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Verfahren zum Gießen von Blöcken, Barren od. dgl. Für das Gießen von
Blöcken aus insbesondere spannungs- und seigerungsempfindlichen Metallen und Legierungen
sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, um Risse bzw. größere Seigerungen
im Blockfuß zu vermeiden.. Dies gelang jedoch bisher nicht oder nur unvollkommen.
So ist es bekannt, daß beim üblichen Kokillenschwenkguß Risse zwar nicht entstehen.;
die hierbei auftretenden Seigerungen sind jedoch meist unzulässig hoch.
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Beim Stranggießen dieser Metalle tritt dagegen eine! besonders hohe
Anfälligkeit für Spannnungen auf, wodurch die Blöcke entweder schon während des
Gießens oder bei ihrer Weiterverarbeitung aufreißen. Man hat nun versucht, die Barren
riß- bzw. spannungsfrei durch Verwendung einer im Verhältnis zur Breite längeren
Kokille zu gießen. Dies ist an sich jedoch nur möglich, wenn sehr große Seigerungswerte
im Kauf genommen werden können.
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Ein weiteres Mittel, die Spannungsempfindlichkeit des zu gießenden
Metalls zu verringern, ist die Verkleinerung der Gießgeschwindigkeit. Diesem ist
jedoch infolge des Entstehens von sogenannten
Kaltläufen sowie
durch die Forderungen an: die Wirtschaftlichkeit der Gießverfahren eine Grenze gesetzt.
Durch Erniedrigung der. Gießtemperatur könnten, zwar Verbesserungen in dieser Hinsicht
erzielt werden, doch sind diese Maßnahmen für besonders spannungsempfindliche Legierungen
nicht hinreichend. Nach einem weiteren, bekannten Verfahren ist vorgeschlagen worden,
durch Milderung der Abkühlungsbedingungen das Platzen, des Barrens zu vermeiden;
so z. B. durch Verwendung besonderer Kühlmittel. Aber auch diese Verfahren haben
den Nachteil, daß hohe Seigerungswerte in Kauf genommen werden müssen.. Bei den
meisten, dieser Arbeitsweisen wird außerdem die Oberfläche des Barrens infolge Ausschwitzungen
stark angereicherter Restschmelze sehr rauh, weswegen, sie stärker bearbeitet werden
müssen.
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Die einfachste bisherige Lösung zur Vermeidung des Platzens der Blöcke
ist, den Guß in einer längeren Kokille vorzunehmen und den entstandenen, mit hohen
Seägerungswerten behafteten Barrenfuß abzuschneiden. Auch hierbei kann jedoch das
Platzen des Barrenfußes bzw. des. Barrens nicht immer mit Sicherheit vermieden werden.
So wurde z. B,. beobachtet, daß, in dieser Weise hergestellte Blöcke der einen.
Charge völlig rißfrei ausfielen, einer anderen hingegen nicht. Außerdem sind für
das Abschneiden besonders größerer Blöcke neben den erforderlichen Vorrichtungen
für ihren Transport zusätzliche Aufwendungen von Arbeitskräften, Arbeitsstunden
und Bearbeitungsmaschinen erforderlich.
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Schließlich ist es auch bekanntgeworden, spannungsempfindliche Legierungen
in der Weise zu gießen, daß z. B. beim Gießen von Kupfer und Magnesium enthaltenden
Aluminiumlegierungen das Angießen unter Verwendung von Hilfsmetall, z. B, mitReinaluminium
erfolgt, das sich bekanntlich ohne besondere Schwierigkeiten vergießen läßt. Auch
hierbei muß der unbrauchbare Barrenfuß. abgetrennt werden, was aber wieder die obengenannten
Nachteile mit sich bringt. Die geschilderten Verfahren zur Vermeidung großer Spannungen
im Barrenfuß führen alle zu verstärkten Seigerungen und machen ferner den unteren
Teil des Barrens unbrauchbar. Daß, es bisher nicht geglückt ist, der Schwierigkeiten
beim Gießen spannungs-und seigerungsempfindlicher Legierungen Herr zu werden, erhellt
auch aus der Tatsache, daß man schon- vorgeschlagen hat, Änderungen der Legierungszusätze
vorzunehmen,.
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Durch eingehende Versuche wurde nun festgestellt, da,ß das Reißen
dieser Metallblöcke im wesentlichen eine Frage des Angießens ist. Erfindungsgemäß
lassen sich solche Spannungen und Seigerungen beim Gießen von Metallen und Legierungen
unter Verwendung von einer oben und unten offenen, kurzen, wassergekühlten. Kokille
auf ein ungefährliches Maß verringern, wenn. die Erstarrung des eingegossenen Metalls
am - Beginn des Gießens verzögert wird, worauf anschließend seine Erstarrung durch
verstärkten Wärmeentzug vom Boden aus eingeleitet wird. Zweckmäßig wird die Erstarrung
des eingegossenen Metalles so lange verzögert, bis es eine Höhe- erreicht hat, die
mindestens 5 % des Durchmessers bzw. der längsten Abmessung des Blockquerschnittes
beträgt.
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Nachstehend sind Seigerungswerte zweier Barren einer A1-Cu-Mg-Legierung
angegeben, die nach dem üblichen Stranggießverfahren und entsprechend dem erfindungsgemäßen
Vorschlag gegossen wurden:
| Übliches Verfahren Erfindungsgemäßes Verfahren |
| Rand Mitte Rand Mitte |
| 3,24% 2,73% 3,30°g0 3,250/`U |
| 3,4=% 2,79% 3,37@!a 3,29',n |
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es z. B.
dem Guß von Rundbarren aus einer Al-Cu-Mg-Legierung dient, ist in Abb. i beispielsweise
dargestellt. Das den Barrenfuß bildende Bodenstück i stößt an den unteren Rand der
Kokille :z an. Es besteht aus einem dünnen Eisenblech, das von unten über eine Düse
3, kühlbar ist. Bei Gießbeginn wird das Metall etwa bis zur Höhe h eingefüllt, ohne
daß die Bodenkühlung betätigt wird. Infolge der geringen Wärmeaufnahmefähigkeit
des Eisenbleches bleibt das Metall praktisch vollständig flüssig. Anschließend wird
die Bodenkühlung eingeschaltet. Nunmehr setzt eine von unten nach oben gerichtete,
praktisch schichtenförmige Erstarrung ein; es bildet sich ein Barrenfuß aus, der
praktisch frei von Seigerungen und Spannungen ist. Die Erstarrung verläuft infolge
der intensiven Kühlung vom Boden: her so schnell, daß der Gießvorgang nicht unterbrochen
zu werden braucht: Wegen des durch diese Art der Erstarrung geschaffenen Bodens
ist die Möglichkeit gegeben, mit sehr kurzen Kokillen zu arbeiten.
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In der Abb. 2 ist der die Seigerungen bestimmende Erstarrungsverlauf
veranschaulicht. Wie ersichtlich, läßt sich der angestrebte flache Sumpf S von flüssigem
Metall nach der alten Gießweise infolge der zwangsläufig notwendig hohen Kokille
nicht erreichen.
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Da es in der geschilderten Weise möglich ist, einen völlig einwandfreien
Barrenfuß zu gießen, besteht kein Anreiz mehr für das Gießen sehr langer Stränge,
die anschließend auf der Säge zerteilt werden müssen. Es wird nunmehr die Möglichkeit
geschaffen, z. B. vermittels einer Mehrfachgießeinrichtung hoch spannungs- und seigerungsenipfindliche
Blöcke auch größeren Querschnittes auf Maß zu gießen.