich geklärt, wenn auch noch keine vollständige Übereinstimmung in den verschiedenen Auffassungen der Fachgenossen erzielt worden ist. Zum Verständnis der Erfindung genügt jedoch die Feststelhing, daß bei der umgekehrten Blockseigerung die Restschmelze im allgemeinen in der Wärineabflußrichtung durch die zuerst erstarrten Metallschichten wandert.The invention now shows a very simple way of how the choice of starting materials for the bank position also of alloys whose content limits must be met with meticulous accuracy, such as. 13. l> ei many aluminum alloys, substantially abbreviated, saved repeated analysis determinations and the addition of new metal can be reduced. This happens through the use of the well-known phenomenon of the reverse block segregation, which is expressed in the rule that when casting blocks from alloys with a longer solidification interval, the residual melt, which is considerably enriched in various constituents, exudes on the surface of the solidifying block. Many informative studies have already been carried out and published on the reverse block segregation, and its theoretical foundations have been fairly clarified, even if complete agreement has not yet been reached in the various opinions of the experts. To understand the invention, however, it is sufficient to state that with the reverse block segregation, the residual melt generally migrates in the heat flow direction through the first solidified metal layers.

Während aber bisher die umgekehrte Blockseigerung ausschließlich als nachteilig empfunden wurde und man sich daher bemühte, sie nach i@-löglichkeit zu unterbinden, wird sie gemäß der Erfindung bewußt dazu ausgenutzt, eine Trennung d<,r Restschmelze von dem schon erstarrten Metall und dadurch eine gewissermaßen selbsttätige Reinigung von Legierungen herbeizuführen. Dies geschieht im wesentlichen dadurch, daß die zur umgekehrten Blockseigerung neigenden Legierungen im an sich bekannten Stranggießverfahren vergossen werden, wobei jedoch dieses Verfahren im Sinne einer Begünstigung der umgekehrten Blockseigerung geleitet und die an der Strangoberfläche austretende flüssige Restschmelze vom Strang entfernt wird.While so far the reverse block segregation has been exclusively as was felt to be disadvantageous and one therefore endeavored to get it after i @ possibility prevent, it is consciously exploited according to the invention to a separation d <, r residual melt from the already solidified metal and thus a kind of to bring about automatic cleaning of alloys. This is essentially what happens in that the alloys which tend to reverse block segregation in the per se known continuous casting process, but this process in In the sense of favoring the reverse block segregation and those at the Liquid residual melt emerging from the strand surface is removed from the strand.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren und für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung erläutert ist. In der Zeichnung zeigt Abb. 1 den schematischen Querschnitt einer Stranggießvorrichtung gemäß der Erfindung und Abb. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Abb. 1.Further features and advantages of the invention emerge from the following Description in which, with reference to the drawing, an exemplary embodiment of the method and is explained for a device according to the invention. In the drawing shows Fig. 1 is a schematic cross section of a continuous casting device according to the invention and FIG. 2 is a plan view of the device according to FIG. 1.

In der Zeichnung ist 1 eine gekühlte Gießform bekannter Bauart, durch die das flüssige Kühlmittel in nicht dargestellter Weise geführt wird. In diese Gießform wird das schmelzflüssige Metall stetig eingegossen, und unten wird es aus der Form mit entsprechender Geschwindigkeit stetig als Strang 4 abgeführt. Dabei werden jedoch die Gießbedingungen, insbesondere Kühlung und Gießgeschwindigkeit, so geregelt, daß beim Austritt des Stranges 4 aus der Form nur eine schmale Randkruste erstarrt ist und der sogenannte flüssige Gießkopf 5 möglichst tief ist. Es ist zwar bekannt, das Stranggießverfahren so zu leiten, daß der Strang beim Austritt aus der Gießform nur in einer Randkruste erstarrt ist, doch bemüht man sich bei diesem bekannten Verfahren, die dann noch fehlende Erstarrung des ganzen Querschnittes möglichst rasch und möglichst mit einer waagerechten Erstarrungsfront zu bewirken. Handelte es sich aber bisher uni die Aufgabe, Legierungen, die zur umgekehrten Blockseigerung neigen, zu vergießen, dann erstrebte man von vornherein eine möglichst rasche Erstarrung über den ganzen Querschnitt, damit für die Ausbildung von Seigerungserscheinungen keine Zeit blieb.In the drawing, 1 is a cooled mold of known type, through which the liquid coolant is guided in a manner not shown. In these The molten metal is poured into the casting mold steadily, and below it is made out the shape is continuously discharged as a strand 4 at a corresponding speed. Included however, the casting conditions, in particular cooling and casting speed, regulated so that when the strand 4 emerges from the mold only a narrow edge crust has solidified and the so-called liquid pouring head 5 is as deep as possible. It is true known to conduct the continuous casting process in such a way that the strand exits the mold has only solidified in a peripheral crust, but efforts are made with this known processes, which then still lack solidification of the entire cross-section to effect as quickly as possible and as possible with a horizontal solidification front. But until now it was the task of making alloys that lead to the reverse block segregation tend to shed, then the aim was to solidify as quickly as possible from the outset over the entire cross-section, thus for the formation of segregation phenomena there was no time.

Beim dargestellten _#,usfülirungsbeispiel handelte es sich um die Aufgabe, eine Schmelze initfolgender Zusammensetzung herzustellen: 3,8 bis 4,3% Cli, o,9 bis 1,4% Mn, 0,3 bis 1,2% Mg, 0,2 bis o,7%Si, Rest Al mit üblichen Verunreinigungen. Infolge der Verwendung von Altmetallen und Abfällen ergab sich jedoch in der Gießerei unabsichtlich eine Schmelze von folgender Zusammensetzung: 6,o% Cu, 1,2% Mn, 1,6% Mg, 0,9/o Si, 0,4% Fe, o, i % Ti, o,2 % Zn, 0,20/0 Ni, o,o5% P1), Rest A1.The _ # example shown was the Task to produce a melt with the following composition: 3.8 to 4.3% Cli, 0.9 to 1.4% Mn, 0.3 to 1.2% Mg, 0.2 to 0.7% Si, the remainder Al with usual impurities. However, as a result of the use of scrap metal and waste arose in the foundry unintentionally a melt with the following composition: 6.0% Cu, 1.2% Mn, 1.6% Mg, 0.9 / o Si, 0.4% Fe, o, i% Ti, o, 2% Zn, 0.20 / o Ni, o, o5% P1), remainder A1.

Bei der bisherigen Arbeitsweise hätte man min die Schmelze nach der zuletzt genannten Analyse dergefordertenZusammensetzung anpassen müssen, indem man eine entsprechende Menge von Beinaluminium und gegebenenfalls noch einige, im Hinblick auf die Treffsicherheit 1>e1 der Ei-reicliun der Sollanalyse hochlegierte Legierungsbestandteile zusetzte. Hierzu wären bei einem Schmelzengewichtvon 5 t etwa2,7 t Reinaluniinuni erforderlich gewesen.In the previous way of working, one would have the melt after the the latter analysis of the required composition must be adapted by a corresponding amount of leg aluminum, and possibly some more, in view On the accuracy 1> e1 of the egg-range of the target analysis high-alloyed alloy components added. For this purpose, with a melt weight of 5 t, about 2.7 t of pure aluminum would be required been required.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird jedoch die Schmelze der zuletzt genannten Zusammensetzung einfach der Sti-aiiggiefi@-orriclituiig nach Abb. i zugeführt. Dabei sickert die Restschmelze durch die bereits erstarrte Randkruste dcs Stranges und tropft ab. Sie wird in dem Ringgefäß 2 aufgefangen und über die Rinne 7 zu <lein Erstarrungsgefäß 6 weitergeleitet. Das Ringgefäß 2 ist zweckmäßig durch aus dem Ringbrenner 3 at'stretendes Gas beheizt.In the method according to the invention, however, the melt is the The last-mentioned composition is simply the Sti-aiiggiefi @ -orriclituiig according to Fig. i fed. The remaining melt seeps through the already solidified edge crust dcs strand and drips off. It is collected in the ring vessel 2 and over the Channel 7 forwarded to a solidification vessel 6. The ring vessel 2 is useful heated by gas emerging from the ring burner 3.

Die Analyse des erstarrten und von der an seiner Oberfläche ausgetretenen Restschmelze befreiten Stranges 4 ergab folgende Werte: 3.9% C", 1,2% Mg, i,o% Mn, 0,7% Si, RestAlundzulässige Verunreinigungen innerhalb der Toleranzen. Diese Zusammensetzung entspricht also der Forderung, und diese Forderung wurde unter Umgehung aller bisher üblichen verwickelten legierungstechnischen Maßnahmen erfüllt.The analysis of the solidified and of the trampled on its surface Strands 4 of the freed from residual melt gave the following values: 3.9% C ", 1.2% Mg, i, o% Mn, 0.7% Si, remainder aluminum and permissible impurities within the tolerances. This composition thus corresponds to the requirement, and this requirement has been circumventing all so far usual complex alloy engineering measures fulfilled.

Die Zusammensetzung der im Gefäß erstarrten Restschmelze ergab folgende Werte: 17,55% Cu, o,55% Mn, 3,500/0 Mg, 2,o6% Si, o,4o% Fe, o,i4% Pb, Rest Al.The composition of the residual melt solidified in the vessel was as follows Values: 17.55% Cu, 0.55% Mn, 3.500/0 Mg, 2.06% Si, 0.400% Fe, 0.14% Pb, remainder Al.

Aus der Gegenüberstellung der gefundenen Analysenwerte des erstarrten Stranges und der erstarrten Restschmelze ergibt sich einerseits, da.ß sich nicht alle Legierungsbestandteile an der umgekehrten Blockseierung bei diesem Ausführungsbeispiel beteiligen,' und andererseits, daß die Bestandteile, die sich an der umgekehrten Blockseigerung beteiligen, dies in verschieden großem Ausmaße tun. Im vorliegenden Fall hat sich in der Restschmelze das Cu fast verdreifacht, das Si und das Mg mehr als verzweifacht. Der Fe-Gehalt der erstarrten Restschmelze entspricht demjenigen der unreinen Schmelze. Das Pb liat sich wiederum fast verdreifacht ini Gegensatz zum 1In, das in der erstarrten hestschinelze einen geringeren Wert als in dem Strang erreicht hat. Bei anderen Legierungen liegen die Verhältnisse ganz -ihnlich wie beidem mitgeteiltenAttsführungs- beispiel. In jedem Fall ist es verliältnisniäßig leicht, durch einen Versuch die Frage zu klären, welche Legieruiigshestandteile einer aus den verschieden- artigsten Altmetallen und Allfällen erschmolzetieti Legierung sich all der umgekehrten Blockseigertlng beteiligen und in welchem Ausmaße sie das tu!i. WeichtdieZusaminensetzung eitler ohne sorgfältige Legiertiligsarheit leergestellten Schmelze wesentlich von der geforderten Analyse ah, dann ist es unter llnistiinden zweckmüßig. (las Stranggießverfalir:u genüiß der Erfiildulig zeveinial durchzuführen. Bei der f-Ierstellung eines 12"-I3olzells betrug die Schmelztemperatur 720' C. Die oben und ttute;i offene Durclilaufkokille hatte eine Bauhöhe von ]2o niln. Die Kokille war geschlossen, so daß das in ihr umlaufende Külilinittel nicht direkt den Strang kiihlen komite. Bei der l)i-ciktisclieti Durch- tührting des eriin(lungsgem@ißen Verfahrens er- folgte die Kühlung der Kokillen finit Frischwasser. Die Gießgeschwindigkeit betrug 5o inin proMinute. Die @e«ciuuencl@estschmelze stellt meist einwert- volles Produkt zum Alislegieren voll solchen The comparison of the analytical values found for the solidified strand and the solidified residual melt shows, on the one hand, that not all alloy components participate in the reverse blocking in this embodiment, and on the other hand that the components that participate in the reverse blocking segregation do so to do in varying degrees. In the present case, the Cu has almost tripled in the residual melt, the Si and the Mg more than tripled. The Fe content of the solidified residual melt corresponds to that of the impure melt. The Pb, again, almost lates triples ini in contrast to 1In, which is in the solidified hestschinelze a value less than in the strand has reached. The same applies to other alloys quite -similar to both of the executive officers communicated example. In any case, it is relatively easy by attempting to clarify which one Alloy constituents one of the different nicest scrap metals and casualties schmolzetieti Alloy itself to all of the reverse block separation participate and to what extent they do so! i. The composition gives way to vain without careful Alloy strength of the empty melt is essential from the required analysis ah, then it is under Are useful. (read continuous casting process: u enjoyment of success to be carried out zeveinial. In the production of a 12 "-I3ol cell was the melting temperature 720 ° C. The above and ttute; i open cylinder mold had an overall height of ] 2o niln. The mold was closed, so that in her circulating coolant not directly the Strand cooling committee. At the l) i-ciktisclieti through- execution of the eriin (according to the procedure) This was followed by the cooling of the molds finite fresh water. The casting speed was 50 in per minute. The @e «ciuuencl @ estschmelze usually provides valuable full product for alloying full of such

Claims

PATEN TA N LANGUAGE i. Process for the continuous casting of alloy stanchions which tend to reverse block segregation, characterized by carrying out the continuous casting process in such a way that the reverse block segregation is favored, the residual liquid melt emerging on the strand surface being removed from the strand.

2. Device for carrying out the Verfallrens according to claim i, characterized in (all a per se known continuous casting mold (i) hurried downstream of a collecting device (2) arranged at a distance, in which the residual melt that has escaped through the solidified edge crust of the strand (.4) being formed collected and if necessary by means of a 1Ziline (;) ztt a] solidifying,; - container ((i) is forwarded.

3. Device according to claim 2, characterized in that that the collecting vessel (2) is heated, for example, by gas. Melt that Contains insufficient amounts of the metal (read in the solidified residual melt on abundant is available.